第一章基因和基因组及基因工程的概念
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1）在质粒构建时，比如加入抗性基因，在培养中 就加入抗生素，就会抑制不含质粒的细胞比例 创造了条件
2）在工程菌培养过程中： ① 适当降低菌体的生长速率 ② 细胞生长期和诱导表达分段培养策略
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
4－2重组体的高密度培养
（1）宿主菌和培养基 ——选择合适的宿主均。因为不同的宿主菌或 同一宿主菌的不同种或亚种不仅对外源蛋白的 表达有很大影响，而且还影响相应的重组菌的 高密度培养 ——培养基的成分也影响到重组宿主菌的高密度 培养。比如大肠杆菌的高密度培养，常采用半 合成培养基，培养基的各组分的浓度和比例要 恰当。
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
（2）流加（补料）发酵实现高密度重组菌培养
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
（3）减少乙酸等抑制性副产物的形成 大肠杆菌、枯草杆菌和哺乳动物细胞培养时分别
会产生乙酸、丙酸及乳酸等移植性产物 危害：影响细胞生长，抑制产物表达 改进措施（以大肠杆菌为例）： ① 降低比生长速率 ② 降低培养温度 ③ 限制性的加葡萄糖 ④ 基因工程菌培养和乙酸分离耦合过程
3 宿主Biblioteka Baidu改造
3-1 改造受体菌的遗传
性减少或消除乙酸的
生产。乙酸的大量累
计会严重抑制菌体生 长和目的基因的表达。
遗传工程改造途径如图
的使 克 方反 隆 向映 酶 合向 3 成乙 基
偶因 姻，
减少酶1活性，减少 病痛酸的合成
减少酶7活性，减 少乙酸的形成
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
3-2 遗传改造工程菌的输氧能力，不再使贫 氧成为工程菌限制因子。因为，在一般 情况下，溶解氧是菌体生长的限制因子。
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
4-2 多肽的修饰： ① N末端信号肽的切除 ② 二硫键的形成 ③ 线性多肽呈现出一定空间结构 ④ 多肽链的糖基化等
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
（二）、原核生物基因表达的特点
① 原核生物只有一种RNA聚合酶(真核细胞 有三种)识别原核细胞的启动子，催化所 有RNA的合成。
启动子的强弱必须适合，太强不利于宿主菌的正常生长 代谢，太弱则目的基因转录太少，不利于目的产物的表达。
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
1-2 转译起始序列对翻译水平的影响 翻译水平的影响外源基因的表达的重要 因素是翻译起始区。翻译是在核糖体上 进行，SD序列对翻译是必须，而且它也 能影响到翻译的效率。
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
（三）、提高目的基因高效表达的途径
一个含有目的基因的受体细菌能否高效表达，将 取决于基因的结构特征、宿主菌、载体构建 和细胞培养等多个方面。对于原核生物的细 菌等受体来说，提高目的基因表达效率主要 从以下几个方面考虑：
1. 目的基因转录和翻译方面 2. 目的产物本身 3. 宿主菌改造方面 4. 宿主菌培养方面
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
胰岛素的结构和作用
结构：胰岛素，有AB两条 肽链组成，它们中间通 过3个二硫键结合起来， 其中A链21个氨基酸，B 链30个氨基酸。
功能：胰岛素最显著的生 理功能是：一方面提高 组织摄取葡萄糖的能力； 另一方面抑制肝糖元分 解，并促进肝糖元及肌 糖元的合成。
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
第一章基因和基因组及 基因工程的概念
2020/11/18
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
九、目的基因的高效表达
（一）、基因表达的基础知识 （二）、原核生物基因表达的基本特点 （三）、提高目的基因高效表达的途径 （四）、目的基因高效表达规律
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
（一）、基因表达的基础知识
2 核糖体：合成蛋白质的“工厂” 核糖体由两个亚基构成，一个较大，一个较小 原核生物
