《合成生物學(xué)》內(nèi)容涉及合成生物學(xué)概述、合成生物學(xué)原理、合成生物系統(tǒng)的基因線路、合成生物系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與組裝、合成生物系統(tǒng)的調(diào)控與優(yōu)化、無(wú)細(xì)胞合成生物系統(tǒng)、合成生物學(xué)建模與計(jì)算機(jī)輔助工具、合成生物學(xué)的應(yīng)用、合成生物學(xué)引發(fā)的新浪潮與顛覆九部分。附錄部分還收入了合成生物學(xué)專用名詞、重要合成生物學(xué)會(huì)議和科學(xué)家、經(jīng)典的合成生物學(xué)技術(shù)、主要的合成生物學(xué)網(wǎng)站和資源等重要信息。
本書(shū)編者大都在各自大學(xué)里開(kāi)設(shè)合成生物學(xué)課程并開(kāi)展相關(guān)領(lǐng)域的人才培養(yǎng)工作，組建并指導(dǎo)了大學(xué)生參加iGEM競(jìng)賽，教材中也融入了編者多年從事合成生物學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、科研成果和體驗(yàn)。
作為一本系統(tǒng)性總結(jié)和闡述合成生物學(xué)理念、理論、方法和工程應(yīng)用的教材，本書(shū)適用于生物類、化工類、環(huán)境類、醫(yī)藥類專業(yè)的高年級(jí)本科生和研究生教學(xué)，相信對(duì)從事生物、醫(yī)藥、化工、能源、資源和環(huán)境等領(lǐng)域的科技工作者也有裨益。
合成生物學(xué)（synthetic biology）是以生物學(xué)、化學(xué)工程、電子工程、信息學(xué)、計(jì)算科學(xué)等相關(guān)學(xué)科發(fā)展為基礎(chǔ)的一門新興多學(xué)科交叉會(huì)聚的工程學(xué)科。以工程化的設(shè)計(jì)理念，對(duì)生物系統(tǒng)進(jìn)行有目標(biāo)的設(shè)計(jì)、改造乃至重新合成，突破了生命發(fā)生與進(jìn)化的自然法則，促進(jìn)了對(duì)生物密碼從讀到寫的質(zhì)變，實(shí)現(xiàn)了由傳統(tǒng)的格物致知向建物致知轉(zhuǎn)化。基于工程學(xué)理念的合成生物學(xué)，采用標(biāo)準(zhǔn)化的生物元件和基因線路，在理性設(shè)計(jì)原則指導(dǎo)下組裝并合成新的、具有特定功能的生物系統(tǒng)。
合成生物學(xué)的概念與定義經(jīng)歷了三個(gè)典型的認(rèn)識(shí)階段。
1911年分別發(fā)表在Science和Lancet雜志的三篇文章中出現(xiàn)synthetic biology（合成生物學(xué)）一詞，那時(shí)是合成化學(xué)發(fā)展的黃金時(shí)期，但化學(xué)家們一直很欣賞生物體合成各種化合物的能力，尤其是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、多手性的天然產(chǎn)物和藥物分子。這個(gè)時(shí)期提出的synthetic biology（合成生物學(xué)）僅僅是探秘生物體合成化合物的強(qiáng)大能力，這應(yīng)該是合成生物學(xué)概念發(fā)展的第一個(gè)認(rèn)識(shí)階段，是挖掘自然界已存在的生物系統(tǒng)和功能。
隨著生物中心法則的奠定，以DNA重組技術(shù)為標(biāo)志的基因工程技術(shù)的快速發(fā)展，深刻地改變著我們的生活方式和質(zhì)量。1980年在德文刊物上第一次以《基因外科術(shù)：合成生物學(xué)的開(kāi)始》為題闡述了基因工程在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的突破與重大貢獻(xiàn)，體現(xiàn)了人類通過(guò)基因的剪裁和重組以解決生存和健康問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了生物體局部相關(guān)性能的改進(jìn)與優(yōu)化，這應(yīng)該是合成生物學(xué)概念發(fā)展的第二個(gè)認(rèn)識(shí)階段，實(shí)現(xiàn)了從分子基因?qū)用嫔细牧棘F(xiàn)有生物系統(tǒng)和功能。
自2000年以來(lái)，synthetic biology（合成生物學(xué)）一詞在學(xué)術(shù)刊物及互聯(lián)網(wǎng)上逐漸大量出現(xiàn)，其內(nèi)涵也發(fā)生了質(zhì)的變化。美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校化學(xué)工程系教授Jay D. Keasling認(rèn)為合成生物學(xué)是用生物學(xué)進(jìn)行工程化，就如用物理學(xué)進(jìn)行電子工程、用化學(xué)進(jìn)行化學(xué)工程一樣，是典型的以工程化理念思考與設(shè)計(jì)生物系統(tǒng)。哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授George Church認(rèn)為合成生物學(xué)是利用確定的零件進(jìn)行新生物系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)與組裝。維基百科關(guān)于合成生物學(xué)的解釋為：合成生物學(xué)旨在設(shè)計(jì)和構(gòu)建工程化的生物系統(tǒng)，使其能夠處理信息、操作化合物、制造材料、生產(chǎn)能源、提供食物、保持和增強(qiáng)人類健康以及改善我們的環(huán)境�？傊�，在工程化理念的指導(dǎo)下，圍繞構(gòu)建生物元件和基因線路庫(kù)，設(shè)計(jì)、構(gòu)建、驗(yàn)證和再學(xué)習(xí)過(guò)程以創(chuàng)造新的生物系統(tǒng)和功能是合成生物學(xué)的核心所在，也是合成生物學(xué)概念發(fā)展的第三個(gè)認(rèn)識(shí)階段，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)和重設(shè)計(jì)，模擬預(yù)測(cè)和人工合成以創(chuàng)造新的生物系統(tǒng)和功能。
2004年美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）出版的Technology Review將合成生物學(xué)評(píng)為將改變世界的10大新出現(xiàn)的技術(shù)之一（10 Emerging Technologies That Will Change Your World）。合成生物學(xué)的發(fā)展還要感謝MIT的一群睿智、大膽、充滿好奇想象的學(xué)習(xí)化學(xué)工程、電子工程和生命科學(xué)的大學(xué)生，他們的頭腦風(fēng)暴和變革生命研究過(guò)程的沖勁，啟動(dòng)并推進(jìn)了以合成生物學(xué)為理念的國(guó)際遺傳工程機(jī)器競(jìng)賽（International Genetically Engineered Machine Competition, iGEM）的發(fā)展和成熟，目前這項(xiàng)國(guó)際賽事每年都有超過(guò)50個(gè)國(guó)家的400多支隊(duì)伍的6000多人采用競(jìng)賽的形式試圖回答合成生物學(xué)中的核心問(wèn)題能否通過(guò)頂層設(shè)計(jì)在活細(xì)胞中使用可互換的標(biāo)準(zhǔn)化元件、基因線路來(lái)構(gòu)建新的生物系統(tǒng)，并且加以操縱拼裝、預(yù)測(cè)和測(cè)量，從而嘗試解決人類面臨的健康、資源、能源、環(huán)境和安全領(lǐng)域的棘手問(wèn)題。
目前，我國(guó)正處于建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的決定性階段，同時(shí)面對(duì)人口老齡化、糧食安全、資源環(huán)境約束等嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、走新型工業(yè)化道路，迫切需要新型生物技術(shù)以支撐工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)變革。開(kāi)展合成生物學(xué)的教學(xué)和人才培養(yǎng)，促進(jìn)生物技術(shù)顛覆性創(chuàng)新，是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略需求，并將使我國(guó)在新一輪生物科技革命與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中贏得先機(jī)�；诙鄬W(xué)科交叉融合與大數(shù)據(jù)利用，合成生物學(xué)已成為可預(yù)測(cè)、可工程化的科學(xué)，使設(shè)計(jì)生物系統(tǒng)為人類服務(wù)成為可能，在生物技術(shù)顛覆式創(chuàng)新方面展現(xiàn)了無(wú)限的潛力，有望為破解人類面臨的資源、能源、健康、環(huán)境、國(guó)防等領(lǐng)域重大挑戰(zhàn)提供新的解決方案，對(duì)于保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展、支撐國(guó)家建設(shè)與國(guó)家安全具有重大戰(zhàn)略意義。
鑒于合成生物學(xué)的快速發(fā)展與應(yīng)用需求，北京理工大學(xué)的李春教授邀請(qǐng)了來(lái)自北京理工大學(xué)、清華大學(xué)、天津大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院和北京化工大學(xué)等相關(guān)高校教師組織編寫了這本《合成生物學(xué)》教材，內(nèi)容涉及：合成生物學(xué)概述、合成生物學(xué)原理、合成生物系統(tǒng)的基因線路、合成生物系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與組裝、合成生物系統(tǒng)的調(diào)控與優(yōu)化、無(wú)細(xì)胞合成生物系統(tǒng)、合成生物學(xué)建模與計(jì)算機(jī)輔助工具、合成生物學(xué)的應(yīng)用、合成生物學(xué)引發(fā)的新浪潮與顛覆共九章。編者大都在各自大學(xué)里開(kāi)設(shè)合成生物學(xué)課程并開(kāi)展相關(guān)領(lǐng)域的人才培養(yǎng)工作，組建并指導(dǎo)了大學(xué)生參加iGEM競(jìng)賽，教材中也融入了編者多年從事合成生物學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、科研成果和體驗(yàn)。
