目錄
**章 合成生物學(xué)概述 1
**節(jié) 合成生物學(xué)的起源與發(fā)展 1
一、合成生物學(xué)的起源 1
二、合成生物學(xué)的誕生 2
三、合成生物學(xué)的發(fā)展 3
四、合成生物學(xué)發(fā)展中的重要里程碑 5
五、我國(guó)合成生物學(xué)的發(fā)展 8
第二節(jié) 合成生物學(xué)的定義和內(nèi)涵 9
一、合成生物學(xué)的定義 9
二、合成生物學(xué)的內(nèi)涵 9
第三節(jié) 合成生物學(xué)面臨的問(wèn)題 11
一、生物武器威脅 11
二、生物恐怖主義和生物犯罪威脅 12
三、網(wǎng)絡(luò)生物安全威脅 14
四、生物黑客 15
五、生態(tài)環(huán)境問(wèn)題 16
六、倫理問(wèn)題 17
參考文獻(xiàn) 18
第二章 合成生物學(xué)的學(xué)科基礎(chǔ) 21
**節(jié) 合成生物學(xué)與分子生物學(xué) 21
一、分子生物學(xué)對(duì)合成生物學(xué)的影響 21
二、合成生物學(xué)中的分子生物學(xué)要素 22
第二節(jié) 合成生物學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué) 30
一、系統(tǒng)生物學(xué)對(duì)合成生物學(xué)的影響 30
二、合成生物學(xué)中的系統(tǒng)生物學(xué)要素 31
第三節(jié) 合成生物學(xué)與電子工程學(xué) 34
一、電子工程學(xué)對(duì)合成生物學(xué)的影響 34
二、合成生物學(xué)中的電子工程學(xué)要素 35
第四節(jié) 合成生物學(xué)與基因工程 36
一、基因工程對(duì)合成生物學(xué)的影響 36
二、合成生物學(xué)中的基因工程要素 37
第五節(jié) 合成生物學(xué)與代謝工程 46
一、代謝工程對(duì)合成生物學(xué)的影響 46
二、合成生物學(xué)中的代謝工程要素 47
參考文獻(xiàn) 50
第三章 合成生物系統(tǒng)的底盤(pán) 52
**節(jié) 底盤(pán)與底盤(pán)細(xì)胞 52
一、底盤(pán)的概念 52
二、常用的底盤(pán)細(xì)胞 52
第二節(jié) 底盤(pán)工程技術(shù) 55
一、工程化天然微生物 55
二、基因組精簡(jiǎn)優(yōu)化的微生物底盤(pán) 56
三、全合成底盤(pán) 57
第三節(jié) 基因線路導(dǎo)入底盤(pán)細(xì)胞的方法 58
一、導(dǎo)入大腸桿菌 59
二、導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞 59
三、導(dǎo)入酵母細(xì)胞 60
參考文獻(xiàn) 60
第四章 合成生物系統(tǒng)的基因表達(dá)調(diào)控 62
**節(jié) 基因表達(dá)調(diào)控的基本概念 62
第二節(jié) 基因表達(dá)調(diào)控過(guò)程 64
一、DNA復(fù)制與調(diào)控 64
二、轉(zhuǎn)錄與轉(zhuǎn)錄調(diào)控 65
三、翻譯及翻譯調(diào)控 68
第三節(jié) 基因表達(dá)調(diào)控對(duì)象 70
一、啟動(dòng)子 70
二、操縱子 78
三、增強(qiáng)子 80
四、沉默子 81
五、弱化子 82
六、絕緣子 85
第四節(jié) 基因表達(dá)調(diào)控策略 85
一、基于啟動(dòng)子和終止子的調(diào)控 85
二、基于DNA結(jié)合蛋白的調(diào)控 87
三、基于RNA的調(diào)控 87
四、基于重組酶的調(diào)控 114
五、基于CRISPR-Cas系統(tǒng)的調(diào)控 121
六、基于細(xì)菌雙組分信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的調(diào)控 132
參考文獻(xiàn) 136
第五章 生物磚 139
**節(jié) 生物磚簡(jiǎn)介 139
一、生物磚起源 139
二、生物磚標(biāo)準(zhǔn) 139
三、生物磚術(shù)語(yǔ) 140
第二節(jié) 生物磚3A拼接 142
一、3A拼接簡(jiǎn)介 142
二、3A拼接原理 143
三、3A拼接標(biāo)準(zhǔn) 145
第三節(jié) 生物磚類型 149
一、啟動(dòng)子 149
二、核糖體結(jié)合位點(diǎn) 151
三、蛋白質(zhì)編碼序列 152
四、終止子 154
五、質(zhì)粒骨架 155
第四節(jié) 生物磚管理 157
一、查看組件 157
二、提交組件 160
三、編輯組件 161
第六章 合成生物系統(tǒng)中的邏輯門 164
一、基本概念 164
二、非門 165
三、與門 166
四、或門 168
五、與非門 169
六、或非門 171
七、異或門 172
參考文獻(xiàn) 174
第七章 合成受體 175
**節(jié) 受體和配體 175
一、受體和配體的概念 175
二、天然受體的分類 176
第二節(jié) 用于檢測(cè)細(xì)胞表面結(jié)合分子的合成受體 186
一、嵌合抗原受體與SynNotch受體 186
二、用于檢測(cè)可溶性分子的受體 193
參考文獻(xiàn) 198
第八章 基因線路設(shè)計(jì) 200
**節(jié) 基因線路設(shè)計(jì)的工程化理念 200
一、研究策略 200
二、研究范式 200
三、設(shè)計(jì)原則 204
第二節(jié) 基因線路的結(jié)構(gòu) 205
一、基本結(jié)構(gòu) 205
二、級(jí)聯(lián) 206
三、反饋 209
四、前饋 212
第三節(jié) 影響基因線路的因素 215
一、元件因素 215
二、線路因素 216
三、底盤(pán)因素 216
第四節(jié) **基因線路 217
一、雙穩(wěn)態(tài)開(kāi)關(guān) 217
二、振蕩線路 219
三、群體感應(yīng)線路 222
四、細(xì)胞成像線路 224
五、計(jì)數(shù)器 227
六、放大器 230
七、細(xì)胞分類器 232
八、基因計(jì)算線路 233
參考文獻(xiàn) 236
第九章 合成生物學(xué)應(yīng)用 238
**節(jié) 合成生物學(xué)在民用領(lǐng)域的應(yīng)用 238
一、綠色生物制造 238
二、食品生產(chǎn) 240
三、環(huán)境治理 242
四、藥物篩選 244
五、傳染病防治 245
六、癌癥治療 249
七、生物醫(yī)藥制造 255
八、農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 258
九、其他應(yīng)用 261
第二節(jié) 合成生物學(xué)在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用 264
一、軍用醫(yī)藥開(kāi)發(fā) 264
二、軍用能源 265
三、軍用材料 266
四、軍用生物傳感器 266
參考文獻(xiàn) 267