细菌基因工程

2021年2月28日发(作者：早上起来腰酸背痛)
细菌基因工程

09
生工
2
班

060509206
李赛赛

一、细菌基因工程的发展现状和趋势

1
、细菌基因工程的发展简史

细菌与基因工程关系密切。
细菌是单 细胞、
结构简单的原核微生物，
目前对其生理代谢
途径以及基因表达的调控机制研究较 为透彻；
细菌的物种和代谢类型多各多样，
对环境因子
敏感，
易于获得各类突 变株；
并且细菌最显著的特征是生长速度快，
便于大规模培养，
容易
朝廷遗传 操作等。

1973
年，波依尔和科恩首次完成外源基因在大肠杆菌中的表达，几年后 ，第一个基因
工程产品——利用构建的基因工程菌生产人胰岛素获得成功，
从此人类进入了生物 技术的产
业时代。

2
、细菌基因工程的发展现状

1
细菌工程菌与人类药物生产





○
1982
年美国首先将重组胰岛素投入市场，标志着世界第一
个基因工程药物的诞生 。
30
年以来基因工程技术成果
60%
集中
应用于医药工业，为生物 医药的发展带来一场崭新的革命。

未来市场前景广阔的药品将集中在单克隆抗体、反义药物、
基因治疗药物、
可溶性蛋白质类药物和疫苗等
5
个类别中，
其中单克 隆抗体的市场需求最令
人注目。

2
细菌工程菌与环境保护

○
利用环境微生物基因工程技术治理环境污染和遏制生态恶化趋势、
促进自然资源的可持续利用，是一条最安全和最彻底的消除污染的行之有效的途径。

原理：
主要是采 用现代分子生物学和分子生态学的原理和方法，
充分利用环境微生物的
生物净化、
生物 转化和生物催化等特性的功能基因，
构建高效表达的基因工程菌进行污染治
理、
清洁生 产和可再生资源利用，
多层面和全方位地解决工业和生活废弃物污染、
石油和煤
炭脱硫 、农药残留、能源和材料短缺等问题。

优点：与化学、物理等其它技术相比，环境微生物基因 工程技术具有效率高、成本低、
反应条件温和以及无二次污染等显著优点，同时还可以增强自然环境的自 我净化能力。

应用方面：
工业和生活废水治理、
重金属污染土壤的生物修复 、
农药残留的微生物降解、
生物制浆和生物漂白等清洁生产技术的建立、
石油污染的消 除以及友好可再生材料的合成等
诸多方面。

3
细菌工程菌与食品、饲料及其他工业

○
在发酵工业上，
利用生物技术构建的品质优良的食用乳酸杆菌提高了生产菌在食品发酵
过程中的稳定性，
改善了 发酵食品的质量并且降低了成本，
大大缩短生产周期，
具有巨大的
经济价值和社会效益 。酶制剂、氨基酸、维生素、增稠剂、有机酸、乳化剂、表面活性剂、
食用色素、食用香精及调味料等， 都可以采用发酵生产而得到。

4
细菌工程菌与农业生产

○
各类农业微生物的应用是实现农业可持续发展和保护生态环境的有力保证。
由于自然菌
株和传 统技术本身的一些缺陷与不足，
诸如研究周期长、
成本高、活性低等，
实现农业微生< br>物的产业化受到很大限制。
现代生物科学技术的发展给农业微生物研究注入了新的活力，
特
别是近年来基因工程的研究为微生物遗传改良提供了有效手段，
使农业微生物发展成为生命< br>科学领域中最为活跃、最具创新性的前沿之一。

二、细菌基因工程的表达系统

受体细胞的选择：

受体细胞的选择原则：

据所用载体体系及受体细胞的基因型进行选择；

重组体的转化或转染率高；

能够稳定遗传；

受体细胞基因型与载体所含的选择标记匹配；

易于筛选重组体；

外源基因可以高效表达和稳定遗传；

此外，安全性、导入方法、翻译及后加工机制和生产应用价值等。

基因工程的宿主细 胞多种多样，
但目前大多数重组
DNA
技术生产的蛋白产品都是在大
肠杆菌中 合成的。

表达载体构建：

要使克隆的外源基因在宿主细胞中高效表达，< br>首先需要构建专门的表达载体，
用来控制
转录、
翻译、
蛋白质稳定性以 及克隆基因产物的分泌等。
表达载体实际上是在克隆载体的基
础上装载了用于表达的一些元件，
当外源基因插入到合适的位点后，
在宿主菌中就可以启动
表达。
目前大肠杆菌 使用的表达载体种类繁多，
形成了最成熟的表达系统。
表达载体的选择
主要体现在表达 元件的选择和利用。
对于克隆载体，
只要满足在宿主菌中复制和选择要求的
载体，都可 以作克隆载体。

表达载体的构建是实现高效表达的关键步骤。一个完整表达载体包含必需的几个元件。


1
启动子的选择：
○
启动子位于转录起始位点上游一
10 bp
～
35bp
，
受载体自身或宿主染色
体相应的调节基因调控。一 个理想的启动子需要具备如下特点：
(1)
具有强启动性，使重组
蛋白达到菌体表达蛋 白总量的
10
％

～
30
％

；
(2)
必须受调节基因严谨调控。
(
3)
启动子的诱
导要求简便而廉 价。通过基因工程手段表达外源基因的目的大致有
2
种，其一是超量表达，
所以达到最 大限度地获得蛋白质产物。如在大肠杆菌中常用
lac
、
tac

和
T7
等可调控强启动