合成生物學(xué)及青蒿合成教學(xué)ppt課件

1、 合成生物學(xué)及青蒿素合成合成生物學(xué)及青蒿素合成 組員：張玉軍組員：張玉軍 王燁王燁 齊培羽齊培羽Contents合成生物學(xué)概述1合成生物學(xué)原理2青蒿素的合成34IGEM大賽生命生命1.0版本版本 早在早在36億年前，微小的生命就曾經(jīng)誕億年前，微小的生命就曾經(jīng)誕生，他們經(jīng)過(guò)自我復(fù)制繁衍個(gè)體，并生，他們經(jīng)過(guò)自我復(fù)制繁衍個(gè)體，并在遺傳變異和自然選擇下進(jìn)化成了今在遺傳變異和自然選擇下進(jìn)化成了今天成百上千的物種天成百上千的物種 生命學(xué)家將這種自然演化的有機(jī)體稱生命學(xué)家將這種自然演化的有機(jī)體稱為生命為生命10版本版本生物大家族中的新成員生物大家族中的新成員 不過(guò)如今，將會(huì)有一些新成員參與到這個(gè)生物大家族。

2、在過(guò)去這些年里，科學(xué)家不斷在嘗試從零開場(chǎng)制造全新的生命方式用化學(xué)物質(zhì)造出合成脫氧核糖核酸，由合成基因，再由基因構(gòu)成基因組，最終在實(shí)驗(yàn)室造出全新生物體的分子系統(tǒng)，而這種生物體在自然界從未出現(xiàn)過(guò)。 由基因工程到合成生物學(xué)由基因工程到合成生物學(xué) 自人類基因組測(cè)序完成之后，自然演化的有機(jī)體的基因組圖譜正在以前所未有的速度被繪制完成，而其中的遺傳密碼也將被逐漸解開。合成生物學(xué)家以為，他們可以利用這些知信息來(lái)設(shè)計(jì)、打造新生命方式。 在過(guò)去，遺傳工程不斷拘囿于對(duì)已有的遺傳密碼進(jìn)展簡(jiǎn)單修補(bǔ)改造，比如從一種細(xì)菌中提取一個(gè)基因，然后植入玉米或豬的染色體。而合成生物學(xué)所要打造的生命種類是全新的它不是任何一個(gè)原始母細(xì)

3、胞的后裔，也沒(méi)有哪個(gè)物種是它的祖先。其真實(shí)本質(zhì)上，這是一個(gè)逆自然的過(guò)程。 什么是合成生物學(xué)？什么是合成生物學(xué)？(1)新的生物零件、組件和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建造新的生物零件、組件和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建造;(2)對(duì)現(xiàn)有的、天然的生物系統(tǒng)的重新設(shè)計(jì)對(duì)現(xiàn)有的、天然的生物系統(tǒng)的重新設(shè)計(jì)SystemsParts & FabricationDesignToolsRegistriesSynthesisMeasurementQuickTime and aVideo decompressorare needed to see this picture.ApplicationsThe Goal規(guī)范化規(guī)范化底盤機(jī)架底盤機(jī)

4、架合成生物學(xué)的學(xué)科根底與運(yùn)用范圍合成生物學(xué)的學(xué)科根底與運(yùn)用范圍數(shù)數(shù)學(xué)學(xué)物物理理學(xué)學(xué)工工程程學(xué)學(xué)生生物物學(xué)學(xué)計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)科科學(xué)學(xué)化化學(xué)學(xué)信信息息學(xué)學(xué)合 成 生 物 學(xué)合 成 生 物 學(xué)生 物生 物質(zhì) 能質(zhì) 能生物醫(yī)學(xué)生物醫(yī)學(xué)環(huán)境修復(fù)環(huán)境修復(fù)精細(xì)精細(xì)化學(xué)品化學(xué)品食品食品原料原料生物資料生物資料生物傳生物傳感器感器生物生物計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) 合成生物學(xué)運(yùn)用合成生物學(xué)運(yùn)用 對(duì)現(xiàn)有的、天然的生物系統(tǒng)的重新設(shè)計(jì)對(duì)現(xiàn)有的、天然的生物系統(tǒng)的重新設(shè)計(jì)青蒿素的生物合成青蒿素的生物合成 青蒿素是當(dāng)今普遍運(yùn)用的最有效抗瘧疾藥物，與從植物青蒿中直接提取青蒿相比，經(jīng)過(guò)生物工程菌如酵母發(fā)酵消費(fèi)青蒿素，本錢低很多。不僅如此，合成生

