![合成生物学导论 [Introdution to Synthetic Biology]](https://pic.qciss.net/12236220/59b6764bNef9751a1.jpg)
具体描述
内容简介
《合成生物学导论》共分5章。第1章介绍合成生物学的基本概念和内容，使读者对合成生物学有一个全面的了解。第2章和第3章介绍合成生物学设计和分析的基本方法、合成生物学的层次化结构和概念及合成生物学中的常用算法。第4章和第5章介绍合成生物学在基础和实际应用方面的研究内容、成果和进展，包括经典的双稳态开关、大肠杆菌成像系统、微生物计算机、合成青蒿酸的微生物工厂等。合成生物学是21世纪的新兴交叉科学，强调“设计”和“重设计”，其目的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。合成生物学的发展要以生物学、化学、物理学、数学、信息科学、工程科学、计算机科学等相关学科的发展为基础。
《合成生物学导论》可作为具有一定生物学基础的本科生和研究生教材，也可作为相关领域的学者和研究人员的参考书。
目录
序一序二
前言
专有名词英汉对照表
第一章 绪论
第一部分 合成生物学概述
1．1 合成生物学的诞生
1．2 合成生物学的定义
1．3 合成生物学的研究内容
1．3．1 生物大分子的合成与模块化
1．3．2 生物基因组的合成、简化与重构
1．3．3 合成代谢网络
1．3．4 遗传／基因线路的设计与构建
1．3．5 细胞群体系统及多细胞系统研究
1．3．6 数学模拟和功能预测
1．4 合成生物学的意义
1．4．1 加速合成生物系统工程化的进程
1．4．2 验证和深化对于生物现象的理解，
1．5 合成生物学的工程本质
1．6 合成生物学与相关生物学科
1．6．1 与遗传工程的关系
1．6．2 与分子生物学和细胞生物学的关系
1．6．3 与系统生物学和功能基因组学的关系
1．6．4 与生物信息学的关系
1．7 合成生物学国际会议及国际遗传机器大赛
1．7．1 合成生物学国际会议（SyntheticBiologyx）
1．7．2 国际遗传机器大赛
第二部分 合成生物学引发的思考
1．8 人类千造物主
1．8．1 道德规范
1．8．2 对环境无控制地排放
1．8．3 生物武器的滥用
1．8．4 对生物的专利与垄断
1．8．5 创造人工生命？
1．8．6 究竟该如何应对？
第2章 合成生物系统的设计
第一部分 合成生物系统的模块化与层次化结构
2．1 合成生物学的模块化设计
2．1．1 模块设计的三个特征因素
2．1．2 细胞本底环境对模块化设计的影响
2．1．3 无细胞合成生物系统
2．2 标准化生物模块——生物积块
2．2．1 BioBrick命名规则
2．2．2 BioBrick的连接
2．3 标准定量机制
2．3．1 PoPS
2．3．2 RIPS
2．4 生物系统的层次化结构
2．4．1 生物部件“Pan”
2．4．2 生物装置“Device”
2．4．3 生物系统“System”
2．4．4 细胞群体系统及多细胞系统
第二部分 合成生物系统的逻辑拓扑结构
2．5 串联
2．6 单输入
2．7 多输入
2．8 反馈
2．9 前馈
第3章 合成生物系统的数学模拟与性能分析
第一部分 生物系统的数学模拟
3．1 常微分方程
3．1．1 质量作用定律
3．1．2 米氏方程
3．1．3 希尔方程
3．2 Logistic模型
3．2．1 单种群细胞自由生长的Logistic模型
3．2．2 两种细胞自由生长的Logistic模型
3．3 主方程
3．4 随机微分方程
3．5 模式识别
3．5．1 聚类分析
3．5．2 分类分析
3．6 小结
第二部分 合成生物系统性能分析
3．7 常用性能指标
3．7．1 稳定性
3．7．2 鲁棒性
3．7．3 响应快速性
3．8 稳定性分析
3．9 鲁棒性分析／敏感性分析
3．10 提高系统稳定性和鲁棒性的机制
