大肠杆菌表达系统ppt.ppt
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1-大肠杆菌表达体系介绍PPT课件
转录水平 翻译水平
质粒拷贝数
.
17
启动子
启动子 P lac P trp P tac P traA P lL P recA
-35 区序列 TTTACA TTGACA TTGACA TAGACA TTGACA TTGATA
P tac = 3 P trp = 11 P lac
.
-10 区序列 TATAAT T TAA C T TATAAT TAAT G T GATACT TATAAT
酸性国内国外均 有，中性国内尚 未产业化
稳步增长
稳步增长，当前是纺织 酶中市场最大
宽温宽pH 碱性条件 近中性
国外有，国内目 前江南大学产业 化初步阶段
稳步增长 >3000吨
诺维信等少数国 际公司产业化， 国内产业化初步 阶段
市场空间较大 > 5000吨
目前尚无商业化， 未来皂洗、染料废水脱
成本高
色市场空间大
易操作性
• 转化，筛选、遗传稳定
可延展性
• 蛋白种类，放大
低成本性
• 发酵原料，发酵工艺和后处理
高效表达
• 副产物少，表达量高
.
11
常用工业酶表达系统的表达水平
种类 细菌 酵母
丝状真菌
菌名
大肠杆菌 枯草芽孢杆菌
毕赤酵母 黑曲霉 米曲霉
里氏木霉 金孢子菌C1
表达水平
目的蛋白
总蛋白
<7g/l
20g/l
Aspergillus niger/oryzae
.
9
表达系统
工业生产：菌株、发酵工艺和后提取方法等
The good production strain is not everything, but everything is nothing without a good production strain.
基因工程3大肠杆菌表达系统
生物农药实例
利用基因工程3大肠杆菌表达系统生产Bt蛋白 （Bacillus thuringiensis），该蛋白对多种
鳞翅目害虫具有毒杀作用，可有效防治棉花、 水稻和玉米等农作物的虫害。
基因工程3大肠杆菌表达系统在生物燃料领域的应用
生物燃料
基因工程3大肠杆菌表达系统在生物燃料领域的应用主要涉及生产生物柴油、生物氢等 可再生能源。通过在大肠杆菌中表达特定的外源基因，可以获得具有催化活性的酶，用
安全性问题
针对安全性问题，应加强监管和规范操作，确保基因工程3大肠杆菌表达系统的安全性 和可靠性。
基因污染
为避免基因污染，应加强基因工程3大肠杆菌表达系统的封闭式生产，并采取有效的检 测手段，确保产品的安全性和可靠性。
基因工程3大肠杆菌表达系统在未来的应用前景
生物制药
基因工程3大肠杆菌表达系统有望在生物制 药领域发挥重要作用，用于生产重组蛋白、 抗体、疫苗等生物药物。
利用基因工程3大肠杆菌表达系统生产重组 人胰岛素、生长激素、干扰素等蛋白质药物， 这些药物在临床治疗中发挥了重要作用。
基因工程3大肠杆菌表达系统在生物农药领域的应用
生物农药
基因工程3大肠杆菌表达系统在生物农药领 域的应用主要涉及生产具有杀虫、杀菌或除 草功能的蛋白质。通过在大肠杆菌中表达特 定的外源基因，可以获得具有生物活性的蛋 白质，用于防治农作物病虫害和杂草。
工业生产
基因工程3大肠杆菌表达系统在工业生产领域具有 广泛的应用前景，可用于生产酶、生物材料、生物 燃料等产品。
农业领域
基因工程3大肠杆菌表达系统在农业领域的 应用前景广阔，可用于改良作物品种、提高 抗逆性、增加产量等方面。
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大肠杆菌表达系统
PR 表达系统
转录调控的机理
由 l 噬菌体 PE 启动子控制的 cI 基因的产物是 PL 、 PR 启动子转录的
阻遏物。cI 基因的产物在大肠杆菌宿主中的浓度取决于一系列宿主与 噬菌体因子之间的错综复杂的平衡关系。由于通过细胞因子来控制cI 基因产物的产生和消失是相当困难的。
具有多顺反子结构，基因排列次序为： 启动子（lacP）- 操纵基因（lacO） - 结构基因（lacZ-lacY-lacA） 正调节因子 CAP 负调节因子 lac I
Lac 表达系统
正调节因子 CAP
cAMP激活CAP，CAP–cAMP复合物与 lac 操纵子上专一位点结合
后，能促进 RNA 聚合酶与 –35、–10 序列的结合，进而促进 Plac
