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1、蛋白质的表达纯化PPT课件REPORTING2023 WORK SUMMARY目 录CATALOGUE蛋白质表达纯化的概述蛋白质表达系统蛋白质纯化方法蛋白质纯化的技术手段蛋白质表达纯化的挑战与解决方案蛋白质表达纯化的未来展望PART 01蛋白质表达纯化的概述是指通过一系列的实验手段，将目的蛋白质从复杂的生物样本中分离、纯化出来，以便进行后续的结构和功能研究。蛋白质表达纯化获取高纯度、高活性的目的蛋白质，用于生物化学、结构生物学、药物研发等领域的研究。目的蛋白质表达纯化的定义 蛋白质表达纯化的重要性获得高质量蛋白质样品通过纯化过程，可以去除杂蛋白和核酸等杂质，获得高质量的蛋白质样品，为后续的实验
2、提供可靠的物质基础。保障实验结果的可靠性纯化的蛋白质样品可以避免由于杂蛋白的干扰而导致的实验误差，提高实验结果的可靠性和准确性。促进科学研究的发展蛋白质表达纯化是生物学、化学、医学等领域研究的重要手段之一，对于推动相关领域的发展具有重要意义。结构生物学研究01通过对目的蛋白质进行表达和纯化，可以获得足够量的蛋白质样品，用于后续的X射线晶体学、核磁共振等技术研究蛋白质的三维结构。药物研发02通过蛋白质表达纯化技术，可以制备出高活性的目的蛋白质，用于药物的筛选和研发。生物标志物研究03在生物样本中，某些蛋白质的表达水平与疾病的发生、发展密切相关，通过对这些蛋白质进行表达和纯化，可以用于生物标志物的
3、研究和开发。蛋白质表达纯化的应用领域PART 02蛋白质表达系统原核表达系统如大肠杆菌表达系统，能够高效表达外源基因，产生大量的重组蛋白质。表达量高原核表达系统遗传背景和操作方法相对简单，适合大规模生产和实验室研究。操作简便原核表达产物通常带有标签，便于通过亲和层析等方法进行纯化。表达产物易纯化原核表达系统真核表达系统如哺乳动物细胞表达系统，能够进行复杂的翻译后修饰，如糖基化、磷酸化等，使表达产物具有更接近天然的形式。翻译后修饰由于真核表达系统具有完整的蛋白质合成和加工机制，因此表达产物通常具有更高的生物活性。表达产物具有生物活性真核表达系统需要较高的培养条件，如适当的温度、湿度、营养等，增加
4、了操作难度。培养条件复杂真核表达系统03可应用于工业生产酵母表达系统可以应用于工业生产，如生物制药、酶制剂等。01兼具原核和真核表达系统的优点酵母表达系统既具有原核表达系统的高效表达特点，又具备真核表达系统的翻译后修饰能力。02遗传操作简便酵母作为单细胞生物，遗传操作相对简单，适合实验室研究和生产。酵母表达系统适用于生产疫苗和生物药物昆虫细胞能够进行复杂的翻译后修饰，且易于在生物反应器中大规模培养，因此适用于生产疫苗和生物药物。培养条件严格昆虫细胞需要在特定的温度、湿度、营养等条件下培养，操作较为复杂。安全性高昆虫细胞表达系统如杆状病毒-昆虫细胞表达系统，由于宿主范围窄，不易感染人或动物细胞，
5、安全性较高。昆虫细胞表达系统PART 03蛋白质纯化方法硫酸铵沉淀法通过在蛋白质溶液中加入硫酸铵晶体，使溶液中的离子强度增加，蛋白质的溶解度降低，从而析出沉淀。乙醇沉淀法通过在蛋白质溶液中加入乙醇，降低蛋白质溶解度，使其沉淀。聚乙二醇沉淀法利用聚乙二醇与蛋白质结合，降低溶解度，使蛋白质沉淀。沉淀法高速离心利用高速旋转产生的离心力，将不同密度的物质进行分离。超速离心利用更大的离心力，分离大分子物质或亚细胞结构。密度梯度离心在离心管中加入密度梯度介质，使不同密度的物质分离。离心分离法123利用孔径大小不同的膜，将不同大小的物质进行分离。膜过滤利用凝胶颗粒的排阻效应，将不同大小的物质进行分离。凝胶过