原核生物核糖体
30S亚基
50S亚基
真核生物核糖体
40S亚基
60S亚基
21种蛋白质 16SrRNA 34种蛋白 5SrRNA
23SRNA
30多种蛋白质 18SrRNA 50多种种蛋白 5SrRNA
28SRNA
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
举例：胰岛素与β-半乳糖苷酶形成包涵体 ➢ 优点：避免细菌蛋白酶破坏，提高目的基因表达
产物产量。 ➢ 缺点：需要经过溶解和复性才能获得有活性的 ➢ 适合：不需要翻译后修饰的蛋白质产物
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
2-2目的基因的高效可溶性表达
➢ 概念：不与细菌的任何蛋白或多肽融合在一起的表达 蛋白称为非融合蛋白。 这种蛋白质或者能够抵抗蛋白 酶的水解，或者是在蛋白酶缺失的条件下生成。
关于胰岛素在体内的合成
在生物体内，胰岛素是在β细胞内质网的核糖体上合成的，其合成过程是：
前胰岛素原
胰岛素原
胰岛素
胰岛素原，它可以看成是有一条连接肽（简称C肽）的一端通过两个碱 性氨基酸（第62、63位）与胰岛素A链的N末端相连，另一端通过与 另外两个碱性氨基酸残基（第31、32位）与B链C末端相连。不同种 属动物的C肽不同，例如人的31肽，猪的29，牛的26。胰岛素原保证 了胰岛素折叠卷曲，保证了三个位置正确的二硫键的形成。
3.蛋白质的合成机理（以原核生物为例）
➢ 肽链延伸的方向：N末端—C末端 ➢ mRNA的翻译方向：5’——3’方向 ➢ tRNA识别密码子，并转运氨基酸 ➢ 合成的起始：大肠杆菌中被翻译的第一个密码
子往往是5’端的第25个核苷酸以后，起始密码 子：AUG，偶有GUG，在上游约10个bp的地方 往往有一段富含嘌呤的序列（SD序列），它与 16SrRNA3’端互补。
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
1-3 充分考虑宿主菌对密码子的偏爱性 大肠杆菌不同密码子的偏爱性问题，
将64组密码子分为强、中、弱密码子。
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
2 目的产物方面
2-1 目的基因不溶性的高效表达
过程：目的基因编码的真核蛋白质与宿主基因编 码的原核多肽或或其它基因编码的具有其它功能 的多肽和结合在一起，这种结合在一起的形成的 不溶性无活性的包涵体，又叫为融合蛋白。
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
胰岛素的化学合成
1965年我国科学工作者完成了牛胰岛素的全合 成。他们合成牛胰岛素的主要途径是先分别合 成A链21肽和B链30肽，再将A、B两条肽链经 还原、氧化连接成牛胰岛素、
美国的Merrifield等人报导，他们利用固相多肽 合成的方法，合成了胰岛素的A链和B两条链， A链全部用了8天时间，B链用了11天时间。
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
基因工程生产胰岛素
获得基因途径1：Itakura等人提出的，通过 化学合成胰岛素基因再重组表达，即先 几十个DNA片段，然后连接起来分别得 到A链和B链基因，然后把这两个基因分 别表达，再组合成人胰岛素。
前胰岛素原，它比胰岛素原的Ｎ末端上多一段肽链，即信号肽，含20个 氨基左右，其中多是疏水侧链残基。
生成过程：前胰岛素原在信号肽的引导下进入内质网腔。待肽链进入腔 后，立即被信号肽酶切去“前”顺序。形成的胰岛素原后，又被运输 到高尔基体然后贮存在贮存颗粒中，并在特异肽酶的作用下转变为活 性胰岛素，肽酶催化胰岛素原的二个特定肽键的断裂，释放出一段中 间的肽链，这个端肽链又在肽酶的作用下从链的两端各除去2个氨基 酸残基而生长C肽。
基因在宿主细胞内长时间超持和表达 5. 通过选择好的培养方法和能够进行高密度培养的细胞，提高细胞
密度 6. 在宿主细胞选择、质粒构建、培养基设计都应该考虑有利于产物
的分离提纯
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
十、基因工程的应用
（一）基因工程制药 1、概述：利用基因工程技术研制和生产的
药物 生物技术的核心是基因工程，基因工程 技术最成功的成就就是用于生物治疗的 新型生物药物的研制
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
4 .宿主菌培养方面
影响重组菌表达效率的的生理代谢和培 养条件 ① 重组菌的质粒丢失倾向 ② 重组菌的能量分流现象 ③ 目的蛋白往往是异源蛋白质，会宿主菌 有危害 ④ 细胞培养过程中，会产生乙酸等抑制性 有机酸