对宿主菌的要求
用溶源化 l 噬菌体的大肠杆菌作 PL、PR 启动子表达载体的宿主菌
N4830-1，POP2136 等菌株已经溶源化 cI 857(ts) l 噬菌体， 可用作表达外源基因时的宿主菌。 把 cI 857(ts) 基因组装在表达载体上 宿主菌选择范围更大
PL 和 PR 表达系统存在的问题
两个质粒的复制子和抗性标记 不能相同
调控方式为控制 T7 RNA 聚合 酶的启动子调控类型
ColE1 ori
AmpR
T7 启动子
目的基因
热诱导
T7 RNA 聚合酶
PL 启动子 T7 RNA 聚合酶基因
cI857
p15A ori
KanR
T7 表达系统存在的问题
T7 表达系统表达目的基因的水平是目前所有表达系统中最高的，但 也不可避免出现在相对较高的本底转录，如果目的基因产物对大肠杆 菌宿主有毒性，会影响细胞的生长。
介导的转录。
转录调控的机理
由 l 噬菌体 PE 启动子控制的 cI 基因的产物是 PL 、 PR 启动子转录的
阻遏物。cI 基因的产物在大肠杆菌宿主中的浓度取决于一系列宿主与 噬菌体因子之间的错综复杂的平衡关系。由于通过细胞因子来控制cI 基因产物的产生和消失是相当困难的。
具有多顺反子结构，基因排列次序为： 启动子（lacP）- 操纵基因（lacO） - 结构基因（lacZ-lacY-lacA） 正调节因子 CAP 负调节因子 lac I
Lac 表达系统
正调节因子 CAP
cAMP激活CAP，CAP–cAMP复合物与 lac 操纵子上专一位点结合
后，能促进 RNA 聚合酶与 –35、–10 序列的结合，进而促进 Plac
对宿主菌的要求
用溶源化 l 噬菌体的大肠杆菌作 PL、PR 启动子表达载体的宿主菌
N4830-1，POP2136 等菌株已经溶源化 cI 857(ts) l 噬菌体， 可用作表达外源基因时的宿主菌。 把 cI 857(ts) 基因组装在表达载体上 宿主菌选择范围更大
PL 和 PR 表达系统存在的问题
两个质粒的复制子和抗性标记 不能相同
调控方式为控制 T7 RNA 聚合 酶的启动子调控类型
ColE1 ori
AmpR
T7 启动子
目的基因
热诱导
T7 RNA 聚合酶
PL 启动子 T7 RNA 聚合酶基因
cI857
p15A ori
KanR
T7 表达系统存在的问题
T7 表达系统表达目的基因的水平是目前所有表达系统中最高的，但 也不可避免出现在相对较高的本底转录，如果目的基因产物对大肠杆 菌宿主有毒性，会影响细胞的生长。
介导的转录。
《大肠杆菌》PPT课件
1）粘附性菌毛：在1990年Bertsching等首次报道，从 致猪水肿病的大肠杆菌分离出F18，是猪水肿病的 SLTEC菌株的一个重要的毒力因子，它有助于细菌 在猪肠黏膜上皮细胞定居和繁殖。
2）致水肿病2型类志贺毒素 (SLT-2e或SLT-2v)：系引 起猪水肿病的SLTEC所产生的一种蛋白质性细胞毒 素。
兽医生物制品学-分论
大肠杆菌
小组成员：余兆鸿 罗洪瑶 胡国帅 黄荣浩
精选ppt课件
1
第一章 大肠杆菌
大肠杆菌是革兰氏阴性杆菌。
多数是肠道的正常菌群，少数为病原菌。
精选ppt课件
2
埃希菌属 （Escherichia)
埃希菌属有5个种，其中最重要的 是大肠埃希菌俗称大肠杆菌（E.coli)， 是最常见的临床分离菌。
高达数万种。
精选ppt课件
11
鞭毛抗原（H） K或Vi抗原 菌体抗原（O）
精选ppt课件
12
血清型的表示：
根据对大肠杆菌抗原的鉴定，可用O:K:H排列 表示其血清型（抗原结构式）。
如O8:K23（L）:Hl9，即表示该菌具有O抗原8， L型K抗原23，H抗原为19。对含有蛋白质性黏附 素抗原的菌株，其黏附素抗原应并列K抗原之后。 如O8:K87，K88:Hl9中K88即为黏附素抗原F4。
于断奶后仔猪，生长快，体况健壮的仔猪常见。
精选ppt课件
23
羔羊大肠杆菌病
流行特点
主要是通过消化道感染， 其次是通过脐部感染，也有 部分是通过呼吸道感染。
发病特点及临床症状
羔羊发生一种以口鼻流沫、呼吸困难和胸膜肺炎为 主要特征的疾病。发病的羔羊据统计有121只，病羊多为 4～20日龄的羔羊，死亡54只，死亡率约44.6%，病程短， 如不及时治疗，约30min到数小时便死亡。发病的羔羊在 刚开始时体温升高，达41～42℃，精神委顿，食欲不振， 腹部胀气，继之出现呼吸困难，脉搏快而弱，口流白沫， 鼻流黏液，运动失调，卧地磨牙，头弯向一侧，最后在 昏迷中死亡，很少见有腹泻病羔。