3．10．1 冗余
3．10．2 反馈控制
3．10．3 特异性和保真度
第4章 合成生物学的基础研究
第一部分 模拟逻辑功能的基础研究
4．1 逻辑门功能遗传线路
4．2 基因调控开关
4．2．1 转换开关
4．2．2 双相开关
4．2．3 Riboswitch
4．2．4 双稳态开关
4．3 ReprCSSilator
4．4 细胞群体系统脉冲发生器
第二部分 其他方面的合成生物学基础研究
4．5 控制群体数量的基因线路
4．6 人工细胞群体图案系统
4．7 人工转录级联线路
4．8 工程化的支架蛋白
4．9 重构T7噬菌体基因组
第5章 合成生物学的应用研究
5．1 合成生物学应用于维护人类健康
5．1．1 环境控制的大肠杆菌对癌细胞的侵入系统
5．1．2 合成青蒿素的微生物工厂
5．2 合成生物学应用于生产生物能源利用工程化的大肠杆菌非发酵代谢途径生物合成高级醇
5．3 合成生物学应用于环境治理砷离子的检测
5．4 合成生物学应用于其他方面
5．4．1 大肠杆菌成像系统
5．4．2 微生物计算系统
参考文献
主要网站
附录A 名词解释
附录B iGEM参赛项目选介
1．幽门螺杆菌疫苗
2．艾滋病的治疗
3．芳香烃类污染物的检测
4．丁醇的生物合成
5．基因反馈调节治疗脓毒症
6．大肠杆菌香味剂
名词索引
人名索引
精彩书摘
《合成生物学导论》：（2）人工改造蝙蝠冠状病毒。生物信息学的分析表明，21世纪初SARS（severeacquired respiratory syndrome）传染病来源于一种蝙蝠冠状病毒。蝙蝠冠状病毒一般不能在细胞培养物和实验室动物之中繁殖，因此M.M.Becker等用合成生物学方法使蝙蝠病毒刺突蛋白的针结构域与感染人类的SARS病毒相应蛋白的外结构域互换，使这种工程化病毒能够在鼠科和灵长类动物细胞中复制，为SARS病毒的研究开发了通用平台，从而帮助人们了解动物源性病毒怎样获得感染人类的向性（亲和性），促进对SARS病毒变异的研究和预防。
·在发现新药方面
（1）利用合成基因线路筛选提高抗结核药物活性的小分子。W.Weber等在人类的胚肾细胞中植入了一个基于EthR的合成基因线路，通过此基因线路筛选了能够关闭结核分枝杆菌（Mycobacterium tuherculosis）对抗生素乙硫异烟胺（ethionamide，ETH）抗性的小分子。ETH是一种重要的抗结核药物，常用于感染具有多种耐药抗性结核分枝杆菌患者的治疗，但ETH需要被分枝杆菌酶激活后才能发挥抗生素活性。结核分枝杆菌中的ethA基因编码的单加氧酶EthA能够催化ETH的活性。然而，由EthA在转录水平被TetR／CamR类阻遏蛋白EthR所抑制，因此这种激活常常效率很低。为了筛选能够穿过细胞膜到达细胞内的病原体使EthR失活且对哺乳动物细胞没有毒性的复合物，W.Weber等将EthR与VP16转录反激活因子（transactivator）融合成为一个新的转录因子，使其能够与EthR专一的操纵子OethR结合激活下游哺乳动物启动子并表达报告基因。W.Weber等利用此种方法对一个合成化合物库进行筛选，发现几种复合物能抑制EthR活性，并最终发现小分子酯类2—丁酸苯乙酯（2—phenylethyl—butyrate）满足上面的所有要求且能激活结核分枝杆菌中EthA的表达，使病原体对抗生素ETH更加敏感。这一发现为抗结核病的新药发现提供了崭新思路。
……
前言/序言
