编辑推荐
这是一本系统性总结和阐述合成生物学理念、理论、方法和工程应用的著作。
内容简介
本书内容涉及合成生物学概述、合成生物学原理、合成生物系统的基因线路、合成生物系统的设计与组装、合成生物系统的调控与优化、无细胞合成生物系统、合成生物学建模与计算机辅助工具、合成生物学的应用、合成生物学引发的新浪潮与颠覆九部分。附录部分还收入了合成生物学专用名词、重要合成生物学会议和科学家、经典的合成生物学技术、主要的合成生物学网站和资源等重要信息。
作者简介
编者李春，男，1970年2月出生，北京理工大学教授，博士生导师，生物技术系主任，生物工程学科带头人。
章节目录
版权信息
《合成生物学》编写人员
内容提要
前言
第1章 合成生物学概述
1.1 合成生物学的起源与发展
1.1.1 合成生物学的诞生与历史
1.1.2 发展中的重要科学发现和重要节点
1.1.3 合成生物学的定义与研究策略
1.1.4 合成生物学的发展趋势预测
1.2 合成生物学的产生过程
1.2.1 与遗传学和分子生物学的交叉
1.2.2 与系统生物学和生物信息学的交叉
1.2.3 与基因工程和代谢工程的交叉
1.3 合成生物学的工程化特质与研究范畴
1.3.1 合成生物学的工程化特质
1.3.2 合成生物学的研究范畴
参考文献
第2章 合成生物学原理
2.1 合成生物学解析的思路
2.1.1 生物系统的解耦
2.1.2 生物系统的抽提
2.1.3 生物系统的标准化
2.2 生物积块的标准化及定量化
2.2.1 生物积块的通用符号和功能描述
2.2.2 生物积块的标准连接方法
2.2.3 生物积块标准的定量机制
2.3 合成生物系统的层级化结构
2.3.1 生物元件
2.3.2 生物装置
2.3.3 生物系统
2.3.4 多细胞交互与群体感应
2.4 合成生物系统的逻辑结构
2.4.1 合成生物系统的基本逻辑结构
2.4.2 合成生物系统的组合逻辑结构
2.4.3 合成生物系统逻辑结构分析的重要性
2.5 合成生物系统定量研究方法
2.5.1 合成生物学设计方法概述
2.5.2 合成生物学计算模型概述
2.6 合成生物系统的设计原理与简约性
2.6.1 合成生物系统的设计原理
2.6.2 合成生物系统的简约性
2.7 合成新反应与网络的设计原理
2.7.1 合成基因网络的工程化设计原理
2.7.2 新反应途径的开发
2.7.3 定向进化基因网络设计原理
2.7.4 组合同源代谢网络
2.7.5 组合异源代谢网络
参考文献
第3章 合成生物系统的基因线路
3.1 基因线路概述
3.1.1 基因线路的起源
3.1.2 基因线路的类型
3.2 基因线路调控元件
3.2.1 启动子
3.2.2 终止子
3.2.3 弱化子
3.2.4 增强子
3.2.5 阻遏子
3.2.6 绝缘子
3.2.7 核糖体结合位点
3.2.8 转录因子
3.3 逻辑门基因线路
3.3.1 “与”门基因线路
3.3.2 “或”门基因线路
3.3.3 “非”门基因线路
3.3.4 “与非”门基因线路
3.3.5 “或非”门基因线路
3.4 开关基因线路
3.4.1 转换开关
3.4.2 双相开关
3.4.3 核糖开关
3.4.4 RNA开关
3.4.5 双稳态开关
3.5 基因线路调控方式
3.5.1 基因线路纠错
3.5.2 基因线路放大
3.6 基因线路实例
3.6.1 振荡器与生物节律
3.6.2 细胞记忆基因线路
3.6.3 光控开关与生物成像
参考文献
第4章 合成生物系统的设计与组装
4.1 合成生物系统的设计
4.1.1 合成生物系统底盘细胞的选择
4.1.2 合成生物系统所需元件和途径挖掘
4.1.3 合成生物系统的计算机辅助设计与分析
4.2 合成生物系统的组装与构建
4.2.1 转录单元的合成组装
4.2.2 多基因代谢途径的构建
4.2.3 染色体和基因组的组装
4.2.4 合成生物系统的构建
4.3 合成生物系统的优化
4.3.1 单一基因的优化
4.3.2 多基因途径的组合优化
4.3.3 基因组简化和重构
4.4 合成生物系统的分析与筛选
4.4.1 合成生物系统分析技术
4.4.2 合成生物系统筛选技术
4.5 “设计-构建-检验-重设计”的特征循环
4.5.1 功能模块与底盘适配性分析与评价
4.5.2 人工体系运行效率的最优化
4.5.3 快速检测技术对合成生物系统重设计的影响
4.5.4 合成生物系统的系统性进化
4.6 合成生物系统中的细菌间相互作用
4.6.1 典型的群体感应系统
4.6.2 混菌系统（群体感应）在合成生物学中的应用
参考文献
第5章 合成生物系统的调控与优化
5.1 合成生物系统的单点调控与优化
5.1.1 合成生物系统在DNA水平的调控与优化
5.1.2 合成生物系统在RNA水平的调控与优化
