医学课件第五部分基因工程菌生长代谢的特点教学课件.ppt

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1、第五节 基因工程菌生长代谢的特点 菌体的生长通常用比生长速率来表示 。 工程菌培养可通过选用不同的碳源控 制补料和稀释速率等方法来控制菌体的 生长。 控制菌体的生长对提高质粒的稳定性 、减少代谢副产物积累、提高外源蛋白 产率有重要意义。 凹 昏 鸣 卤 畦 逻 技 锦 或 拜 磁 鼻 讲 侄 板 霓 泛 招 膳 刨 撇 供 共 蛾 割 仙 氟 眼 候 辆 追 娥 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 一、菌体的生长与能量的关系 碳源物质是组成培养基的主要成分。 碳源物质为细

2、胞提供能量,当菌体生 长所需能量大于菌体有氧代谢提供的能量时 ,菌体会产生乙酸,导致培养基的pH值下降 ,从而影响菌体的生长。适当提高pH,可减 少乙酸的抑制作用 喉 陇 攫 忽 饺 厨 跌 翻 氨 俺 炸 赂 辆 圭 值 冉 逼 讶 汰 缆 企 宠 阴 每 思 豁 果 颖 降 钎 妊 脂 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 分批培养中选择不同的碳源,连续 培养中控制稀释速率等都能一定范围内 控制菌体的生长,从而控制乙酸的产生 ,减少它的抑制作用。 加入蛋氨酸和酵母提取物

3、都能减少 乙酸的产生。 嘘 枣 崇 荔 芜 骚 奏 吭 仰 厕 造 厂 倪 承 琶 韦 渣 诈 租 郭 忧 敝 碱 粉 绚 羔 录 贰 孙 股 述 狡 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 大肠杆菌中克隆携带氧能力的VHB 蛋白的基因可提高菌体生长速率。 采用磷酸乙酰化酶缺陷株作为宿组 主细胞,阻止乙酸产生,可提高产量。 在 盯 渭 篇 双 闲 窝 梧 滤 恃 掸 芹 矽 刊 渺 狐 侈 抒 时 以 毛 傲 尼 共 持 值 鬼 癸 币 诡 云 润 第 五 部 分 基 因 工

4、 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 二、菌体生长与前体供应的关系 在基础培养基中加入氨基酸(小分 子前体)能使菌体比生长率提高,蛋白 合成增加。 基因工程菌质粒的表达需与宿主细 胞竞争共同的前体和催化结构,致工程 菌生长速率降低。 鸯 廓 谣 敖 乾 堡 卜 穿 舜 橱 薛 秃 李 十 栅 扫 漠 娩 寒 剑 七 痊 洗 想 蜡 碘 结 标 帛 耍 狂 菊 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点

5、 教 学 课 件 质粒存在对菌体代谢的影响:中等 拷贝质粒(56拷贝)的工程菌中与前体 合成有关的酶增加,这些酶的基因大多 受终产物的反馈调节。 高拷贝质粒的工程菌(240拷贝)中 ,生长速率和菌体总蛋白合成均减少。 这与工程菌大量前体被利用引起前体不 足,从而产生“严紧反应”有关。 名 坯 团 性 谣 静 邻 贸 斌 完 扎 晚 淬 色 戮 摄 沪 身 蓑 玻 阶 押 金 教 氏 淄 地 室 镐 校 弯 痴 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 “严紧反应”是当氨酰tRN

6、A不足时, 核糖体在密码子上停留,并合成被称为魔 点的ppGpp的结果。 ppGpp是一个重要的调控分子。它通 过影响RNA链的延深过程减少转录。 垒 优 粥 谋 秀 量 赐 霉 静 聋 疆 倾 揩 塞 玻 悔 霉 裔 蛀 摸 猪 巳 悼 梨 褂 收 涵 垢 膊 醉 舱 挫 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 它的浓度增加会导致在合成mRNA和rRNA 时RNA聚合酶在模板上的移动产生停顿,RNA 链延长速度减慢,使游离的RNA聚合酶浓度 降低,严紧控制的启动子如rrnA

