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1、复习:科学前沿 组装细胞模模 拟拟 组组 装装 高尔基体高尔基体粗面内质网粗面内质网滑面内质网滑面内质网线粒体线粒体叶绿体叶绿体中心体中心体核糖体核糖体溶酶体溶酶体液泡液泡拟核拟核细胞壁细胞壁细胞膜细胞膜细胞核细胞核思思考考:你你想想组组装装什什么么细细胞胞?需需要要用用到到哪哪些些零零件件?高尔基体高尔基体粗面内质网粗面内质网滑面内质网滑面内质网线粒体线粒体叶绿体叶绿体中心体中心体核糖体核糖体溶酶体溶酶体液泡液泡拟核拟核细胞壁细胞壁细胞膜细胞膜细胞核细胞核支原体:它是人类已发现的最小原核生物,其大小介于细菌和病毒之间。它结构非常简单,其基因组仅有480个基因。小小 组组 讨讨 论论1.1.如
2、何判断是否已经成功组装了细胞?如何判断是否已经成功组装了细胞?2.2.自然界的细胞无法满足人类生产生活自然界的细胞无法满足人类生产生活的全部需要,你能赋予组装细胞一种新的全部需要,你能赋予组装细胞一种新的功能吗?的功能吗?3.3.若想创造一种新的细胞,需要从根本若想创造一种新的细胞,需要从根本上改造哪种物质?上改造哪种物质?可以独立生活、生长和增殖克雷格文特尔要在无政府投资条件下要在无政府投资条件下早于多国合作小组完成早于多国合作小组完成人类基因组计划人类基因组计划 ,将,将人类基因组图谱申请成人类基因组图谱申请成专利,靠垄断人类基因专利,靠垄断人类基因 组信息来谋利。组信息来谋利。克雷格.文
3、特尔(成立了塞莱拉基因公司)创立赛莱拉基因公司独特快速的基因测序方法:霰弹枪(鸟枪法)测序法。即将基因组打断为数百万个 DNA 片段,每个片段都可以同时解码,然后利用计算机处理这些琐碎数据,拼接成完整的基因组序列。创造一种新类型的支原创造一种新类型的支原体,这种新生命可以生体,这种新生命可以生产出一种更新和更清洁产出一种更新和更清洁的能源。的能源。1.1.当时科学家能够合成长度为当时科学家能够合成长度为50005000个个碱基对的碱基对的DNADNA片段,而文特尔估计最小片段,而文特尔估计最小支原体的支原体的DNADNA的碱基对比这要多的碱基对比这要多100100倍,倍,怎样合成支原体的怎样合
4、成支原体的DNADNA?2.2.怎样给怎样给DNADNA分子包上细胞膜?分子包上细胞膜?思考思考1.1.当时科学家能够合成长度为当时科学家能够合成长度为50005000个碱基对的个碱基对的DNADNA片段,而文特尔估计最小支原体的片段,而文特尔估计最小支原体的DNADNA的碱基对比的碱基对比这要多这要多100100倍,文特尔想怎样人工合成支原体倍,文特尔想怎样人工合成支原体DNA?DNA?2.2.怎样给怎样给DNADNA分子包上细胞膜也是一个难题,文特分子包上细胞膜也是一个难题,文特尔想如何解决这一问题?尔想如何解决这一问题?3.3.文特尔等人的工作和设想是否具有科学性?文特尔等人的工作和设想
5、是否具有科学性?阅读课本P12-P13拓展:随机往支原体的基因插入一段拓展:随机往支原体的基因插入一段DNA序列,使原来的序列,使原来的基因失活基因失活原本的原本的“代码代码”被打乱。之后,他们将处被打乱。之后,他们将处理后的菌株培养理后的菌株培养40代,最终收集得到菌落,对第一代和代,最终收集得到菌落,对第一代和最后一代分别测序。最后一代分别测序。一种情况是:一个基因同时在第一代和最后一代都一种情况是:一个基因同时在第一代和最后一代都“健在健在”另一种情况是:一个基因在第一代和最后一代都是失活的另一种情况是:一个基因在第一代和最后一代都是失活的“必需基因”“非必需基因”在细菌中,存在这样一种
