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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），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。
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，WB敏感HRP底物，分子伴侣还可以是核酸、磷脂、核糖体及一些小分子物质。
蛋白质是由氨基酸以“脱水缩合”的方式组成的多肽链经过盘曲折叠形成的具有一定空间结构的物质。蛋白质中一定含有碳、氢、氧、氮元素，也可能含有硫、磷等元素。蛋白质是由α-氨基酸按一定顺序结合形成一条多肽链，再由一条或一条以上的多肽链按照其特定方式结合而成的高分子化合物。蛋白质就是构成人体组织的支架和主要物质，在人体生命活动中，起着重要作用，可以说没有蛋白质就没有生命活动的存在。
