复旦大学：《改变生活的生物技术》课程教学资源（课件讲义）世界上最小的工厂——细胞工厂（2015）

绝改变生的生物技术 世界上最小的工厂-细胞工厂

1 改变生活的生物技术 世界上最小的工厂-细胞工厂

2015年9月30日 最衡 开始发酵 不同的水果,出来的口味会一样吗? 如果不一样,为什么?

2 2015年9月30日 开始发酵 不同的水果，出来的口味会一样吗？ 如果不一样，为什么？

世界上最小的工厂二细胞工厂 什么是工厂? 工业革命时期的工厂 世界上最大的工厂 ·工厂是一类制造产品的建筑。现代工厂拥有机器和流水线,它的 发展是人类生产力提升的主要动力之一。 ·目前,世界上最大的工厂是波音公司的飞机组装厂,其体积超过 了1千300多万立方米

3 世界上最小的工厂-细胞工厂 什么是工厂？ 世界上最大的工厂 • 工厂是一类制造产品的建筑。现代工厂拥有机器和流水线，它的 发展是人类生产力提升的主要动力之一。 • 目前，世界上最大的工厂是波音公司的飞机组装厂，其体积超过 了1千300多万立方米。 工业革命时期的工厂

世界上最小的工厂二细胞工厂 世界上最小的工厂 最小的工厂 最小的工厂的长度不到2个微米(一个微米是一米的百 万分之一),1个针眼里可以排上几千这样的工厂。 最小的工厂是细胞

4 世界上最小的工厂-细胞工厂 世界上最小的工厂 • 最小的工厂的长度不到2个微米（一个微米是一米的百 万分之一），1个针眼里可以排上几千这样的工厂。 最小的工厂 • 最小的工厂是细胞

的〕世界上最小的工厂细胞工厂 细胞和工厂的相似之处 原料 产品 新陈代谢养分 废物=产品 工厂从外界获取原料,将其转化为产品后再输送回外界。 细胞进行新陈代谢,即从环境中获取营养转变为新的自身物质,同时将 旧的自身物质,以及转化中产生的其他物质排出到环境中。 细胞向外界排除的物质通常是细胞所不需要的废物,可有时却是对人类5 非常有用的“产品”。从这个角度而言,细胞就是一个工厂

5 世界上最小的工厂-细胞工厂 细胞和工厂的相似之处 • 细胞进行新陈代谢，即从环境中获取营养转变为新的自身物质，同时将 旧的自身物质，以及转化中产生的其他物质排出到环境中。 =产品 • 细胞向外界排除的物质通常是细胞所不需要的废物，可有时却是对人类 非常有用的“产品”。从这个角度而言，细胞就是一个工厂。 原料 产品 养分 废物 • 工厂从外界获取原料，将其转化为产品后再输送回外界。 新陈代谢

的〕世界上最小的工厂细胞工厂 细胞工厂的概念 细胞工厂是以单细胞,或者简 单的多细胞生物为基本单位进 行生产的工厂

6 世界上最小的工厂-细胞工厂 细胞工厂的概念 • 细胞工厂是以单细胞，或者简 单的多细胞生物为基本单位进 行生产的工厂

的〕世界上最小的工厂细胞工厂 细胞的内部构造与工厂相似 线粒体 动力部门 核糖体 生产机器 细胞核 控制室 高尔基体-转运部门 片这 细胞膜 围墙 细胞工厂的产品是蛋白质和代谢产物

7 细胞的内部构造与工厂相似 世界上最小的工厂-细胞工厂 细胞膜 高尔基体 核糖体 ----------- 围墙 线粒体 -------- 动力部门 -------- 生产机器 细胞核-------- 控制室 ---- 转运部门 细胞工厂的产品是蛋白质和代谢产物

的〕世界上最小的工厂细胞工厂 细胞工厂的优势:自我复制 □回 ·细胞可以自我复制,这是生命体的基本特征。 个体积为10-18m3的细胞,如果复制一次的周期为1个小 时,它仅仅需要81个小时,细胞的总体积就会超过波音公 司的飞机组装厂。 自我复制使细胞工厂能够以群体的方式进行大规模的生产

8 细胞工厂的优势：自我复制 世界上最小的工厂-细胞工厂 …… • 细胞可以自我复制，这是生命体的基本特征。 • 一个体积为10-18 m3 的细胞，如果复制一次的周期为1个小 时，它仅仅需要81个小时，细胞的总体积就会超过波音公 司的飞机组装厂。 • 自我复制使细胞工厂能够以群体的方式进行大规模的生产。 细胞

的〕世界上最小的工厂细胞工厂 细胞工厂的优势:生产速度快 酵母细胞 1秒钟 ○OO 多肽链 1分钟 多肽合成仪 蛋白质是由氨基酸连接形成的多肽链。 酵母细胞每秒钟可以在多肽链上添加9个氨基酸,而且可以合 成长度超过4000个氨基酸的多肽链。 全自动多肽合成仪每分钟最快只能在多肽链上添加1个氨基酸, 能够合成最长的肽链不超过500个氨基酸。 细胞能够高速合成蛋白的关键是采用了生物酶来催化反应

9 细胞工厂的优势：生产速度快 世界上最小的工厂-细胞工厂 • 蛋白质是由氨基酸连接形成的多肽链。 • 酵母细胞每秒钟可以在多肽链上添加9个氨基酸，而且可以合 成长度超过4000个氨基酸的多肽链。 • 全自动多肽合成仪每分钟最快只能在多肽链上添加1个氨基酸， 能够合成最长的肽链不超过500个氨基酸。 • 细胞能够高速合成蛋白的关键是采用了生物酶来催化反应。 多肽链 酵母细胞 1秒钟 1分钟 多肽合成仪

的〕世界上最小的工厂细胞工厂 细胞工厂的优势:生产独特的产品 PENICILLIN TAXOL 抗生素 紫杉醇 柠檬酸 代谢产物是细胞在新陈代谢过程产生的非蛋白类的有机小分子。 ·许多代谢产物是重要的产品,例如抗生素、紫杉醇、柠檬酸等。 大多数代谢产物很难或者无法用化学方法来合成。 10

10 细胞工厂的优势：生产独特的产品 世界上最小的工厂-细胞工厂 • 代谢产物是细胞在新陈代谢过程产生的非蛋白类的有机小分子。 • 许多代谢产物是重要的产品，例如抗生素、紫杉醇、柠檬酸等。 • 大多数代谢产物很难或者无法用化学方法来合成。 抗生素 紫杉醇 柠檬酸