合成生物学是21世纪初出现的一门新兴交叉学科，在这里，生物学、工程学和数学紧密地结合在一起。合成生物学的出现是分子生物学经历了半个多世纪的发展，特别是人类基因组和模式生物基因组计划实施以来，伴随着生物信息学和系统生物学迅速发展的一个合乎逻辑的结果。在人类深入认识生命现象的基础上，合成生物学旨在设计和构建工程化的生物系统，使其能够处理信息、操作化合物、制造材料、生产能源、提供食物、保持和增强人类的健康和改善我们的环境。因此，合成生物学既是一门科学，也是一门技术，它是继遗传工程之后出现的新一代生物技术，代表了生物技术发展的一个新的制高点。2004年美国麻省理工学院主办的世界著名科技杂志Technolog Review，曾将合成生物学列为将改变世界的十大新出现技术之一。在2008年以合成生物学为主题的第322次香山科学会议上，与会专家一致肯定了合成生物学对我国未来国民经济发展的重大意义。无论是我国制定的中长期科技发展规划，或者是国务院颁发的《促进生物产业加快发展的若干政策》，都对生物技术给予极为充分的重视。在中国科学院最近出版的《创新2050：科学技术与中国的未来》系列丛书之一——《科技革命与中国的现代化——关于中国面向2050年科技发展战略的思考》一书中，将人造生命和合成生物学列为22个战略性科技问题之一；同时又将人造生命和合成生物学预测为“可能出现革命性突破的4个基本科学问题”之一。
用户评价
这本书以一种我前所未见的视角，深入浅出地剖析了合成生物学这个新兴领域的方方面面。我原本对这个领域只有模糊的概念，认为它不过是基因工程的某种升级版，但读完这本书，我才意识到它的宏大之处和无限可能。作者在开篇就旗帜鲜明地指出了合成生物学的核心在于“设计”与“构建”生命系统，这与传统生物学侧重于“理解”和“操纵”有着本质的区别。书中详尽地介绍了构建模块（building blocks）的概念，从DNA序列到基因调控元件，再到更复杂的通路和网络，作者都用生动的语言和清晰的图示进行了解释。我尤其印象深刻的是关于“标准件”（standard parts）的讨论，这让我联想到工程学中的模块化设计，通过标准化接口，可以像搭积木一样组装出具有特定功能的生物系统。书中对这些标准件的分类、特性以及如何进行组合的阐述，为我理解合成生物学的工程化思维打下了坚实的基础。此外，作者还探讨了从简单元件到复杂系统的设计流程，以及在这一过程中面临的挑战，例如“设计-构建-测试-学习”（Design-Build-Test-Learn）的循环。这个循环的设计理念，让我感受到了科学研究的严谨与迭代性。这本书不仅仅是知识的灌输，更重要的是它点燃了我对这个领域探索的热情，让我开始思考如何利用合成生物学解决现实世界中的问题，例如开发新型药物、生物燃料，甚至修复环境。
评分这本书犹如一位经验丰富的向导，带领我穿越合成生物学的迷宫。作者用一种非常直观的方式，将抽象的概念具象化。我一直对生物体的“可预测性”感到好奇，这本书则从“工程化”的角度，为我揭示了实现这种可预测性的方法。书中对“标准件库”（part library）的构建和管理进行了详尽的介绍，这让我看到了构建复杂生物系统的基础。我尤其喜欢书中关于“基因回路”（genetic circuits）的设计和模拟的章节，它让我明白了如何通过组合简单的基因元件，构建出具有特定逻辑功能的系统，类似于计算机中的逻辑门。作者还深入探讨了“细胞工厂”（cell factory）的设计与优化，这为实现生物制造的高效性和经济性提供了理论指导。我印象深刻的是关于“代谢工程”（metabolic engineering）的讨论，它展示了如何通过改造微生物的代谢网络，使其能够生产出我们所需的化学品。这本书的价值在于，它不仅传授了知识，更重要的是培养了读者的工程思维和创新能力。
评分这本书如同一个充满智慧的宝库，为我揭示了合成生物学的深邃内涵。作者以一种逻辑严谨的笔触，阐述了合成生物学在理论和实践上的重大突破。我一直对“生命设计”（life design）的概念感到好奇，这本书则从“工程化”的角度，为我解释了如何实现这一目标。书中关于“基因调控元件”（gene regulatory elements）的介绍，让我明白了如何精确控制基因的表达。我尤其喜欢书中关于“人工代谢”（artificial metabolism）的章节，它让我看到了通过改造微生物的代谢网络，来生产高价值产品的可能性。作者还深入探讨了“生物传感器”（biosensors）的开发，这为环境监测和疾病诊断提供了全新的解决方案。这本书的价值在于，它能够激发读者的求知欲，并鼓励我们以一种全新的视角来审视生命，并积极参与到合成生物学未来的发展中来。
