真核表达系统与原核表达系统比较
外源基因在动物细胞中的表达
外源基因在动物细胞中的表达随着基因工程技术的不断发展，外源基因的应用范围也越来越广泛。
其中，外源基因在动物细胞中的表达，为研究生物学、医学等领域提供了很多帮助和便利。
一、外源基因的引入和表达在外源基因的引入和表达中，主要有两种方法：转基因和转染。
1. 转基因转基因是将外源基因直接引入动物细胞的染色体或质粒中，并整合到宿主细胞基因组中。
这种方法的好处是可以实现长时间的稳定表达，但是其过程较为复杂，需要进行较多的实验操作。
同时，还有一定的安全性问题需要考虑。
2. 转染转染是将外源基因通过化学、物理等手段引入到细胞内。
这种方法的优势在于操作简单，效率高。
但表达时间较短，需要反复转染才能实现长时间的表达。
二、外源基因的表达系统外源基因的表达主要分为两种系统：原核表达系统和真核表达系统。
其中原核表达系统是应用较多的一种，包括细菌表达和酵母表达等。
1. 原核表达系统细菌表达是利用大肠杆菌等细菌对外源基因高效表达的一种方法。
其主要优势在于速度快、表达量大，同时可以大规模制备蛋白质。
但其缺点也比较明显，外源蛋白可能被别的蛋白降解，所得的蛋白酶解产物活性也可能较低。
酵母表达主要是利用酵母对外源基因高效表达的特点来制备目标蛋白。
相比细菌表达，酵母表达的外源蛋白在折叠和修饰方面更加接近哺乳动物细胞的翻译后修饰，因此适用于制备复杂、大分子量的蛋白质。
2. 真核表达系统真核表达系统是指利用哺乳动物细胞对外源基因表达的一种方法。
它具有结构相对复杂、修饰更接近哺乳动物细胞的翻译后修饰的特点。
常用的真核表达系统包括：哺乳动物细胞的原代细胞、转染细胞、稳定细胞系等。
它们也各自有其优缺点：哺乳动物细胞的原代细胞表达效率高，但生长速度较慢、易受污染；转染细胞操作简单，表达效率较高，但表达时间有限、稳定性差；稳定细胞系可以长时间表达，并且表达和生存稳定，但难度较大。
三、外源基因的应用1. 科学研究外源基因的应用在科学研究领域中尤为重要。
蛋白质表达系统介绍不同的蛋白质表达系统及其优缺点
蛋白质表达系统介绍不同的蛋白质表达系统及其优缺点蛋白质表达是生物学研究中一项重要的技术，它可以通过合成蛋白质来研究其结构和功能。
蛋白质表达系统是实现这一过程的关键工具，主要包括原核表达系统和真核表达系统两种。
本文将对这两种蛋白质表达系统进行介绍，并分析它们的优缺点。
一、原核表达系统原核表达系统是利用原核生物（如大肠杆菌）来表达外源蛋白质的系统。
该系统具有以下特点：1. 高表达水平：大肠杆菌是常用的原核表达宿主，具有高表达水平的优势。
通过利用原核细胞的强大蛋白质合成机器，可以获得高产量的外源蛋白质。
2. 易操作性：原核表达系统相对简单，操作步骤少，易于操作和控制。
不需要复杂的细胞培养条件，可以在常见培养基中进行表达。
3. 快速表达：从启动表达到获得蛋白质通常只需要数小时至数天，速度较快。
这使得原核表达系统在高通量表达和快速实验中具有优势。
然而，原核表达系统也存在一些缺点：1. 外源蛋白质折叠问题：由于原核细胞的机器无法正确折叠某些复杂蛋白质，这可能导致外源蛋白质的不正确折叠和失活。
2. 原核特异性翻译后修饰：原核细胞缺乏一些真核细胞所具有的翻译后修饰机制，这可能影响蛋白质的功能和稳定性。
3. 复杂蛋白质表达困难：对于复杂蛋白质（如膜蛋白），原核表达系统通常无法达到理想的表达水平和正确的折叠结构。
二、真核表达系统真核表达系统主要利用真核生物（如酵母、昆虫细胞和哺乳动物细胞）来表达外源蛋白质。
真核表达系统具有以下特点：1. 正确的折叠和修饰：真核细胞具有复杂的蛋白质折叠和修饰机制，能够产生正确折叠和修饰的蛋白质。
2. 适用于复杂蛋白质：真核表达系统适用于复杂蛋白质（如膜蛋白）的表达。
真核细胞提供了正确的环境和细胞器，能够较好地表达这类蛋白质。
3. 适用于大规模表达：真核细胞通常可以进行大规模培养和表达，适用于工业化生产。
然而，真核表达系统也存在一些缺点：1. 低表达水平：相对于原核表达系统，真核表达系统的表达水平较低，可能无法满足高产量蛋白质的需求。
真核生物和原核生物的区别比较
汇报人： 202X-01-06
目录
• 细胞结构 • 基因结构与表达 • 生殖方式 • 生活环境与适应性
01
细胞结构
细胞核
1
真核生物拥有一个或多个细胞核，而原核生物没 有细胞核。