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
4—1提高工程菌的质粒稳定性
➢ 优点： 无需经过融合蛋白阶段，表达产物的生物学功 能也就更接近于生物体内天然蛋白质。
➢ 缺点：容易被细菌蛋白酶所破坏。 ➢ 适合：需要蛋白酶缺陷菌作为宿主菌或这改变启动子
强度、或者改变宿主菌的培养条件。 ➢ 举例：大肠杆菌蛋白酶的合成主要依赖次黄嘌呤核苷
(lon)，因此采用lon-缺陷型菌株作受体菌，则使大肠杆 菌蛋白酶合成受阻，从而使目的基因的表达产物得到 保护
② 原核生物的表达是以操纵子为单位的。 ③ 由于原核生物无核膜，所以转录与翻译
是偶联的，也是连续进行的
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
④ 原核基因一般不含有内含子，在原核细胞中缺 乏真核细胞的转录后加工系统。
⑤ 原核生物基因的控制主要在转录水平，这种控 制要比对基因产物的直接控制要慢。
⑥ 在大肠杆菌mRNA的核糖体结合位点上，含有 一个转译起始密码子及同16S核糖体RNA 3，末 端碱基互补的序列，即SD序列，而真核基因则 缺乏此序列。
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
3 举例：糖尿病、胰岛素与基因工程
• 关于糖尿病：糖尿病是一种常见的内分 泌疾病, 是因胰岛素绝对或相对不足或靶 细胞对胰岛素敏感性减低引起以糖代谢 紊乱为主, 继发脂肪、蛋白质、水、电解 质代谢障碍。可分为胰岛素依赖型糖尿 病(又称Ⅰ 型) 和非胰岛素依赖型糖尿病 (又称Ⅱ型)
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
2-3目的基因的高效分泌表达
➢ 概念：目的蛋白分泌到细胞周质和目的蛋白转 运到细胞周质后再分泌到细胞外
➢ 优点：① 防止宿主菌对表达产物的降解；②有 利于蛋白质正确折叠，形成天然构象③减轻宿 主细胞代谢负荷④有利于分离
➢ 需要在质粒设计时加入一段信号肽基因
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
第一个基因重组产品， 也是第一个基因工程 药物——人胰岛素于 1982年在美国问世
我国第一个基因工程药 物干扰素-α1b 于 1989年上市
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
2、基因工程药物 ① 激素和多肽类：缺乏天然内源性蛋白所
引起的疾病，如人胰岛素、人生长激素、 降钙素和细胞生长调节因子 ② 酶类：利用催化反应，达到治疗目的， 如tPA, 尿激酶和链激酶等 ③ 重组疫苗：防止病毒引起的人和动物传 染性疾病疫苗。 ④ 单克隆抗体：既可用于疾病诊断，也可 用于治疗。
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
1、目的基因转录和翻译方面
1-1启动子对表达效率的影响
影响外源DNA转录的主要因素是启动子的强弱。 启动子 是宿主细胞的RNA聚合酶转移结合并起始转录的合成 mRNA的部位。大多数外源的特别是真核细胞的启动子不 能被细菌（大肠杆菌）RNA聚合酶识别，因此必须将外源 基因置于大肠杆菌启动子控制下。
1 概念：
1-1 以mRNA为模板的 蛋白质合成过程称为 翻译或转译
1-2 mRNA： 从DNA到 蛋白质的信息传递载 体
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
1-3 遗传密码： 3个碱基编码一个氨基酸，这三个碱基被 称为三联体密码或密码子
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
➢ 合成的步骤：新进入的酰胺-tRNA结合到核糖 体上——肽链的形成——移位
➢ 合成的终止：识别终止信号： UAG，UAA， UGA
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
4 多肽合成后的定向加工与转译后加工
4-1 信号肽：在真核生物中，当某一种多肽 的N－末端刚开始合成不久，这种多肽 的取向就被决定，这是因为受这个N末 端的信号肽的控制。 在细菌中，也存在类似情况，新生 肽的N－末端也有一段信号肽结构，有 时也叫引导肽
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
（四）、目的基因高效表达规律
1. 目的蛋白无须变形和复性就具有生物活性的表达方式 2. 对于翻译后需要修饰蛋白质结构，能够进行目的蛋白结构修饰的
