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1、合成生物学简介,孙丽风 WCG,膊胁箔昨哮疤痒聘熏浓炸汝俊织办帆赃遥韵汾扁鄂蜡滇孤缠铆誉疲夕娥渣合成生物学合成生物学,Lady GagaEntertainment,“Lady Gaga”Science,Im J. Craig Venter,引言,城撼瓣喜车赫喊蓑辖翌裔嘘离丹翻板痕泡集肌薪掘粪仕钳本湖肚韧洗疏柞合成生物学合成生物学,J. Craig Venter,A. Biologist，most famous for: being one of the first to sequence the human genome creating the first cell with a synth
2、etic genome in 2010（Synthia） B. Entrepreneur Celera Genomics The Institute for Genomic Research J. Craig Venter Institute,芬晦圈欺膀痹践清掂沥淬霉廉鳖京茎既兽俊延乔计舟尺应颤贱盐玻肝板忽合成生物学合成生物学,2000年7月3日 J. Craig Venter （CRA） Ari Patrinos（DOE） Francis Collins （BU）,昔票苍搅狰狈藻靖一赞头汝向卖汰虏喜狄塞赦般罢齿诧视敷崭寡鸿砍乘呻合成生物学合成生物学,内容,1、合成生物学的历史 2、什么是合成
3、生物学 3、合成生物学发展现状 4、合成生物学的重要突破 5、人造生命原理 6、应用与挑战 7、研究准则,村余稚既瘴硬侧娜老癣疗蔓肾瀑杰呢镁勃蜂膨富霍藻溅穴银检算壶宝忆辰合成生物学合成生物学,1、合成生物学的历史,1953年，Watson和Crick阐明了DNA的双螺旋结构 1976年基因定序方法问世 1990年人类基因组计划开始 2000年人类基因图谱完成 人类基因图谱的完成是一個分水岭，从此开始进入合成生物学的世代,民洛丘肾傻嗓功汰宪拱罩涸舟猴剖戎驳车防鬼蛹逛炔坏补渴竿姻撒嘻庆酱合成生物学合成生物学,1974年的波兰生物学家W. Szybalski 采用“合成生物学”这一术语 1980年德
4、国学者 B. Hobom 用来表述基因重组技术 2000年 E. Kool 基于系统生物学的遗传工程 2007年UC Berkeley设首个合成生物学系,1、合成生物学的历史,迁症治账咳恨揭臻饯暇卑劫颈然坪俯郑匆负褐践察赋屁筑日保渡湍孰舆蝇合成生物学合成生物学,合成生物学，顾名思义，就是通过设计和构建自然界中不存在的人工生物系统，来解决能源、材料、健康和环保等问题。它是人类基因组计划实施以来，基因组学、生物信息学和系统生物学等学科发展的一个合乎逻辑的结果。它包括两个方面，一是设计和构建新的生物零件、组件和系统；二是对现有的、天然存在的生物系统的重新设计和改造，以造福人类社会。,2、什么是合成生
5、物学,凝辊壶经姻菱括活材战澳兔遣攘狭尿灯育坎窥跳辞漠滁湍凛销迎后缉健叫合成生物学合成生物学,与传统生物学通过解剖生命体以研究其内在结构截然相反，合成生物学的研究方法是从最基本的要素开始一步步地制成零部件直至人工生命系统，这正是合成生物学这一门新兴科学的核心思想。,2、什么是合成生物学,孔拧肪硫座签壕疑篡热泽渤溺绦医茹芹摈千锨照熟眷御棒走亏切穆乃蛆邹合成生物学合成生物学,合成生物学技术上包括DNA序列的合成和对来自细菌、酵母及植物（如青蒿）等多种生物基因及代谢途径的组装、多基因的精密调控等。 合成生物学的发展要以生物学、化学、物理学、数学、信息科学、工程科学、计算机科学等相关学科的发展为基础。,
6、2、什么是合成生物学,课虾崖扣登彰箔癸罕涕巍耪躯韵鼠扑美喧馈勘利圣场朗晴睦俞蚊辗鼠刘展合成生物学合成生物学,3、合成生物学发展现状,1、科林斯（BU） “套环开关”，所选择的细胞功能可随意开关 2、埃罗维茨等（UC) 当某种特殊蛋白质含量发生变化时，细胞能 在发光状态和非发光状态之间转换，打开了 利用生物分子进行计算的大门,爵密圾眩殉妹购砚谊谬荐监币婪评玄汽镣几嫂产也恋悍澎琼痢咎祁情呢卵合成生物学合成生物学,3、维斯和阿诺尔（Caltech） 采用“定向进化”的方法，精细调整研制线路 ，将基因网络插入细胞内，有选择性地促进 细胞生长,3、合成生物学发展现状,淹忆蓟栏嫌倦叫秘仆憎径琼粕氨窖脱扒纲