2）致水肿病2型类志贺毒素 (SLT-2e或SLT-2v)：系引 起猪水肿病的SLTEC所产生的一种蛋白质性细胞毒 素。
兽医生物制品学-分论
大肠杆菌
小组成员：余兆鸿 罗洪瑶 胡国帅 黄荣浩
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1
第一章 大肠杆菌
大肠杆菌是革兰氏阴性杆菌。
多数是肠道的正常菌群，少数为病原菌。
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2
埃希菌属 （Escherichia)
埃希菌属有5个种，其中最重要的 是大肠埃希菌俗称大肠杆菌（E.coli)， 是最常见的临床分离菌。
高达数万种。
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11
鞭毛抗原（H） K或Vi抗原 菌体抗原（O）
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12
血清型的表示：
根据对大肠杆菌抗原的鉴定，可用O:K:H排列 表示其血清型（抗原结构式）。
如O8:K23（L）:Hl9，即表示该菌具有O抗原8， L型K抗原23，H抗原为19。对含有蛋白质性黏附 素抗原的菌株，其黏附素抗原应并列K抗原之后。 如O8:K87，K88:Hl9中K88即为黏附素抗原F4。
于断奶后仔猪，生长快，体况健壮的仔猪常见。
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23
羔羊大肠杆菌病
流行特点
主要是通过消化道感染， 其次是通过脐部感染，也有 部分是通过呼吸道感染。
发病特点及临床症状
羔羊发生一种以口鼻流沫、呼吸困难和胸膜肺炎为 主要特征的疾病。发病的羔羊据统计有121只，病羊多为 4～20日龄的羔羊，死亡54只，死亡率约44.6%，病程短， 如不及时治疗，约30min到数小时便死亡。发病的羔羊在 刚开始时体温升高，达41～42℃，精神委顿，食欲不振， 腹部胀气，继之出现呼吸困难，脉搏快而弱，口流白沫， 鼻流黏液，运动失调，卧地磨牙，头弯向一侧，最后在 昏迷中死亡，很少见有腹泻病羔。
大肠杆菌表达系统课件
THANKS
感谢观看
3
使用表达优化后的载体，提高表达效率
改进方案提出与实施效果评估
01
02
03
优化培养条件和诱导策 略
调整诱导剂浓度、诱导 时间和温度等参数
使用分阶段诱导策略， 降低蛋白表达速度，促
进正确折叠
改进方案提出与实施效果评估
01
引入伴侣蛋白和辅助因子
02
共表达伴侣蛋白，促进蛋白正确折叠和组装
03
添加辅助因子，提高蛋白稳定性和溶解度
大肠杆菌表达系统实例分析
成功案例展示及经验分享
案例一：高效表达目 标蛋白
优化诱导条件和培养 参数
选择强启动子和合适 载体
成功案例展示及经验分享
目标蛋白表达量高，纯度高 案例二：实现复杂蛋白表达
利用伴侣蛋白和辅助因子
成功案例展示及经验分享
调整诱导时间和温度 成功表达具有生物活性的复杂蛋白
失败案例剖析及原因探讨
学Hale Waihona Puke 实践操作指点实验前准备指点学生熟悉实验器材、 试剂和操作方法，确保实 验顺利进行。
实践操作注意事项
强调实验过程中的安全、 卫生和规范操作，避免误 操作导致实验失败或影响 实验结果。
数据记录与分析
指点学生记录实验数据， 学会分析和解读实验结果 ，培养科学思维和实验技 能。
问题解答与互动讨论
实验原理解答
优化培养温度和时间
降低培养温度、延长培养时间有助于蛋白正确折叠。
改进纯化流程提高效率
选择合适纯化方法
根据蛋白性质选择亲和层析、离子交换层析、凝胶过滤层析等方 法组合使用。
优化纯化条件
调整洗脱液成分、pH值及盐浓度等条件，提高纯化效果。
基因工程3大肠杆菌表达系统
前言
01
02
最佳的基因表达体系： 目的基因的表达产量高; 表达产物稳定; 生物活性高; 表达产物容易分离纯化。
第一节基因的表达系统与表达策略
容易获得较高浓度的细胞；
01
能利用易得廉价原料；
02
不致病、不产生内毒素；
03
发热量低、需氧低、适当的发酵温度和细胞形态；
04
容易进行代谢调控；
05
容易进行DNA重组技术操作；
06
