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    寶子們，做生物實驗的一定對蛋白原核表達不陌生！今天噗啦噗啦實驗室就來給大家奉上一份超全攻略，從核心原理到操作步驟，手把手帶你玩轉蛋白原核表達

一、原核表達核心原理

1.技術本質

通過基因工程手段，將目標基因插入表達載體后導入原核宿主細胞(如大腸桿菌)，利用細胞內的轉錄和翻譯機制，實現外源蛋白質的高效合成。這一技術通過重組表達系統的構建，為蛋白質的生產、結構解析和功能研究提供了關鍵工具。

2.應用場景

①蛋白質表達技術在生物醫學領域應用廣泛:

②純化制備:獲取高純度蛋白質，用于生物化學分析或結構生物學研究;

③亞細胞定位:揭示蛋白質在細胞內的分布規律，解析其功能機制;

④結構域分析:通過分段表達不同蛋白片段，研究結構與功能的對應關系;

⑤功能驗證:為體外模擬蛋白質在生理或病理過程中的作用提供實驗材料，助力疾病診療研究。

3.系統分類

→蛋白質表達系統主要分為原核與真核兩大類，其中原核系統包括:

→大腸桿菌表達系統:最常用的原核平臺，具有遺傳背景清晰、表達效率高、培養周期短(僅需幾小時)、抗污染能力強、技術成熟且成本低廉等優勢，適用于大多數重組蛋白的表達;

→芽孢桿菌表達系統:分泌能力強，產物易于純化，適合需要分泌表達的蛋白質;

→鏈霉菌表達系統:常用于抗生素相關酶的生產，利用其天然代謝特性合成特定功能蛋

4.大腸桿菌系統優勢

大腸桿菌作為原核表達的首選宿主，具備以下核心優勢:

基因組信息研究透徹，便于基因工程操作;

短時間內可大量合成目標蛋白，滿足實驗與生產需求;

培養條件簡單(如 LB 培養基)，適合大規模放大培養;

實驗技術標準化程度高，操作流程成熟易掌握;

菌株和質粒資源豐富，可根據蛋白特性靈活選擇表達載體。

二、原核表達標準化操作流程

1.轉化

將構建好的重組表達載體轉入感受態 BL21/DE3菌株，常用熱激法(42°C短暫處理)或電轉化法，優化操作以確保高效轉化，篩選出含有目標基因的陽性克隆。

2.擴大培養

在 500ml 滅菌 LB 培養基中加入對應抗性抗生素(終濃度 50-100ug/ml)，挑取單菌落接種后于 37°C搖床培養至菌液濃度達到誘導標準(通

常 OD₆₀₀為 0.6-0.8)

3.誘導過夜

取 100m 誘導前菌液(標記為 Pre-l)保存作為表達基線對照

剩余菌液中加入IPTG(終濃度 0.1-0.5mM)，18°C過夜誘導，促使目標基因表達。

4.菌體收集

誘導后的菌液經 4000rpm 離心 25 分鐘，棄上清后，用 30-35mI Ni-A 緩沖液(適用于 His 標簽蛋白)重懸菌體，轉移至離心管備用。

5.超聲裂解

冰浴條件下，用超聲波破碎儀裂解菌體(功率200W，工作周期3秒開/3秒停，總時長9分鐘，分3次操作)，隨后通過 Bradford 法檢測裂解液中的總蛋白濃度，驗證裂解效果

6.離心分層

裂解液于 4°℃、4000rpm 離心 25 分鐘，分離出上清液(SUP，含可溶性蛋白)和沉淀(PPT含包涵體或細胞碎片)，分別保留用于后續分析。

7.鎳柱純化

▲平衡:先用高濃度咪唑的 Ni-B 緩沖液(如400mM)沖洗鎳柱去除雜質，再用低濃度咪唑的 Ni-A 緩沖液(如 20mM)平衡柱子;結合:將上清液與鎳柱填料混合，4°C孵育1-1.5 小時，使 His 標簽蛋白與鎳離子充分結合;

▲洗雜與洗脫

過柱后收集穿流液(UB)，檢測未結合的雜蛋白，評估結合效率;

用 Ni-A 緩沖液洗去雜蛋白(收集 WS樣本)，再用 Ni-B緩沖液洗脫目的蛋白(收集E樣本)，通過 Bradford 試劑監測至無雜蛋白釋放。

8.變性與電泳將目的蛋白樣本(E)、Pre-1、SUP、PPT.UB、WS 等分別加入 Loading Buffer，95°C變性 10 分鐘，使蛋白完全解鏈，隨后進行 SDS-PAGE 電泳(200V，40分鐘)，分離不同分子量的蛋白條帶

9.染色分析

電泳結束后，用考馬斯亮藍染色液對凝膠染色通過微波爐輔助脫色(加熱后搖床洗脫)，直至清晰顯示蛋白條帶，對比 Marker 判斷目標蛋白的分子量和表達量。

三、關鍵樣本類型與作用

在原核表達實驗中，需收集多種樣本以評估各環節效果:

Pre-l(誘導前菌液):誘導劑加入前的菌體樣本，用于對比誘導前后的蛋白表達基線判斷誘導是否有效;

Induced(誘導后菌液):加入IPTG后的菌體樣本，驗證外源蛋白是否成功表達及表達水平;

SUP(上清液):離心后的可溶性蛋白樣本，反映目標蛋白是否以可溶形式存在于細胞中;

PPT(沉淀):離心后的包涵體或細胞碎片樣本，提示目標蛋白是否形成不可溶的包涵體，需進一步復性處理;

UB(穿流液):鎳柱純化中未結合的液體，用于檢測目標蛋白與鎳柱的結合效率及雜蛋白殘留量;

WS(洗雜液):洗去雜蛋白的流出液，監測純化柱是否干凈，雜蛋白去除是否徹底

E(洗脫液):最終收集的目的蛋白樣本，用于驗證純化后的蛋白純度和得率。

寶子們，蛋日原核表達雖然復雜，但掌握了這些要點實驗就能順利很多巴!快收藏起來，實驗的時候拿出來參考~要是還有問題，隨時交流呀：18570028002（微信同號）