2
真核生物的细胞核具有明确的核膜，而原核生物 没有核膜，其DNA裸露，不和蛋白质结合。
3
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真核生物的细胞器具有特定的功能和 结构，而原核生物的核糖体同时承担 多种功能。
02
基因结构与表达
基因结构
真核生物的基因组结构复杂，通常包含 多个染色体，而原核生物的基因组结构 相对简单，通常只有一个环状的染色体 。
真核生物的基因中存在内含子，而原核生物 的基因中不存在内含子。内含子是指在基因 编码序列中无意义的重复片段，在转录过程 中会被剪切掉。
真核生物的细胞核中有染色质，而原核生物没有 染色质。
细胞膜
真核生物的细胞膜由磷脂和蛋白质组 成，具有流动镶嵌模型，而原核生物 的细胞膜较简单，主要由磷脂组成。
真核生物的细胞膜具有多种功能，如 物质运输、信号转导等，而原核生物 的细胞膜功能相对较简单。
细胞器
真核生物具有多种细胞器，如线粒体 、叶绿体、内质网等，而原核生物只 有核糖体一种细胞器。
原核生物
原核生物通常通过简单的二分裂方式进行繁殖，不涉及配子结合的过程。
无性生殖
真核生物
真核生物也可以进行无性生殖，如通过 孢子、分株、出芽等方式进行繁殖。
VS
原核生物
原核生物的无性生殖方式主要是通过简单 的二分裂方式进行，即细胞分裂时，遗传 物质随机分配到子细胞中。
遗传重组
真核生物
生物技术制药课后思考题
第一章：绪论思考题1.什么是生物技术？生物技术所包含的内容及定义。
答：1）生物技术又称生物工程，指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的的技术。
2）包括基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程、蛋白质工程、抗体工程、糖链工程、海洋生物技术及生物转化等。
（具体定义见P1）。
2.生物技术药物的概念及分类。
答：1）指采用DNA重组技术或其他生物技术生产的用于预防、治疗和诊断疾病的药物，主要是重组蛋白或核酸类药物。
2）a.按照用途：预防、诊断、治疗；b.按作用类型：细胞因子类、激素类、酶类、疫苗、单克隆抗体类、反义核酸、RNA干扰类、基因治疗药物；c.按照生化特性：多肽类、蛋白质类、核酸类、聚乙二醇化多肽或蛋白质。
3.生物技术药物在理化性质、药理学与作用、生产制备和质量控制方面的特性。
答：1）理化性质（从药物多是蛋白质或核酸出发）：a.相对分子质量大；b.结构复杂；c.稳定性差；2）药理学作用：a.活性与作用机制明确；b.作用针对性强；c.毒性低；d.体内半衰期短；e.有种属特异性；f.可产生免疫原性；3）生产制备特性：a.药物分子在原料中含量低；b.原料中常存在降解目标产物的杂质；c.制备工艺条件温和；d.分离纯化困难；e.产品易受有害物质污染；4）质量控制特性：a.质量标准内容的特殊性；b.制造项下的特殊规定；c.检定项下的特殊规定。
4.生物技术制药的概念和主要研究内容与任务。
因工程、细胞工程等生物技术的原理和方法，来研究、开发和生产预防、治疗和诊断疾病的药物的一门科学。
2）主要研究内容与任务：a.生物制药技术的研究、开发与应用；b.利用生物技术研究、开发和生产药物。
第二章：基因工程制药思考题1.简述基因工程制药的基本原理和基本流程。
答：1）利用重组DNA技术将外源基因导入到宿主菌或宿主细胞进行大规模培养和诱导表达以获取蛋白质药物的过程称为基因工程制药。
原核与真核基因表达比较
目录
• 引言 • 原核生物基因表达特点 • 真核生物基因表达特点 • 原核与真核基因表达差异比较 • 原核与真核基因表达互作关系 • 研究展望与意义
01
引言
目的和背景
揭示原核与真核基因表达的差异
通过比较原核生物和真核生物在基因表达调控机制、转录和翻译过程等方面的 异同，深入理解生物进化的本质和复杂性。
宿主环境
真核生物作为宿主，其内部环境可能 对原核生物的基因表达产生影响，如 pH值、温度、营养条件等。
免疫应答
真核生物的免疫系统可以识别并应答 原核生物的感染，从而影响原核生物 的基因表达。生物与真核生物之间可以建 立共生关系，彼此之间的基因表 达会相互影响，以达到共同生存 的目的。
转录延伸
在原核生物中，RNA聚合 酶在DNA模板上持续合成 RNA链，直到遇到终止信 号。