产物的产量、产率高，
07
产物容易提取纯化。
08
适合目的基因表达的宿主细胞的要求:
宿主细胞的选择
01
原核细胞：常用有大肠杆菌、枯草芽胞杆菌、 链霉菌等；
02
真核细胞：常用有酵母、丝状真菌、哺乳动物细胞等。
宿主细胞分为两大类：
真核基因的大肠杆菌表达体系
目前，已被用于表达外源蛋白质的表达系统有细菌（大肠杆菌和枯草杆菌）、酵母、昆虫、植物和哺乳动物细胞等。但比较而言，大肠杆菌表达系统具有明显的优越性。
让外源蛋白质定位在周质或胞外表达； 使用蛋白酶缺陷的大肠杆菌做表达菌株； 将转化有克隆基因的寄主菌株放置在低温环境中生长； 使目标基因以融合蛋白形式表达； 置换多肽链中某些氨基酸，消除蛋白酶切点； 对目标蛋白质作疏水性修饰。 为了避免在大肠杆菌中发生外源蛋白质的降解，或将此降解作用控制在最低水平，已针对性发展出了许多种不同的技术方案。主要有：
常用的大肠杆菌表达载体
01
最常用的：噬菌体的PL启动子，大肠杆菌的Lac启动子、Trp启动子，以及pBR322质粒的-内酰胺酶启动子等一批强启动子构成的。
03
迄今为止，基因工程学家已经设计并构建了一系列的以原核启动子取代真核启动子的质粒表达载体系统。
01
02
最佳的基因表达体系： 目的基因的表达产量高; 表达产物稳定; 生物活性高; 表达产物容易分离纯化。
第一节基因的表达系统与表达策略
容易获得较高浓度的细胞；
01
能利用易得廉价原料；
02
不致病、不产生内毒素；
03
发热量低、需氧低、适当的发酵温度和细胞形态；
04
容易进行代谢调控；
05
容易进行DNA重组技术操作；
06
产物的产量、产率高，
07
产物容易提取纯化。
08
适合目的基因表达的宿主细胞的要求:
宿主细胞的选择
01
原核细胞：常用有大肠杆菌、枯草芽胞杆菌、 链霉菌等；
02
真核细胞：常用有酵母、丝状真菌、哺乳动物细胞等。
宿主细胞分为两大类：
真核基因的大肠杆菌表达体系
目前，已被用于表达外源蛋白质的表达系统有细菌（大肠杆菌和枯草杆菌）、酵母、昆虫、植物和哺乳动物细胞等。但比较而言，大肠杆菌表达系统具有明显的优越性。
让外源蛋白质定位在周质或胞外表达； 使用蛋白酶缺陷的大肠杆菌做表达菌株； 将转化有克隆基因的寄主菌株放置在低温环境中生长； 使目标基因以融合蛋白形式表达； 置换多肽链中某些氨基酸，消除蛋白酶切点； 对目标蛋白质作疏水性修饰。 为了避免在大肠杆菌中发生外源蛋白质的降解，或将此降解作用控制在最低水平，已针对性发展出了许多种不同的技术方案。主要有：
常用的大肠杆菌表达载体
01
最常用的：噬菌体的PL启动子，大肠杆菌的Lac启动子、Trp启动子，以及pBR322质粒的-内酰胺酶启动子等一批强启动子构成的。
03
迄今为止，基因工程学家已经设计并构建了一系列的以原核启动子取代真核启动子的质粒表达载体系统。
大肠杆菌.ppt
大肠杆菌可以透过 接合作用传递遗传 物质。
五、抗原及血清型
（一）抗原 O抗原，即菌体抗原，为细胞壁脂多糖。该抗原刺激 机体主要产生IgM类抗体。 H抗原， 即鞭毛抗原 ，H抗原主要刺激机体产生IgG 类抗体，与其他肠道菌基本无交叉反应。 K抗原，即荚膜抗原，位于O抗原外层，为多糖。具 有K抗原的菌株不能被其相应的抗O血清所凝集叫 “O不凝集性”。 据耐热性不同，K抗原又分为：L、A和B 三型。
超过56种 100种以上
170多种
（二）血清型 可用O:K:H排列表示其血清型。如：O8:K23:H19， 表示该菌具有O抗原8，K抗原23，H抗原为19。 致人畜腹泻的产肠毒素大肠杆菌，除含K抗原外， 还可含有蛋白质性粘附素抗原。对粘附素抗原应并 列写于多糖K抗原之后。如：O8:K87，K88:H19 中 K88即为粘附素抗原。
大肠杆菌
大肠杆菌的历史
肠杆菌科,为革兰氏阴性杆菌。根据生化反应、血清 学试验、DNA同源性研究，肠杆菌科至少包括44个 菌属，170个以上的菌种。 埃希菌属（Escherichia）中最重要的是大肠埃希菌 (E. coli) ，常称为大肠杆菌。 大肠杆菌广泛分布于自然界，包括腐生菌、寄生菌 和人及动物的病原菌。多数是人和动物肠道正常菌 群的重要成员。 20世纪中叶，认识到一些特殊血清型的大肠杆菌对 人和动物有病原性，尤其对婴儿和幼畜（禽），常 引起严重腹泻和败血症。
病料
腹泻或水肿病例 败血症病例
常采集粪便或肠粘膜刮取物 麦康凯或伊红美兰琼脂平板划线
