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合成生物学文献合成生物学是一门综合了生物学、化学、工程学和计算机科学的学科，旨在通过人为设计、合成和改造生物系统，以实现特定的功能或产生有用的产物。
合成生物学的发展为生物技术和生物医药领域带来了巨大的创新和突破，也引发了一系列的伦理和安全问题。
合成生物学的研究目标之一是通过基因组编辑和合成来设计和构建新的生物系统。
近年来，基因组编辑技术如CRISPR-Cas9的出现，使得科学家们能够更加精确和高效地编辑生物基因组。
通过这种技术，研究人员可以删除、插入或修改生物体中的特定基因，从而改变其性状和功能。
这种能力为合成生物学的研究和应用提供了强大的工具和平台。
合成生物学在医药领域的应用也备受关注。
通过合成生物学的方法，科学家们可以设计和合成新的药物分子，以治疗各种疾病。
例如，利用合成生物学的技术，研究人员可以设计并合成具有特定药效的化合物，并通过基因编辑技术将其引入生物体内，从而实现精准治疗。
此外，合成生物学还可以用于生物传感器的设计和构建，以实现对特定生物分子或环境信号的检测和监测。
合成生物学的另一个重要应用领域是能源领域。
通过合成生物学的方法，科学家们可以改造微生物的代谢途径，使其能够高效地产生生物燃料或其他有用的化合物。
例如，利用合成生物学的技术，研究人员可以设计和合成具有高产能的微生物菌株，用于生产生物柴油、生物乙醇等可再生能源。
这种方法不仅可以减少对化石燃料的依赖，还可以降低对环境的影响，具有重要的经济和环境意义。
然而，合成生物学的发展也带来了一系列的伦理和安全问题。
合成生物学研究中的生物安全问题是人们关注的焦点之一。
合成生物学的技术和方法可以被滥用，用于制造生物武器或恶意生物体，给社会带来巨大的风险和挑战。
因此，加强对合成生物学研究的监管和安全管理，确保其在可控范围内发展，是非常重要的。
合成生物学作为一门新兴的交叉学科，具有巨大的潜力和应用前景。
通过合成生物学的研究和应用，我们可以设计和构建新的生物系统，开发出新的药物和能源，推动生物技术和生物医药的发展。
合成生物学赋能生物经济高质量发展的对策研究——以浙江
为例
劳慧敏;田甜;冯瑞;李明珍
【期刊名称】《科技通报》
【年(卷),期】2024(40)4
【摘要】合成生物学作为融合生物学、工程学、化学和信息技术等学科的新兴领域,是21世纪生物学领域催动颠覆性创新的前沿代表,也是带动未来生物经济发展的关键力量。
本文分析探讨国内外合成生物学发展态势,研究发现目前美国处于国际领先地位,国内仍处于早期发展阶段,但在专利申请等基础研究方面已有突出优势,初步形成以深圳、天津、上海为代表的合成生物学发展模式。
结合浙江省合成生物学在技术储备、创新平台、标志性成果等方面的发展基础,基于比较分析视角研判其在战略谋划、创新资源、创新主体和科技伦理等方面存在的问题,针对性地提出加快合成生物学技术创新、产业发展,推动生物经济高质量发展的对策建议。
【总页数】5页(P114-118)
【作者】劳慧敏;田甜;冯瑞;李明珍
【作者单位】浙江省科技信息研究院(智江南)
【正文语种】中文
【中图分类】G31
【相关文献】
1.以文化赋能区域经济高质量发展对策研究——以黑河市爱辉区为例
2.文化赋能浙江县域旅游业高质量特色发展的现存问题与对策——以永嘉、常山、景宁三县为例
3.以创新深化赋能浙江经济高质量发展——访浙江大学管理学院院长、浙江大学全球浙商研究院院长魏江教授
4.数字化改革赋能经济社会高质量发展:基本成效、践行理念与实践经验——以浙江省为例
5.产业数字金融赋能经济高质量发展研究——以浙江绍兴为例
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合成生物学研究进展及应用前景闫建俊;白云凤;张忠梁;冯瑞云;张维锋【摘要】The creation of a bacterial cell controlled by chemical synthesized gene makes a new frontier in synthetic biology. This paper reviewed the important events in synthetic biology studies and predicted the great potentiality of synthetic biology in environmental protection, energy resources development and drug discovery, and the challenges of scientific and technological barriers were discussed.%化学合成基因组控制的细菌细胞的诞生,使合成生物学这一新兴学科再次引起了人们的高度关注.简要介绍了合成生物学的概念和主要研究进展,展望了合成生物学在环境治理、能源开发、人类疾病治疗等方面的巨大潜力,同时指出其面临的科学技术难题以及在生物安全等方面的问题.【期刊名称】《山西农业科学》【年(卷),期】2011(039)009【总页数】3页(P1014-1016)【关键词】合成生物学;研究进展;应用前景【作者】闫建俊;白云凤;张忠梁;冯瑞云;张维锋【作者单位】山西大学生物工程学院,山西太原030006;山西省农业科学院作物科学研究所,山西太原030032;山西大学生物工程学院,山西太原030006;山西省农业科学院作物科学研究所,山西太原030032;山西省农业科学院作物科学研究所,山西太原030032【正文语种】中文【中图分类】Q-1合成生物学是建立在系统生物学、生物化学、生物物理学、生物信息学等学科基础之上，旨在设计、改造、重构或创造生物分子，进而使这些分子在生命系统中具有活性功能。