作為一本系統(tǒng)性總結(jié)和闡述合成生物學(xué)理念、理論、方法和工程應(yīng)用的教材，本書(shū)適用于生物類、化工類、環(huán)境類、醫(yī)藥類專業(yè)的高年級(jí)本科生和研究生的教學(xué)，相信對(duì)從事生物、醫(yī)藥、化工、能源、資源和環(huán)境等領(lǐng)域的科技工作者也有裨益。
盡管本教材經(jīng)歷了三年多的籌劃組織、編寫研討、校稿提升等環(huán)節(jié)，得到了很多合成生物學(xué)領(lǐng)域同行的大力支持，但由于該領(lǐng)域發(fā)展迅猛，編者的視野、水平有限，教材中難免有疏漏和不妥之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正！我們會(huì)在后續(xù)的更新完善中不斷提高。
編者
2019年6月
李春，北京理工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授，生物工程學(xué)專家，生物轉(zhuǎn)化與合成生物系統(tǒng)研究團(tuán)隊(duì)帶頭人，國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者，享受政府特殊津貼。主要從事合成生物學(xué)與代謝工程、生物催化與酶工程、空間微生物技術(shù)等領(lǐng)域的研究，在微生物的抗逆免疫生物轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用、天然產(chǎn)物和藥物的微生物合成與生物改性、農(nóng)用解鹽促生菌劑創(chuàng)制等方面取得了系列研究成果。發(fā)表學(xué)術(shù)論文240余篇，其中SCI收錄期刊發(fā)表論文110多篇，EI收錄論文100多篇，申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利46項(xiàng)，已授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利26項(xiàng)，完成了2項(xiàng)生物技術(shù)和生物產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，獲省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)5項(xiàng)，2017年獲侯德榜化工科技創(chuàng)新獎(jiǎng)。主持完成十幾項(xiàng)國(guó)家科研項(xiàng)目，包括國(guó)家863計(jì)劃、973計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金。主編和副主編國(guó)家規(guī)劃教材5部，其中《生物工程與技術(shù)導(dǎo)論》獲部級(jí)教材一等獎(jiǎng)。指導(dǎo)本科生參加由美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）主辦的國(guó)際遺傳工程機(jī)器競(jìng)賽連續(xù)四年（2013-2016年）獲得金獎(jiǎng)，其中2015年還獲得了New Best Application提名獎(jiǎng)。
目前擔(dān)任中國(guó)工業(yè)生化與分子生物學(xué)分會(huì)副理事長(zhǎng)，中國(guó)生物工程學(xué)會(huì)工業(yè)生物技術(shù)專委會(huì)副主任，中國(guó)化工學(xué)會(huì)生物化工專委會(huì)青年工作委員會(huì)副主任。還擔(dān)任多個(gè)國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊編委，包括《Frontiers in Biotechnology and Bioengineering》副主編，《Synthetic and System Biotechnology》、《Applied Microbiology and Biotechnology 》、《化工進(jìn)展》、《過(guò)程工程學(xué)報(bào)》、《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》和《生物加工過(guò)程》編委，《中國(guó)生物工程雜志》理事。數(shù)十次擔(dān)任重要國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議委員會(huì)分會(huì)主席或委員。