6、滤利用滤纸的吸附作用，将悬浮液中的固体物质进行分离。滤纸过滤过滤法利用有机溶剂将目标物质从水相中提取出来。有机溶剂萃取利用离子交换剂将目标离子或蛋白质吸附，再通过洗脱液将其洗脱下来。离子交换萃取利用反相溶剂将目标物质从水相中提取出来，常用于脂溶性物质的分离。反相萃取萃取法PART 04蛋白质纯化的技术手段离子交换色谱利用离子交换剂对蛋白质进行分离，根据蛋白质电荷不同而分离。疏水色谱利用蛋白质的疏水性进行分离，通过改变流动相的极性或离子强度，使不同疏水性的蛋白质得以分离。凝胶色谱利用凝胶的孔径大小对蛋白质进行分离，根据蛋白质大小不同而分离。色谱技术聚丙烯酰胺凝胶电泳利用聚丙烯酰胺凝胶作为支持介质
7、，根据蛋白质的电荷和大小进行分离。SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳在电泳过程中加入SDS（十二烷基硫酸钠），使所有蛋白质都带上负电荷，根据分子量大小进行分离。等电聚焦电泳利用等电聚焦技术，根据蛋白质的等电点进行分离。电泳技术免疫印迹利用化学发光物质标记抗体或抗原，通过发光信号检测目标蛋白质。化学发光印迹荧光印迹利用荧光物质标记抗体或抗原，通过荧光信号检测目标蛋白质。利用抗体与抗原的特异性结合，检测样品中是否存在目标蛋白质。蛋白质印迹技术PART 05蛋白质表达纯化的挑战与解决方案蛋白质变性蛋白质在某些物理或化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，导致理化性质发生改变，生物学活性降低甚至丧失。变性因素
8、高温、强酸、强碱、重金属盐、有机溶剂等。防止变性在蛋白质提取和纯化过程中，应尽量避免变性条件，如低温、低浓度的变性剂等。蛋白质的变性盐、DNA、RNA、色素、多糖等。杂质种类离心、超滤、凝胶色谱、亲和色谱等。去除方法去除杂质后，蛋白质的纯度得到提高，可以更好地满足后续实验或应用的需求。去除效果杂质的去除回收率定义纯化后蛋白质的质量与纯化前蛋白质质量的比值。提高回收率优化纯化条件和方法，减少操作过程中的损失，提高纯化效率。影响因素纯化方法的选择、操作条件、样品性质等。蛋白质的回收率PART 06蛋白质表达纯化的未来展望蛋白质工程通过蛋白质工程技术，对蛋白质进行定向进化或定点突变，优化蛋白质的表达
9、和纯化过程。人工智能与机器学习利用人工智能和机器学习技术，预测蛋白质结构和功能，为蛋白质表达纯化提供理论支持和实践指导。基因编辑技术利用CRISPR-Cas9等基因编辑技术，对蛋白质编码基因进行精确修饰，提高蛋白质表达和纯化的效率。新技术的应用01通过化学方法对蛋白质进行修饰，以改善其稳定性和功能特性。化学修饰02通过基因突变技术，对蛋白质进行定点突变，以改变其序列和结构，进而优化其表达和纯化过程。基因突变03将目标蛋白质与其他蛋白或标签融合，以便于分离和纯化。融合蛋白技术蛋白质的修饰与改造蛋白质结晶通过结晶方法，研究蛋白质的三维结构，为提高其稳定性提供理论依据。蛋白质工程通过蛋白质工程技术，对蛋白质进行定向进化或定点突变，以提高其热稳定性和化学稳定性。化学修饰通过化学方法对蛋白质进行修饰，以增加其稳定性和降低失活速率。提高蛋白质的稳定性030201