表达方式 3. 能够将目的蛋白分泌到细胞周质、特别是分泌到细胞外的分泌型
表达方式 4. 降低不含目的基因细胞的比例，保持目的基因的稳定性，使目的
2）在工程菌培养过程中： ① 适当降低菌体的生长速率 ② 细胞生长期和诱导表达分段培养策略
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
4－2重组体的高密度培养
（1）宿主菌和培养基 ——选择合适的宿主均。因为不同的宿主菌或 同一宿主菌的不同种或亚种不仅对外源蛋白的 表达有很大影响，而且还影响相应的重组菌的 高密度培养 ——培养基的成分也影响到重组宿主菌的高密度 培养。比如大肠杆菌的高密度培养，常采用半 合成培养基，培养基的各组分的浓度和比例要 恰当。
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
（2）流加（补料）发酵实现高密度重组菌培养
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
（3）减少乙酸等抑制性副产物的形成 大肠杆菌、枯草杆菌和哺乳动物细胞培养时分别
会产生乙酸、丙酸及乳酸等移植性产物 危害：影响细胞生长，抑制产物表达 改进措施（以大肠杆菌为例）： ① 降低比生长速率 ② 降低培养温度 ③ 限制性的加葡萄糖 ④ 基因工程菌培养和乙酸分离耦合过程
3 宿主Biblioteka Baidu改造
3-1 改造受体菌的遗传
性减少或消除乙酸的
生产。乙酸的大量累
计会严重抑制菌体生 长和目的基因的表达。
遗传工程改造途径如图
的使 克 方反 隆 向映 酶 合向 3 成乙 基
偶因 姻，
减少酶1活性，减少 病痛酸的合成
减少酶7活性，减 少乙酸的形成
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
3-2 遗传改造工程菌的输氧能力，不再使贫 氧成为工程菌限制因子。因为，在一般 情况下，溶解氧是菌体生长的限制因子。
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
4-2 多肽的修饰： ① N末端信号肽的切除 ② 二硫键的形成 ③ 线性多肽呈现出一定空间结构 ④ 多肽链的糖基化等
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
（二）、原核生物基因表达的特点
① 原核生物只有一种RNA聚合酶(真核细胞 有三种)识别原核细胞的启动子，催化所 有RNA的合成。
启动子的强弱必须适合，太强不利于宿主菌的正常生长 代谢，太弱则目的基因转录太少，不利于目的产物的表达。
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
1-2 转译起始序列对翻译水平的影响 翻译水平的影响外源基因的表达的重要 因素是翻译起始区。翻译是在核糖体上 进行，SD序列对翻译是必须，而且它也 能影响到翻译的效率。
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
（三）、提高目的基因高效表达的途径
一个含有目的基因的受体细菌能否高效表达，将 取决于基因的结构特征、宿主菌、载体构建 和细胞培养等多个方面。对于原核生物的细 菌等受体来说，提高目的基因表达效率主要 从以下几个方面考虑：
1. 目的基因转录和翻译方面 2. 目的产物本身 3. 宿主菌改造方面 4. 宿主菌培养方面
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
胰岛素的结构和作用
结构：胰岛素，有AB两条 肽链组成，它们中间通 过3个二硫键结合起来， 其中A链21个氨基酸，B 链30个氨基酸。
功能：胰岛素最显著的生 理功能是：一方面提高 组织摄取葡萄糖的能力； 另一方面抑制肝糖元分 解，并促进肝糖元及肌 糖元的合成。
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
第一章基因和基因组及 基因工程的概念
2020/11/18
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
九、目的基因的高效表达
（一）、基因表达的基础知识 （二）、原核生物基因表达的基本特点 （三）、提高目的基因高效表达的途径 （四）、目的基因高效表达规律
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
（一）、基因表达的基础知识
2 核糖体：合成蛋白质的“工厂” 核糖体由两个亚基构成，一个较大，一个较小 原核生物
原核生物核糖体
30S亚基
50S亚基
真核生物核糖体