常采集血液及其病变组织 血琼脂或麦康凯琼脂平板划线
挑取疑似大肠杆菌菌落5～10个分别在琼脂平板进行纯培养 革兰染色镜检 革兰氏染色阴性 接种TSI琼脂培养基
大肠杆菌基因表达系统
必须用cDNA或者是化学合成的基因。 外源基因不能带有内含子。
除了具备克隆载体具备的条件外，还应具备以下条件： 强启动子、强转录终止子 可诱导性 合适的核糖体结合位点和起始密码ATG等
理想原核表达载体具备的基本特征
1
2
5
4
3
A dividing E. coli
原核或噬菌体启动子
MCS
SD序列
终止子
条件：
组成结构：
必须选择一个有lacI的宿主菌。
tac P
Lac O
S导物： IPTG（乳糖的类似物，不会被降解）
阻遏物
IPTG
2.分泌型表达载体
如：pIN III系列： 载体表达出的外源蛋白质与细菌的分泌信号肽连在一起，可被宿主菌分泌到细胞周质中。 pIN III-A1, pIN III-A2, pIN III-A3,
EcoR I
BamH I
凝血酶
Ile Giu Gly Arg Gly Ile Pro Gly Asn Ser Ser
EcoR I
BamH I
Xa因子
pGEX-3X的插入区：
Sma I
Sma I
其他融合蛋白系统
His-tag能与Ni2+柱结合，但很容易被EDTA（或咪唑溶液）洗脱下来，可以纯化蛋白质。
细胞质
外膜
内膜
周间质
质粒
染色体
“外排”： 蛋白质从细胞质跨过内外膜到培养液中。 “分泌”： 蛋白质从细胞质跨过内膜到周间质中。
01
碱性氨基酸
Leu、Ile
Arg、Lys
02
N
04
疏水氨基酸核心区
07
AlaGlySer
《大肠杆菌》课件
THANKS
感谢观看
。
食物中毒通常发生在食用被污染 的肉类、奶制品、蔬菜等食品后 ，因此食品生产和加工过程中的
卫生控制至关重要。
抗生素抗性与超级细菌
抗生素是治疗细菌感染的重要药物，但长期使用抗生素会导致细菌产生抗药性。
大肠杆菌等细菌在长期接触抗生素的过程中，会逐渐适应并抵抗抗生素的作用，形 成超级细菌。
超级细菌对多种抗生素具有抗药性，给治疗带来了极大的困难，也对全球公共卫生 安全构成了严重威胁。
致病性或提高其生物合成能力，为工业生产和医疗应入探究大肠杆菌的致病机制，为开发更有效的抗 菌药物和治疗方法提供理论支持。
加强跨学科合作
加强生物学、化学、物理学等领域的跨学科合作，利用新 技术和新方法，推动大肠杆菌研究的创新发展。
提高应用价值
将大肠杆菌的研究成果应用于实际生产和医疗实践中，提 高其应用价值和社会效益。同时，需要关注伦理和安全问 题，确保研究工作的合规性和可持续性。
致病性大肠杆菌的传播途径多样，包 括动物-人传播、人-人传播和食物-人 传播。
这些致病性大肠杆菌通过食物、水或 接触污染表面进入人体，导致腹泻、 呕吐、腹痛等症状，严重时甚至会导 致休克和死亡。
食物中毒与感染
食物中毒是指食用了被致病性大 肠杆菌污染的食物而引起的急性
中毒性疾病。
感染后可能出现恶心、呕吐、腹 痛、腹泻、发热等症状，严重时 可导致脱水、电解质紊乱和休克
05
大肠杆菌的研究进展
新技术与新方法
基因组学技术
利用新一代测序技术，对大肠杆 菌基因组进行全面解析，发现新 的基因和基因变异，为研究其生 物学特性和致病机制提供基础。
蛋白质组学技术
通过蛋白质组学方法，研究大肠杆 菌的蛋白质表达和功能，揭示其在 不同环境下的适应机制和调控机制 。
大肠杆菌ppt课件
（三）肠致病性大肠杆菌 （Enteropathogenic E.coli,EPEC）
婴幼儿腹泻 致病机制 黏附到小肠上皮细胞，破坏刷状缘，导致邻近微绒 毛破坏，A/E组织病理损伤，引起严重水样腹泻。
Brett Finlay, University of British Columbia
24
（四）肠出血性大肠杆菌
33343536肠杆菌科中与医学有关的常见菌属和菌种埃希菌属大肠杆菌志贺菌属痢疾志贺菌爱德华菌属迟钝爱德华菌沙门菌属伤寒沙门菌枸橼酸菌属佛劳第枸橼酸菌克雷伯菌属肺炎克氏菌肠杆菌属产气肠杆菌哈夫尼亚菌属蜂窝哈夫尼亚菌沙雷菌属粘质沙雷菌变形杆菌属普通变形杆菌摩根菌属摩氏摩根菌属普罗威登斯菌属雷氏普罗威登斯菌耶尔森菌属鼠疫耶尔菌欧文菌属草原居民欧文菌菌属菌种数代表种37
10
（二）培养特性
兼性厌氧2～3mm、灰白色S型菌落。 有的有β型溶血。能产生大肠菌素。
（三）生化反应
