华真理工大“宝曲工裎嚼院 发酵工程精品课程 ② http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc
发酵工程精品课程 http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 华东理工大学·生物工程学院
亮型培慕冠程 第八章典型培养过程 传统微生物培养 重组菌培养 动物细胞培养 传统微生物培养前面已讲述很多,本章着重在 后两方面的介绍 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 第八章 典型培养过程 传统微生物培养 重组菌培养 动物细胞培养 传统微生物培养前面已讲述很多，本章着重在 后两方面的介绍 典型培养过程
亮型培慕冠程 令基因工程酋培养 第一节基因工程菌培养 、概述 基因工程菌生产的主要产品有二类,蛋白质和非 蛋白质。 非蛋白质产物可以通过代谢工程细胞来获得,这 些细胞插入编码酶的DNA,产生新的途径或增强 某一途径,从而得到新的化合物或增加产量。 现代基因工程重点在蛋白质产物上,主要产品如 下 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 第一节 基因工程菌培养 一、概述 基因工程菌生产的主要产品有二类，蛋白质和非 蛋白质。 非蛋白质产物可以通过代谢工程细胞来获得，这 些细胞插入编码酶的DNA，产生新的途径或增强 某一途径，从而得到新的化合物或增加产量。 现代基因工程重点在蛋白质产物上，主要产品如 下： 典型培养过程 ❖基因工程菌培养
亮型培慕冠程 令基因工程酋培养 产物产品 宿主菌 菌体密度[ gDCW/L 培养基 产物产量 半乳糖苷辞 JM103 合成 4600U/D 人a干扰素 AM-7 合成 5.6gL 蛋白A半孔糖苷濞 KA197 合成 19.2gL Min-抗体 Rv308 合成 1.04gL 蛋白A半乳糖苷酶 TGI 8670. 合成 2.85×10U几 3异丙基苹果酸脱氢酶 C600 合成 16.0U/g 聚羟基丁酸 XLI-Blue 10l.4 复合 81.2gL 聚羟基丁酸 XLl-Blue 175.4 半合成 6.5gL 聚羟基丁酸 W 124 合成 34.3g几L 苯基丙氮酸 AT2471 36 合成 46g/L 大肠杆菌氨酸合成鼻 LF0330 102 合成 16×10°U/g 人骨形成蛋白2A(1 YK537 oD=53 半合成 2.788几L 人白介素32 YK537 ODog=53 半合成 3.3g几 人肿瘤坏死因子2 YK537 OD=120 半合成 6g/L 人肿瘤坏死因子 YK537 OD mo= 半合成 5.12gL y干扰素1 DHSa 合成 1.1x10°U几L 细胞因子、疫苗、酶 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 细胞因子、疫苗、酶 典型培养过程 ❖基因工程菌培养
亮型培慕冠程 令基因工程酋培养 产品最主要的用于人的治疗,此外还有用 于畜牧业、食品或工业用的生物催化剂。用 于注射用的治疗蛋白要求高度纯化,由于病 人可能产生的强的免疫反应或副作用是灾难 性的。 有的蛋白转译后还要进行修饰,如糖基化、 磷酸化后才有活性。 治疗蛋白最主要的是保证产品的质量和安 全,降低成本并不重要,由于这些产品大多 用量很小,价格高,附加值髙 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 产品最主要的用于人的治疗，此外还有用 于畜牧业、食品或工业用的生物催化剂。用 于注射用的治疗蛋白要求高度纯化，由于病 人可能产生的强的免疫反应或副作用是灾难 性的。 有的蛋白转译后还要进行修饰，如糖基化、 磷酸化后才有活性。 治疗蛋白最主要的是保证产品的质量和安 全，降低成本并不重要，由于这些产品大多 用量很小，价格高，附加值高。 典型培养过程 ❖基因工程菌培养
亮型培慕冠程 令基因工程酋培养 二、宿主-载体系统 构建基因工程菌,必须选择宿主和表达系统, 一般希望翻译后的处理要简单,如果用于食 品要考虑宿主菌是否列入FDA表中,列入的 认为是安全的菌。常用的宿主系统有: 大肠杆菌 Gt细菌 低等真核细胞 哺乳动物细胞 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 二、宿主-载体系统 构建基因工程菌，必须选择宿主和表达系统， 一般希望翻译后的处理要简单，如果用于食 品要考虑宿主菌是否列入FDA表中，列入的 认为是安全的菌。常用的宿主系统有： 大肠杆菌 G+细菌 低等真核细胞 哺乳动物细胞 典型培养过程 ❖基因工程菌培养
