外源基因在原核表达体系中的表达
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3. 提供足够数量的生理活性物质以对其结构、功能、性质进行深入研究，从而
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ进一步扩大这些活性物质的使用范围。
4. 通过基因工程技术可以不断发掘和开发更多的新型生理活性物质。 5. 利用基因工程、蛋白工程技术可以改造内源生理活性物质，进一步提高其生物
活性。
6. 采用基因工程技术可以获得新型化合物，扩大药物来源。
2020/1/26
5
基因工程技术
让任何一种生物接 受另一种生物的遗传物质
并在其细胞内表达 功能和稳定遗传
是将一种生物细胞的基因分离出来，在体外进行酶切和连接并
插入载体分子构成遗传物质的新组合，引入另一种宿主细胞后使
目的基因得以复制和表达的技术。其特点是打破物种界限，赋予
生物新的遗传性；目的是使外源基因在受体细胞内按人们期望的
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基因工程制药的特点
和传统制药业相比，基因工程制药有如下突出优点。
1. 可以获得天然来源难以得到的生理活性物质，使之成为新药。 2. 利用基因工程技术使得活性蛋白、多肽基因可以在微生物、真核 细胞乃至动
物反应器、植物反应器中获得高效表达，使生理活性蛋白多肽可以批量生产， 保障临床治疗需要。
传图谱。该研究结果不但会进一步改变人们对生物学和人类进化的理解,而且将帮助科研人员更方便地找出与人
要疾病(如哮喘、糖尿病、心脏病和癌症)密切相关的变异基因,从而改进对这些疾病的预防、诊断和治疗技术。 (Nature, 2005，437: 1299) Piwi-干扰RNA
在涉及胚胎干细胞和DNA重组方面的一系列突破性发现
系统的研究深度很不一样，这就决定了它们的成熟程度和应用范
围。
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如何以大肠杆菌质粒DNA为载体克隆一个编码动物激素的基 因，并使之在大肠杆菌中进行表达？简要说明实验中可能遇到的 问题及可能的解决办法。
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1917 1943 1944 1953 1961 1961–1966 1970 1971 1973 1975 1976 1977 1978 1980
外源基因在原核表达体系中的表达
2020/1/26
王欣 生物化学系
1
前言
在分离到某一基因后，要对其编码蛋白质进行研究，最理所
当然的工作就是表达
即：有目的地合成外源基因产物。
基因表达技术是基因工程的核心。至今，人们已建立了许多
基因表达系统，既有原核生物基因表达系统，也有真核生物基因
表达系统。它们各有其特点，包括优势和不足。由于人们对不同
2020/1/26
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各表达系统的使用率（PubMed)
12000 10000
8000 6000 4000 2000
0
10051
6076
2552 610 486 70 140
48 123
144
126
455
2007
2006
2005
E.coli Pichia pastoris
1981
1982 1983 1988
1990 1997 1998 2000 2001 2002 2003 得
2004 植治疗
2005
的遗
类主
2006
2007
Karl Ereky 首次使用“生物技术”这一名词 大规模生产青霉素 Avery, Macleod 和Mccarty 通过实验证明DNA是遗传物质 Watson 和Crick 阐明了DNA的双螺旋结构 《生物技术和生物工程》杂志创刊 破译遗传密码 分离出第一个限制性内切酶 Khorana等人合成了完整的tRNA基因 Boyer和 Cohan建立了DNA重组技术 Kohler和Milstein 建立了单克隆抗体技术 第一个DNA重组技术规则问世（Struhl,Vapnek,Chang et al） DNA测序技术诞生 Genentech公司在大肠杆菌中表达出胰岛素 Guarante等在《科学》杂志上发表以质粒、乳糖操纵子为基础建立起来的大肠杆菌表达系统，这一发明构成了大 肠杆 菌表达系统的雏形。 美国最高法院对Diamond和 Chakrabarty专利案作出裁定，认为经基因工程操作的微生物可获得专利 第一台商业化生产的DNA自动测序仪诞生 第一个单克隆抗体诊断试剂盒在美国被批准 用DNA重组技术生产的第一个动物疫苗在欧洲获得批准 基因工程Ti质粒用于植物转化 美国授予对肿瘤敏感的基因工程鼠以专利 PCR方法问世 美国批准第一个体细胞基因治疗方案 美国科学家培养出第一只克隆绵羊多莉 美国批准爱滋病疫苗可以进行人体实验 日本科学家培养出克隆牛，英美等国培养出克隆鼠 英国科学家培养出转基因克隆猪 人类基因组筐架图公布 水稻基因组筐架图公布 小鼠基因组筐架图公布 中国科学家研制的重组腺病毒-p53注射液获得国家食品药物监督管理局首次批准的新药证书，成为世界上第一个获
