合成生物学:理论、方法与应用

目录**章 合成生物学概述 1**节 合成生物学的起源与发展 1一、合成生物学的起源 1二、合成生物学的诞生 2三、合成生物学的发展 3四、合成生物学发展中的重要里程碑 5五、我国合成生物学的发展 8第二节 合成生物学的定义和内涵 9一、合成生物学的定义 9二、合成生物学的内涵 9第三节 合成生物学面临的问题 11一、生物武器威胁 11二、生物恐怖主义和生物犯罪威胁 12三、网络生物安全威胁 14四、生物黑客 15五、生态环境问题 16六、伦理问题 17参考文献 18第二章 合成生物学的学科基础 21**节 合成生物学与分子生物学 21一、分子生物学对合成生物学的影响 21二、合成生物学中的分子生物学要素 22第二节 合成生物学与系统生物学 30一、系统生物学对合成生物学的影响 30二、合成生物学中的系统生物学要素 31第三节 合成生物学与电子工程学 34一、电子工程学对合成生物学的影响 34二、合成生物学中的电子工程学要素 35第四节 合成生物学与基因工程 36一、基因工程对合成生物学的影响 36二、合成生物学中的基因工程要素 37第五节 合成生物学与代谢工程 46一、代谢工程对合成生物学的影响 46二、合成生物学中的代谢工程要素 47参考文献 50第三章 合成生物系统的底盘 52**节 底盘与底盘细胞 52一、底盘的概念 52二、常用的底盘细胞 52第二节 底盘工程技术 55一、工程化天然微生物 55二、基因组精简优化的微生物底盘 56三、全合成底盘 57第三节 基因线路导入底盘细胞的方法 58一、导入大肠杆菌 59二、导入动物细胞 59三、导入酵母细胞 60参考文献 60第四章 合成生物系统的基因表达调控 62**节 基因表达调控的基本概念 62第二节 基因表达调控过程 64一、DNA复制与调控 64二、转录与转录调控 65三、翻译及翻译调控 68第三节 基因表达调控对象 70一、启动子 70二、操纵子 78三、增强子 80四、沉默子 81五、弱化子 82六、绝缘子 85第四节 基因表达调控策略 85一、基于启动子和终止子的调控 85二、基于DNA结合蛋白的调控 87三、基于RNA的调控 87四、基于重组酶的调控 114五、基于CRISPR-Cas系统的调控 121六、基于细菌双组分信号转导系统的调控 132参考文献 136第五章 生物砖 139**节 生物砖简介 139一、生物砖起源 139二、生物砖标准 139三、生物砖术语 140第二节 生物砖3A拼接 142一、3A拼接简介 142二、3A拼接原理 143三、3A拼接标准 145第三节 生物砖类型 149一、启动子 149二、核糖体结合位点 151三、蛋白质编码序列 152四、终止子 154五、质粒骨架 155第四节 生物砖管理 157一、查看组件 157二、提交组件 160三、编辑组件 161第六章 合成生物系统中的逻辑门 164一、基本概念 164二、非门 165三、与门 166四、或门 168五、与非门 169六、或非门 171七、异或门 172参考文献 174第七章 合成受体 175**节 受体和配体 175一、受体和配体的概念 175二、天然受体的分类 176第二节 用于检测细胞表面结合分子的合成受体 186一、嵌合抗原受体与SynNotch受体 186二、用于检测可溶性分子的受体 193参考文献 198第八章 基因线路设计 200**节 基因线路设计的工程化理念 200一、研究策略 200二、研究范式 200三、设计原则 204第二节 基因线路的结构 205一、基本结构 205二、级联 206三、反馈 209四、前馈 212第三节 影响基因线路的因素 215一、元件因素 215二、线路因素 216三、底盘因素 216第四节 经典基因线路 217一、双稳态开关 217二、振荡线路 219三、群体感应线路 222四、细胞成像线路 224五、计数器 227六、放大器 230七、细胞分类器 232八、基因计算线路 233参考文献 236第九章 合成生物学应用 238**节 合成生物学在民用领域的应用 238一、绿色生物制造 238二、食品生产 240三、环境治理 242四、药物筛选 244五、传染病防治 245六、癌症治疗 249七、生物医药制造 255八、农业生产 258九、其他应用 261第二节 合成生物学在军事领域中的应用 264一、军用医药开发 264二、军用能源 265三、军用材料 266四、军用生物传感器 266参考文献 267