亮型培慕冠程 令基因工程酋培养 1、大肠杆菌 如果产品翻译后不需要修饰,大肠杆菌是最 普遍选用的宿主。 优点: ●人们对大肠杆菌的生理学和遗传学背景了解 得比其他任何生物深。有利于进行复杂的基 因操作; ●大肠杆菌有相当高的生长速率,并能长到高 细胞浓度(50g); ●大肠杆菌能生长在简单的便宜的培养基上。 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 1、大肠杆菌 如果产品翻译后不需要修饰，大肠杆菌是最 普遍选用的宿主。 优点： ⚫人们对大肠杆菌的生理学和遗传学背景了解 得比其他任何生物深。有利于进行复杂的基 因操作； ⚫大肠杆菌有相当高的生长速率，并能长到高 细胞浓度（50g/l）； ⚫大肠杆菌能生长在简单的便宜的培养基上。 典型培养过程 ❖基因工程菌培养
亮型培慕冠程 令基因工程酋培养 这些因素给大肠杆菌许多经济上的优势。但大 肠杆菌不是完美的宿主。主要问题是大肠杆菌 分泌( secretion)的蛋白通常在细胞内,当这些 蛋白达到高浓度时,会被水解或形成不溶的包 含体。其中主要是外源蛋白,但也含有其它细 胞物质。包含体中的蛋白是不折叠的,不折叠 的蛋白没有生物活性,必须重新溶解并使它复 性 大量的外源蛋白的产生会触发热冲击响应。热 冲击调节子的一种响应是增加蛋白水解酶的活 性。在一些情况下,细胞内蛋白水解酶是使蛋 白的降解速率几乎等于产生的速率 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 这些因素给大肠杆菌许多经济上的优势。但大 肠杆菌不是完美的宿主。主要问题是大肠杆菌 分泌(secretion)的蛋白通常在细胞内，当这些 蛋白达到高浓度时，会被水解或形成不溶的包 含体。其中主要是外源蛋白，但也含有其它细 胞物质。包含体中的蛋白是不折叠的，不折叠 的蛋白没有生物活性，必须重新溶解并使它复 性。 大量的外源蛋白的产生会触发热冲击响应。热 冲击调节子的一种响应是增加蛋白水解酶的活 性。在一些情况下，细胞内蛋白水解酶是使蛋 白的降解速率几乎等于产生的速率。 典型培养过程 ❖基因工程菌培养
亮型培慕冠程 令基因工程酋培养 2、G细菌 枯草杆菌是可替代大肠杆菌的菌种,它是 G菌,它没有外膜,并且能把蛋白分泌 ( excretion)到胞外。它的这一性质对生 产非常有吸引力。然而枯草杆菌有许多问题 妨碍它在商业上的采用。主要是枯草杆菌产 生大量的蛋白酶,会很快降解产物。而且枯 草杆菌基因构建比大肠杆菌困难,质粒稳定 性也比较差,所以在使用上有较大的限制, http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 2、G +细菌 枯草杆菌是可替代大肠杆菌的菌种，它是 G+菌，它没有外膜，并且能把蛋白分泌 （excretion）到胞外。它的这一性质对生 产非常有吸引力。然而枯草杆菌有许多问题 妨碍它在商业上的采用。主要是枯草杆菌产 生大量的蛋白酶，会很快降解产物。而且枯 草杆菌基因构建比大肠杆菌困难，质粒稳定 性也比较差，所以在使用上有较大的限制， 典型培养过程 ❖基因工程菌培养
亮型培慕冠程 令基因工程酋培养 3、低等真核细胞 酵母菌酿酒酵母是第一个被人利用的生物, 它的最大生长速率是大肠杆菌的25%,酵母比 最大的细菌大,容易从发酵液中回收。酵母有 简单糖基化能力和分泌蛋白的能力。这些是它 的优点。但酵母达到高表达水平比大肠杆菌困 难,外源蛋白分泌到胞外也有限,现在发展了 其他的酵母如甲醇营养型酵母等。 当产生是外源蛋白需要复杂的糖基化和翻译后 修饰时,低等真核细胞就不能适应,要用动物 细胞组织培养来达到。 http://biotech.ecust.educn/jpkc/figc
http://biotech.ecust.edu.cn/jpkc/fjgc 3、低等真核细胞 酵母菌 酿酒酵母是第一个被人利用的生物， 它的最大生长速率是大肠杆菌的25%，酵母比 最大的细菌大，容易从发酵液中回收。酵母有 简单糖基化能力和分泌蛋白的能力。这些是它 的优点。但酵母达到高表达水平比大肠杆菌困 难，外源蛋白分泌到胞外也有限，现在发展了 其他的酵母如甲醇营养型酵母等。 当产生是外源蛋白需要复杂的糖基化和翻译后 修饰时，低等真核细胞就不能适应，要用动物 细胞组织培养来达到。 典型培养过程 ❖基因工程菌培养