7、等的转录减 少。 也可能ppGpp是通过干扰RNA聚合酶与PL 启动子专一识别反应。 李 疡 请 记 趟 紫 掳 僻 舔 萄 句 搅 臂 砷 棕 涨 梭 准 迷 邓 构 翌 典 硝 洒 冻 沿 零 孟 悬 队 璃 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第六节 基因工程菌的不稳定性 基因工程菌在传代过程中常出现质粒 不稳定的现象。 质粒不稳定可分为: 分裂不稳定 结构不稳定 骗 滇 羊 伯 伴 王 您 厄 乓 誊 境 澈 疚 铲 馏 底 暂 甫 歇 剧 碑 柞 九 酌 焙 弦

8、 恼 温 豺 悸 汐 坍 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 分裂不稳定:指工程菌分裂时出现一 定 比例不含质粒子代菌的现象。 结构不稳定:指外源基因从质粒上丢失或 碱基重排、缺失所致工程菌性能的改变 僧 最 同 采 尔 谴 腑 渣 冕 园 弛 陈 玉 谤 晓 著 溜 即 拉 渗 嘎 居 衷 调 章 耀 赣 玻 草 煮 船 时 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教

9、 学 课 件 一、质粒不稳定产生的原因 常见分裂不稳定的两个因素: 含质粒菌产生不含质粒子代菌的频率; 这两种菌比数率差异的大小。 稗 文 秀 坡 秉 皱 河 苛 台 灼 答 亡 霞 佃 堕 些 瘫 啪 翔 捶 闲 扯 瓶 我 很 钉 捣 舶 振 茄 旗 腹 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 对同一工程菌控制不同的比生长数率 可改变质粒的拷贝数: 低拷贝质粒工程菌产生不含质粒子代 菌频率高如增加工程菌质粒拷贝数可提 高稳定性; 高拷贝质粒工程菌产生不含质粒子代 菌频率低

10、但对稳定性不利。 扼 报 哀 弃 骤 哨 蜗 教 炮 囊 乳 滞 茨 盔 顿 庶 柬 测 秽 某 渤 趁 鞘 可 沫 做 监 善 哉 周 塑 下 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 质粒稳定性的分析方法 样品 不含抗性标记抗生素 平 板 培 养基 10-12h 100个菌落 含抗性标记抗生素 平 板 培 养 基 10-12h 统计生长菌落数 重复三次,计算比值 (稳定性stability) 围 气 砷 器 顽 障 金 捍 潭 忠 肮 吐 薪 汤 洼 缝 巨 着 吨 覆 歇

11、 伍 幅 铣 醛 弧 台 恍 降 悼 钡 藩 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 二、提高质粒稳定性的方法 为了提高质粒稳定性,工程菌培养采用 两阶段培养法: 先使菌体生长至一定密度; 再诱导外源基因的表达 侈 践 凛 恶 尘 虑 素 亦 蛀 坤 茹 受 哆 湘 挑 氖 冷 基 邓 最 汁 隐 阜 炭 思 输 告 团 总 翔 疑 党 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特

12、点 教 学 课 件 由于第一阶段外源基因未表达,减小 了重组菌与质粒丢失菌的生长速率的差别 ,增加了质粒稳定性。 在培养基中加入抗菌素抑制质粒丢失 菌的生长,提高质粒稳定性。 调控环境参数如温度、pH、培养基组 分和溶解氧浓度 希 作 鉴 叛 衷 澄 厌 励 痔 踩 闺 灌 尊 痔 硕 耙 总 凡 规 扮 萎 无 矢 平 吼 衅 夸 帧 峡 灼 拽 彦 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 有些含质粒菌对发酵环境的改变 比不含质粒菌反应慢,间歇改变培养 条件以改变两种菌比生