转录终止
原核生物的转录终止通常 涉及rho因子等蛋白质， 帮助RNA聚合酶从DNA模 板上脱离。
翻译过程
01
翻译起始
延伸过程
02
03
翻译终止
原核生物的翻译起始需要特定的 起始因子和核糖体小亚基的结合。
在原核生物中，延伸因子帮助氨 酰-tRNA进入核糖体的A位，并 促进肽键的形成。
表观遗传调控
真核生物具有复杂的表观遗传调控机制，如DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑等，这些调控机制可以影响基因 的表达和细胞的命运。而原核生物则缺乏类似的表观遗传调控机制。
信号传导与基因表达调控
真核生物的信号传导途径与基因表达调控密切相关，可以通过信号分子和受体的相互作用来调节基因的 表达。而原核生物的信号传导途径相对简单，通常不涉及复杂的信号分子和受体的相互作用。
原核生物真核生物基因表达比较
08
40s小亚基首先与Met-tRNA(Met上角标）相结合
09
再与模板mRNA结合
10
最后与60s大亚基结合生成起始复合物
肽链合成起始:
原核生物肽链合成的延长：
进位: 氨基酰-tRNA按照mRNA模板的指令进入并结合到核蛋白体A位 2. 成肽:转肽酶催化，核蛋白体P位上起始氨基酰-tRNA转移到A位，与A位上氨基酰-tRNA的α-氨基结合形成肽键 3. 转位转位酶催化，核蛋白体向3´-端移动一个密码子的距离，使mRNA上下一个密码子进入核蛋白体A位、而占据A位的肽酰-tRNA移入P位 延长因子: EF-Tu EF-Ts EF-G
真核生物：转录起始需要启动子 、RNA聚合酶和转录因子的参与。 少数几个反式作用因子的搭配启动特定基因的转录 真核生物RNA-pol不与DNA分子直接结合，而需依靠众多的转录因子，形成转录起始复合物。
转录延长：
转录终止：
依赖ρ因子的转录终止 非依赖ρ因子的转录终止 Ρ因子
真核生物的转录终止：在超出千百个核苷酸后停顿， 转录后修饰有多聚腺苷酸（poly A）尾巴结构加进去 。在读码框架下游常有一组公共序列AATAAA 及 GTGTGT序列，这些序列称为转录终止修饰点。
真核延长过程与原核基本相似 但有不同的反应体系和延长因子：eEF-1α eEF-1βγ eEF-2 真核细胞核蛋白体没有E位，转位时卸载的tRNA直接从P位脱落
核蛋白体A位出现mRNA的终止密码子后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，mRNA、核蛋白体大、小亚基等分离。
原核生物终止阶段需要释放因子RF-1、 RF-2和 RF-3参与
核蛋白体包括 rRNA(核糖体RNA) 和蛋白质，直径为 20-25nm,真核细胞的核蛋白体比原核细胞的大。
蛋白质表达技术在药物研发中的应用
蛋白质表达技术在药物研发中的应用蛋白质是生命体中不可或缺的基本分子，主要用于构成细胞、组织和器官等，并参与各种生命过程。
在医药研发中，蛋白质也是一种重要的研究对象。
事实上，许多药物都是通过对蛋白质的研究和利用开发出来的。
因此，掌握蛋白质表达技术，将有助于更好地开发新型药物。
“表达”是生物学中的一种重要术语，指的是生物体将基因转录成mRNA，再将mRNA翻译成蛋白质的过程。
在药物研发中，蛋白质表达技术主要指利用生物工程手段，将目标蛋白质的基因导入外源细胞中，使其进行表达并获得目标蛋白质的技术。
蛋白质表达技术可以在可控的条件下，大量高效地表达特定的蛋白质。
因此，蛋白质表达技术被广泛应用于药物研发领域中。
一、蛋白质表达技术在药物研发中的应用1.药物分子筛选药物分子筛选是开发新药物的关键步骤之一。
通常情况下，研究人员需要筛选大量分子，寻找对特定蛋白质具有亲和力的合适药物分子。
这个过程通常需要大量的目标蛋白质，而利用蛋白质表达技术可以大量高效地表达目标蛋白质。
2.药物效应评价药物效应评价是药物研发的重要步骤之一。
利用蛋白质表达技术，可以制备出大量高纯度的目标蛋白质，以进行药物效应评价。
这些研究可以更好地了解药物分子与特定蛋白质之间的相互作用，探究药物作用机制，发现新型药物。
3.药物显性配体鉴定药物显性配体鉴定通常是基于一些已知的蛋白质结构来进行的。
在这种情况下，需要对目标蛋白质进行表达和纯化，以便进一步进行X光晶体学分析和结构解析。
在这个过程中，蛋白质表达技术成为了必不可少的工具。