合成生物学在中药现代化中的应用李超静1 王平平2 杨成帅2 王燕2 严兴2 周志华2［1. 生合万物（上海）生物科技有限公司上海 201321；2. 中国科学院分子植物科学卓越创新中心 上海 200032］摘要中药以药用植物为主，在我国已有数千年的应用历史，为中华民族的健康与繁衍做出了重要贡献。
中药的活性成分是中药发挥功效的物质基础，明确中药中的活性成分组成并建立各活性成分的绿色、低成本获取技术是推进中药现代化的关键。
随着合成生物学的发展及其在植物天然化合物绿色制造领域中的应用，合成生物技术不仅为中药活性成分的绿色、低成本、规模化生产提供了新途径，也将为明确中药的活性成分组成及其药效机制提供技术支撑与物质基础。
本文以青蒿素、人参皂苷和淫羊藿素等中药活性成分的合成生物技术开发与应用为例，探讨合成生物学在推动中药现代化进程中的作用。
关键词合成生物学 中药现代化 天然化合物 异源定向合成中图分类号：Q819; O629.71 文献标志码：A 文章编号：1006-1533(2024)07-0032-09引用本文李超静, 王平平, 杨成帅, 等. 合成生物学在中药现代化中的应用[J]. 上海医药, 2024, 45(7): 32-40; 80.Application of synthetic biology in modernization of traditional Chinese medicine LI Chaojing1, WANG Pingping2, YANG Chengshuai2, WANG Yan2, YAN Xing2, ZHOU Zhihua2[1. SynBioTech (Shanghai) Co., Ltd., Shanghai 201321, China; 2. CAS Center for Excellence in Molecular Plant Sciences,Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200032, China]ABSTRACT Traditional Chinese medicine, primarily based on medicinal plants, has been used for thousands of years in China and has made significant contributions to the health and proliferation of the Chinese nations. The bioactive compounds are the pharmaceutical basis for Chinese medicine. The identification of the composition of active components in Chinese medicine and the establishment of their green, low-cost manufacturing technoogies would play key roles in the promotion of the modernization of Chinese medicine. The recent development of synthetic biology not only provides new avenues for the green, low-cost and large-scale production of bioactive components of Chinese medicine but also offers technical support and necessary compounds for clarifying the composition of active components and their pharmacological mechanisms. This article reviews the development and application of synthetic biology in the production of bioactive components of Chinese medicine, such as artemisinin, ginsenosides and icaritin, and the potential roles of synthetic biology in promoting the modernization of Chinese medicine.KEY WORDS synthetic biology; modernization of Chinese medicine; natural products; heterologous directed synthesis中药是指在中医理论指导下，用于预防和治疗疾病并具有康复与保健作用的植物、动物、矿物及其制品。
