《蛋白質(zhì)的表達純化》PPT課件REPORTING2023WORKSUMMARY目錄CATALOGUE蛋白質(zhì)表達純化的概述蛋白質(zhì)表達系統(tǒng)蛋白質(zhì)純化方法蛋白質(zhì)純化的技術(shù)手段蛋白質(zhì)表達純化的挑戰(zhàn)與解決方案蛋白質(zhì)表達純化的未來展望PART01蛋白質(zhì)表達純化的概述是指通過一系列的實驗手段，將目的蛋白質(zhì)從復(fù)雜的生物樣本中分離、純化出來，以便進行后續(xù)的結(jié)構(gòu)和功能研究。蛋白質(zhì)表達純化獲取高純度、高活性的目的蛋白質(zhì)，用于生物化學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)、藥物研發(fā)等領(lǐng)域的研究。目的蛋白質(zhì)表達純化的定義

蛋白質(zhì)表達純化的重要性獲得高質(zhì)量蛋白質(zhì)樣品通過純化過程，可以去除雜蛋白和核酸等雜質(zhì)，獲得高質(zhì)量的蛋白質(zhì)樣品，為后續(xù)的實驗提供可靠的物質(zhì)基礎(chǔ)。保障實驗結(jié)果的可靠性純化的蛋白質(zhì)樣品可以避免由于雜蛋白的干擾而導(dǎo)致的實驗誤差，提高實驗結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。促進科學(xué)研究的發(fā)展蛋白質(zhì)表達純化是生物學(xué)、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域研究的重要手段之一，對于推動相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究01通過對目的蛋白質(zhì)進行表達和純化，可以獲得足夠量的蛋白質(zhì)樣品，用于后續(xù)的X射線晶體學(xué)、核磁共振等技術(shù)研究蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)。藥物研發(fā)02通過蛋白質(zhì)表達純化技術(shù)，可以制備出高活性的目的蛋白質(zhì)，用于藥物的篩選和研發(fā)。生物標(biāo)志物研究03在生物樣本中，某些蛋白質(zhì)的表達水平與疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，通過對這些蛋白質(zhì)進行表達和純化，可以用于生物標(biāo)志物的研究和開發(fā)。蛋白質(zhì)表達純化的應(yīng)用領(lǐng)域PART02蛋白質(zhì)表達系統(tǒng)原核表達系統(tǒng)如大腸桿菌表達系統(tǒng)，能夠高效表達外源基因，產(chǎn)生大量的重組蛋白質(zhì)。表達量高原核表達系統(tǒng)遺傳背景和操作方法相對簡單，適合大規(guī)模生產(chǎn)和實驗室研究。操作簡便原核表達產(chǎn)物通常帶有標(biāo)簽，便于通過親和層析等方法進行純化。表達產(chǎn)物易純化原核表達系統(tǒng)真核表達系統(tǒng)如哺乳動物細(xì)胞表達系統(tǒng)，能夠進行復(fù)雜的翻譯后修飾，如糖基化、磷酸化等，使表達產(chǎn)物具有更接近天然的形式。翻譯后修飾由于真核表達系統(tǒng)具有完整的蛋白質(zhì)合成和加工機制，因此表達產(chǎn)物通常具有更高的生物活性。表達產(chǎn)物具有生物活性真核表達系統(tǒng)需要較高的培養(yǎng)條件，如適當(dāng)?shù)臏囟?、濕度、營養(yǎng)等，增加了操作難度。培養(yǎng)條件復(fù)雜真核表達系統(tǒng)03可應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)酵母表達系統(tǒng)可以應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，如生物制藥、酶制劑等。01兼具原核和真核表達系統(tǒng)的優(yōu)點酵母表達系統(tǒng)既具有原核表達系統(tǒng)的高效表達特點，又具備真核表達系統(tǒng)的翻譯后修飾能力。02遺傳操作簡便酵母作為單細(xì)胞生物，遺傳操作相對簡單，適合實驗室研究和生產(chǎn)。酵母表達系統(tǒng)適用于生產(chǎn)疫苗和生物藥物昆蟲細(xì)胞能夠進行復(fù)雜的翻譯后修飾，且易于在生物反應(yīng)器中大規(guī)模培養(yǎng)，因此適用于生產(chǎn)疫苗和生物藥物。培養(yǎng)條件嚴(yán)格昆蟲細(xì)胞需要在特定的溫度、濕度、營養(yǎng)等條件下培養(yǎng)，操作較為復(fù)雜。安全性高昆蟲細(xì)胞表達系統(tǒng)如桿狀病毒-昆蟲細(xì)胞表達系統(tǒng)，由于宿主范圍窄，不易感染人或動物細(xì)胞，安全性較高。昆蟲細(xì)胞表達系統(tǒng)PART03蛋白質(zhì)純化方法硫酸銨沉淀法通過在蛋白質(zhì)溶液中加入硫酸銨晶體，使溶液中的離子強度增加，蛋白質(zhì)的溶解度降低，從而析出沉淀。