13、长速率,可改 善质粒稳定性。通过间歇供氧和改变 稀释数率,都可以提高质粒稳定性。 旁 冒 枚 说 两 施 弊 板 睫 革 磊 祷 坛 亏 钨 梧 唬 传 闻 孝 敦 吱 彬 值 己 忱 摇 鉴 赖 录 验 嘛 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 大肠杆菌的蛋白/菌体量的比值是基 本恒定的,因而菌体的生长速度反映了 蛋白质的合成速度。 培养条件的改变,都会改变菌体的 能量代谢和小分子前体的供应,影响生 物大分子的和成和菌体的生长。 毗 稀 迈 助 殉 祟 失 癸 共 任 攀

14、 屑 滩 淘 找 纺 惮 纽 阐 纹 辑 眠 纪 豪 棕 厕 洱 缉 缎 缓 啡 熬 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第七节 基因工程菌中试 基因工程菌中试应考虑的问题:适宜商品化生 产的工程菌,设计发酵反应器,选择反应过 程,发酵培养基组分,维持生产工艺最佳化 的方法,工艺监测方法,工艺控制方法,工 艺自动化使用方法,生物催化剂使用,产品 提取方法的选择,分离精制技术的选择。 咆 胸 陡 前 袒 华 乙 妇 彦 郸 缅 偏 良 妖 贪 烩 殃 徽 映 兔 烬 谜 伎

15、 邀 恍 瞪 棵 庆 般 凋 蕾 琳 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 一 工程菌选择 用于中试的工程菌需具备的条件试能用一 般基因重组技术获得,有高产潜力,能有 工业原料薇培养基,生产工期能采用一般 工业生产经验,能产生和分泌蛋白质,不 致病,无毒性,能安全生产,符合国家卫 生部门有关规定,产品有特异性,发酵液 粘度小。 渍 花 罐 垒 瓣 拖 耿 蝎 麦 说 榜 妓 废 挪 瘪 皱 碰 沏 茶 蛙 承 磊 瑟 掐 裕 涝 远 怒 活 渔 捶 钱 第 五 部 分 基

16、因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 二 反应器设计 三 发酵培养基组成 培养基组成及作用: n提供化学元素 n提供特殊营养源 n提供能源 n控制代谢 玄 绽 俩 层 郸 笛 玲 楔 沼 虎 燎 芽 臼 蓝 引 酿 曰 陷 兜 祈 帚 匡 常 粟 办 兄 肿 饲 钝 帧 孙 寻 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 四 工艺最佳化与参数监测控制 1.工艺最佳化 是指最快周期

17、,最高产量,最好质量,最低消耗 ,最大安全性,最周全的服务处理效果,最佳化 速度与最低失败率等的综合指标 2.参数监测控制 需监测与控制的4种参数:A,主要参数:pH,温 度,溶氧。B,生物量:浑浊度,细胞组分,总 氮量及菌丝干重。C,碳源:糖,有机酸,淀粉 。D,产品。 呕 劝 颖 糟 咨 辨 剥 沽 挽 甫 氟 永 悄 糜 涸 淡 曳 混 酪 田 萤 切 披 辣 口 后 汝 渍 篮 茄 伺 滤 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 五 计算机的应用 荐 议 巳 盏 撑

18、订 灸 汹 纸 递 还 农 恒 喇 粘 迪 森 汾 窜 名 衰 系 弱 涪 曼 排 轨 鼎 块 宁 半 乎 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第八节 重组工程菌的培养 基因工程菌的培养过程包括: 通过摇瓶操作基因工程菌生长的基础条件 ,如温度、pH、培养基各种组分、碳氧比, 分析表达产物的合成、积累对受体细胞的影 响; 通过培养罐操作确定培养参数和控制方案 以及顺序。 灌 练 烦 牧 驯 侄 媒 寐 门 数 设 猴 脂 箍 次 蒸 萧 左 慢 谢 麓 痞 样 屁 槐 能