合成生物学与iGEM
徐德昌
【期刊名称】《生物信息学》
【年(卷),期】2012(010)002
【摘要】合成生物学是通过人工设计和构建自然界中不存在的生物系统来解决能源、材料、健康和环保等问题的新兴学科。
随着基因组技术的快速发展，合成生物学领域的进展很快，发表论文数快速攀升，我国对这个学科的贡献也在不断提高（见表1）。
【总页数】2页(P145,147)
【作者】徐德昌
【作者单位】《生物信息学》编辑部,黑龙江哈尔滨,150090
【正文语种】中文
【中图分类】Q5
【相关文献】
1.合成生物学基因设计软件:iGEM设计综述 [J], 伍克煜; 刘峰江; 许浩; 张浩天; 王贝贝
2.助推合成生物学会聚研究、提升中华民族科技创新能力——《合成生物学》创刊有感 [J], 赵国屏
3.从生物产业技术到合成生物学:传承与创新——寄语《合成生物学》创刊 [J], 张先恩
4.助推合成生物学会聚研究、提升中华民族科技创新能力
——《合成生物学》创刊有感 [J], 赵国屏
5.从生物产业技术到合成生物学:传承与创新
——寄语《合成生物学》创刊 [J], 张先恩
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合成生物学相关文献（免费共享）摘要：通过将组成生物系统的各类单元模块化、标准化，合成生物学希望达成一种新的生物技术发展模式：即从主要开发里欧那个天然生物系统既有功能，变为用人工设计合成的生物系统来完成天然系统不能完成或者完成效率低的功能。
合成生物学通过开展生物元件或者器件、生物途径等多个层次的工程化研究来实现上述目标。
◆综述:1.Boyle PM,Silver PA.2009. Harnessing nature’s toolbox: regulatory elements forsynthetic biology. J R Soc Interface, doi；10.1098.rsif.f8.0521.focus2.McArthur IV GH，Fong SS.2010. Toward engineering synthetic microbialmetabolism. J Biomed Biotechnol,doi:10.1155/2010/459760。
综述了元器件工程（components engineering）、和途径工程（pathway engineering）的进展。
3.Andrianantoandro E,Basu S,Karig D,et al.2006.Synthetic biology:new engineeringrules for an emerging discipline. Mol Syst Biol,2:14-27。
◆合成生物学元器件工程：利用不同调控机制的人工调控器件:4.Boyle PM,Silver PA.2009. Harnessing nature’s toolbox: regulatory elements forsynthetic biology. J R Soc Interface, doi；10.1098.rsif.f8.0521.focus。
基于首个合成细胞角度的合成生物学研究与发展作者：王艳敏许园园付义彬来源：《农村经济与科技》2017年第07期[摘要]合成生物学是一门新型学科，其融合了医学、能源、环境等多元学科领域的内容，对探索生命的开始与生物的进化发挥着举足轻重的作用。
随着世界首个合成细胞的诞生，合成生物立即成为当前社会关注的焦点。
欧美等西方国家在这个领域进行了相关研究并取得诸多成果。
合成生物学在我国还处在初步发展阶段，系统建立我国合成生物学研究平台和技术体系，是当前我国合成生物研究中亟需解决的技术问题。
[关键词]合成生物学；合成细胞；最小基因组[中图分类号]Q81 [文献标识码]A2010年，美国学者Craig Venter 发现了合成细胞的存在，该细胞在正常实验条件下，由化学合成性基因控制，这是生物发展历程中的突破。
当前，合成生物学处在高速发展阶段，逐步成为21世纪引领整个科学领域的焦点学科。
合成生物学的发展将会在一定程度上改善人与自然的关系，推动产生结构的优化升级，并将不断提高人类社会的文明水平，加快人类生物经济时代的发展步伐。
1 合成生物学概览1.1 合成生物学概念合成生物学主要指运用工程学的理念，通过构建新型的生物系统，最终实现工程化的生物模块增强人类健康与改善环境的目的。