葡乳麦甘蔗 尿素酶 H2S IMViC 动力 ⊕⊕⊕⊕⊕ - - + + - - +
11
（四）抗原构造
有O、K、H三种抗原。 O抗原:为脂多糖，170多种，是分群的基础 K抗原:100多种，有抗吞噬和补体杀菌作用 ，与细菌毒力有关。分为L、A、B三种。一个菌 株一般只含一个型别的K抗原。 H抗原:50多种，与运动有关。 表明大肠杆菌血清型方式是按O∶K∶H排列
光滑型菌落,有的有β型溶血,在液体 培养中呈均匀混浊生长。
2
3.活泼的生化反应
肠道致病菌与非致病菌 鉴定中重要的生化反应
S-S平板
乳糖发酵试验
肠道非致病菌 （埃希菌+）
志贺菌、 沙门菌等-
3
4.抗原构造复杂
大肠杆菌PPT医学课件
5、大肠杆菌的致病物质
2.黏附素：能使细菌紧密黏着在泌尿道和肠道的细胞上， 避免因排尿时尿液的冲刷和肠道的蠕动作用而被排除。 大肠杆菌粘附素的特点是具有高特异性。 3.外毒素：大肠杆菌能产多种的外毒素，包括：志贺毒 素〡和〢；耐热肠毒素〡和〢；不耐热肠毒素〡和〢。 此外，溶血素A在尿路致病性大肠杆菌所致疾病中有重 要作用。
2、大肠杆菌的常见种类
根据菌体抗原的不同，可将大肠杆菌分为150多型，其 中有16个血清型为致病性大肠杆菌，常引起流行性婴儿 腹泻和成人肋膜炎。 大肠杆菌是研究微生物遗传的重要材料，如局限性转导 就是1954年在大肠杆菌K12菌株中发现的。莱德伯格采 用两株大肠杆菌的营养缺陷型进行实验，奠定了研究细 菌接合方法学上的基础，以及基因工程的研究。
5.其他：脂胞壁多糖的类脂A具有毒性，O特异多糖有抵抗 宿主防御屏障的作用。大肠杆菌的K抗原有吞噬作用。
5、大肠杆菌的致病物质
大肠杆菌O157:H7是大肠杆菌的其中一个类型，该种病 菌常见于牛只等温血动物的肠内。这一型的大肠杆菌 会释放一种强烈的毒素，并可能导致肠管出现严重症 状，如带血腹泻。 美国在1982、1984、1993年曾三次发生O157:H7的爆发 性流行；日本曾在1996年爆发过一次波及9000多人的 大流行。O157:H7感染后的主要症状正是出血性腹泻， 严重者可伴发溶血尿毒综合征（HUS），危及生命。由 于O157:H7危害较大，且可经食物和饮用水在人群中广 泛传播。此次在德国肆虐的O104也是一种EHEC，感染 症状类似O157:H7，且毒力更为猛烈。
该菌对热的抵抗力较其他肠道杆菌强，55℃经60分钟 或60℃加热15分钟仍有部分细菌存活。在自然界的水 中可存活数周至数月，在温度较低的粪便中存活更久。 胆盐、煌绿等对大肠杆菌有抑制作用。对磺胺类、链 霉素、氯霉素等敏感，但易耐药，是由带有R因子的质 粒转移而获得的。
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c: 转录终止子还能增强mRNA分子的稳定性, 大大提高蛋白 质产物水平。
Principles of Gene Manipulation by liuzengran Hebei University of Economics and Business
在构建大肠杆菌表达载体时，通常是添加全部终止密码 子 , 阻止核糖体跳跃 (skipping )现象。
荧光素酶基因 (luciferase )基因、 半乳糖激酶基因(galK ) 氯霉素抗性(乙酰转移酶)基因 (cat ) 四环素抗性基因 (tetr )
Principles of Gene Manipulation by liuzengran Hebei University of Economics and Business
Chapter 8
大肠杆菌表达系统
Clonging in E.coli
Principles of Gene Manipulation by liuzengran Hebei University of Economics and Business
Objective & Demands
Need to master the expression methods in E. coli be familiar with vectors used in E. coli Need to know how to get a mutant by homologous recombination
4、reporter gene
其编码产物可被快速测定的功能单元。
usage
追踪某些特定的DNA结构 (重组质粒 )是否 已经导入寄主细胞
