从大肠杆菌砷探测器看合成生物详解.ppt

生物技术1302 梁竟一 合成科学 大肠杆菌 探测器 微生物研讨 目录 1 大肠杆菌砷探测器应用价值及设计 2 合成生物学的基本认识 3 探测器原理 4 探测器工作机制 5 合成生物学应用前景 6 大肠杆菌的广泛应用 第一部分 1 大肠杆菌砷探测器应用价值及设计 2 合成生物学基本认识 3 探测器原理 4 探测器工作机制 5 合成生物学应用前景 6 大肠杆菌的广泛应用 第一部分 大肠杆菌砷探测器应用价值及设计 第二部分 1 大肠杆菌砷探测器应用价值及设计 2 合成生物学的基本认识 3 砷探测器原理 4 大肠杆菌工作机制 5 合成生物学应用前景 6 大肠杆菌的广泛应用 第二部分 合成生物学的基本认识 合成生物学的两条路线 1. （1） 新的生物零件、组件和系统的设计与建造; （2） 对现有的、天然的生物系统的重新设计。 第二部分 合成生物学的基本认识 合成生物目的 2. 基因 工程 基因工程是把一个物种的基因延续、改变并转移至另一物种体内 合成 目的 目的在于组装各种生命元件来建立人工生物体系,让它们能像电路一样在 生物体内运行,使生物体能按预想的方式完成各种生物学功能. 基因工程 合成生物学 将个别外源基因转移到某生物基因组内，使之能表达有益的蛋白质 从头设计和构建自然界中不存在的人工生物体系 较少使用数学工具 在设计和构建人造生物体系时广泛使用各种数学工具来进行模拟，使得设计和构建的生物体系能正常工作 在基因工程的实施过程中由于只转移个别外源基因，一般较少或不进行细胞网络分析 改变了“转移一个基因，表达一种蛋白质”的模式，而通常是转移一组基因，因而要在更大规模更多层次上涉及到细胞网络，如代谢网络等 合成生物学的基本认识 第二部分 第二部分 第三部分 1 大肠杆菌探测器应用价值及设计 2 合成生物学的基本认识 3 砷探测器设计原理 4 探测器工作机制 5 合成生物学的应用前景 6 大肠杆菌的广泛应用 第三部分 砷探测器的设计原理 设计原理：大肠杆菌砷探测器 大肠杆菌的质粒R773中有一个抗砷操纵子,编码了两个阻遏蛋白质ArsR和ArsD,分别对低和高浓度砷或亚砷酸盐敏感。该基因线路利用了这两个蛋白质,用ArsR和ArsD分别控制λcI基因和lacZ基因的表达,而λcI和lacZ基因一起控制尿素酶基因的表达。 第四部分 1 大肠杆菌探测器应用价值及设计 2 合成生物学的基本认识 3 探测器设计原理 4 探测器工作机制 5 合成生物学应用前景 6 大肠杆菌的广泛应用 第四部分 大肠杆菌砷探测器作用机制 中性 在有低浓砷或亚砷酸盐时(约5PPb),其与ArsR结合形成复合体从而解除了对I基因的阻遏,表达生成的几Cl又阻遏了尿素酶基因的表达,使培养液呈中性。 酸性 当有高浓度砷或亚砷酸盐时(约20ppb),其与ArsD结合从而解除了对lacZ基因的抑制,表达生成的半乳糖昔酶催化半乳糖降解使之生成乙酸和乳酸,使培养液呈酸性,pH值可达5以下。 碱性 在没有砷(亚砷)酸盐时,λcI基因不表达,通过加人异乳糖解除lacI的阻遏后尿素酶基因表达,催化底物尿素产生氨使培养液呈碱性(pH值达到9以上)。 第五部分 1 大肠杆菌探测器应用价值及设计 2 合成生物学的基本认识 3 探测器设计原理 4 探测器工作机制 5 合成生物学应用前景 6 大肠杆菌的广泛应用发展 1994年中科院曾邦哲发表系统生物工程的基因组蓝图设计与生物机器装配、生物分子电脑与细胞仿生工程等仿生学与基因工程的整合概念 第五部分 合成生物发展史 历史及展望 1978年，诺贝尔生医奖：DNA 限制酶。 1974年，遗传学家斯吉巴尔斯基预言合成生物学可能的未来。 1999年曾邦哲正式提出计算机学和仿生学、转基因工程的细胞分子机器的设计与装配研究。 未来... ... 合成生物学将催生下一次生物技术革命。目前，科学家们已经不局限于非常辛苦地进行基因剪接，而是开始构建遗传密码，以期利用合成的遗传因子构建新的生物体。合成生物学在未来几年有望取得迅速进展。据估计，合成生物学在很多领域将具有极好的应用前景，这些领域包括更有效的疫苗的生产、新药和改进的药物、以生物学为基础的制造、利用可再生能源生产可持续能源、环境污染的生物治理、可以检测有毒化学物质的生物传感器等。 数 学 物 理 学 工 程 学 生 物 学 计算机科学 化 学 信 息 学 合成生物学 生物 质能 生物医学 环境修复 精细 化学品 食品 原料 生物材料 生物传 感器 生物 计算机 应用 合成生物发展史 第五部分 第六部分 1 大肠杆菌探测器应用价值及设计 2 合成生物学的基本认识 3 探测器设计原理 4 探测器工作机制 5 合