無細胞蛋白表達系統多以細胞裂解液為基礎，去除基因組DNA、RNA和蛋白質，保留轉錄和翻譯必需的組分，再添加入含有能量系統、氨基酸等底物的緩沖液系統。用戶加入自己的目的基因，在一定溫度下孵育或恒溫振蕩一定時間即可完成蛋白的表達。
 

　　通常包含細胞提取物(如大腸桿菌裂解液、小麥胚芽提取物、昆蟲細胞裂解液等，提供轉錄和翻譯所需的酶、核糖體等成分)、能量源(如ATP、GTP等)、氨基酸、輔因子、緩沖液系統，部分試劑盒還會提供線性模板、質粒載體、分子伴侶、氧化還原緩沖液等特殊組分。
 

　　無細胞蛋白表達系統優勢：
 

　　快速高效：無細胞系統可以在數小時內完成DNA到蛋白質的轉換，相較于細胞內蛋白表達系統效率提高數倍以上。例如，某些試劑盒能在2 - 16小時內完成蛋白表達。
 

　　靈活性高：研究人員可以輕松修改反應條件，如溫度、pH值和代謝物濃度，以優化蛋白質的表達和折疊；還能根據需求添加蛋白酶抑制劑、稀有密碼子、金屬離子等添加劑，或進行tRNA修飾和氨基酸標記等。
 

　　安全性好：由于不涉及活細胞，無細胞蛋白合成減少了病原體污染的風險，特別是在生產疫苗和治療性蛋白質時。
 

　　可表達特殊蛋白：能表達在細胞內難以表達的蛋白，如膜蛋白、毒性蛋白、二硫鍵依賴性蛋白等。
 

　　高通量篩選：可以同時合成多個目標蛋白質，用于快速篩選和表達大量不同蛋白質，加快蛋白質功能研究、藥物篩選等過程。
 

　　成本效益：與細胞培養相比，無細胞系統可以顯著降低某些蛋白合成的成本，特別是在高經濟附加值的蛋白生產和篩選中。