原核细胞内dna的合成

合成生物学是一门汇集生物学、基因组学、工程学和信息学等的交叉学科。它结合了生命科学观察分析的方法和工程学的设计思维，使人类得以通过工程方法，设计、改造，甚至从头合成具有特定功能的生物系统。

“Synthetic Biology”一词由法国物理化学家斯蒂芬·勒杜克于1911年在其所著的《生命的机理》一书中首次提出。但直到上世纪中期，合成生物学的理论和技术基础才逐步建立起来。

上世纪50年代DNA双螺旋结构发现后，遗传密码的破译、限制性内切酶的发现、PCR技术的发明等一系列重大分子生物学成就，催生了基因工程技术，也正式开启了合成生物学的大门。1980年，德国科学记者芭芭拉·霍博姆开始使用“合成生物学”这一概念来表述基因重组技术。

进入21世纪，合成生物学迎来迅速发展的时代。

◆ 2000年，美国科学家先后在大肠杆菌中利用基因元件构建“双稳态基因开关”“生物振荡器”和“逻辑线路”，标志着复杂合成生物学的正式开端。

◆ 2002年,美国纽约州立大学石溪分校维默尔团队通过化学合成病毒基因组获得了具有感染性的脊髓灰质炎病毒，这是人类历史上首个人工合成的生命体。

◆ 2003年，美国加州大学伯克利分校杰伊·D·科斯林团队在大肠杆菌中成功合成青蒿酸的前体物——青蒿二烯，开启了人造细胞工厂生产植物来源天然化合物的新时代。

◆ 2008年，美国科学家克雷格·文特尔领导的研究小组人工合成了生殖支原体的基因组DNA，这是第一个人工合成的原核生物基因组。

◆ 2009年，瑞士苏黎世联邦理工学院马丁·佛森格团队合成了一种可调的哺乳动物细胞振荡器，首次在哺乳动物细胞中实现了对基因表达的周期性控制。

◆ 2010年，美国科学家克雷格·文特尔团队成功合成仅由合成染色体控制的新支原体细胞，并宣布首个“人工合成基因组细胞”诞生。

◆ 2014年，美国斯克里普斯研究所罗梅斯伯格团队设计合成了一个非天然碱基配对X和Y,并将它们整合到大肠杆菌基因组。这意味着在控制条件下,未来的生命形式有无限种可能。同年，美、英、法等多国研究人员组成的科研小组首次合成人工真核生物染色体，并在酵母体内正常发挥功能。

◆ 2016年，世界首个人工合成的基因组细胞生物“辛西娅3.0”诞生。这种“最简生命”将成为未来人造生命的基石。同年，瑞士苏黎世联邦理工学院马丁·佛森格团队开发出虚拟人工胰岛细胞。

◆ 2017年，上海科学家人工合成4条酵母染色体，这是继合成原核生物染色体之后的又一里程碑式突破，开启了人类“设计生命、再造生命和重塑生命”的新纪元。

◆ 2018年，上海科学家将酿酒酵母的16条染色体融合为1条染色体，人工创造出了一种新型酵母，这是世界首例人造单染色体真核细胞。

◆ 2021年，上海科学家开发出新型光遗传学工具，在糖尿病小鼠身上实现光照降血糖。

作为21世纪生物学领域催动颠覆性创新和学科交叉融合的前沿代表，合成生物学受到从学界到资本的高度关注，各国相继出台相关政策与研究计划，推动合成生物学发展。在中国，上海、天津、深圳成为合成生物学发展重镇。

近年来，合成生物学及其应用已在深刻影响化工、食品、消费品、能源、医疗健康和农业等领域的发展，创造了巨大的社会和经济价值。麦肯锡全球研究院发布的一份研究报告指出，合成生物学技术在未来的一二十年中，每年将为全球带来至少2万亿美元的直接经济效益。

>>>创新案例

智能细胞疗法

通过建立人工基因线路与定制化细胞，合成生物学已用于开发基于哺乳动物细胞和微生物细胞的细胞疗法，用于代谢性疾病和肿瘤等重大疾病的治疗。嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）免疫疗法通过对T细胞进行改造，使其专门识别体内肿瘤细胞，并通过免疫作用释放大量多种效应因子，从而达到清除肿瘤的疗效。有高科技企业开发的工程益生菌可在肠道内清除有害代谢物，缓解苯丙酮尿症等罕见代谢病。

RNA药物

RNA药物分为寡核苷酸药物和mRNA药物。在新冠疫情期间，mRNA技术在快速开发疫苗方面优势凸显。德国莫德纳公司开发的mRNA-1273在25天内完成了抗新冠病毒疫苗的序列设计和生产，并破纪录地用63天完成从序列设计到首个受试者给药。该疫苗于2020年底获得FDA紧急使用授权。