40S亚基
60S亚基
21种蛋白质 16SrRNA 34种蛋白 5SrRNA
23SRNA
30多种蛋白质 18SrRNA 50多种种蛋白 5SrRNA
28SRNA
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
举例：胰岛素与β-半乳糖苷酶形成包涵体 ➢ 优点：避免细菌蛋白酶破坏，提高目的基因表达
产物产量。 ➢ 缺点：需要经过溶解和复性才能获得有活性的 ➢ 适合：不需要翻译后修饰的蛋白质产物
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
2-2目的基因的高效可溶性表达
➢ 概念：不与细菌的任何蛋白或多肽融合在一起的表达 蛋白称为非融合蛋白。 这种蛋白质或者能够抵抗蛋白 酶的水解，或者是在蛋白酶缺失的条件下生成。
关于胰岛素在体内的合成
在生物体内，胰岛素是在β细胞内质网的核糖体上合成的，其合成过程是：
前胰岛素原
胰岛素原
胰岛素
胰岛素原，它可以看成是有一条连接肽（简称C肽）的一端通过两个碱 性氨基酸（第62、63位）与胰岛素A链的N末端相连，另一端通过与 另外两个碱性氨基酸残基（第31、32位）与B链C末端相连。不同种 属动物的C肽不同，例如人的31肽，猪的29，牛的26。胰岛素原保证 了胰岛素折叠卷曲，保证了三个位置正确的二硫键的形成。
3.蛋白质的合成机理（以原核生物为例）
➢ 肽链延伸的方向：N末端—C末端 ➢ mRNA的翻译方向：5’——3’方向 ➢ tRNA识别密码子，并转运氨基酸 ➢ 合成的起始：大肠杆菌中被翻译的第一个密码
子往往是5’端的第25个核苷酸以后，起始密码 子：AUG，偶有GUG，在上游约10个bp的地方 往往有一段富含嘌呤的序列（SD序列），它与 16SrRNA3’端互补。
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
1-3 充分考虑宿主菌对密码子的偏爱性 大肠杆菌不同密码子的偏爱性问题，
将64组密码子分为强、中、弱密码子。
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
2 目的产物方面
2-1 目的基因不溶性的高效表达
过程：目的基因编码的真核蛋白质与宿主基因编 码的原核多肽或或其它基因编码的具有其它功能 的多肽和结合在一起，这种结合在一起的形成的 不溶性无活性的包涵体，又叫为融合蛋白。
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
胰岛素的化学合成
1965年我国科学工作者完成了牛胰岛素的全合 成。他们合成牛胰岛素的主要途径是先分别合 成A链21肽和B链30肽，再将A、B两条肽链经 还原、氧化连接成牛胰岛素、
美国的Merrifield等人报导，他们利用固相多肽 合成的方法，合成了胰岛素的A链和B两条链， A链全部用了8天时间，B链用了11天时间。
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
基因工程生产胰岛素
获得基因途径1：Itakura等人提出的，通过 化学合成胰岛素基因再重组表达，即先 几十个DNA片段，然后连接起来分别得 到A链和B链基因，然后把这两个基因分 别表达，再组合成人胰岛素。
前胰岛素原，它比胰岛素原的Ｎ末端上多一段肽链，即信号肽，含20个 氨基左右，其中多是疏水侧链残基。
生成过程：前胰岛素原在信号肽的引导下进入内质网腔。待肽链进入腔 后，立即被信号肽酶切去“前”顺序。形成的胰岛素原后，又被运输 到高尔基体然后贮存在贮存颗粒中，并在特异肽酶的作用下转变为活 性胰岛素，肽酶催化胰岛素原的二个特定肽键的断裂，释放出一段中 间的肽链，这个端肽链又在肽酶的作用下从链的两端各除去2个氨基 酸残基而生长C肽。
基因在宿主细胞内长时间超持和表达 5. 通过选择好的培养方法和能够进行高密度培养的细胞，提高细胞
密度 6. 在宿主细胞选择、质粒构建、培养基设计都应该考虑有利于产物
的分离提纯
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
十、基因工程的应用
（一）基因工程制药 1、概述：利用基因工程技术研制和生产的
药物 生物技术的核心是基因工程，基因工程 技术最成功的成就就是用于生物治疗的 新型生物药物的研制
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
4 .宿主菌培养方面
影响重组菌表达效率的的生理代谢和培 养条件 ① 重组菌的质粒丢失倾向 ② 重组菌的能量分流现象 ③ 目的蛋白往往是异源蛋白质，会宿主菌 有危害 ④ 细胞培养过程中，会产生乙酸等抑制性 有机酸