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研究重组表达技术的目的及意义
1. 研究蛋白质的作用机理和功能； 2. 是研究蛋白质的一大基础技术，当生化提取方法难以获得足量
的蛋白质时；
3. 重组技术使蛋白质结构变化，获得各类异构体。
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原核表达体系
√大肠杆菌表达系统 Escherichia coli 枯草杆菌表达系统 Bacillus anthracis 芽孢杆菌表达系统 Bacillus 链霉菌表达系统 Streptomyces
正式批准的基因治疗药物 英国当局（Human Fertilisation and Embryology Authority, HFEA）首次批准英国一科研单位进行人类细胞核移
性克隆研究 人类基因组“差异图”公布 10月27日,全球科学家通过分析全球不同人群之间的遗传基因信息,初步绘制出首张人类DNA序列中变异基因片段
方式进行表达。
在试管内直接 操作遗传物质改变 基因功能,调节基因
表达方式
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基因工程的主要研究内容
1． 获得具有遗传信息的目的基因
2． 选择基因载体获得重组DNA 3． 将重组DNA分子导入宿主细胞 4． 鉴定带有目的基因的克隆；目的基因的扩增及获得目的产物
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基因工程药物 指利用基因工程技术研制和生 产的药物，主要包括重组蛋白多肽药物、反义 核酸药物、DNA药物、 siRNA药物和基因工程抗 体等。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ进一步扩大这些活性物质的使用范围。
4. 通过基因工程技术可以不断发掘和开发更多的新型生理活性物质。 5. 利用基因工程、蛋白工程技术可以改造内源生理活性物质，进一步提高其生物
活性。
6. 采用基因工程技术可以获得新型化合物，扩大药物来源。
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基因工程技术
让任何一种生物接 受另一种生物的遗传物质
并在其细胞内表达 功能和稳定遗传
是将一种生物细胞的基因分离出来，在体外进行酶切和连接并
插入载体分子构成遗传物质的新组合，引入另一种宿主细胞后使
目的基因得以复制和表达的技术。其特点是打破物种界限，赋予
生物新的遗传性；目的是使外源基因在受体细胞内按人们期望的
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基因工程制药的特点
和传统制药业相比，基因工程制药有如下突出优点。
1. 可以获得天然来源难以得到的生理活性物质，使之成为新药。 2. 利用基因工程技术使得活性蛋白、多肽基因可以在微生物、真核 细胞乃至动
物反应器、植物反应器中获得高效表达，使生理活性蛋白多肽可以批量生产， 保障临床治疗需要。
传图谱。该研究结果不但会进一步改变人们对生物学和人类进化的理解,而且将帮助科研人员更方便地找出与人
要疾病(如哮喘、糖尿病、心脏病和癌症)密切相关的变异基因,从而改进对这些疾病的预防、诊断和治疗技术。 (Nature, 2005，437: 1299) Piwi-干扰RNA
在涉及胚胎干细胞和DNA重组方面的一系列突破性发现
系统的研究深度很不一样，这就决定了它们的成熟程度和应用范
围。
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如何以大肠杆菌质粒DNA为载体克隆一个编码动物激素的基 因，并使之在大肠杆菌中进行表达？简要说明实验中可能遇到的 问题及可能的解决办法。
