第八章合成生物学().pptVIP

每年5亿人感染，100万死亡。目前最有效的是青蒿素，生产周期长、成本昂贵。 中药青篙中提取的有过氧基团的倍半萜内酯药物。 本文档共51页；当前第30页；编辑于星期三\12点56分 Keasling利用合成生物学，将大肠杆菌改造成青蒿酸工厂。将甲羟戊酸合成途径转入大肠杆菌中，改造获得E. coli 青蒿酸的产量300mg/L。 本文档共51页；当前第31页；编辑于星期三\12点56分 困难：难以预计的复杂性 这一工作几乎是150人一年工作的结果，这些工作包括，探究每个基因的功能、探究这些功能基因组合在一起的运作机制。 本文档共51页；当前第32页；编辑于星期三\12点56分 由于在生物合成抗疟疾药物的突出成就, Keas ling 被美国“发现”杂志评选为2006 年度最有影响的科学家。 该项目已经获得比尔- 梅林达盖茨基金会4300 万美元的资助, 进行进一步的实验室研究、中试、临床实验等后续工作。 本文档共51页；当前第33页；编辑于星期三\12点56分 2. 代谢途径的快速进化 基因突变 改造代谢途径 生产目标化合物 本文档共51页；当前第34页；编辑于星期三\12点56分 Church 对20种番茄红素合成有关的基因进行突变； 将突变的90个DNA片段，转入大肠杆菌； 3天内产生了150亿基因突变体； 从中筛选到使番茄红素产量提高5倍的基因。 本文档共51页；当前第35页；编辑于星期三\12点56分 3. 利用合成生物学生产新能源 Kaslling利用13个可逆的酶促反应组合起来创建一条非天然的催化路径。 淀粉 + 水 H2 本文档共51页；当前第36页；编辑于星期三\12点56分 LOGO 内 容 1. 合成生物学的发展历史及概念 2. 研究方式和工具 3. 合成生物学的研究方向 4. 展 望 本文档共51页；当前第1页；编辑于星期三\12点56分 15.1 合成生物学的发展史及概念 （1）合成生物学的发展史 1978年 Skallka在对限制性内切核酸酶的评论中第一次预言了合成生物学的诞生。 1980年 Hobom引入了合成生物学的的名词来描述基因重组技术。 DNA合成测序技术的发展和工程学在生物体系的应用，为合成生物学奠定基础。 本文档共51页；当前第2页；编辑于星期三\12点56分 20世纪提出的概念 用现有的有机化学和生物化学的合成能力设计非天然的分子，使这些分子在生命体系中发挥功能。通过合成的方法来理解自然的生命体系，构建创造新的人工生命体。 本文档共51页；当前第3页；编辑于星期三\12点56分 美国基因组学先驱克莱格·凡特，在他位于马里兰州和加州的实验室，科研人员在其为期15年的研究项目中，已成功制造出全球首个“合成细胞”，一种称为丝状支原体的细菌。 本文档共51页；当前第4页；编辑于星期三\12点56分 （2） 合成生物学 合成生物学学是生物科学在二十一世纪刚刚出现的一个分支学科。 目的在于设计和创造新的生物组件和体系，对现有的生物体系进行重新设计。从基本的生物组件构建复杂的人工生命体系，对整个生命过程进行重新设计、改造、构建。 本文档共51页；当前第5页；编辑于星期三\12点56分 合成生物包含的内容 基因合成构建人工生命体 基于现有的天然生物组件，设计构建有新功能的生物体系。 本文档共51页；当前第6页；编辑于星期三\12点56分 15.2 合成生物学的研究方法和工具 （1）合成生物学的研究方法 工程领域中所有的单元部件都具有独立功能，可以互换，容易进行模块化的组合，即从零件到器件再到系统。 本文档共51页；当前第7页；编辑于星期三\12点56分 合成生物学包含工程学的理念，任何一个生命体系可以看作是具有不同功能的生物零件的有序组合。 本文档共51页；当前第8页；编辑于星期三\12点56分 2004年，美国就成功在一位半身不遂的男性患者大脑中植入了一个电脑芯片，患者仅凭大脑里的意志力就可以操作电脑，能发送电子邮件。 未来在芯片的帮助下，人们可以直接用大脑控制手臂和腿的假肢。现在就已经出现了可以部分控制的假肢。 本文档共51页；当前第9页；编辑于星期三\12点56分 标准化 抽象化 复杂系统去偶合 Drew Endy (MIT) 合成生物学工