6、情况:比如细胞携带两个基因,A和B,它们都可以合成糖分。无论缺失了A或B,尚存另外一个同伴都会完成“逝去者”的任务在这种情况下,A或B很容易被各自当成无关紧要的基因。但当A和B同时不在时,糖分的生产可就成了大问题了。思考思考1.1.科学家能够合成长度为科学家能够合成长度为50005000个碱基对的个碱基对的DNADNA片段,片段,文特尔估计生殖道支原体的文特尔估计生殖道支原体的DNADNA的碱基对比这要多的碱基对比这要多100100倍,文特尔在人工合成倍,文特尔在人工合成DNADNA上有什么想法上有什么想法?2.2.怎样给怎样给DNADNA分子包上细胞膜也是一个难题,文特分子包上细胞膜也是一个
7、难题,文特尔想如何解决这一问题?尔想如何解决这一问题?3.3.文特尔等人的工作和设想是否具有科学性?文特尔等人的工作和设想是否具有科学性?阅读课本P12-P13这是一种完全由人造基因控制的单细胞生物,被科学家称之为地球上第一个能自我复制的人造物种,其生身父母是计算机。1.0版本的人造生命版本的人造生命“辛西娅辛西娅”20102010年年5 5月月2020日,美国文特尔研究所宣布世界日,美国文特尔研究所宣布世界首例人造生命诞生。首例人造生命诞生。起名“辛西娅”(Synthia,意为“人造儿”)。这个细胞是真正意义上的这个细胞是真正意义上的 人造生命吗?人造生命吗?“辛西娅”是真正意义上人造生命吗
8、?不是真正意义上的人造生命:文特尔自己解释说,这不是彻底人工制造一个全新的生物,而是在更大程度上对一种生命体的改造。不过他认为,这项研究可以从根本上加深对细胞生存最关键条件的理解。如果初步实验取得成功,那么后续的工作就是不断为其增加新的功能。制造一个配备有生物制造一个配备有生物 芯片的细胞机器人,芯片的细胞机器人,放入动脉,检测并消放入动脉,检测并消除导致动脉粥样硬化除导致动脉粥样硬化 制成各种各样的制成各种各样的细菌,用来消除水细菌,用来消除水污染、清除垃圾、污染、清除垃圾、处理核废料等。处理核废料等。制造一种生物机器制造一种生物机器 用来探测化学和生物武用来探测化学和生物武器,发出爆炸物警
9、告器,发出爆炸物警告 制造一种生物可以制造一种生物可以从太阳中获取能量,从太阳中获取能量,用来制造清洁燃料用来制造清洁燃料如果中国要大范围制造和利用如果中国要大范围制造和利用人造生命,你会投赞成票还是人造生命,你会投赞成票还是反对票?反对票?支持方 有人称赞文特尔的研究具有划时代的意义,“这项研究成果可以彻底平息有关生命到底需不需要特殊力量才能被创造和生存下来的争论,甚至可以颠覆人类长久以来对于生命本质的看法,让人们重新审视自身和人类在宇宙中的地位,其深远意义堪比伽利略、哥伦布、达尔文和爱因斯坦等先贤对人类发展做出的贡献。”反对方 人造的有机体如果扩散到自然界,引发生物基因变化,有可能造成环境灾难,它们还有可能被用来制造生物武器。有人称无论如何人类都不可以充当“造物主”,更没有资格像“上帝”或诸神一样创造生命。世界首例人工创建单条染色体的真核细胞在中国诞生。该成果于北京时间2018年8月2日在国际知名学术期刊自然在线发表。合成生物学专业2017年科技部关于印发“十三五”生物技术创新专项规划的通知中指出合成生物学专业是具有重大合成生物学专业是具有重大产业变革前景的颠覆性技术,未来产业变革前景的颠覆性技术,未来可能会革命性解决人类发展面临的可能会革命性解决人类发展面临的环境、资源和健康等重大问题。环境、资源和健康等重大问题。
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