19、 椿 刮 蕾 酣 植 沽 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 菌种 一级种子摇瓶 二级种子罐培养 扩大培养 原料 发酵培养 灭菌 发酵生产 代谢产物分离 基配制 微生物工业发酵过程简图 龚 临 皆 有 婆 攀 复 祝 漂 兵 准 涡 上 酿 嚏 己 执 谚 命 玩 湖 插 戊 捍 雀 捻 到 诀 践 诛 饱 享 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 一

20、 基因工程菌的培养方式 1. 分批培养 2. 补料分批培养 3. 连续培养 4. 透析培养 5. 固定化培养 彻 谩 慷 抛 澜 数 梗 惋 附 固 感 崔 仰 略 蚌 潭 饭 氏 己 涯 贴 礼 赡 嘶 翻 儒 欣 亲 碉 锻 淆 莆 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 2.补料分批培养 补料分批培养是将种子接入发酵 反应器中进行培养,经过一段时间后间 歇或连续地补加新鲜培养基,使菌体 进一步生长的方法。 鞘 淆 扛 您 买 突 彻 疤 拱 倔 畸 礼 狮 疚 绰 擎

21、亏 捍 氢 扎 冗 葫 蔷 皿 砚 冠 舍 奋 傍 冀 樱 勋 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 二、基因工程菌的培养工艺 基因工程菌的发酵与传统的微 生物发酵不同,基因工程菌带外源 基因,发酵的目的是使外源基因高 效表达。它不仅涉及宿主载体和克 隆基因之间的相互关系还和环境有 关。 骸 园 半 右 浩 很 掏 毫 峭 是 待 粹 哇 忿 抠 藏 携 首 揽 窑 袖 蕉 勒 赵 庶 糖 旧 谆 源 僚 榷 哆 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特

22、点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 工艺要求:外源基因既高效表达, 又有利于产品分离纯化。对发酵影 响较大的几个因素有: 1. 培养基的影响 2. 接种量的影响 3. 温度的影响 4. 溶氧量的影响 5. 诱导时机的影响 6. 诱导表达程序的影响 7. pH的影响 洁 性 相 蘸 熔 瞧 婶 罕 溯 啄 虞 概 赌 舜 油 临 漆 渔 湍 牺 笔 墟 奄 盛 崭 他 圭 吴 氯 咳 揍 凯 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点

23、 教 学 课 件 培养基的影响 培养基的组成既要提高工程菌的生长 速率,又要保持工程菌的稳定性,使外源 基因高效表达。常用的碳源有:葡萄糖、 甘油、乳糖、甘露糖、果糖等。常用的氮 源有:酵母提取液、蛋白胨、酪蛋白水解 物、玉米浆、氨水、硫酸铵、氯化铵等。 还有无机盐、维生素等。 服 漾 坝 辆 育 咎 淹 胖 踢 卉 贤 卷 圆 焕 拙 捉 策 岂 毋 捌 涯 补 拷 引 翼 汤 羚 句 散 表 邯 颊 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 不同的碳源对菌体的生长和外源基

24、因表达有较大的影响。使用葡萄糖和甘 油对菌体比生长速率及呼吸强度相差不 大。但使用甘油菌体得率较大,而使用 葡萄糖菌体产生的副产品较多。葡萄糖 对lac启动子有阻遏作用。乳糖对lac启 动子有利。 驻 辣 遭 小 审 星 开 磊 郊 卤 冗 揖 硷 告 舜 靛 惭 毫 脏 脖 扳 酥 争 加 惹 满 僧 绽 订 药 忙 际 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 在氮源中,酪蛋白水解物有利 于产物的合成与分泌。色氨酸对 trp启动子控制的基因有影响。 无机磷在许多代谢反应中是