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1917 1943 1944 1953 1961 1961–1966 1970 1971 1973 1975 1976 1977 1978 1980
外源基因在原核表达体系中的表达
2020/1/26
王欣 生物化学系
1
前言
在分离到某一基因后，要对其编码蛋白质进行研究，最理所
当然的工作就是表达
即：有目的地合成外源基因产物。
基因表达技术是基因工程的核心。至今，人们已建立了许多
基因表达系统，既有原核生物基因表达系统，也有真核生物基因
表达系统。它们各有其特点，包括优势和不足。由于人们对不同
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各表达系统的使用率（PubMed)
12000 10000
8000 6000 4000 2000
0
10051
6076
2552 610 486 70 140
48 123
144
126
455
2007
2006
2005
E.coli Pichia pastoris
1981
1982 1983 1988
1990 1997 1998 2000 2001 2002 2003 得
2004 植治疗
2005
的遗
类主
2006
2007
Karl Ereky 首次使用“生物技术”这一名词 大规模生产青霉素 Avery, Macleod 和Mccarty 通过实验证明DNA是遗传物质 Watson 和Crick 阐明了DNA的双螺旋结构 《生物技术和生物工程》杂志创刊 破译遗传密码 分离出第一个限制性内切酶 Khorana等人合成了完整的tRNA基因 Boyer和 Cohan建立了DNA重组技术 Kohler和Milstein 建立了单克隆抗体技术 第一个DNA重组技术规则问世（Struhl,Vapnek,Chang et al） DNA测序技术诞生 Genentech公司在大肠杆菌中表达出胰岛素 Guarante等在《科学》杂志上发表以质粒、乳糖操纵子为基础建立起来的大肠杆菌表达系统，这一发明构成了大 肠杆 菌表达系统的雏形。 美国最高法院对Diamond和 Chakrabarty专利案作出裁定，认为经基因工程操作的微生物可获得专利 第一台商业化生产的DNA自动测序仪诞生 第一个单克隆抗体诊断试剂盒在美国被批准 用DNA重组技术生产的第一个动物疫苗在欧洲获得批准 基因工程Ti质粒用于植物转化 美国授予对肿瘤敏感的基因工程鼠以专利 PCR方法问世 美国批准第一个体细胞基因治疗方案 美国科学家培养出第一只克隆绵羊多莉 美国批准爱滋病疫苗可以进行人体实验 日本科学家培养出克隆牛，英美等国培养出克隆鼠 英国科学家培养出转基因克隆猪 人类基因组筐架图公布 水稻基因组筐架图公布 小鼠基因组筐架图公布 中国科学家研制的重组腺病毒-p53注射液获得国家食品药物监督管理局首次批准的新药证书，成为世界上第一个获
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研究重组表达技术的目的及意义
1. 研究蛋白质的作用机理和功能； 2. 是研究蛋白质的一大基础技术，当生化提取方法难以获得足量
的蛋白质时；
3. 重组技术使蛋白质结构变化，获得各类异构体。
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原核表达体系
√大肠杆菌表达系统 Escherichia coli 枯草杆菌表达系统 Bacillus anthracis 芽孢杆菌表达系统 Bacillus 链霉菌表达系统 Streptomyces
正式批准的基因治疗药物 英国当局（Human Fertilisation and Embryology Authority, HFEA）首次批准英国一科研单位进行人类细胞核移
性克隆研究 人类基因组“差异图”公布 10月27日,全球科学家通过分析全球不同人群之间的遗传基因信息,初步绘制出首张人类DNA序列中变异基因片段
方式进行表达。
在试管内直接 操作遗传物质改变 基因功能,调节基因
表达方式
2020/1/26
6
基因工程的主要研究内容
1． 获得具有遗传信息的目的基因
2． 选择基因载体获得重组DNA 3． 将重组DNA分子导入宿主细胞 4． 鉴定带有目的基因的克隆；目的基因的扩增及获得目的产物
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基因工程药物 指利用基因工程技术研制和生 产的药物，主要包括重组蛋白多肽药物、反义 核酸药物、DNA药物、 siRNA药物和基因工程抗 体等。