评分这本书如同一个精心编织的知识网，将合成生物学的各个环节紧密相连。作者在开篇就提出了“功能性生物分子设计”的核心理念，并将此贯穿全文。我一直对生物体的“智能”感到好奇，这本书则从“工程化”的角度，解释了这种智能是如何被构建和实现的。例如，书中对“基因开关”（gene switches）的介绍，让我明白了如何通过外部信号来精确控制基因的表达，从而实现对细胞行为的精细调控。我尤其被“生物传感器”（biosensors）的设计原理所吸引，作者详细阐述了如何利用生物分子识别特定的目标，并将这种识别转化为可检测的信号，这为疾病诊断和环境监测提供了全新的解决方案。书中对“人工代谢途径”（artificial metabolic pathways）的构建也进行了深入探讨，这让我看到了通过重构生物体内部的化学反应网络，来生产高附加值化学品和药物的巨大潜力。作者在论述这些复杂的技术时，并没有忽略其背后的逻辑和原理，而是循序渐进地引导读者理解。读完这本书，我感觉自己仿佛拥有了一把钥匙，能够打开理解和改造生命的新大门。
评分这本书犹如一本充满启迪的指南，引导我理解合成生物学的核心思想。作者以一种清晰而简洁的语言，阐述了合成生物学与其他学科的交叉与融合。我一直对“系统生物学”（systems biology）和合成生物学的关系感到困惑，这本书则清晰地解释了它们之间的联系与区别。作者强调了“模块化”（modularity）和“抽象化”（abstraction）在合成生物学中的重要性，这让我看到了将复杂生命系统分解为可管理单元的策略。我尤其喜欢书中关于“生物传感器”（biosensors）和“生物逻辑门”（biological logic gates）的章节，它让我明白了如何利用生物分子来实现信息处理和响应。作者还深入探讨了“生物材料”（biomaterials）的开发，这让我看到了利用生物技术创造具有特定功能的材料的巨大潜力。这本书的价值在于，它能够帮助读者建立起对合成生物学整体的认识，并为其进一步的学习打下坚实的基础。
评分这本书提供了一个前所未有的窗口，让我得以窥探合成生物学的宏伟蓝图。作者以一种极具洞察力的方式，勾勒出这个学科如何从基础研究走向应用实践。我原本认为合成生物学离我的生活很遥远，但这本书却让我意识到，它已经悄然改变着我们的世界。书中对“生物制造”（biomanufacturing）的详细介绍，让我看到了利用微生物生产药物、材料和食品的巨大前景。我特别对“定制化药物”的设想感到兴奋，想象一下，我们可以根据个体的基因组信息，设计出能够精准靶向疾病的药物，这无疑将大大提升治疗效果并减少副作用。作者还探讨了“环境修复”（environmental remediation）的应用，例如设计能够降解污染物的微生物，这为解决日益严峻的环境问题提供了新的思路。书中对“生物安全”（biosafety）和“生物伦理”（bioethics）的讨论，也显得尤为重要，它提醒我们在追求技术进步的同时，必须审慎考虑其潜在的风险和影响。这本书的优点在于，它能够激发读者的思考，并促使我们积极参与到关于生命科学未来的讨论中来。
评分阅读这本书的过程，就像是在搭建一座通往全新科学领域的桥梁。作者以一种非常人性化的方式，引导读者一步步深入合成生物学的世界。我并非生物学专业出身，但书中从最基本的DNA结构讲起，到基因的表达调控，再到更复杂的代谢通路和信号转导网络，都讲解得非常透彻。我特别欣赏书中对于“工程化原则”在生物学应用中的阐述，这让我联想到我在其他领域学习到的系统思维和设计方法。作者通过大量生动的案例，例如设计能够生产特定蛋白质的工程菌，或者构建能够检测环境污染物的生物传感器，直观地展示了合成生物学的实际应用。我印象最深刻的是关于“酶工程”（enzyme engineering）的部分，作者详细介绍了如何通过改造酶的结构来改变其催化活性和特异性，这为开发更高效的生物催化剂提供了理论基础。书中还讨论了“基因电路”（gene circuits）的设计，这让我看到了将生物分子连接起来，模拟电子电路的功能，从而实现更复杂的生物功能控制。这种跨学科的融合，正是合成生物学最迷人的地方之一。这本书的语言风格非常流畅，即使是复杂的概念，也能被解释得浅显易懂，让我能够全神贯注地投入其中。