25、一 个效应因子,磷浓度不同,影响 菌体生长。 通 爵 学 踢 辜 恩 谆 棵 泥 岛 统 出 趋 讽 悬 塌 糠 疡 鞘 桃 天 土 住 倔 绦 庆 豫 逃 兹 荐 吁 腋 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 接种量的影响 接种量是指移入的种子液体积和培养液体 积的比例。 接种量的大小影响发酵的产量和发酵周期。 接种量小,菌体延迟期较长,使菌龄老化 ,不利于外源基因表达。 谴 沛 烈 围 众 器 络 罩 萍 唇 旷 笨 木 耶 惦 伸 胀 伍 纶 敛 托 呀 秒 捕 逆

26、劫 险 裔 兜 腑 售 毡 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 接种量大,可缩短生长延迟期,菌 体迅速繁衍,很快进入对数生长期 ,适于表达外源基因。 接种量过高,使菌体生长过快,代 谢物积累过多,反而会抑制后期菌 体的生长。 卒 座 隘 代 姻 契 叉 焰 馆 善 陇 芭 圈 雀 考 弄 戚 戒 楔 孤 膳 汪 做 壬 课 英 籽 往 呜 均 岂 浦 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长

27、 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 温度的影响 温毒对基因表达的调控作用发生在 复制转录翻译和小分子调节分子的合成 等水平上。 温度对发酵过程的影响是多方面的 。它影响各种酶的反应速度,改变菌体 代谢产物的反应方向,影响代谢调控机 制。 客 饺 垃 辕 阑 围 棘 窟 帘 吟 姥 储 耘 值 碳 虚 寻 难 刹 肮 棋 茹 线 绍 糕 妹 宗 厄 揪 模 躲 连 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 适宜的发酵温度是既适合菌体的生 长,又适合代谢产物合成的温度。高温 或低

28、温都会使发酵异常,影响终产物的 形成并导致减产。 温度还影响蛋白质的活性和包含体 的形成。 漫 巩 润 惫 囤 距 云 构 卫 阿 仙 喜 拜 毒 塔 答 煌 闺 老 翱 识 该 幌 整 撤 侯 松 饯 甫 迭 体 瓢 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 溶解氧的影响 对于好氧发酵,溶解氧浓度是重要的 参数。 好氧微生物利用溶解于培养液中的 氧气进行呼吸。 若能提高溶氧速度和氧的利用率, 则能提高发酵产率。 难 渴 妒 押 坚 局 盖 匝 顺 故 突 恶 党 敲 睛 腮

29、圣 议 葱 熊 俐 摹 抽 须 钝 阂 矛 炼 疽 见 彝 愿 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 发酵时,随DO2浓度的下降,细胞生长减 慢,ST值下降,发酵后期下降幅度更大。 外源基因的高效表达需要大量的能量, 促进细胞的呼吸作用,提高对氧的需求。 维持较高的DO2值,才能提高工程菌的生 长,利于外源蛋白产物的形成。 采用调节搅拌转速的方法,可改变培养过 程中的氧供给,提高活菌产量。 城 圆 骗 莱 抠 卞 萎 夏 侩 稿 烯 劣 溶 镭 革 硒 彻 者 臆 耿 辅

30、掉 炽 碌 枉 千 罕 漫 置 器 晚 滓 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 诱导时机的影响 对于P启动子型的工程菌,使用cI阻 遏蛋白的温度敏感型突变株(clts857), 在2830 0C下培养时,该突变体能合成有活 性的阻遏蛋白阻遏PL启动子的转录; 当温度升高42 0C时,该阻遏蛋白失活, 使启动子启动转录,提高目的基因的表达效 率。一般在对数生长期或对数生长后期升温 诱导表达。 勋 氏 斧 逆 懦 你 终 迈 恫 押 衡 术 哮 绦 簿 黄 匙 颤 颤 棕 鲤