5、物學(xué)的開展不僅使得青蒿素的合成工藝更加簡(jiǎn)單，而且也有助于擴(kuò)展這種藥物的藥效。 美國(guó)科學(xué)家合成青蒿素的前體物質(zhì)青蒿酸 美國(guó)加利福尼亞美國(guó)加利福尼亞大學(xué)伯克利分?；瘜W(xué)大學(xué)伯克利分?；瘜W(xué)工程學(xué)的教授工程學(xué)的教授Jay Jay KeaslingKeasling及其同事最及其同事最近勝利地用轉(zhuǎn)基因酵近勝利地用轉(zhuǎn)基因酵母合成了青蒿素的前母合成了青蒿素的前體物質(zhì)體物質(zhì)青蒿酸，青蒿酸，有望大幅添加青蒿素有望大幅添加青蒿素產(chǎn)量，有關(guān)論文發(fā)表產(chǎn)量，有關(guān)論文發(fā)表在在 雜志上。雜志上。青蒿素的生物合成The process for the microbial production of artemisinin. Us

6、ing synthetic biology經(jīng)過(guò)植物青蒿的amorphadiene 合成酶( ADS)密碼子優(yōu)化、共表達(dá)SOE4 支配子( 編碼DXS、IPPHp 、IspA) 以及引入異源的酵母菌甲羥戊酸途徑等途徑, 提高了amorphadiene 的產(chǎn)量。對(duì)于酵母菌, 主要任務(wù)包括改造FPP 合成途徑,引入植物青蒿的amorphadiene 合成酶( ADS)基因, 克隆青蒿類植物轉(zhuǎn)化amorphadiene 為青蒿酸的細(xì)胞色素P450 氧化復(fù)原酶等。改造后的菌株使青蒿酸的合成才干大大提高。上述結(jié)果可望以低本錢消費(fèi)抗瘧疾藥物, 用于第三世界地域的疾病治療。16什麼是IGEM?IGEM?國(guó)際基

7、因工程機(jī)器大賽國(guó)際基因工程機(jī)器大賽IGEMIGEM IGEM IGEM是是International Genetically Engineered Machine International Genetically Engineered Machine competitioncompetition國(guó)際基因工程機(jī)器大賽的縮寫，是國(guó)際上合國(guó)際基因工程機(jī)器大賽的縮寫，是國(guó)際上合成物學(xué)領(lǐng)域的頂級(jí)大學(xué)生科技賽事。合成生物學(xué)史近年來(lái)生命成物學(xué)領(lǐng)域的頂級(jí)大學(xué)生科技賽事。合成生物學(xué)史近年來(lái)生命科學(xué)領(lǐng)域的新興方向，其目的是希望經(jīng)過(guò)重組現(xiàn)有的基于科學(xué)領(lǐng)域的新興方向，其目的是希望經(jīng)過(guò)重組現(xiàn)有的基于DNADNA序列的

8、功能組件，如調(diào)控序列，序列的功能組件，如調(diào)控序列，RNARNA，蛋白質(zhì)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)生命，蛋白質(zhì)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)生命科學(xué)研討或者對(duì)消費(fèi)生活有意義的新的菌種。這個(gè)方向直接搭科學(xué)研討或者對(duì)消費(fèi)生活有意義的新的菌種。這個(gè)方向直接搭建起了根底生物研討和消費(fèi)生活實(shí)際之間的橋梁，有些成果甚建起了根底生物研討和消費(fèi)生活實(shí)際之間的橋梁，有些成果甚至直接轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品，所以同時(shí)遭到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注。至直接轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品，所以同時(shí)遭到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注。 Timeline2004MIT class2005 MIT class2006 Synthetic Biology Competition(5 teams, 1 country)iGEM 2007 (13 tea