5.1.3 合成生物系统在蛋白质水平的调控与优化
5.1.4 合成生物系统在XNA以及XNAzymes的调控与优化
5.1.5 合成生物系统的全局调控与优化
5.2 合成生物系统在基因组水平的全局调控与优化
5.2.1 传统的基因打靶技术
5.2.2 FokⅠ介导的合成生物系统基因组编辑技术（ZFN与TALEN）
5.2.3 CRISPR-Cas9系统介导的合成生物系统基因组编辑技术
5.2.4 基因组大片段的插入、删除和剪切-粘贴
5.2.5 宏基因组学和比较基因组学
5.2.6 总结与展望
5.3 合成生物系统的理性调节与随机调节
5.3.1 合成生物系统在转录组学和蛋白质组学水平的调控
5.3.2 合成生物系统在代谢组学水平的调控
5.3.3 合成生物系统在功能基因组学水平的调控
5.3.4 组学的未来
参考文献
第6章 无细胞合成生物系统
6.1 无细胞合成生物学理念与设计原理
6.1.1 直接体系控制
6.1.2 原位检测和产品获取
6.1.3 加速“设计-构建-测试”周期
6.1.4 毒性物质忍耐性
6.1.5 扩展生命化学
6.1.6 经济性
6.1.7 效率
6.2 无细胞合成生物系统的分类
6.2.1 基于细胞提取物体系
6.2.2 纯化体系
6.2.3 多酶体系
6.3 无细胞合成生物系统的工程改造
6.3.1 系统优化
6.3.2 基因模板
6.3.3 蛋白质合成
6.3.4 小分子合成
6.3.5 人工细胞
6.4 无细胞合成生物系统的工程应用
6.4.1 结构生物学
6.4.2 高通量筛选
6.4.3 生物医药
6.4.4 生物催化
6.4.5 疾病诊断
参考文献
第7章 合成生物学建模与计算机辅助工具
7.1 概述
7.1.1 合成生物学建模目的及模型特点
7.1.2 计算机技术对于合成生物学研究的重要性
7.2 合成生物系统数学建模的基本分析方法
7.2.1 合成生物系统建模的基本分析流程
7.2.2 模型拓扑结构的分析与确定
7.2.3 模型动力学参数的确定
7.3 合成生物系统数学模型的分析与评价
7.3.1 稳定性分析与评价
7.3.2 鲁棒性和敏感性分析
7.4 合成生物系统的基本数学模型
7.4.1 基本蛋白质表达模型
7.4.2 逻辑门模型
7.4.3 双稳态开关模型
7.4.4 振荡器模型
7.4.5 群体感应线路模型
7.5 合成生物系统在大数据时代的文库构建与建模
7.5.1 合成生物学模型与文库在大数据时代的特点
7.5.2 大数据时代下合成生物系统建模与文库构建的挑战和问题
7.5.3 合成生物系统建模在大数据时代的发展方向
7.6 计算机技术在合成生物学研究中的运用
7.6.1 生物小分子的计算机辅助设计与改造
7.6.2 基因线路的计算机辅助设计与分析
7.6.3 合成路径和反应过程的计算机辅助设计
参考文献
第8章 合成生物学的应用
8.1 绿色化工方面的应用
8.1.1 化学品的绿色制造
8.1.2 生物能源的绿色制造
8.2 环境治理方面的应用
8.3 医药方面的应用
8.3.1 传染疾病的防治
8.3.2 癌症及其他疾病的治疗
8.3.3 药物筛选
8.3.4 生物医药的先进制造
8.4 抗逆性改造方面的应用
8.4.1 抗发酵抑制物
8.4.2 抗毒性中间产物
8.4.3 抗毒性终产物
8.5 其他方面的应用
8.5.1 解释生物图案形成机理
8.5.2 构建大肠杆菌条件反射回路
参考文献
第9章 合成生物学引发的新浪潮与颠覆
9.1 合成生物学的全球战略地位和经济效益
9.1.1 全球布局
9.1.2 各国战略投资分析
9.1.3 军事领域的应用
9.1.4 民用市场前景分析
9.2 合成生物学作为颠覆性新兴技术的优势
9.2.1 与传统农业、发酵产业的比较
9.2.2 颠覆性技术和手段
9.2.3 可持续性和潜力
9.3 国际主要合成生物学研究中心与热点
9.3.1 全球公立研发中心布局
9.3.2 全球私立研发中心布局
9.3.3 全球研究热点
9.3.4 研究前景与展望
9.4 合成生物学的安全与伦理探讨及策略
9.4.1 面临的伦理争议
9.4.2 伦理研究的意义
9.4.3 伦理研究的指导意义
9.4.4 伦理相关政策的完善
参考文献
附录
附录一 合成生物学专有名词英汉对照
附录二 国内外重要合成生物学会议及科学家简介
一、国内外重要合成生物学会议
二、国内外著名科学家
附录三 iGEM大赛以及优秀作品简介
iGEM大赛
iGEM大赛优秀作品简介
附录四 经典的合成生物学技术
附录五 主要的合成生物学网站和资源
合成生物学是2019年由化学工业出版社出版,作者李春 主编。
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