合成生物学具有以下特征：（1）融合性。
工程学与生物学相互融合。
（2）规律性。
将生物学规律与工程学规律进行匹配，达到相互转化的目的。
（3）标准化。
在生物建模与工程测试方面，坚持统一的标准，通过对生物原件进行标准化的定义，实现生物组件升级，并不断提高可控性与预测性。
同时，随着新科学的日渐深入，学科本身即将引领新的科学技术产生，这将会促进合成生物学的发展。
合成生物学还可以将分析生物学、细胞生物学与系统生物学进行融合加工，为其提供雄厚的知识储备。
根据以往的相关研究可知，合成生物学不仅可以改造生命，还可以创造生命，并将当前合成生物学视为一种革命性的生物技术，是其高新技术发展的制高点，而且合成生物学还可以为当前的研究提供新的研究思路与研究手段，也能够解决生命科学中面临的基本问题，如生命起源、进化、发育、老化等。
合成生物学文献综述合成生物学是一门新兴的跨学科领域，它结合了生物学、工程学和计算机科学等多个学科的知识，旨在通过设计和构建新的生物学系统来实现对生物体的改造和优化。
随着基因组学、基因编辑、生物信息学等技术的发展，合成生物学已经成为生物技术领域的一个重要分支。
本文将对合成生物学的相关文献进行综述，介绍其研究背景、方法、结果和结论。
一、研究背景合成生物学的研究背景十分复杂，涉及到生物技术、医学、农业等多个领域。
随着人类对自然界的了解不断加深，人们对生物体的改造和优化需求也越来越强烈。
同时，基因组学、基因编辑等技术的发展为合成生物学提供了重要的技术支持。
因此，合成生物学的研究具有非常重要的现实意义和应用价值。
二、研究方法合成生物学的研究方法主要包括基因编辑、基因表达调控、基因敲除、基因敲入、代谢工程、蛋白质工程等。
其中，基因编辑技术如CRISPR-Cas9等被广泛应用于合成生物学研究中，可以对基因进行精确编辑和改造。
此外，生物信息学方法也被广泛应用于合成生物学研究中，如利用生物信息学方法对基因组进行注释和分析，以更好地理解生物体的结构和功能。
三、研究结果通过对相关文献的梳理和总结，我们可以得到以下结论：1. 合成生物学已经在基因编辑、基因表达调控、代谢工程等方面取得了很多重要成果，如成功改造了酵母菌的发酵过程、提高了植物的抗逆性等。
2. 合成生物学在基因敲除和敲入方面的研究也取得了很多进展，通过改变基因的表达水平或抑制功能来实现对生物体的改造和优化。
3. 合成生物学还可以通过设计新的蛋白质来改善药物的生产效率或增强药物的效果，例如通过对药物酶进行基因编辑来实现药物的优化生产。
四、研究结论通过文献综述，我们可以看到合成生物学的研究取得了许多重要的成果，具有广阔的应用前景和现实意义。
未来，随着技术的不断进步和研究的深入，合成生物学将会在更多领域发挥重要作用，如农业、医学、工业等。
同时，合成生物学也需要解决一些重要的问题和挑战，如如何更好地设计和优化新的生物系统、如何保证生物系统的安全性和稳定性等。
“合成生物学”研究前沿与发展趋势作者：李若彤来源：《科学大众·教师版》2019年第03期摘要：合成生物學研究（syntheticbiology）是一门新兴研究领域，是生命科学在21世纪刚刚出现的一个分支学科。
合成生物学是分子和细胞生物学、进化系统学、生物化学、信息学、数学、计算机和工程等多学科交叉的产物。
近年来合成生物学发展势头强劲，许多新的技术被应用到合成生物学领域，2010年人工合成生命的出现更是引起了舆论轰动和全世界的广泛关注。
鉴于此，文章对合成生物学的研究进展与发展趋势进行了阐述，以供参考。
关键词：合成生物学; 研究进展; 发展趋势中图分类号：R282.1 ; 文献标识码：A ; ; ;文章编号：1006-3315（2019）03-012-0021.合成生物学主要研究进展和重要研究成果1.1利用合成生物学理念发展先进智能技术（1）人工构建细胞工厂与系统优化代谢流。
CO2生物固定转化是地球有机碳源的根本来源，但转化效率有待提升。
利用合成生物学技术，构建细胞工厂优化系统代谢流，创造或经过改造的新生物系统可以突破原有生物系统的限制，实现CO2的高效生物转化。
例如利用蓝细菌与梭菌的固碳模块及其胞内的碳流与能量流分配规律设计的人工细胞，可利用光能、化学能将CO2高效转化为醇、酮、酸、烯等有机化合物;光能自养型的蓝细菌细胞工厂的设计和构建得到了快速的发展，经过改造的蓝细菌可以高效地合成乙醇，2，3-丁二醇，蔗糖等生物燃料及化学品。
在分析—认识—设计—构建的研究策略指导下，不断提高自养细胞工厂的效率，为形成以CO2/CO为原料、转化合成大宗化学品的新路线、建立清洁、绿色、可持续的生物制造新模式奠定基础。
（2）合成生物学推动下的工业生物技术。
工业生物技术是利用微生物或酶将淀粉、葡萄糖、脂肪酸、纤维素等农业资源转化为化学品、燃料或材料的技术。
工业生物技术的生产规模可达千万吨级。
但其生产过程中微生物的高密度生长和呼吸产生的大量代谢热会导致系统升温、酸碱扰动、细胞活力下降等问题，需使用大量的冷却水和补加酸碱来控制微生物生长代谢，增加了过程控制的难度和成本。
合成生物学技术在生物制药中的应用研究第一章引言生物制药是利用生物学技术和生物化学方法生产药物的过程。