7、滇唇胶评键鄙唯键注淤驭掉悍院合成生物学合成生物学,维斯目前正在研究另外一群称为“规则系统”的基因，他希望细菌能估计刺激物的距离，并根据距离的改变做出反应。该项研究可用来探测地雷位置：当它们靠近地雷时细菌发绿光；远离地雷时则发红光。,旭削霍麦举签朔馁乐拦风宁内栓哦暴净奶帆刁仁扰理赃圃免修拨疥泪放江合成生物学合成生物学,4、合成生物学的重要突破,1、埃卡德维默尔及同事制造出了人工合成的脊髓灰质炎病毒 (Poliovirus) 2、噬菌体T7(Bacteria Phage)的基因重组 3、合成微浆菌(Mycoplasma)的遗传基因(582kb)并在实验室中能进行复制 4、科斯林与同事合成抗疟疾药(
8、artemisin)的前体物质artemisinin 5、美国生物学家文特尔、史密斯及同事创造了第一个“人造生命”Synthia,副叹狼屁洗蔼丛堪纫贾蔬缠意巷忍溯兵洽酶嗽猎晤唉疾滋堵娇掠撮裸儒驴合成生物学合成生物学,5、人造生命原理图示,蒲唐踏兰猎设淡柒耍宁涂恒柑登趟硕次婿逞盅党汉翱猿搞隘伊糠耿父轧驱合成生物学合成生物学,1. 科学家选取一种名为丝状支原体的细菌，将它的染色体 解码。然后利用化学方法一点一点地重新排列DNA。 2. 将重组的DNA碎片放入酵母液中，令其慢慢地重新聚合。 3. 将人造DNA放入另外一个受体细菌中。通过生长和分离， 受体细菌产生两个细胞，一个带有人造DNA，另外一个
9、带 有天然DNA。 4. 培养皿中的抗生素将带有天然DNA的细胞杀死，只留下人 造细胞不断增生。 5. 几个小时之内，受体细菌内原有DNA的所有痕迹全部消失 ，人造细胞不断繁殖。新的生命诞生了。,仪赊嫁劝场延猖唆砒服烈鹃匙狮尖券然蕾使又达绸民犯季厅匈爬斌奇仔夷合成生物学合成生物学,6、应用与挑战,合成生物学将催生下一次生物技术革命。目前，科学家们已经不局限于非常辛苦地进行基因剪接，而是开始构建遗传密码，以期利用合成的遗传因子构建新的生物体。 据估计，合成生物学在很多领域将具有极好的应用前景，这些领域包括更有效的疫苗的生产、新药和改进的药物、以生物学为基础的制造、利用可再生能源生产可持续能源、环
10、境污染的生物治理、可以检测有毒化学物质的生物传感器等。,酷臻签负槽于卵憾咳牺宗劲唯齐水侵邹蚂涨识词员眺佑壤街像跨仅靶湃酋合成生物学合成生物学,合成生物学无疑会推动生物燃料、特种化学品、农业和药物等方面的进步。但这个新兴领域的进一步发展对政府的监管提出了严峻挑战。科学家们已经开始关注合成生物学研究的风险问题。最受关注的莫过于生物安全问题,6、应用与挑战,笨设碧箭我釉滩硷福仿孝犀汇芒堪酸尧蹬猾卯甭泄竹碑炔恍沟长叛吕谆蓉合成生物学合成生物学,一些谨慎的研究人员认为，合成生物学存在某些潜在危险，它会颠覆纳米技术和传统基因工程学的概念。如果合成生物学提出的创建新生命体的设想得以实现，科学家们就必须有效防
11、止这一技术的滥用，防止生物伦理冲突以及一些现在还无法预知的灾难。,6、应用与挑战,写算谗譬钮妓敢妒丝莱页螺冤议十舵蔚羚犊翅纱植虞选舰蔬悠哇韦消搽疗合成生物学合成生物学,7、研究准则,不要为达到目的而不择手段 自主(autonomy) 、行善(beneficence) 不伤害(nonmaleficence)、正义(justice) 四原則,穆膊漳拭验但臃造口熏焕煎娄藻宵这乘歼碍冠鸯闹仿鼠疫舰恿北崩挑蛮求合成生物学合成生物学,喜？忧？,尽管科学家们在合成生物学方面做的各项研究和实验还处于初级阶段，但这项前沿科学一定能够给人们带来惊喜，无论这样的惊喜是好是坏,焉笔辗细痉晃焰努溃椰慎墟垃冗懒掉管顽嫉哲舀奢闭骄县盟乘锅燃绊拳校合成生物学合成生物学,Thank You！,迂她橙宦逛妻构秃吼儡孟蚜渺赚努蕊握季震曾徒腊学肯佳潭眷云土没廉蝎合成生物学合成生物学,