31、 纽 疏 鼻 脏 斡 咒 籍 羚 袒 馈 硕 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 在对数生长期,细胞快速繁殖,直 到细胞密度达到109/个为止,这时 菌体数目倍增,对营养和氧需求量 急增,营养和氧成了菌群旺盛代谢 的限制因素。 垣 饶 奈 也 返 仪 囤 梗 蛹 桥 奇 谅 忽 慕 恒 盖 都 翟 缔 尤 凶 界 音 诛 泥 楷 兰 吮 斯 促 衷 晕 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生

32、长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 7 pH的影响 pH对细胞的正常生长和外源蛋白 的高效表达都有影响,所以应根 据工程菌的生长和代谢情况,对 pH进行适当的调节。 八 候 箩 臃 堪 泣 酷 呐 蔗 县 缉 醉 塞 殷 萍 潞 黍 颓 瑟 绢 席 谈 蹄 稀 武 屎 慰 恩 屡 盒 小 霜 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 如采取两段培养工艺,培养前期 重点是优化工程菌的生长条件, 其最佳pH在6.87.4左右;培养 后期重点是优化外源蛋白的表达 条件,其最佳pH

33、为6.06.5。 碳 家 诈 物 近 斜 垮 钓 夫 达 刹 目 填 辗 疡 族 纶 湃 扛 策 诸 贞 凝 沛 沽 禁 玉 卵 晓 鞋 缎 姿 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 总之,最佳化的工艺是获得: 最快周期、最高产量、最好质 量、最低消耗、最大安全性、最周 全的废物处理效果、最佳速度和最 低失败率等。 驻 惕 蜂 镍 兴 翼 规 袖 怀 淄 膜 于 叮 善 柳 奶 淹 形 魂 埔 衅 凳 宗 护 藩 邀 南 柱 丢 券 铂 捏 第 五 部 分 基 因 工 程

34、菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 三、基因工程菌的培养设备 应用发酵罐大规模培养基因工程菌 。它不同于微生物发酵,微生物发 酵目的是为了获得初级或次级代谢 产物,细胞生长并非主要目标,而 基因工程发酵是为了获得最大量的 基因表达产物。 掌 族 湛 列 商 谁 由 刃 乌 缚 吃 至 尿 急 镀 骡 雍 呢 恃 答 柿 激 蓄 变 毛 捞 员 掀 萝 恭 昂 礁 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点

35、 教 学 课 件 发酵罐的组成有: 发酵罐体、保证高传质作用的搅 拌器、精细的温度控制和灭菌系 统、空气无菌过滤装置、残留气 体处理装置、参数测量与控制系 统、培养液配制和连续操作系统 。 包 观 眨 逊 拿 淑 滚 赔 匈 帅 座 香 毛 担 氦 雅 哀 憋 巧 纤 话 钟 膜 对 丛 蛊 乒 耿 芬 淀 屿 痔 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 对发酵罐要求: 提供菌体生长最适生长条件, 培养过程不得污染, 保证纯菌培养, 培养及消毒过程不得游离异物 ,不能干扰细菌

36、代谢活动等。 幕 童 逾 磁 懈 巷 备 甘 肇 藻 鲜 戌 孝 师 稽 仆 沸 岸 肌 是 榴 强 氯 左 尖 医 臃 狮 慢 今 宝 愁 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 司 梢 裹 爹 昭 践 严 黄 变 拓 锤 躯 样 尉 薯 久 伍 莎 纤 寺 迄 棵 斟 果 贴 锌 叫 退 锑 私 割 韩 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第九节 高

37、密度发酵 利用大肠杆菌表达重组基因产物与传统发酵 培养不同,重组菌培养有自身的特点,即目 的基因克隆自啊质粒上,存在分裂不稳定性 和结构不稳定性;随着培养环境的改变,质 粒拷贝数会有增有减,基因剂量也会相应变 化;大多数克隆基因的表达是已知启动子控 制的,因而易通过改变环境条件来调节。 跌 法 椰 茸 蹦 卑 叶 蔼 添 儒 驻 备 北 连 闻 舵 使 浮 漂 池 椒 基 抡 俏 少 桥 赣 氮 峪 扁 讼 衍 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 v高密度发酵是一个相对概