同任何一种目的启动子连接 , 其表达活性 可作为检测启动子功能的依据。
β－半乳糖苷酶基因lacZ 、
碱性磷酸酶基因、 alkaline phosphatase
大肠杆菌表达外源基因的劣势
缺乏对真核生物蛋白质的复性功能
缺乏对真核生物蛋白质的修饰加工系统 heterogous
内源性蛋白酶降解空间构象不正确的异源蛋白 细胞周质内含有种类繁多的内毒素(endotoxin)
periplasm
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二 大肠杆菌表达载体的基本组成
一个良好的大肠杆菌表达载体： 有抗菌素抗性基因 决定载体拷贝数的复制起点 (ori ) 供外源基因插入的多克隆位点。 参与控制转录与翻译的必不可少的原件
外源基因在原核寄主细胞中表达 , 它的 编码结构必须是连续的 , 不间断的 , 处于 寄主启动子有效控制下。
Principles of Gene Manipulation by liuzengran Hebei University of Economics and Business
Principles of Gene Manipulation by liuzengran Hebei University of Economics and Business
一：大肠杆菌表达外源基因的优势
全基因组测序 , 共有4405个开放型阅读框架 基因克隆表达系统成熟 繁殖迅速、培养简单、操作方便、遗传稳定 被美国FDA批准为安全的基因工程受体生物
1启动子
可使外源基因高水平表达的最佳启动子必须具备以下几个 条件
1 ) 强启动子，外源基因的蛋白质的表达量占细胞总蛋白
的10 % - 30 %以上
Account for
2 ) 应能呈现出一种低限的基础转录水平
3 ) 应该是诱导型的 , 能通过简单的方式,使用廉价的诱导 物得以诱导。
inducible
大肠杆菌格外偏爱使用终止密码子UAA, 当其后连上一 个U而形成四联核苷酸的情况下 , 转译终止效率便会得 到进一步加强。
Principles of Gene Manipulation by liuzengran Hebei University of Economics and Business
3转译起始序列 initiation factor
Class period 2h
Principles of Gene Manipulation by liuzengran Hebei University of Economics and Business
Main content
一：大肠杆菌表达外源基因的优势 二 大肠杆菌表达载体的基本组成 三 常用的大肠杆菌表达载体 四 真核基因在大肠杆菌中的表达 五 大肠杆菌表达真核基因存在的问题 六 基因工程菌遗传不稳定性的表现与机制 七. 人胰岛素的生产方法
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2 终止子
a : 如果在克隆基因编码区的3末端之后，接上一个有效的 转录终止子，便能够阻止转录通终止子 , 那 么由该启动子驱动的克隆基因的转录便会被限制在最低本 底水平。
三 常用的大肠杆菌表达载体启动子
广泛使用的大多数质粒表达载体启动子
λ噬菌体的PL启动子
大肠杆菌乳糖操纵子lac启动子 Lactose Operon
色氨酸操纵子trp启动子 pBR322质粒的beta－内酰胺酶启动子
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mRNA的5末端之独特的结构特征 , 是决定mRNA转译起 始效率的主要因素。
在构建外源基因的高效表达载体时 , 需认真选择有效的转 录起始序列。
universial
conserved sequence
未鉴定出通用有效的转译起始序列的保守结构
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在构建大肠杆菌表达载体时，通常是添加全部终止密码 子 , 阻止核糖体跳跃 (skipping )现象。
荧光素酶基因 (luciferase )基因、 半乳糖激酶基因(galK ) 氯霉素抗性(乙酰转移酶)基因 (cat ) 四环素抗性基因 (tetr )
