无细胞系统是利用细胞提取物（而不是细胞）进行基因转录和翻译的系统。一个无细胞基因表达系统主要包括三个部分：细胞提取物，反应混合液，以及核酸模板
1.细胞提取物：从细胞中提取的物质，主要包含核糖体、RNA聚合酶、其他转录和翻译蛋白（比如σ因子、起始因子和延伸因子），Bradford蛋白质定量试剂，以及用于能量代谢的酶和辅因子。在有些菌株的提取物中，可能抑制了蛋白酶和核酸酶的活性。
2.反应混合液：包含蛋白质合成所需的一些原料，如氨基酸、核苷酸、盐离子（如铵盐、镁、钾）、能源（糖类、磷酸肌酸等）、拥挤试剂（crowding agents）、代谢辅因子（辅酶A、NAD）、缓冲液、tRNA以及其他代谢添加剂等。
3.核酸模板：可以是质粒DNA或PCR产物线装DNA，浓度通常在1-20 nM。
无细胞系统一般的反应体积为10微升，但是根据其实际应用，反应体系可以从10^(-15)到10^3变化。在开始反应时，将三种组分在16-37℃下孵育，蛋白质合成将在1-24h内进行。
胰蛋白酶是一种活化酶，可以把人体的蛋白质分解为氨基酸，然后氨基酸在被人体吸收和利用。胰蛋白酶在食物的消化过程中起着重要的生物学作用，胰蛋白酶不仅有消化酶的作用，还有限制分解的作用，可以促使浓稠的痰液和血凝块进行分解、稀释，便于人体排出。此外，胰蛋白酶还有抗1炎的生物学作用，促进伤口肉芽组织的增1生，能够加速创面的愈合。
蛋白质分子伴侣（molecular chaperones)是蛋白质合成过程中形成空间结构的控制因子，广泛存在于从细菌到人的细胞中。分子伴侣新生肽链的折、加工租穿膜进大细胞器的转位过程中起关键作用。它们有些结合在多肽链上防止肽链降解或其侧链非特异聚集；有些则可引导某些肽链正确折叠并集合多条肽链成为较大的结构。
分子伴侣结合并稳定其靶蛋白质的能力具有特异性，并依赖于ATP水解。例如热激蛋白（heat shock protein)就是分子伴侣的一个家族。因加热时可在许多细胞中被诱导出来而得名。热激蛋白源于细胞内源性保护蛋白质。另外，分子伴侣还可以是核酸、磷脂、核糖体及一些小分子物质。
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