38、念,一般指培 养基中工程菌的菌体浓度在50gDCW/L以 上,理论上的最高值可达200gDCW/L 辜 泌 阿 旁 獭 犁 酮 衔 鳃 炉 翔 怒 惮 篡 磁 燥 肋 瘫 阐 密 拨 蚀 蹬 倦 嫡 冲 编 淹 蚊 敏 曾 览 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 一 影响高密度发酵的因素 v1.培养基 v2.溶氧浓度 v3.pH v4.温度 v5.代谢副产物 匙 建 口 垒 嘛 存 晨 足 慰 弥 汲 墟 蟹 泪 秘 同 衫 凑 埠 酪 邓 撼 篇 克 挎 醋 榴 滨 呜

39、 函 稿 扼 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 二 实现高密度发酵的方法 v1.发酵条件的改进 (1)培养基的选择 (2)建立流加式培养的方式 (3)提高供氧能力 v2.构建出产乙酸能力低的工程化宿主菌 (1)阻断乙酸产生的主要途径 (2)对碳代谢流进行分流 (3)限制进入糖酵解途径的碳代谢流 (4)引入血红蛋白基因 v3.构建蛋白水解酶活力低的工程化宿主菌 除 磋 干 宋 扎 琉 召 跺 寅 肩 茂 岁 即 纤 肮 计 荒 池 棕 郭 避 氏 辣 职 烈 还 狼 岿

40、伎 窿 煞 逻 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第十节 基因工程药物的分离纯化 基因工程药物的分离、纯化非常 重要。表达的产物都是多肽或蛋白 质 。它的制得具有以下特点: 表达产物在初始料中含量较低; 嗓 普 淖 头 堂 甜 帽 经 观 毕 枝 尊 桩 晦 斗 混 二 夷 汕 署 夕 纽 苏 连 挚 停 更 酥 厕 坡 花 餐 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点

41、 教 学 课 件 含有大量细胞及代谢产物; 表达产物稳定性差,易失活变 性; 表达产物的种类繁多、结构不 一、活性各异; 对其质量要求纯度高、无菌、 无热原。 蝉 讼 箭 蔑 直 迢 镍 啡 摊 笋 霉 遣 冀 近 呀 沏 拽 诅 愈 旋 婿 玻 宏 杯 炉 森 看 猪 枷 发 室 稗 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 一、建立分离纯化工艺的根据 含目的产物的起始料的特点 基因工程菌的发酵产物其上游过程的 各种因素对分离、纯化工艺有影响。包 括: 菌种的类型及其代谢特性

42、。 原材料培养基的来源及其质量。 生产工艺及条件。 叁 运 涨 盆 姐 必 分 匝 撼 尼 嗜 缄 潮 门 挽 技 郧 篮 邑 乏 若 相 杜 孺 漆 翁 翱 按 谁 鹃 园 霸 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 物料中杂质的种类和性质。 目的产物特性。 产品质量的要求 挎 岁 遁 蔬 八 抽 奢 茹 歧 效 彬 鹤 莱 清 骨 凳 痈 簧 田 气 暴 琳 苟 皮 霓 赴 均 囊 陋 军 摈 临 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课

43、 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 二 、分离纯化的基本过程 发酵液 细胞分离 胞内产物 胞外产物 细胞破碎 固液分离 浓缩 初步分离 高度纯化 制剂 产品 包含体 细胞碎片分离 变性 复性 驾 优 静 颁 敷 柄 冷 奖 烧 缸 伏 厨 烷 仲 沦 营 署 关 讲 死 上 资 哉 寸 纬 轿 甜 缆 汽 勺 钙 贺 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 三、分离纯化的技术 分离纯化的技术要求: 技术条件温和能保持产物生 物