合成生物学是一门综合了生物学、工程学和计算机科学的学科，旨在通过设计、合成和优化生物系统，实现生物材料的生产。
合成生物学技术的引入为生物制药行业带来了新的机遇和挑战。
本文旨在探讨合成生物学技术在生物制药中的应用研究。
第二章合成生物学技术的原理与方法合成生物学技术基于基因工程、系统生物学和合成化学的原理，通过对生物系统的设计、优化和调控，实现特定化合物的高效生产。
目前常用的合成生物学技术包括基因合成、基因组工程、代谢工程和蛋白质工程等。
第三章合成生物学技术在抗生素制造中的应用抗生素是生物制药中的重要类别，合成生物学技术可以应用于抗生素的合成途径的优化和抗生素生产菌株的改良。
通过改变菌株代谢途径、引入新的合成酶，可以实现抗生素生产效率的提高和新型抗生素的合成。
第四章合成生物学技术在生物肽制药中的应用生物肽是一类重要的生物活性物质，合成生物学技术可以应用于生物肽的合成和修饰。
通过合成生物学技术，可以优化生物肽的表达和纯化，提高生产效率，并实现生物肽的化学修饰和改良，提高其药物性质和稳定性。
第五章合成生物学技术在重组蛋白制药中的应用重组蛋白是生物制药中的重要产品，合成生物学技术可以用于重组蛋白的高效表达和纯化。
通过合成生物学技术，可以改变宿主菌的代谢途径和表达系统，实现重组蛋白的高效表达，并通过分子工程手段实现重组蛋白的纯化和修饰。
第六章合成生物学技术在疫苗制造中的应用疫苗是预防和控制传染病的重要手段，合成生物学技术可以用于疫苗的病原体表位的合成和疫苗病毒株的改造。
通过合成生物学技术，可以合成特定病原体表位，实现疫苗的高效合成，并通过基因工程手段改造病毒株，实现疫苗的安全性提高和效果改进。
第七章合成生物学技术在个体化药物制造中的应用个体化药物制造是一种基于患者基因组信息的定制化药物制造方式，合成生物学技术可以用于个体化药物的合成和生产过程的优化。
收稿日期：2023-07-08基金项目：国家重点研发计划项目“合成生物学伦理、政策法规框架研究”（2018YFA0902400）作者简介：唐兴华，清华大学人文学院科学史系博士研究生，主要从事技术哲学、STS 研究。
E-mail:********************摘 要：合成生物学是21世纪备受瞩目的生命科学，它改变了传统生命的研究范式，由“格物致知”到“建物致知”，致力于从头开始创造新的生命。
在明晰合成生物学的涵义和构成要素基础上，探究了合成生物学的发展对自然生命观的冲击。
合成生物学的发展改变了传统的生命观，自然生命的过程变得不“自然”，冲击了传统自然/人工的边界，在生命领域融合自然与人工。
合成生物学作为生命领域的新发展，是“人类世”的到来在生命科学的体现。
“人类世”强调人的力量、作用和责任，凸显多元联结和复杂关系，启发我们从本体论意义上思考生命的涵义和人的地位。
从“人类世”视角探讨合成生物学，更好地凸显人类责任和伦理要求，为合成生物学的发展和创新提供方向。
关键词：合成生物学；合成生命；自然/人工；人类世中图分类号：B82文献标识码：A 文章编号：1006-2815（2023）04-0074-09DOI ： 10.19946/j.issn.1006-2815.2023.04.007从“人类世”视角审视合成生物学的发展唐兴华“人类世”（Anthropocene ）是一个地质学概念，目前我们熟知和使用的“人类世”概念是保罗·克鲁岑（Paul Crutzen ）提出并推广的。
一般认为，“人类世”凸显人的力量，意味着人类的力量像风力、太阳能等诸多自然力量一样，能够改变地球状态。
人类拥有塑造行星的力量，在地质层面留下了不可磨灭的痕迹。
我们对海洋、陆地和大气层的影响已不可避免地成为地球的一大特征。
“化石能够记录下我们曾经搬移许多物种，例如大量人类、牛、猪与鸡的骨骸，里面也能找到许多我们留下的塑料、新型人造矿物，还有那一层薄薄的辐射性元素。
化学研究领域文献1.有机合成化学有机合成化学是化学领域的一个重要分支，研究如何通过化学反应将简单的有机分子转化为复杂的有机分子。
《大藻环化反应的应用研究》（Application of the Biginelli Reaction）是一篇经典的代表性文献。
该文献介绍了一种重要的合成方法，即大藻环化反应，该反应可以高效地合成具有药理活性的大藻环化合物。
2.化学生物学化学生物学研究通过合成有机化合物来探索生命的基本原理。
《活性物质研究与生物医学应用》（Activity-Based Probes for Chemical Biology and Biomedical Applications）是该领域的重要文献之一、该文献介绍了活性物质的设计和合成方法，以及其在生物学和医学研究中的应用。
3.纳米科学与纳米技术纳米科学研究着眼于纳米级别的材料和结构，研究范围涵盖了从合成方法到应用领域的各个方面。
《纳米材料合成与表征技术的最新进展》（Recent Advances in the Synthesis and Characterization of Nanomaterials）是一篇重要的文献，该文献介绍了纳米材料的合成方法和表征技术，并讨论了纳米材料在能源储存、传感器和催化剂等应用领域的最新进展。