第1章合成生物學(xué)概述001
1.1合成生物學(xué)的起源與發(fā)展002
1.1.1合成生物學(xué)的誕生與歷史002
1.1.2發(fā)展中的重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)和重要節(jié)點(diǎn)003
1.1.3合成生物學(xué)的定義與研究策略003
1.1.4合成生物學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)003
1.2合成生物學(xué)的產(chǎn)生過(guò)程005
1.2.1與遺傳學(xué)和分子生物學(xué)的交叉005
1.2.2與系統(tǒng)生物學(xué)和生物信息學(xué)的交叉005
1.2.3與基因工程和代謝工程的交叉006
1.3合成生物學(xué)的工程化特質(zhì)與研究范疇008
1.3.1合成生物學(xué)的工程化特質(zhì)008
1.3.2合成生物學(xué)的研究范疇009
參考文獻(xiàn)012
第2章合成生物學(xué)原理014
2.1合成生物學(xué)解析的思路014
2.1.1生物系統(tǒng)的解耦015
2.1.2生物系統(tǒng)的抽提015
2.1.3生物系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化015
2.2生物積塊的標(biāo)準(zhǔn)化及定量化016
2.2.1生物積塊的通用符號(hào)和功能描述017
2.2.2生物積塊的標(biāo)準(zhǔn)連接方法017
2.2.3生物積塊標(biāo)準(zhǔn)的定量機(jī)制018
2.3合成生物系統(tǒng)的層級(jí)化結(jié)構(gòu)020
2.3.1生物元件020
2.3.2生物裝置021
2.3.3生物系統(tǒng)022
2.3.4多細(xì)胞交互與群體感應(yīng)023
2.4合成生物系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)024
2.4.1合成生物系統(tǒng)的基本邏輯結(jié)構(gòu)025
2.4.2合成生物系統(tǒng)的組合邏輯結(jié)構(gòu)030
2.4.3合成生物系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)分析的重要性031
2.5合成生物系統(tǒng)定量研究方法032
2.5.1合成生物學(xué)設(shè)計(jì)方法概述032
2.5.2合成生物學(xué)計(jì)算模型概述033
2.6合成生物系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理與簡(jiǎn)約性036
2.6.1合成生物系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理036
2.6.2合成生物系統(tǒng)的簡(jiǎn)約性038
2.7合成新反應(yīng)與網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)原理039
2.7.1合成基因網(wǎng)絡(luò)的工程化設(shè)計(jì)原理039
2.7.2新反應(yīng)途徑的開(kāi)發(fā)040
2.7.3定向進(jìn)化基因網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)原理040
2.7.4組合同源代謝網(wǎng)絡(luò)041
2.7.5組合異源代謝網(wǎng)絡(luò)043
參考文獻(xiàn)043
第3章合成生物系統(tǒng)的基因線路047
3.1基因線路概述048
3.1.1基因線路的起源048
3.1.2基因線路的類型049
3.2基因線路調(diào)控元件049
3.2.1啟動(dòng)子049
3.2.2終止子050
3.2.3弱化子051
3.2.4增強(qiáng)子052
3.2.5阻遏子053
3.2.6絕緣子054
3.2.7核糖體結(jié)合位點(diǎn)054
3.2.8轉(zhuǎn)錄因子055
3.3邏輯門基因線路055
3.3.1與門基因線路056
3.3.2或門基因線路056
3.3.3非門基因線路057
3.3.4與非門基因線路057
3.3.5或非門基因線路058
3.4開(kāi)關(guān)基因線路059
3.4.1轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)059
3.4.2雙相開(kāi)關(guān)059
3.4.3核糖開(kāi)關(guān)060
3.4.4RNA開(kāi)關(guān)060
3.4.5雙穩(wěn)態(tài)開(kāi)關(guān)061
3.5基因線路調(diào)控方式062
3.5.1基因線路糾錯(cuò)062
3.5.2基因線路放大063
3.6基因線路實(shí)例063
3.6.1振蕩器與生物節(jié)律063
3.6.2細(xì)胞記憶基因線路064
3.6.3光控開(kāi)關(guān)與生物成像064
參考文獻(xiàn)065
