合成生物学ppt课件.ppt
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1、LOGO资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值合 成 生 物 学简 介资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值内内 容容1.合成生物学的概念合成生物学的概念2.研究方式和工具研究方式和工具3.合成生物学的研究方向合成生物学的研究方向合成生物学的研究方向合成生物学的研究方向2资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值合成生物学合成生物学(synth
2、etic biology)基于系统生物学的遗传工程和工程方法的人工生基于系统生物学的遗传工程和工程方法的人工生物系统研究,从基因片段、物系统研究,从基因片段、DNADNA分子、基因调控分子、基因调控网络与信号传导路径到细胞的人工设计与合成,网络与信号传导路径到细胞的人工设计与合成,类似于现代集成型建筑工程,将工程学原理与方类似于现代集成型建筑工程,将工程学原理与方法应用于遗传工程与细胞工程等生物技术领域,法应用于遗传工程与细胞工程等生物技术领域,合成生物学、计算生物学与化学生物学一同构成合成生物学、计算生物学与化学生物学一同构成系统生物技术的方法基础。系统生物技术的方法基础。3资金是运动的价值
3、,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值n 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。n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。4资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值标准化抽象化复杂系统去偶合Drew Endy(MIT)合成生物学工程化三原则:合成生物学工程化三原则:合成生物学工程化三原则
4、:合成生物学工程化三原则:2.研究方式和工具研究方式和工具5资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 标准化 从可更换的部件库,快速构建多组分体系,包括建立生物学功能、试验的检测条件及系统做出等通用、便捷的标准。不同部件间要进行标准化来实现“即插即用”的性能。6资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 2003 MIT成立了标准生物部件登记处,数据库收集了3200个标准化生物学部件。http:/partsregistry.org
5、7资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值Standard Assembly8资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 抽象化:将生物功能单元划分为不同层次。抽象化:将生物功能单元划分为不同层次。DNA、RNA、蛋白质、代谢物、蛋白质、代谢物相互作用相互作用系统系统9资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 将一个复杂的问题分解成若干可操作的独立
6、的简单问题。复杂系统去偶合复杂系统去偶合10资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 标准生物部件 具有特定生物学功能的基因编码元件 启动子、调控因子、核糖体结合位点、编码序列、终止子11资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值12资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 将这些器件逐级设计构建组合成具有特定功能的生将这些器件逐级设计构建组合成具
7、有特定功能的生物系统。物系统。生物部件生物部件part器件器件device系统系统system模块模块module13资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值合成生物学的研究方向合成生物学的研究方向1、创建新的基因调控模块和线路 各种蛋白质、DNA、RNA的相互作用形成复杂的表达调控网络。通过构建非天然的基因调控模块设计构建细胞生命活动的分子网络。用途:调节基因表达和蛋白质功能。14资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值1)基
8、因拨动开关 e.g.E.coli报告基因报告基因报告基因报告基因诱导物诱导物诱导物诱导物A A阻遏物阻遏物阻遏物阻遏物A A启动子启动子启动子启动子B B启动子启动子启动子启动子A A阻遏物阻遏物阻遏物阻遏物 B B诱导物诱导物诱导物诱导物B B15资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值n 通过加入不同的诱导物实现开关在两个稳定态之 间的转换。n状态转换具有滞后性,具有记忆功能。16资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值2)
9、基因振荡器 FT1激活它本身和激活它本身和FT2;FT2过量,会抑制过量,会抑制FT117资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值生命体代谢途径的重新构建 微生物载体生产外源蛋白,目前人类利用E.coli生产1000多种人类蛋白。18资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值代谢途径改造-调节核心组件优化途径 不同的生物学途径提取出来 优化整合到宿主细胞 合成目标化学物质19资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间
10、的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 1.1.生物质能和乙醇发酵微生物生物质能和乙醇发酵微生物E.Coli 的乙醇代谢重组菌:具有五碳糖和六碳糖代谢酶系混合酸发酵乙醇耐受能力低 绿色植物和海洋藻类合成的有机物(生物质)约绿色植物和海洋藻类合成的有机物(生物质)约2200亿吨,相当于人类当前每年全部能耗的亿吨,相当于人类当前每年全部能耗的10倍。倍。资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值可用于发酵生产乙醇的部分微生物及其主要底物21资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的
11、,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值酵母的乙醇代谢工程 酿酒酵母是工业上生产乙醇的优良菌株,与细菌相比具有较高的乙醇耐受力,对纤维素水解液中的抑制物有较高的抗性。缺点 酿酒酵母缺乏木糖转化为木酮糖所需的酶,因而不能利用木糖,但它能利用木酮糖。对其菌种改造涉及木糖跨膜运输、吸收利用、磷酸戊糖途径、糖酵解及胞内氧化还原状态的维持等多个方面。22资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值酵母的木糖代谢工程23资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的
12、推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 大肠杆菌的乙醇代谢工程EMP24资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值主要优势主要优势 大大肠肠杆杆菌菌能能够够利利用用非非常常广广泛泛的的碳碳源源,其其中中包包括括六六碳碳糖糖(葡葡萄萄糖糖,果果糖糖)和和五五碳碳糖糖(木木糖糖,阿阿拉拉伯伯糖糖)以以及及糖糖酸酸等等物物质质,这这一一特特性性使使得得大大肠肠杆杆菌菌能能利利用用木木质质纤纤维维素素降降解解产产生生的的各各种种糖糖类类,同同时时又又由由于于大大肠肠杆杆菌菌遗遗传传背背景景清清楚楚,因因此此
13、在在原原核核微微生生物物乙乙醇醇代代谢谢工工程程以以及及木木质质纤纤维维素素的的高高效效利利用用中中具具有有重重要的研究价值。要的研究价值。大肠杆菌的乙醇代谢工程大肠杆菌的乙醇代谢工程25资金是运动的价值,资金的价值是随时间变化而变化的,是时间的函数,随时间的推移而增值,其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值大肠杆菌乙醇代谢工程中存在的问题1.1.大肠杆菌乙醇耐受能力低大肠杆菌乙醇耐受能力低2.2.乙醇脱氢酶和丙酮酸脱羧酶在大肠杆菌中的表达乙醇脱氢酶和丙酮酸脱羧酶在大肠杆菌中的表达研究不够充分研究不够充分3.3.竞争性代谢支路使得一部分碳源不能有效的转化竞争性代谢支路使得一部分碳源不能有效的
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