评分这本书如同一幅宏伟的画卷，描绘了合成生物学如何重塑我们对生命的认知。作者以一种充满激情的笔触，阐述了这个领域的潜力和挑战。我一直认为生物学是一门探索性的学科，但这本书让我看到了它也可以是一门“创造性”的学科。书中对“生物编程”（biological programming）的介绍，让我看到了将生命体作为一种可编程的系统来对待的可能性。我尤其被“基因组工程”（genomic engineering）的最新进展所吸引，它让我们能够以前所未有的精度来编辑和设计基因组，从而创造出具有全新功能的生命形式。作者还探讨了“合成基因组”（synthetic genome）的构建，这为我们理解生命的基本要素提供了全新的视角。我印象深刻的是关于“人工细胞”（artificial cells）的设计，这让我们看到了构建具有生命特征但非自然起源的系统的可能性。这本书的优点在于，它能够激发读者的好奇心，并鼓励我们以一种全新的视角来审视生命。
评分这本书如同一个精心策划的展览，展示了合成生物学如何从概念走向现实。作者以一种引人入胜的方式，介绍了合成生物学的关键技术和应用。我一直对“基因回路”（gene circuits）的设计充满兴趣，这本书则详细阐述了其构建原理和应用。我尤其被“生物计算机”（biological computers）的概念所吸引，它让我看到了利用生命体进行计算的巨大潜力。作者还深入探讨了“生物反应器”（bioreactors）的设计与优化，这为实现生物制造的规模化生产提供了技术支持。我印象深刻的是关于“药物开发”（drug discovery）的应用，例如利用合成生物学平台来加速新药的研发过程。这本书的优点在于，它能够激发读者的想象力，并让他们看到合成生物学在改善人类生活方面的巨大潜力。
评分这本书不仅仅是一本教科书，它更像是一次穿越未来生命科学的奇妙旅程。作者以一种令人惊叹的宏观视野，将原本可能晦涩难懂的合成生物学概念，娓娓道来。我一直对生物技术充满兴趣，但常常被其复杂的技术细节所困扰，而这本书恰恰弥补了这一点。它并没有回避技术的深度，但却巧妙地将其融入到对生命本质的哲学思考中。书中关于“人工生命”的讨论，让我不禁思考生命的定义，以及我们作为人类，在创造生命的过程中所扮演的角色。作者对“最小细胞”（minimal cell）的介绍，让我惊叹于生命体的精巧和复杂，也让我看到了通过简化和重构来理解生命的可能性。我特别喜欢书中关于“生物计算机”（biological computation）的部分，它打破了我对计算只能在硅基芯片上进行的固有观念，让我看到了将生命体作为计算平台的巨大潜力。想象一下，利用细胞来处理信息，诊断疾病，甚至进行药物递送，这简直就是科幻小说中的场景，而这本书却向我们展示了它正在成为现实。作者在分析这些前沿技术的同时，也并没有忽视其中蕴含的伦理和社会议题，例如基因编辑的风险，以及对生物多样性的潜在影响。这种多维度的探讨，使得这本书的价值远超一本单纯的技术指南。
评分完美
评分好
评分总体来说还不错，就是封面一点磨损……
评分好
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评分完美
评分总体来说还不错，就是封面一点磨损……
评分总体来说还不错，就是封面一点磨损……
评分总体来说还不错，就是封面一点磨损……
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