《真核表达系统》课件

真核表达系统欢迎来到真核表达系统的深入探讨。本课程将带您了解基因表达的复杂机制，从基本概念到先进应用。让我们开始这场分子生物学的奇妙旅程。什么是真核表达系统？定义真核表达系统是指在真核生物细胞中进行蛋白质合成的复杂过程。组成部分包括DNA、RNA、核糖体以及各种调控因子。特点具有高度组织化和精细调控的特点，能够产生功能性蛋白质。真核基因结构概述启动子控制基因转录的起始。外显子编码蛋白质的序列。内含子非编码序列，在成熟mRNA中被剪切。终止子标志转录结束的序列。基因的转录过程1起始RNA聚合酶II结合到启动子上。2延伸RNA聚合酶II沿DNA模板链移动，合成RNA。3终止RNA聚合酶II遇到终止信号，释放新生RNA。转录后修饰5'加帽在mRNA5'端加上甲基化的鸟嘌呤核苷酸。剪接去除内含子，连接外显子。3'多聚腺苷酸化在mRNA3'端添加多个腺嘌呤核苷酸。翻译机制1起始小亚基识别起始密码子。2延伸氨基酸按mRNA序列连接。3终止遇到终止密码子，肽链释放。mRNA结构5'帽子保护mRNA免受降解，协助翻译起始。编码区包含蛋白质编码信息的序列。3'尾巴多聚A尾巴，增加mRNA稳定性。核糖体结构与功能大亚基包含肽基转移酶活性中心，负责形成肽键。小亚基负责mRNA解码，确保翻译精确性。蛋白质折叠与修饰1一级结构氨基酸序列。2二级结构α螺旋和β折叠。3三级结构单体蛋白空间构象。4四级结构多个亚基组装。蛋白质分选与定位信号肽识别特定序列指导蛋白质定位。跨膜运输通过膜孔或载体蛋白运输。细胞器定位蛋白质到达特定细胞器。细胞色素P450系统1定义一类重要的单加氧酶超家族。2功能参与药物代谢、激素合成等。3机制通过氧化还原反应修饰底物。4应用药物开发、毒理学研究。免疫球蛋白的表达基因重排V(D)J重组形成多样性。B细胞分化从前体B细胞到浆细胞。分泌大量产生并分泌抗体。基因表达的调控机制1转录水平启动子活性、增强子、沉默子。2转录后水平RNA剪接、稳定性调控。3翻译水平翻译起始效率、mRNA定位。4蛋白质水平修饰、降解、亚细胞定位。逆转录病毒的表达1病毒入侵病毒粒子进入宿主细胞。2逆转录RNA基因组转化为DNA。3整合病毒DNA整合入宿主基因组。4表达利用宿主机制表达病毒蛋白。基因工程技术概述DNA重组将外源基因插入载体。转化将重组DNA导入宿主细胞。筛选鉴定含有目的基因的转化体。表达诱导目的基因表达。重组蛋白的表达策略选择表达系统根据蛋白特性选择合适宿主。优化基因序列提高表达效率。设计表达载体包含强启动子和调控元件。优化培养条件提高产量和质量。大肠杆菌表达系统优点生长快速操作简单成本低廉局限性翻译后修饰有限可能形成包涵体不适合复杂蛋白酵母表达系统快速生长相对于哺乳动物细胞，生长周期短。翻译后修饰能进行糖基化等复杂修饰。分泌能力强可分泌表达目的蛋白。哺乳动物细胞表达系统优势最接近人体的翻译后修饰。应用适合复杂蛋白和抗体生产。挑战培养成本高，生长周期长。细胞株常用CHO、HEK293等细胞系。无细胞表达系统1提取物制备从细胞中提取转录翻译机器。2反应设计添加DNA模板和必要成分。3蛋白合成在体外环境中进行转录翻译。4产物分析检测和纯化合成的蛋白质。蛋白质活性检测酶活性测定测量酶促反应速率。结合实验评估蛋白质与配体的相互作用。细胞功能分析观察蛋白质对细胞的影响。蛋白质纯化技术沉淀分离利用溶解度差异初步分离。色谱分离基于分子大小、电荷等特性分离。亲和层析利用特异性结合实现高纯度分离。电泳分离基于分子量和电荷进行分析和纯化。蛋白质的分子量测定SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳，根据分子量分离蛋白质。质谱分析高精度测定蛋白质确切分子量，可检测修饰。结构分析技术X射线晶体衍射提供高分辨率的蛋白质三维结构。核磁共振(NMR)分析溶液中蛋白质的动态结构。冷冻电镜观察大分子复合物的结构。圆二色谱分析蛋白质二级结构组成。真核表达系统的应用前景生物制药生产复杂治疗性蛋白和抗体。基因治疗开发新型基因递送系统。合成生物学构建人工细胞和组织。环境保护开发生物降解和污染处理技术。表达系统的发展趋势1基因编辑CRISPR技术优化宿主细胞。2合成生物学设计全新的表达系统。3人工智能优化表达条件和蛋白设计。4微流控技术高通量筛选和优化。案例分享重组人胰岛素使用大肠杆菌表达系统生产，改变了糖尿病治疗。单克隆抗体利用哺乳动物细胞表达，应用于癌症免疫治疗。