第4章合成生物系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與組裝068
4.1合成生物系統(tǒng)的設(shè)計(jì)070
4.1.1合成生物系統(tǒng)底盤細(xì)胞的選擇070
4.1.2合成生物系統(tǒng)所需元件和途徑挖掘072
4.1.3合成生物系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與分析074
4.2合成生物系統(tǒng)的組裝與構(gòu)建075
4.2.1轉(zhuǎn)錄單元的合成組裝075
4.2.2多基因代謝途徑的構(gòu)建077
4.2.3染色體和基因組的組裝077
4.2.4合成生物系統(tǒng)的構(gòu)建080
4.3合成生物系統(tǒng)的優(yōu)化082
4.3.1單一基因的優(yōu)化082
4.3.2多基因途徑的組合優(yōu)化085
4.3.3基因組簡(jiǎn)化和重構(gòu)086
4.4合成生物系統(tǒng)的分析與篩選087
4.4.1合成生物系統(tǒng)分析技術(shù)088
4.4.2合成生物系統(tǒng)篩選技術(shù)090
4.5設(shè)計(jì)構(gòu)建檢驗(yàn)重設(shè)計(jì)的特征循環(huán)093
4.5.1功能模塊與底盤適配性分析與評(píng)價(jià)094
4.5.2人工體系運(yùn)行效率的最優(yōu)化095
4.5.3快速檢測(cè)技術(shù)對(duì)合成生物系統(tǒng)重設(shè)計(jì)的影響095
4.5.4合成生物系統(tǒng)的系統(tǒng)性進(jìn)化096
4.6合成生物系統(tǒng)中的細(xì)菌間相互作用097
4.6.1典型的群體感應(yīng)系統(tǒng)098
4.6.2混菌系統(tǒng)（群體感應(yīng)）在合成生物學(xué)中的應(yīng)用100
參考文獻(xiàn)105
第5章合成生物系統(tǒng)的調(diào)控與優(yōu)化108
5.1合成生物系統(tǒng)的單點(diǎn)調(diào)控與優(yōu)化109
5.1.1合成生物系統(tǒng)在DNA水平的調(diào)控與優(yōu)化109
5.1.2合成生物系統(tǒng)在RNA水平的調(diào)控與優(yōu)化110
5.1.3合成生物系統(tǒng)在蛋白質(zhì)水平的調(diào)控與優(yōu)化113
5.1.4合成生物系統(tǒng)在XNA以及XNAzymes的調(diào)控與優(yōu)化116
5.1.5合成生物系統(tǒng)的全局調(diào)控與優(yōu)化118
5.2合成生物系統(tǒng)在基因組水平的全局調(diào)控與優(yōu)化119
5.2.1傳統(tǒng)的基因打靶技術(shù)119
5.2.2Fok Ⅰ介導(dǎo)的合成生物系統(tǒng)基因組編輯技術(shù)（ZFN與TALEN）120
5.2.3CRISPR-Cas9系統(tǒng)介導(dǎo)的合成生物系統(tǒng)基因組編輯技術(shù)122
5.2.4基因組大片段的插入、刪除和剪切-粘貼127
5.2.5宏基因組學(xué)和比較基因組學(xué)127
5.2.6總結(jié)與展望128
5.3合成生物系統(tǒng)的理性調(diào)節(jié)與隨機(jī)調(diào)節(jié)128
5.3.1合成生物系統(tǒng)在轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)水平的調(diào)控129
5.3.2合成生物系統(tǒng)在代謝組學(xué)水平的調(diào)控134
5.3.3合成生物系統(tǒng)在功能基因組學(xué)水平的調(diào)控137
5.3.4組學(xué)的未來(lái)139
參考文獻(xiàn)140
第6章無(wú)細(xì)胞合成生物系統(tǒng)143
6.1無(wú)細(xì)胞合成生物學(xué)理念與設(shè)計(jì)原理144
6.1.1直接體系控制145
6.1.2原位檢測(cè)和產(chǎn)品獲取146
6.1.3加速設(shè)計(jì)-構(gòu)建-測(cè)試周期147
6.1.4毒性物質(zhì)忍耐性148
6.1.5擴(kuò)展生命化學(xué)148
6.1.6經(jīng)濟(jì)性148
6.1.7效率148
6.2無(wú)細(xì)胞合成生物系統(tǒng)的分類148
6.2.1基于細(xì)胞提取物體系149
6.2.2純化體系150
6.2.3多酶體系151
6.3無(wú)細(xì)胞合成生物系統(tǒng)的工程改造151
6.3.1系統(tǒng)優(yōu)化151
6.3.2基因模板152
6.3.3蛋白質(zhì)合成153
6.3.4小分子合成156
6.3.5人工細(xì)胞157
6.4無(wú)細(xì)胞合成生物系統(tǒng)的工程應(yīng)用158
6.4.1結(jié)構(gòu)生物學(xué)158
6.4.2高通量篩選159
6.4.3生物醫(yī)藥159
6.4.4生物催化161
6.4.5疾病診斷161
參考文獻(xiàn)162
第7章合成生物學(xué)建模與計(jì)算機(jī)輔助工具167
7.1概述168
7.1.1合成生物學(xué)建模目的及模型特點(diǎn)168