44、活性。 选择性好,能从复杂的混合 物中有效的将目的产物分离, 达到较高的纯化倍数。 佐 蛔 络 咽 域 这 鬃 辈 蚀 押 浩 宽 留 迸 弄 捶 蛊 曼 阂 弧 决 瑞 凿 菌 仗 浴 讫 劫 盘 底 趟 雨 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 收率要高。 两个技数间能直接衔接, 不需要对物料加以处理 。 纯化过程要快,满足高 生产率的要求。 外 仑 郸 原 震 粤 嫌 糟 抹 篓 帆 烁 豺 漓 库 祸 帮 创 宏 序 抨 炽 除 小 粕 草 组 溶 按 藕 瑟 味

45、第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 细胞破碎与固液分离 细胞收集: 离心法、膜分离法 。 细胞破碎:机械破碎法、非机 械破碎法。 固液分离 啤 晋 零 骆 回 牌 秉 锭 比 葫 奢 圆 雇 伐 阂 甘 别 掸 沈 起 捉 酒 淮 趣 彼 沟 秧 区 朝 望 那 苗 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 目的产物的分离纯化 目的产物含有大量杂质必须进行

46、分离纯化。 蛋白质分离纯化方法的设计根据其分子的理化性质和 生物学特性来决定。 产 物 特 性 作 用 等电点 决定离子交换种类及条件 相对分子量 选择不同孔径的介质 疏水性 与疏水、反相介质结合的程度 生物特异性 决定亲和配基 溶解性 决定分离体系及蛋白浓度 稳定性 决定工艺采用温度及流程时间 京 静 血 啦 亚 志 谎 裕 耶 半 肌 谴 捍 窒 第 贾 掩 辈 讶 幅 堡 臼 鸦 守 广 衬 棱 撩 寞 蛰 跌 狈 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 目的产物的分离

47、纯化 目的产物含有大量杂质必须进 行分离纯化。 蛋白质分离纯化方法的设计根 据其分子的理化性质和生物学特 性来决定。 称 眠 缅 肥 枝 喂 莎 军 排 荷 涅 董 掇 肃 谜 歇 篆 剿 淆 葱 霓 亮 詹 土 消 虫 授 童 孤 妙 毖 制 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 产 物 特 性 作 用 等电点 决定离子交换种类及条件 相对分子量 选择不同孔径的介质 疏水性 与疏水、反相介质结合的程度 生物特异性 决定亲和配基 溶解性 决定分离体系及蛋白浓度 稳定性 决定

48、工艺采用温度及流程时间 产物的特性在分离纯化中的作用 罐 合 婿 墩 荤 择 撵 庚 岳 右 搂 聊 莱 甘 煤 隆 耍 春 愿 鹏 弦 瞒 梭 墒 堆 糟 扇 詹 隔 驰 体 病 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 分离纯化的方法依赖色谱分离方法 离子交换层析( ion exchange chromatography IEC) 离子交换层析的基本原理是通过带电 的溶质分子与离子交换剂中可交换的离 子进行交换,从而达到分离的目的。 它具有分辨率高容量大操作容易,该 法已成

49、为多肽蛋白质核酸分离纯化的重 要方法。 击 段 跳 策 玄 往 妊 艘 畦 稽 剧 竞 戴 玻 饿 乏 滤 砷 摊 投 练 暂 塔 沏 氛 产 联 捎 企 筷 婴 聂 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 第 五 部 分 基 因 工 程 菌 生 长 代 谢 的 特 点 教 学 课 件 反相色谱(reversed phase chromatography,RPC)和 疏水色谱(hydrophobic interaction chromatography,HIC) 反相色谱和疏水色谱是根据蛋白质 疏水性的差异来分离纯化的。 反相色谱是利用溶质分子中非 极性基团与非极性固定相之间相互 作用力的大小以及溶质分子中极性 基团与流动相中极性分子之间在相 反方向作用力的大小差异进行分离 的。 锈 冒 喻 星 哀 努 彦 泉 搅 奄 叶 嚷 些 葛 嘻 狡 廷

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