二、蛋白质表达技术的种类1.原核表达系统原核表达系统指的是表达目标蛋白质的细菌系统。
这种表达系统具有高效、简单、便宜的优点。
但是，由于原核表达系统无法进行翻译修饰和蛋白质折叠，某些蛋白质表达时需考虑到这些因素的影响。
2.真核表达系统真核表达系统指的是表达目标蛋白质的真核细胞系统，如哺乳动物细胞系统、酵母细胞系统、虫卵细胞系统等。
生物制药技术中的表达系统研究
生物制药技术中的表达系统研究生物制药技术一直是医药行业的热门领域，在制药过程中，表达系统的研究是非常重要的一部分。
表达系统是生物制药技术中利用细胞合成目标蛋白的关键工具。
目前，表达系统主要被用于制造重要的药物和生物制剂。
1. 表达系统的概念和分类表达系统是通过改变细胞或微生物的基因，使其能够合成一个目标蛋白质的过程。
表达系统主要有两大类：原核表达系统和真核表达系统。
前者是指以细菌、酵母菌、噬菌体等微生物作为表达的载体的表达系统，后者是指以哺乳动物、昆虫、真菌等真核细胞作为表达载体的表达系统。
其中，细菌表达系统应用最为广泛。
2. 细菌表达系统的研究现状目前，大肠杆菌是最常用的细菌表达系统。
因为其简单易操作、高效、低成本、质量稳定等显著优势。
大肠杆菌表达系统的原理主要是：将细胞质中的基因组 DNA 转化为 RNA，然后将 mRNA翻译成蛋白质。
研究表明，大肠杆菌表达系统可以实现许多不同的表达目的，如疫苗生产、技术嵌入、工业酶生产等。
此外，大肠杆菌表达系统在改进和增强中也有很大的发展空间。
目前，研究人员正在进行大肠杆菌表达系统的优化，以提高表达效率并改善产品质量。
例如尝试提高细胞中目标蛋白质的产量，新的表达载体的设计和改进等。
3. 真核表达系统的研究进展在真核表达系统中，以哺乳动物作为载体的表达系统应用最为广泛。
目前，最常用的哺乳动物表达系统是CHO细胞。
CHO细胞是一类美国老鼠卵巢细胞，其表达性能优越，具有较高的表达效率和高质量的表达产物。
除此之外，人类胚胎肾细胞（HEK）是另一种被广泛应用的真核表达载体。
这种类型的表达系统能够产生大量的蛋白质，并且可快速扩展，更加适合于大规模的制剂生产。
总的来说，生物制药技术中的表达系统的研究对于医疗行业的发展起着非常重要的作用。
通过对表达系统的研究，我们能够使得生产更加高效、快速、有效。
另外，还可以提高医药制品的质量和稳定性，为医疗卫生行业提供更高质量的药品和治疗方案。
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系统又分为毕赤酵母表达和酿酒酵母表达。针对真核表达系统来说，哺乳动物细胞和酵母表达较为常用。
针对其各自的优缺点，如下：
真核系统和原核系统各自优缺点：
表达系统
系统优缺点
系统蛋白表达方式 优点
缺点
表达的蛋白活性高， 瞬时转染
能够快速灵活的制 蛋白表达量低，大
能够表达多复杂修饰
备活性蛋白
量生产成本极高
哺乳动
的蛋白；
稳定细胞系构建 筛选出的细胞株能 细胞株筛选困难且
真 核 表 达 物细胞
需要细胞房，无菌，
够实验蛋白的大量 时间长，投入大
系统
成本投入高
生产
重组抗体表达
比普通单抗生产量 需筛选细胞株，需
有保证
耗时耗力
酵母表
与哺乳动物相比只能 毕赤酵母表达
甲醇诱导操作方面 需要时间
达系统
表达简单修饰的蛋白 酿酒酵母表达
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Tel: (025) 5889- 4959
Order@
不常用Biblioteka 不常用昆虫表不常用
达系统
原 核 蛋 白 大 肠 杆 菌 操作简单。表达量高；
表达系统 表达
易形成包涵体，蛋白活性物保证
Tel: (025) 5889- 4959
Order@
枯 草 芽 孢 不常用
杆菌表达
链霉菌
不常用
活性蛋白整体方案
Active Protein Solutions
活性蛋白整体方案
Active Protein Solutions
真核表达系统比较
体外重组蛋白表达系统主要分为真核表达系统和原核表达系统。其中原核表达系统以大肠杆菌表达为主，
也是目前应用最广泛最多的表达系统。真核表达系统分为：哺乳动物细胞表达，酵母表达系统和昆虫表达
系统。其中哺乳动物细胞表达又分为哺乳动物细胞瞬时转染表达和稳定细胞系构建，重组抗体生产。酵母