基因编辑

商用基因编辑技术主要包括锌指核酸酶、转录激活因子样效应核酸酶和定期聚集的短回文重复序列（CR ISPR）3种类型。2020年诺贝尔化学奖得主埃玛纽埃勒·沙尔庞捷等人创办的瑞士公司CR ISPR就将CR ISPR/Cas9基因编辑技术用于β地中海贫血、血友病、杜氏肌营养不良症、囊性纤维化等疾病治疗的应用研究。

微生物固氮

世界上已有农业合成生物技术公司研发出针对玉米作物的微生物固氮产品PROVEN——促使特定的微生物在作物根部释放氮。2020年，PROVEN被《自然》子刊评选为6种正在改变世界的合成生物学产品之一。目前，该微生物固氮产品使用面积已经达到25万英亩。

综合：摘编自《柯南聊医疗》

赵祁沫5166为什么原核细胞中的DNA和蛋白质不能结合在一起? -
时山希17257703214 ______ 原核细胞中仅存在核区,不存在染色体,是因为其不含富含碱性氨基酸的组蛋白,其蛋白质可能含较多的酸性氨基酸,如谷氨酸,天冬氨酸,或中性氨基酸

赵祁沫5166原核生物DNA复制过程 -
时山希17257703214 ______ 以原核生物DNA复制过程予以简要说明 1.DNA双螺旋的解旋 DNA在复制时,其双链首先解开,形成复制叉,而复制叉的形成则是由多种蛋白质及酶参与的较复杂的复制过程 (1)单链DNA结合蛋白(single—stranded DNA binding protein,...

赵祁沫5166简要说明原核生物细胞中DNA复制与RNA生物合成的异同 -
时山希17257703214 ______[答案] 相同点:都是利用碱基互补配对原则;都发生在细胞质内(无细胞核);都需要能量和酶.都是生物生长繁殖所必须的.不同:a、DNA复制结过是产生两个DNA分子;RNA转录是以DNA为模板,进行合成,只形成一条链(DNA有两条链,...

赵祁沫5166原核细胞和真核细胞DNA复制过程有哪些共同点?与原核相比真核DNA复制有哪些特殊之处 -
时山希17257703214 ______ 1、相同点:半保留复制;半不连续合成;有复制的起始点与方向;都需要DNA聚合酶,解旋酶等 在原核生物中复制起始点常位于染色体的一个特定部位,即只有一个起始点.真核生物的染色体在几个特定部位进行DNA复制,有多个复制起点....

赵祁沫5166原核生物和真核生物的DNA聚合酶有何不同? -
时山希17257703214 ______[答案] 总体而言: 1.真核细胞有5种DNA聚合酶,分别为DNA聚合酶α(定位于胞核,参与复制引发具5-3外切酶活性),β(定位于核内,参与修复,具5-3外切酶活性),γ(定位于线粒体,参与线粒体复制具5-3和3-5外切活性),δ(定位核,参与复制,...

赵祁沫5166真核生物和原核生物的异同 -
时山希17257703214 ______ 原发布者:cauzzlin 从DNA复制、RNA转录、蛋白质翻译3个方面,叙述真核生物和原核生物的异同.一、真核生物和原核生物的不同点A、真核生物和原核生物复制的不同点:1.真核生物DNA的合成只是在细胞周期的S期进行,而原核生物则在...

赵祁沫5166dna复制 - 原核细胞的DNA复制过程?DNA
时山希17257703214 ______ 原核细胞的分裂包括两个方面:(1)细胞DNA的复制和分配,使分裂后的子细胞能得到亲代细胞的一整套遗传物质;(2)细胞质分裂,把细胞基本上分成两等份. 原核...

赵祁沫5166 下图表示真核细胞内合成某种分泌蛋白过程中由 DNA 到蛋白质的信息流动过程,①②③④表示相关过程.请据图回答下列问题: ( 1 )①过程发生在 - ___... -
时山希17257703214 ______[答案] (12分,每空2分)(1)有丝分裂的间期和减数第一次分裂的间期RNA聚合酶(2)a→b内质网和高尔基体(3)短时间内能合成较多的肽链原核细胞中的转录和翻译是同时同地点进行的

赵祁沫5166对硝化细菌的叙述正确的有( ) ①含有核糖体不含叶绿体 ②含有DNA和RNA,且DNA位于染色体上 ③是需氧型生物,有氧呼吸的主要场所是线粒体 ④能... -
时山希17257703214 ______[选项] A. 1个 B. 2个 C. 3个 D. 4个