7.1.2計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)于合成生物學(xué)研究的重要性169
7.2合成生物系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模的基本分析方法171
7.2.1合成生物系統(tǒng)建模的基本分析流程171
7.2.2模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析與確定172
7.2.3模型動(dòng)力學(xué)參數(shù)的確定175
7.3合成生物系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的分析與評(píng)價(jià)177
7.3.1穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)177
7.3.2魯棒性和敏感性分析179
7.4合成生物系統(tǒng)的基本數(shù)學(xué)模型181
7.4.1基本蛋白質(zhì)表達(dá)模型181
7.4.2邏輯門模型182
7.4.3雙穩(wěn)態(tài)開(kāi)關(guān)模型185
7.4.4振蕩器模型186
7.4.5群體感應(yīng)線路模型187
7.5合成生物系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)時(shí)代的文庫(kù)構(gòu)建與建模189
7.5.1合成生物學(xué)模型與文庫(kù)在大數(shù)據(jù)時(shí)代的特點(diǎn)189
7.5.2大數(shù)據(jù)時(shí)代下合成生物系統(tǒng)建模與文庫(kù)構(gòu)建的挑戰(zhàn)和問(wèn)題190
7.5.3合成生物系統(tǒng)建模在大數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展方向191
7.6計(jì)算機(jī)技術(shù)在合成生物學(xué)研究中的運(yùn)用192
7.6.1生物小分子的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與改造192
7.6.2基因線路的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與分析194
7.6.3合成路徑和反應(yīng)過(guò)程的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)195
參考文獻(xiàn)197
第8章合成生物學(xué)的應(yīng)用200
8.1綠色化工方面的應(yīng)用201
8.1.1化學(xué)品的綠色制造201
8.1.2生物能源的綠色制造210
8.2環(huán)境治理方面的應(yīng)用216
8.3醫(yī)藥方面的應(yīng)用218
8.3.1傳染疾病的防治218
8.3.2癌癥及其他疾病的治療220
8.3.3藥物篩選222
8.3.4生物醫(yī)藥的先進(jìn)制造224
8.4抗逆性改造方面的應(yīng)用227
8.4.1抗發(fā)酵抑制物227
8.4.2抗毒性中間產(chǎn)物228
8.4.3抗毒性終產(chǎn)物229
8.5其他方面的應(yīng)用229
8.5.1解釋生物圖案形成機(jī)理229
8.5.2構(gòu)建大腸桿菌條件反射回路230
參考文獻(xiàn)232
第9章合成生物學(xué)引發(fā)的新浪潮與顛覆235
9.1合成生物學(xué)的全球戰(zhàn)略地位和經(jīng)濟(jì)效益236
9.1.1全球布局236
9.1.2各國(guó)戰(zhàn)略投資分析236
9.1.3軍事領(lǐng)域的應(yīng)用241
9.1.4民用市場(chǎng)前景分析242
9.2合成生物學(xué)作為顛覆性新興技術(shù)的優(yōu)勢(shì)244
9.2.1與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、發(fā)酵產(chǎn)業(yè)的比較244
9.2.2顛覆性技術(shù)和手段245
9.2.3可持續(xù)性和潛力246
9.3國(guó)際主要合成生物學(xué)研究中心與熱點(diǎn)247
9.3.1全球公立研發(fā)中心布局247
9.3.2全球私立研發(fā)中心布局247
9.3.3全球研究熱點(diǎn)247
9.3.4研究前景與展望247
9.4合成生物學(xué)的安全與倫理探討及策略248
9.4.1面臨的倫理爭(zhēng)議248
9.4.2倫理研究的意義249
9.4.3倫理研究的指導(dǎo)意義249
9.4.4倫理相關(guān)政策的完善249
參考文獻(xiàn)251
附錄252
附錄一合成生物學(xué)專有名詞英漢對(duì)照252
附錄二國(guó)內(nèi)外重要合成生物學(xué)會(huì)議及科學(xué)家簡(jiǎn)介257
附錄三iGEM大賽以及優(yōu)秀作品簡(jiǎn)介262
附錄四經(jīng)典的合成生物學(xué)技術(shù)270
附錄五主要的合成生物學(xué)網(wǎng)站和資源271
書(shū)單推薦