4.环境化学5.物理化学物理化学研究物质的物理性质和化学性质之间的关系。
《物理有机化学的研究进展》（Advances in Physical Organic Chemistry）是一本重要的物理化学书籍系列。
该系列对物理有机化学领域的最新研究进行了全面的综述，包括化学反应动力学、化学平衡、分子结构与性质等多个方面。
以上只是一些化学研究领域的代表性文献，涵盖了从有机合成到物理化学的各个方面。
在实际研究中，研究人员需要根据自己的研究兴趣和课题需求，选择适合自己研究方向的文献进行深入学习和研究。
基于动力学分析的合成生物学研究王瑞琦;陈洛南【期刊名称】《合成生物学》【年(卷),期】2024(5)1【摘要】随着生物技术与其他各学科如计算科学的发展,合成生物学在功能设计与实验实施方面都取得了长足的进展。
合成生物学近年来在计算生物学与人工智能等交叉学科领域引起广泛兴趣。
从数学科学的角度,设计各种具有特定功能的合成生物元件的理论不断涌现,如基因开关、基因振子、生物逻辑门等。
从生物技术角度,基因工程、蛋白(酶)的化学修饰自组装等生物合成及功能化策略也取得了巨大进步。
这些相关方面的长足发展,也大大促进了合成生物学的发展。
本文重点从生物分子网络动力学的角度,深入阐述各种具有特定功能的合成生物网络背后的理论基础与分析方法,其中包括生物功能器件如开关与振子,以及数学与网络理论相关的因素,包括正负反馈回路与动力学的相关性、非线性因素与时间延迟产生的原因、稳定性与分支相关理论、周期振子的鲁棒性、周期可调性等动力学相关的理论基础与分析方法,为进一步设计更为复杂或者更易实验合成的生物器件提供可以借鉴的理论分析方法。
【总页数】11页(P77-87)【作者】王瑞琦;陈洛南【作者单位】上海大学数学系;中国科学院分子细胞科学卓越创新中心;浙江省系统健康科学重点实验室【正文语种】中文【中图分类】Q816【相关文献】1.工业Fe-Mn催化剂上基于详细反应机理的F-T合成动力学模型Ⅰ.烯烃再吸附动力学研究2.工业Fe-Mn催化剂上基于详细反应机理的F-T合成动力学模型Ⅱ.不同校正方法的动力学模型分析3.基于社会网络分析的合成生物学合著网络研究4.基于系统生物学和合成生物学的重要平台化学品生物制造的研究进展5.合成生物学研究的特征与趋势——基于CiteSpace的数据分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
合成生物学实验报告一、实验目的本实验旨在通过合成生物学技术，构建具有特定功能的生物系统，进而探索生物组织和基因调控的机制，为生物学研究和工程应用提供新的方法和思路。
二、实验材料1. 大肠杆菌菌株2. 质粒载体3. 抗性标记基因4. 反义RNA序列5. 荧光素酶基因6. 基因编辑工具三、实验步骤1. 构建质粒载体：将反义RNA序列和荧光素酶基因插入质粒载体中；2. 将质粒导入大肠杆菌中：通过转化等方法将构建好的质粒导入大肠杆菌细胞内；3. 基因编辑：利用基因编辑工具对大肠杆菌基因组进行编辑，使其表达具有特定功能的基因。
四、实验结果经过实验操作，成功构建了具有特定功能的质粒载体，并将其导入大肠杆菌中。
经过基因编辑后，观察到目标基因的表达被抑制，同时荧光素酶基因的表达得到增强，验证了实验的有效性。
五、实验结论合成生物学技术为研究者提供了探究生物学基本问题和开发生物医学应用的新途径。
本实验成功构建了具有特定功能的生物系统，验证了合成生物学技术在基因调控和功能表达方面的潜力，为进一步的研究奠定了基础。
六、实验意义本实验展示了合成生物学在生物学研究和应用中的重要作用，为生物工程、医学治疗等领域的发展提供了新的方法和思路。
展望未来，合成生物学技术将成为生物学研究的重要工具，推动生命科学的发展与进步。
七、参考文献1. Gibson, D.G., Benders, G.A., et al. (2008). One-step assembly in yeast of 25 overlapping DNA fragments to form a complete synthetic Mycoplasma genitalium genome. Proc Natl Acad Sci USA 105(51):20404-20409.2. Chen, Y., Yan, S., et al. (2019). CRISPR/Cas9-mediated genome editing in Drosophila. Methods 161: 40-46.。
合成生物学相关文献摘要：通过将组成生物系统的各类单元模块化、标准化，合成生物学希望达成一种新的生物技术发展模式：即从主要开发里欧那个天然生物系统既有功能，变为用人工设计合成的生物系统来完成天然系统不能完成或者完成效率低的功能。
合成生物学通过开展生物元件或者器件、生物途径等多个层次的工程化研究来实现上述目标。
