了得網研究生_合成生物學導論

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具有一定生物學基礎的本科生和研究生，相關領域的學者和研究人員

內容簡介

合成生物學是21世紀的新興交叉科學，強調“設計”和“重設計”，其目的是通過人工設計和構建自然界中不存在的生物繫統來解決能源、材料、健康和環保等問題。合成生物學的發展要以生物學、化學、物理學、數學、信息科學、工程科學、計算機科學等相關學科的發展為基礎。
《合成生物學導論》共分5章。第1章介紹合成生物學的基本概念和內容，使讀者對合成生物學有一個全面的了解。第2章和第3章介紹合成生物學設計和分析的基本方法、合成生物學的層次化結構和概念及合成生物學中的常用算法。第4章和第5章介紹合成生物學在基礎和實際應用方面的研究內容、成果和進展，包括經典的雙穩態開關、大腸杆菌成像繫統、微生物計算機、合成青蒿酸的微生物工廠等。

作者簡介

目錄
序一
序二
前言
專有名詞英漢對照表 xi
第1章緒論 1
**部分合成生物學概述 1
1.1 合成生物學的誕生 2
1.2 合成生物學的定義 4
1.3 合成生物學的研究內容 4
1.3.1 生物大分子的合成與模塊化 5
1.3.2 生物基因組的合成、簡化與重構 7
1.3.3 合成代謝網絡 8
1.3.4 遺傳/基因線路的設計與構建 8
1.3.5 細胞群體繫統及多細胞繫統研究 9
1.3.6 數學模擬和功能預測 9
1.4 合成生物學的意義 10
1.4.1 加速合成生物繫統工程化的進程 10
1.4.2 驗證和深化對於生物現像的理解 10
1.5 合成生物學的工程本質 11
1.6 合成生物學與相關生物學科 13
1.6.1 與遺傳工程的關繫 13
1.6.2 與分子生物學和細胞生物學的關繫 14
1.6.3 與繫統生物學和功能基因組學的關繫 l4
1.6.4 與生物信息學的關繫 15
1.7 合成生物學國際會議及國際遺傳機器大賽 16
1.7.1 合成生物學國際會議(Synthetic Biology x.0) 16
1.7.2 國際遺傳機器大賽 16
第二部分合成生物學引發的思考 17
1.8 人類*造物主 1 7
1.8.1 道德規範 17
1.8.2 對環境無控制地排放 18
1.8.3 生物武器的濫用 l9
1.8.4 對生物的專利與壟斷 20
1.8.5 創造人工生命？ 21
1.8.6 究竟該如何應對？ 22
第2章合成生物繫統的設計 25
**部分合成生物繫統的模塊化與層次化結構 25
2.1 合成生物學的模塊化設計 26
2.1.1 模塊設計的三個特征因素 26
2.1.2 細胞本底環境對模塊化設計的影響 27
2.1.3 無細胞合成生物繫統 28
2.2 標準化生物模塊——生物積塊 28
2.2.1 BioBrick命名規則 29
2.2.2 BioBrick的連接 30
2.3 標準定量機制 33
2.3.1 PoPS 33
2.3.2 RIPS 34
2.4 生物繫統的層次化結構 34
2.4.1 生物部件“Part” 34
2.4.2 生物裝置“Device” 36
2.4.3 生物繫統“System” 36
2.4.4 細胞群體繫統及多細胞繫統 37
第二部分合成生物繫統的邏輯拓撲結構 39
2.5 串聯 39
2.6 單輸入 40
2.7 多輸入 41
2.8 反饋 42
2.9 前饋 44
第3章合成生物繫統酌數學模擬與性能分析 49
**部分生物繫統的數學模擬 49
3.1 常微分方程 49
3.1.1 質量作用定律 50
3.1.2 米氏方程 51
3.1.3 希爾方程 52
3.2 Logistic模型 53
3.2.1 單種群細胞自由生長的Logistic模型 53
3.2.2 兩種細胞自由生長的Logistic模型 54
3.3 主方程 56
3.4 **微分方程 57
3.5 模式識別 57
3.5.1 聚類分析 58
3.5.2 分類分析 60
3.6 小結 64
第二部分合成生物繫統性能分析 64
3.7 常用性能指標 65
3.7.1 穩定性 65
3.7.2 魯棒性 65
3.7.3 響應快速性 65
3.8 穩定性分析 65
3.9 魯棒性分析/敏感性分析 66
3.10 提高繫統穩定性和魯棒性的機制 67
3.10.1 冗餘 68
3.10.2 反饋控制 68
3.10.3 特異性和保真度 68
第4章合成生物學的基礎研究 71
**部分模擬邏輯功能的基礎研究 71
4.1 邏輯門功能遺傳線路 72
4.2 基因調控開關 74
4.2.1 轉換開關 74
4.2.2 雙相開關 75
4.2.3 Riboswitch 75
4.2.4 雙穩態開關 77
4.3 Repressilator 83
4.4 細胞群體繫統脈衝發生器 88
第二部分其他方面的合成生物學基礎研究 92
4.5 控制群體數量的基因線路 92
4.6 人工細胞群體圖案繫統 95
4.7 人工轉錄級聯線路 99
4.8 工程化的支架蛋白 100
4.9 重構T7噬菌體基因組 105
第5章合成生物學的應用研究 111
5.1 合成生物學應用於維護人類健康 111
5.1.1 環境控制的大腸杆菌對癌細胞的侵入繫統 113
5.1.2 合成青蒿素的微生物工廠 117
5.2 合成生物學應用於牛產牛物能源 121
利用工程化的大腸杆菌非發酵代謝途徑生物合成高級醇 123
5.3 合成生物學應用於環境治理 126
砷離子的檢測 126
5.4 合成生物學應用於其他方面 128
5.4.1 大腸杆菌成像繫統 128
5.4.2 微生物計算繫統 131
參考文獻 137
主要網站 148
附錄A 名詞解釋 150
附錄B iGEM參賽項目選介 157
1. 幽門螺杆菌疫苗 157
2. 艾滋病的治療 161
3. 芳香烴類污染物的檢測 164
4. 丁醇的生物合成 165
5. 基因反饋調節治療膿毒癥 167
6. 大腸杆菌香味劑 169
名詞索引 171
人名索引 173

前言

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