合成生物學(xué)的研究課件

1、合成生物學(xué)的研究進(jìn)展及其在能源開(kāi)發(fā)和藥物研究中的應(yīng)用合成生物學(xué)定義：指人們將“基因”連接成網(wǎng)絡(luò)，讓細(xì)胞來(lái)完成設(shè)計(jì)人員設(shè)想的各種任務(wù)。 說(shuō)明：與傳統(tǒng)生物學(xué)通過(guò)解剖生命體以研究其內(nèi)在構(gòu)造的辦法不同，合成生物學(xué)的研究方向完全是相反的，它是從最基本的要素開(kāi)始一步步建立零部件。 合成生物學(xué)的研究進(jìn)展1.功能回路設(shè)計(jì)2.細(xì)菌膠片3.藥物合成4.人工合成基因組功能回路設(shè)計(jì)利用生物系統(tǒng)中的基本組件（基因、蛋白質(zhì)等）合成出具有一些特定生物學(xué)功能的回路，并在細(xì)菌中成功設(shè)計(jì)了第一個(gè)基因電路周期振蕩器。已在酵母和哺乳動(dòng)物中獲得成功。細(xì)菌膠片兩個(gè)關(guān)鍵詞：大腸桿菌（與人類(lèi)共生的最常見(jiàn)細(xì)菌，會(huì)引起食物中毒和腹瀉）光敏色素（

2、結(jié)合在植物和一些細(xì)菌的細(xì)胞膜上的光受體，是一種蛋白質(zhì)）聯(lián)系：大腸桿菌沒(méi)有這種色素 藥物合成在簡(jiǎn)單生物，比如大腸桿菌和釀酒酵母中，可以設(shè)計(jì)代謝途徑和模塊組成的生物級(jí)鏈來(lái)改變正常的細(xì)胞代謝， 從而產(chǎn)生一些非天然的代謝物或使合成轉(zhuǎn)向人們感興趣的代謝物。這些代謝物可能是目標(biāo)物質(zhì)，也可能是中間體。2.創(chuàng)造能夠表達(dá)非天然氨基酸（20 種天然氨基酸之外）的細(xì)胞是人工合成基因組一個(gè)特別的應(yīng)用。非天然氨基酸摻入蛋白序列是合成生物學(xué)設(shè)計(jì)新蛋白的一個(gè)策略。這種策略對(duì)天然蛋白質(zhì)的折疊和功能研究有重要作用。人工合成基因組2008 年， 美國(guó)諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者漢密爾頓史密斯（Hamilton Smith）等人在科學(xué)上發(fā)表

3、了世界上第一個(gè)完全由人工化學(xué)合成、組裝的細(xì)菌基因組的文章。2009 年8 月，他們又成功地將該基因組轉(zhuǎn)入到Mycoplasma genitalium 宿主細(xì)胞中，獲得了具有生存能力的新菌株。該研究使人工合成生命這一合成生物學(xué)終極目標(biāo)取得了歷史性突破， 為創(chuàng)造可用于生產(chǎn)藥物、生物燃料、清理毒性廢物等方面的人工基因組奠定了基礎(chǔ)。2010 年5 月， 克雷格文特爾研究所首次創(chuàng)造了一個(gè)完全由人造基因指令控制的人造細(xì)胞。 合成生物學(xué)在能源開(kāi)發(fā)的應(yīng)用1.高級(jí)醇的生物合成2.生物柴油的合成高級(jí)醇的合成小組年將外源代謝途徑中生成酮酸及醇的反應(yīng)酶基因引入到大腸桿菌中，通過(guò)對(duì)基因優(yōu)化和重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了微氧發(fā)酵條件下大

4、腸桿菌內(nèi)全新的高級(jí)醇合成路徑。生物柴油的合成在生產(chǎn)脂肪酸（即生物柴油）衍生物類(lèi)生物能源方面有著卓越工作。其研究小組在年成功地在大腸桿菌中實(shí)現(xiàn)了多功能模塊集成，使得大腸桿菌同時(shí)具有了合成脂肪酯、合成脂肪醇、利用五碳糖為底物的多種功能。合成生物學(xué)在藥物研究中的應(yīng)用1.藥物合成青蒿二烯的生物合成紫杉二烯的生物合成2.其他方面的應(yīng)用在疾病機(jī)理研究方面在藥物靶點(diǎn)確認(rèn)方面在藥物篩選方面結(jié)語(yǔ)合成生物學(xué)以工程學(xué)思想為指導(dǎo)，對(duì)現(xiàn)有的、天然存在的生物系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)和改造，同時(shí)也致力于設(shè)計(jì)合成嶄新的生物元件、模塊和系統(tǒng)。尤其在應(yīng)用方面，合成生物學(xué)構(gòu)建的人工生物系統(tǒng)可以在成果集中于醫(yī)藥和能源領(lǐng)域，未來(lái)其他領(lǐng)域也將有令人