◆综述:1.Boyle PM,Silver PA.2009. Harnessing nature’s toolbox: regulatory elements forsynthetic biology. J R Soc Interface, doi；10.1098.rsif.f8.0521.focus2.McArthur IV GH，Fong SS.2010. Toward engineering synthetic microbialmetabolism. J Biomed Biotechnol,doi:10.1155/2010/459760。
综述了元器件工程（components engineering）、和途径工程（pathway engineering）的进展。
3.Andrianantoandro E,Basu S,Karig D,et al.2006.Synthetic biology:new engineeringrules for an emerging discipline. Mol Syst Biol,2:14-27。
◆合成生物学元器件工程：利用不同调控机制的人工调控器件:4.Boyle PM,Silver PA.2009. Harnessing nature’s toolbox: regulatory elements forsynthetic biology. J R Soc Interface, doi；10.1098.rsif.f8.0521.focus。
系统的综述了国际上相关工作研究:细胞中的转录调控、RNA调控、蛋白质信号转导等生物调控机制都已经被成功的用于构建合成生物调控元件。
转录调控5.Elowitz MB，Leibler S.2000. Asynthetic oscillatory network of transcriptionalregulators. Nature,403:335。
基于转录调控的合成调控器件：基因振荡器6.Stricker J,Cookson S,Bennett MR, et al.2008. A fast, robust and tunablesynthetic gene oscillator. Mature 456：基因振荡器7.Ajo-Franklin CM, Drubin DA, Eskin JA, et al. 2007.Rational design of memory ineukaryotic cells. Genes Dev,21:2271-2276。
对输入信号具有永久“记忆”功能的转录调节单元。
8.Friedlland AE,Lu TK et al.2009. Synthetic gene networks that count.Science,324:1199-1202。
计数器RNA的调控：9.Isaacs FJ,Dwyer DJ,Collins JJ.2006. RNA Synthetic biology. Natbiotechnol,24:545-554。
位于5‘非翻译区（UTR）的Riboswitch可作为小分子感受器，用于小分子信号调控蛋白质的翻译。
10.Win MN, Smolke CD.2008. Higher-order cellular information processing withsynthetic RNA devices. Science 322:456-460。
Riboswitch区域还可以和核酶相连，通过小分子控制核酶的催化功能。
11.Bayer TS,Smoke CD.2005. Programmable ligandcontrolled riboregulators ofeukaryotic gene expression. Nat Biotechnol,23:337。
利用Riboswitch可设计感受单种小分子信号的“翻译开关”，在特定小分子存在时候实现（或解除）对特定mRNA的翻译机制，还可以实现用多种小分子信号的组合输入来调控蛋白质表达水平。
12.Rinaudo K，Bleris L，Maddamsetti R，et al.2007. A universal RNAi-based logicevaluator that operates in mammalian cells. Nat Biotechnol,25。
设计验证了小干扰RNA（siRNA）的组合逻辑调控能力，同一阻遏蛋白由两种具有不同UTR区的mRNA编码，只有当良好总相应的siRNA同时存在时候，其下游基因的抑制才能被解除。
13.Swinburne IA, Miguez DG, Landgraf D,et al.2008. Intron length increasesoscillatory periods of gene expression in animal cells. Genes Dev,22；2342。
在高等真核生物中，内含子也可以是mRNA层次调节的重要途径。
内含子可能调控的机制之一，是增长mRNA的成熟时间，延长蛋白质表达。
Swinburne 等用一个内含子和自抑制回路的人工基因器件验证了该器件能够产生脉冲式的基因表达，并且脉冲的频率依赖于内含子的长度。