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Chapter 8
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Objective & Demands
Need to master the expression methods in E. coli be familiar with vectors used in E. coli Need to know how to get a mutant by homologous recombination
4、reporter gene
其编码产物可被快速测定的功能单元。
usage
追踪某些特定的DNA结构 (重组质粒 )是否 已经导入寄主细胞
同任何一种目的启动子连接 , 其表达活性 可作为检测启动子功能的依据。
β－半乳糖苷酶基因lacZ 、
碱性磷酸酶基因、 alkaline phosphatase
大肠杆菌表达外源基因的劣势
缺乏对真核生物蛋白质的复性功能
缺乏对真核生物蛋白质的修饰加工系统 heterogous
内源性蛋白酶降解空间构象不正确的异源蛋白 细胞周质内含有种类繁多的内毒素(endotoxin)
periplasm
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二 大肠杆菌表达载体的基本组成
一个良好的大肠杆菌表达载体： 有抗菌素抗性基因 决定载体拷贝数的复制起点 (ori ) 供外源基因插入的多克隆位点。 参与控制转录与翻译的必不可少的原件
外源基因在原核寄主细胞中表达 , 它的 编码结构必须是连续的 , 不间断的 , 处于 寄主启动子有效控制下。
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一：大肠杆菌表达外源基因的优势
全基因组测序 , 共有4405个开放型阅读框架 基因克隆表达系统成熟 繁殖迅速、培养简单、操作方便、遗传稳定 被美国FDA批准为安全的基因工程受体生物
1启动子
可使外源基因高水平表达的最佳启动子必须具备以下几个 条件
1 ) 强启动子，外源基因的蛋白质的表达量占细胞总蛋白
的10 % - 30 %以上
Account for
2 ) 应能呈现出一种低限的基础转录水平
3 ) 应该是诱导型的 , 能通过简单的方式,使用廉价的诱导 物得以诱导。
inducible
大肠杆菌格外偏爱使用终止密码子UAA, 当其后连上一 个U而形成四联核苷酸的情况下 , 转译终止效率便会得 到进一步加强。
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3转译起始序列 initiation factor
Class period 2h
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Main content
一：大肠杆菌表达外源基因的优势 二 大肠杆菌表达载体的基本组成 三 常用的大肠杆菌表达载体 四 真核基因在大肠杆菌中的表达 五 大肠杆菌表达真核基因存在的问题 六 基因工程菌遗传不稳定性的表现与机制 七. 人胰岛素的生产方法
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2 终止子
a : 如果在克隆基因编码区的3末端之后，接上一个有效的 转录终止子，便能够阻止转录通终止子 , 那 么由该启动子驱动的克隆基因的转录便会被限制在最低本 底水平。
三 常用的大肠杆菌表达载体启动子
广泛使用的大多数质粒表达载体启动子
λ噬菌体的PL启动子
大肠杆菌乳糖操纵子lac启动子 Lactose Operon
色氨酸操纵子trp启动子 pBR322质粒的beta－内酰胺酶启动子
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mRNA的5末端之独特的结构特征 , 是决定mRNA转译起 始效率的主要因素。
在构建外源基因的高效表达载体时 , 需认真选择有效的转 录起始序列。
universial
conserved sequence
未鉴定出通用有效的转译起始序列的保守结构
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