细胞微环境能够对细胞内的酶促反应产生重要影响,然而,由于细胞内的环境与反应网络非常复杂,在体内研究微环境对生化反应的影响是非常困难的。而无细胞蛋白合成系统能够在不需活细胞存在的情况下激活蛋白的表达过程,为研究细胞的物化基础提供了一个简便可控的体外模型。本论文围绕微环境对无细胞蛋白合成系统的影响和调控进行一系列研究,主要研究工作归纳如下:在第一章中,我们总结该系统的相关研究进展,并提出本课题的研究意义与研究内容。在第二章中,我们通过质粒提取、细胞提取物以及反应缓冲液的制备,成功建立无细胞蛋白合成系统。在第三章中,我们筛选出四种能够作为拥挤试剂的糖类物质,包括山梨糖、半乳糖、蔗糖和纤维二糖,并且探究拥挤环境对无细胞蛋白合成系统的影响,发现随着这四种糖类物质浓度的升高,系统中m RNA与蛋白的表达量呈现先上升后下降的趋势。针对实验结果我们提出可能的机理解释:在低浓度的糖类物质存在的情况下,由于反应物与拥挤试剂共存于一个有限体积内,反应物的有效浓度增加;当糖类物质的浓度超过临界值后,体系的黏度增加,反应物的扩散受到很大程度的限制。在第四章中,我们利用琼脂糖凝胶模拟细胞内的基质微环境,探究凝胶微环境对分子扩散以及无细胞蛋白合成系统的影响。在最后一章中,我们对本论文进行总结和展望。我们分别利用小分子糖类物质和琼脂糖凝胶模拟细胞微环境,探究微环境对无细胞蛋白合成系统的影响,该研究为生命系统中拥挤效应的研究提供一个新的视角,为体外模拟细胞环境提供一些参考意义,有望为生命起源和生命进化提供启示。