信号转导蛋白调控：14.Moglich A, Ayers RA，Moffat K.2009. Design and signaling mechanism oflight-regulated histidine kinases. J Mol Biol, 358:1433-1444。
Moglich等用感光的LOV结构域（PAS结构域的一个亚家族）替换了一种天然组氨酸激酶中感受氧分压的LOV结构域，成功合成了一种人造感光信号蛋白。
15.Koide S.2009. Generation of new protein functions by nonhomologouscombinations and rearrangements of domains and modules. Curr Opin Biotechnol,20。
综述了近年来通过结构域重排获得新的功能的蛋白质，特别是新的结合蛋白、分子开关蛋白的研究进展。
元器件的模块化、通用性、多样化:16.Skerker JM, Perchuk BS, et al.2008. Rewiring the specificity of two-componentsignal transduction systems. Cell,133:1043-等用细菌双组分系统，展示了仅仅通过两个界面残基的突变，就能改变上游组氨酸激酶和下游效应分子的连接特异性，从而改变了信号通路。
但不破坏相应的调节、调控或者催化功能。
17.Bhattacharyya RP,Remenyi A,Yeh BJ,et al.2006. Domains,motifs,and scaffolds:therole of modular interactions in the evolution and wiring of cell signaling circuits.Annu Rev Biochem,75。
新的相互作用特异性还可以通过在上下游分子中分别引入的“插座”（adaptor）结构域、能够被adaptor特异性识别的配体结构域实现。
Lim等用这一策略改造了MAPK激酶信号传导通路中脚手架蛋白的adaptor结构域，实现了真核细胞中信号通路的重连接。
18.Ellis T,Wang X,2009. Diversity-based，modelguided construction of sysnthesicgene networks with predicted functions. Nature Biotechnol,27。
除了相互作用的特异性以外，相互连接的上下游部件之间的输入输出强度不匹配，也是部件之间不能协同工作的原因，Ellis等通过构建启动子文库，获得一系列有不同定量特性（转录活性）的启动子，实现对其定量测试。
在后续设计的调控网络中，依据数学模型，直接选择使用具有所要求的定量特性的启动子元件。
这一工作很好的战士了合成生物学通过序列变化产生有多样化定量特性的同类功能元件，以及模块化构建复杂生物系统的研究策略。
人工器件的设计与筛选19.Koide S.2009. Generation of new protein functions by nonhomologouscombinations and rearrangements of domains and modules. Curr Opin Biotechnol,20。
在相关天然蛋白结构序列数据较为充分的情况下，合理设计有可能把对连接片段的筛选范围缩小至数十种，对结构域界面的筛选范围缩小到数个氨基酸为点突变。
20.Mandell DJ，Kortemme T.2009. Computer-aided design of functional proteininteractions. Nat Chem Biol,5:797目前，在蛋白质天然结构框架上从头设计新的相互作用尽管已经取得很大的进展，但很大程度上还受到理论模型精度不足的限制。
对一些蛋白质家族，如细菌双组份信号转导蛋白、DNA结合结构域等，对其序列、结构、进化信息的分析有可能让我们判别其像话作用界面剂界面上对像话作用特异性有决定性影响的残基。
对这些位置的序列进行设计或者有限的随机突变可获得新的相互作用特异性。
人工调控元件用于研究天然调控系统21.Kornmann B，Currie E，Collins SR，et al.2009. An ER-Mitochondria tetheringcomplex revealed by a synthetic biology screen. Science,325。
用人工构建的、包含线粒体膜结合结构与和内质网膜结合结构域的人工蛋白导入酵母细胞，用遗传互补的方法发现了内源线粒体-内质网系连复合物。
◆合成生物学途径工程途径设计22.Prather KLJ, Martin CH.2008. De novo biosynthetic pathways: rational design ofmicrobial chemical factories. Curr Opin Biotechnol,19:468。