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
4—1提高工程菌的质粒稳定性
➢ 优点： 无需经过融合蛋白阶段，表达产物的生物学功 能也就更接近于生物体内天然蛋白质。
➢ 缺点：容易被细菌蛋白酶所破坏。 ➢ 适合：需要蛋白酶缺陷菌作为宿主菌或这改变启动子
强度、或者改变宿主菌的培养条件。 ➢ 举例：大肠杆菌蛋白酶的合成主要依赖次黄嘌呤核苷
(lon)，因此采用lon-缺陷型菌株作受体菌，则使大肠杆 菌蛋白酶合成受阻，从而使目的基因的表达产物得到 保护
② 原核生物的表达是以操纵子为单位的。 ③ 由于原核生物无核膜，所以转录与翻译
是偶联的，也是连续进行的
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
④ 原核基因一般不含有内含子，在原核细胞中缺 乏真核细胞的转录后加工系统。
⑤ 原核生物基因的控制主要在转录水平，这种控 制要比对基因产物的直接控制要慢。
⑥ 在大肠杆菌mRNA的核糖体结合位点上，含有 一个转译起始密码子及同16S核糖体RNA 3，末 端碱基互补的序列，即SD序列，而真核基因则 缺乏此序列。
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
3 举例：糖尿病、胰岛素与基因工程
• 关于糖尿病：糖尿病是一种常见的内分 泌疾病, 是因胰岛素绝对或相对不足或靶 细胞对胰岛素敏感性减低引起以糖代谢 紊乱为主, 继发脂肪、蛋白质、水、电解 质代谢障碍。可分为胰岛素依赖型糖尿 病(又称Ⅰ 型) 和非胰岛素依赖型糖尿病 (又称Ⅱ型)
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
2-3目的基因的高效分泌表达
➢ 概念：目的蛋白分泌到细胞周质和目的蛋白转 运到细胞周质后再分泌到细胞外
➢ 优点：① 防止宿主菌对表达产物的降解；②有 利于蛋白质正确折叠，形成天然构象③减轻宿 主细胞代谢负荷④有利于分离
➢ 需要在质粒设计时加入一段信号肽基因
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
第一个基因重组产品， 也是第一个基因工程 药物——人胰岛素于 1982年在美国问世
我国第一个基因工程药 物干扰素-α1b 于 1989年上市
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
2、基因工程药物 ① 激素和多肽类：缺乏天然内源性蛋白所
引起的疾病，如人胰岛素、人生长激素、 降钙素和细胞生长调节因子 ② 酶类：利用催化反应，达到治疗目的， 如tPA, 尿激酶和链激酶等 ③ 重组疫苗：防止病毒引起的人和动物传 染性疾病疫苗。 ④ 单克隆抗体：既可用于疾病诊断，也可 用于治疗。
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
1、目的基因转录和翻译方面
1-1启动子对表达效率的影响
影响外源DNA转录的主要因素是启动子的强弱。 启动子 是宿主细胞的RNA聚合酶转移结合并起始转录的合成 mRNA的部位。大多数外源的特别是真核细胞的启动子不 能被细菌（大肠杆菌）RNA聚合酶识别，因此必须将外源 基因置于大肠杆菌启动子控制下。
1 概念：
1-1 以mRNA为模板的 蛋白质合成过程称为 翻译或转译
1-2 mRNA： 从DNA到 蛋白质的信息传递载 体
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
1-3 遗传密码： 3个碱基编码一个氨基酸，这三个碱基被 称为三联体密码或密码子
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
➢ 合成的步骤：新进入的酰胺-tRNA结合到核糖 体上——肽链的形成——移位
➢ 合成的终止：识别终止信号： UAG，UAA， UGA
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
4 多肽合成后的定向加工与转译后加工
4-1 信号肽：在真核生物中，当某一种多肽 的N－末端刚开始合成不久，这种多肽 的取向就被决定，这是因为受这个N末 端的信号肽的控制。 在细菌中，也存在类似情况，新生 肽的N－末端也有一段信号肽结构，有 时也叫引导肽
第一章基因和基因组及基因工程的概 念
（四）、目的基因高效表达规律
1. 目的蛋白无须变形和复性就具有生物活性的表达方式 2. 对于翻译后需要修饰蛋白质结构，能够进行目的蛋白结构修饰的
表达方式 3. 能够将目的蛋白分泌到细胞周质、特别是分泌到细胞外的分泌型
表达方式 4. 降低不含目的基因细胞的比例，保持目的基因的稳定性，使目的