乙醇沉淀法通過在蛋白質(zhì)溶液中加入乙醇，降低蛋白質(zhì)溶解度，使其沉淀。聚乙二醇沉淀法利用聚乙二醇與蛋白質(zhì)結(jié)合，降低溶解度，使蛋白質(zhì)沉淀。沉淀法高速離心利用高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，將不同密度的物質(zhì)進行分離。超速離心利用更大的離心力，分離大分子物質(zhì)或亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)。密度梯度離心在離心管中加入密度梯度介質(zhì)，使不同密度的物質(zhì)分離。離心分離法123利用孔徑大小不同的膜，將不同大小的物質(zhì)進行分離。膜過濾利用凝膠顆粒的排阻效應(yīng)，將不同大小的物質(zhì)進行分離。凝膠過濾利用濾紙的吸附作用，將懸浮液中的固體物質(zhì)進行分離。濾紙過濾過濾法利用有機溶劑將目標(biāo)物質(zhì)從水相中提取出來。有機溶劑萃取利用離子交換劑將目標(biāo)離子或蛋白質(zhì)吸附，再通過洗脫液將其洗脫下來。離子交換萃取利用反相溶劑將目標(biāo)物質(zhì)從水相中提取出來，常用于脂溶性物質(zhì)的分離。反相萃取萃取法PART04蛋白質(zhì)純化的技術(shù)手段離子交換色譜利用離子交換劑對蛋白質(zhì)進行分離，根據(jù)蛋白質(zhì)電荷不同而分離。疏水色譜利用蛋白質(zhì)的疏水性進行分離，通過改變流動相的極性或離子強度，使不同疏水性的蛋白質(zhì)得以分離。凝膠色譜利用凝膠的孔徑大小對蛋白質(zhì)進行分離，根據(jù)蛋白質(zhì)大小不同而分離。色譜技術(shù)聚丙烯酰胺凝膠電泳利用聚丙烯酰胺凝膠作為支持介質(zhì)，根據(jù)蛋白質(zhì)的電荷和大小進行分離。SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳在電泳過程中加入SDS（十二烷基硫酸鈉），使所有蛋白質(zhì)都帶上負(fù)電荷，根據(jù)分子量大小進行分離。等電聚焦電泳利用等電聚焦技術(shù)，根據(jù)蛋白質(zhì)的等電點進行分離。電泳技術(shù)免疫印跡利用化學(xué)發(fā)光物質(zhì)標(biāo)記抗體或抗原，通過發(fā)光信號檢測目標(biāo)蛋白質(zhì)。化學(xué)發(fā)光印跡熒光印跡利用熒光物質(zhì)標(biāo)記抗體或抗原，通過熒光信號檢測目標(biāo)蛋白質(zhì)。利用抗體與抗原的特異性結(jié)合，檢測樣品中是否存在目標(biāo)蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)印跡技術(shù)PART05蛋白質(zhì)表達純化的挑戰(zhàn)與解決方案蛋白質(zhì)變性蛋白質(zhì)在某些物理或化學(xué)因素作用下，其特定的空間構(gòu)象被破壞，導(dǎo)致理化性質(zhì)發(fā)生改變，生物學(xué)活性降低甚至喪失。變性因素高溫、強酸、強堿、重金屬鹽、有機溶劑等。防止變性在蛋白質(zhì)提取和純化過程中，應(yīng)盡量避免變性條件，如低溫、低濃度的變性劑等。蛋白質(zhì)的變性鹽、DNA、RNA、色素、多糖等。雜質(zhì)種類離心、超濾、凝膠色譜、親和色譜等。去除方法去除雜質(zhì)后，蛋白質(zhì)的純度得到提高，可以更好地滿足后續(xù)實驗或應(yīng)用的需求。去除效果雜質(zhì)的去除回收率定義純化后蛋白質(zhì)的質(zhì)量與純化前蛋白質(zhì)質(zhì)量的比值。提高回收率優(yōu)化純化條件和方法，減少操作過程中的損失，提高純化效率。影響因素純化方法的選擇、操作條件、樣品性質(zhì)等。蛋白質(zhì)的回收率PART06蛋白質(zhì)表達純化的未來展望蛋白質(zhì)工程通過蛋白質(zhì)工程技術(shù)，對蛋白質(zhì)進行定向進化或定點突變，優(yōu)化蛋白質(zhì)的表達和純化過程。人工智能與機器學(xué)習(xí)利用人工智能和機器學(xué)習(xí)技術(shù)，預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能，為蛋白質(zhì)表達純化提供理論支持和實踐指導(dǎo)?；蚓庉嫾夹g(shù)利用CRISPR-Cas9等基因編輯技術(shù)，對蛋白質(zhì)編碼基因進行精確修飾，提高蛋白質(zhì)表達和純化的效率。新技術(shù)的應(yīng)用01通過化學(xué)方法對蛋白質(zhì)進行修飾，以改善其穩(wěn)定性和功能特性?；瘜W(xué)修飾02通過基因突變技術(shù)，對蛋白質(zhì)進行定點突變，以改變其序列和結(jié)構(gòu)，進而優(yōu)化其表達和純化過程?；蛲蛔?3將目標(biāo)蛋白質(zhì)與其他蛋白或標(biāo)簽融合，以便于分離和純化。融合蛋白技術(shù)蛋白質(zhì)的