合成生物學ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-08 05:10 本頁面
【文章內容簡介】 過光合作用把空氣中的二氧化碳轉化成汽油或者柴油等清潔能源，從而有效解決目前的氣候變化和能源危機。 ? 疫苗、藥物、生物能源、生物除污等 全 球 九 大 新 興 科 技 展 望 ? 合成生物學 ? 通用翻譯 ? 納米導線 ? 拜埃斯氏技術 ? T 射線 ? 核糖核酸干擾分子療法 ? 大電網(wǎng)的控制 ? 微射流光纖 ? 個人基因組學 What is Synthetic Biology? synthetic biology ? 合成生物學 (synthetic biology)一詞 最早出現(xiàn)于 1911 年 7 月 8 日著名醫(yī)學刊物 《 柳葉刀 》 The Lancet. Reviews and Notices of Books. The Lancet, 1911. 178 (4584):9799. 發(fā)表的一篇書評中。 ? 后來雖然斷斷續(xù)續(xù)出現(xiàn)過多次 , 但在 1980 年第一次以“ 基因外科術 :合成生物學的開始 ”為題出現(xiàn)在德文刊物的一篇長篇論文。 Hobom,B. [Gene surgery:on the threshold of synthetic biology],Medizinische Klinik, 1980,75(24):834841. ? 隨著人類基因組計劃的完成 , 2022年以后 , 合成生物學一詞在學術刊物及互聯(lián)網(wǎng)上逐漸大量出現(xiàn)。 合成生物學論文增長情況 合成生物學的定義 ? 加州大學伯克利分校 ( UCB) 的化學工程教授 Keasling 說 : 合成生物學正在用“生物學”進行工程化 , 就像用“物理學”進行“電子工程” , 用“化學”進行“化學工程”一樣。 ? 哥倫比亞癌癥研究中心、測序及基因組科學中心主任 Holt 說 , 合成生物學與傳統(tǒng)的重組 DNA 技術之間的界限仍然是模糊的。從根本上說 , 合成生物學正在利用獲得的“元件”進行下一層次的工作 ———對細胞進行實際的工程化。 合成生物學的定義 ? 哈佛大學醫(yī)學院遺傳學教授、計算遺傳學中心主任 Church 說 , 主要的出發(fā)點是在把合成生物學與現(xiàn)有的領域 ( 例如基因工程或細胞工程 )分離開來。我們已經(jīng)在一次涉及一個“零件”或少量“零件”。 合成生物學是利用我們所確信的一些“零件”進行新生物系統(tǒng)的工程。它在利用從系統(tǒng)生物學 (systems biology)得出的最好分析去加工制作及檢驗復雜的生物機器 . 合成生物學的定義 ? 明尼蘇達大學物理系教授 Noireaux 說 , 合成生物學的定義是令人困惑的 ,在很多方面就像生命的定義一樣困惑。作為一個物理學家 , 會喜歡建造機器、機器人。這正是我們試圖利用生物分子要做的事情。這看起來像工程 , 但也面臨許多基礎問題。 合成生物學的定義 根據(jù)上述情況 , 我們推薦 “ 合成生物學組織 ”網(wǎng)站上公布的合成生物學的定義 , 合成生物學包括兩條路線 : 1)新的生物零件 、 組件和系統(tǒng)的設計與建造 。 2)對現(xiàn)有的 、 天然的生物系統(tǒng)的重新設計 。 這兩條路線的目的都是為了造福人類社會 。 合成生物學的內容 1. 生物積塊 （ BioBrick）：包括各種生物分子的合成與模塊化、亞細胞模塊、生物合成的基因網(wǎng)絡、代謝途徑和信號轉導通路、轉運機制等。 2. 積塊接口 ：如調整和修改輸入 輸出過程、調整不同亞細胞組件間的層次化相互作用等使模塊具有可拆裝性。 3. 開放平臺 ：優(yōu)化生物或非生物載體，達到提高工程系統(tǒng)效率、降低其維護成本和要求、提供某種特殊的“敏感性”及對環(huán)境的兼容性等目的。 4. 調控和通訊系統(tǒng) ：包括生物部件的反饋、前饋機制以及行為和通訊方式的模塊化。 5. 數(shù)學模擬 ：各種功能模塊的邏輯結構與仿真、預測算法和相應軟件等。 1. 生物大分子的合成與模塊化 ? 蛋白質的工程化改造與模塊化 ? 核酸分子的人工合成 蛋白質的工程化改造與模塊化 ? 需要開發(fā)模塊化、標準化的人工蛋白模塊 。 ? 標準化的人工蛋白模塊可以通過蛋白的自身結構域 ——鋅指結構 重新組合來巧妙地實。 ? 人工突變是構建具有嶄新功能的蛋白質或活性酶的最常用方法。 ? 利用信號蛋白能夠在蛋白質 蛋白質相互作用水平進行功能重編程的特性，通過蛋白模塊的構建和改造還可以對信號通路進行構造和改變。 鋅指結構 蛋白質與 DNA特異序列結合區(qū)域 核酸分子的人工合成 隨著人類基因組計劃的勝利完成 , 一些基本技術 , 例如 基因組測序和 DNA 從頭合成速率 ,已取得里程碑性的突破 。如圖 2 所示 , 基因組測序速率過去 10 年增加了 500 倍以上 , 而測序成本下降了 3 個數(shù)量級以上。據(jù)預測 , 新的測序技術將使人的基因組測序成本降低到 1000 美元。 DNA 合成速率過去 10 年增加了 700 倍以上 , 每年都在翻番。更為重要的是利用可編程的 DNA微芯片 , 實現(xiàn)了精確的多通道基因合成 , 從而可在短時間合成大的 DNA 片段 , 而且錯誤率很低 , 組裝一個 的 DNA 只有兩個錯誤 , 這就導致 DNA 的合成成本大大降低。 Commercial DNA Synthesis Companies Data Source: Rob Carlson, U of W, Seattle Bioneer South Korea Cinnagen Tehran, Iran Takara Biosciences Dalian, China Inqaba Biotec Pretoria, South Africa Fermentas Vilnius, Lithuania Bio Samp。T, Alpha DNA, Biocorp Montreal, Canada GENEART Regensberg, Germany MWG Bangalore, India Zelinsky Institute Moscow, Russia ScinoPharm Shanhua, Taiwan Genosphere Paris, France Biol
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