合成生物学与生物燃料
合成生物学在化学合成和能源生产中的应用
合成生物学在化学合成和能源生产中的应用合成生物学是一门综合了工程学、化学、生物学、物理学等多门学科的科学，它的主要目的是为了设计和构建具有新功能的生物系统以及改良现有的微生物和相关的生化反应。
随着时间的推进，合成生物学被越来越多的用于化学合成和能源生产，在这篇文章中，我们将探讨它的具体应用。
（一）化学合成的应用目前，合成生物学已涉及到许多领域，其中之一便是化学合成。
传统的合成化学研究主要利用化学物质来产生所需要的化合物，而这些化学物质需要大量能源和可能产生大量污染物。
相比之下，合成生物学可以使用用于化学合成的微生物来提高化合物的合成效率，并减少对环境的影响。
以生长速度和细胞密度高的工程菌为例，通过合成重要代谢酶的变异型，对合成代谢物的效率进行优化和提高的同时，这些细胞可以在较少的时间内产生更多的化合物。
一些化合物注入到安全可控的生物体内后会被某些代谢途径吸收，变成可处理的化合物。
有些生物化合物还具有生物活性，因此，这种方法被广泛应用于药物的制造和发展中。
例如，利用合成生物学的方法，可以通过大肠杆菌等细菌生产人类胰岛素等治疗糖尿病的药物。
此外，其他如抗生素和抗癌药物等都可以使用这种方法来制造。
（二）能源生产的应用合成生物学还与能源生产领域相关。
利用基因工程和微生物改良的技术，以酵母、光合细菌等为模板，生物反应堆可以生产出与传统石油化学工业相同或类似的产品。
这种方法能够大幅度降低环境污染，同时也会使不可再生的资源得到保护。
利用光合细菌及其合成物，可以在光线下生产干酵母制成的生物柴油。
全球其他地区也有类似的研究，但这项技术在环境优势和可持续性方面占据了较大的优势。
除此之外，光合细菌还可以被用于生产其他的节能燃料，如微生物制取高级醇，甲酸和其他有机酸，还可以将微生物开发为针对纤维素及其他废弃物的可持续生物质燃料生成器。
（三）未来展望在合成生物学的发展过程中，还需要进一步提高合成系统的可重复性和稳定性，以确保生产的稳定性和效果的可重复。
合成生物学在生物能源中的应用与挑战
合成生物学在生物能源中的应用与挑战在当今全球能源需求不断增长、传统能源供应面临压力以及环境问题日益严峻的背景下，生物能源作为一种可持续、可再生的能源形式，逐渐受到广泛关注。
合成生物学作为一门新兴的交叉学科，为生物能源的发展带来了新的机遇和挑战。
合成生物学是指通过设计和构建新的生物组件、生物系统以及对现有生物体系进行重新设计和改造，以实现特定的生物学功能和应用。
在生物能源领域，合成生物学的应用主要集中在生物燃料的生产、生物制氢以及微生物电池等方面。
生物燃料是目前合成生物学在生物能源中最常见的应用之一。
传统的生物燃料生产方法，如从玉米、甘蔗等农作物中提取乙醇，存在着与粮食生产竞争土地资源、成本较高等问题。
合成生物学的出现为解决这些问题提供了新的途径。
例如，通过基因工程技术改造微生物，使其能够高效地将纤维素等非粮生物质转化为乙醇或丁醇等生物燃料。
一些研究团队已经成功地构建了能够直接利用纤维素进行发酵的工程菌，大大提高了生物燃料的产量和效率。
除了生物燃料，生物制氢也是合成生物学在生物能源领域的一个重要研究方向。
氢气作为一种清洁、高效的能源载体，具有广阔的应用前景。
利用微生物进行生物制氢具有成本低、环境友好等优点。
通过合成生物学手段，可以对产氢微生物的代谢途径进行优化和改造，提高氢气的产量和产氢速率。
例如，通过基因编辑技术增强微生物的氢化酶活性，或者引入新的代谢途径，使微生物能够更有效地利用有机物产生氢气。
微生物电池是另一个具有潜力的生物能源应用领域。
微生物电池利用微生物的代谢活动将化学能转化为电能。
合成生物学可以用于优化微生物的电子传递链，提高微生物电池的输出功率和效率。
同时，还可以通过设计和构建人工微生物群落，实现更复杂的能量转化和物质循环过程，为微生物电池的发展提供新的思路和方法。
然而，尽管合成生物学在生物能源领域取得了一系列令人瞩目的成果，但也面临着诸多挑战。
首先，技术层面上仍存在一些难题。
例如，基因编辑和代谢工程技术虽然取得了很大进展，但在精确调控基因表达和代谢流方面仍有待提高。
合成生物学在生命科学中的应用
合成生物学在生命科学中的应用生命科学是一个十分重要的领域，在生命科学中最为重要的一门学科便是生物学。
合成生物学是生物学的一个分支，可以将生物学相关技术应用于解决现实问题。
以下将详细介绍合成生物学在生命科学中的应用。
一、合成生物学的概念合成生物学是一种新型和多学科的研究领域，它通过遗传工程的手段来创建和改造生物元件，构造新的生物系统或者改造现有的生物系统实现人类社会需求。
合成生物学的目标是寻求生物系统的原理和模式，并且利用这些信息来合成新的生物系统或者重构现有的生物系统，从而实现我们对生命的理解。
二、合成生物学在医学中的应用1.细胞治疗细胞治疗是一种新型的治疗方法，它通过对患者体内的细胞进行治疗，来达到治疗疾病的效果。
在这方面，合成生物学可以利用外源基因重组技术来改造细胞的性质，从而抑制抗癌基因的表达，加速基因突变等操作，来治疗多种癌症，单基因病等。
2.疫苗研究疫苗是预防传染病的重要手段，合成生物学技术可以通过遗传工程的手段创造新的人工抗原，从而追踪并识别新的血清基因表达谱，进而做出适应性选择，从而实现预防疾病的目的。
三、合成生物学在生物能源领域中的应用1.生物燃料生物燃料是一种基于生物质或藻类等植物制成的燃料，可以直接取代石油等化石燃料。
合成生物学可以利用NADPH和ATP等能量物质，通过代谢工程的手段合成生物燃料。
2.生物氢能源生物氢能源是一种利用微生物代谢流产生氢气的能源。
合成生物学可以通过其创造的微生物代谢流来提高生物氢能源的产量和效率，从而实现人类对生物氢能源的需求。
四、合成生物学在环境保护领域中的应用1.生物修复生物修复是利用生物技术来清洁和修复受到污染的自然环境和水质。
合成生物学技术可以利用各种微生物来对各种污染进行修复，从而改善环境质量。
2.病虫害防治病虫害是农业生产中的一大难题，合成生物学可以利用微生物或植物生命体的代谢流，其代谢物可杀害病虫害，从而有效地防止生产中的病虫害。
综上所述，合成生物学对于生命科学研究是非常重要的。
合成生物学在生物燃料生产中的应用与挑战
合成生物学在生物燃料生产中的应用与挑战在当今世界，随着能源需求的不断增长和传统化石燃料的逐渐枯竭，以及对环境保护的日益重视，寻找可持续、清洁的能源替代品已成为当务之急。
生物燃料作为一种具有潜力的可再生能源，逐渐引起了人们的广泛关注。
而合成生物学这一新兴领域的快速发展，为生物燃料的生产带来了新的机遇和挑战。
合成生物学是一门融合了生物学、物理学、化学、计算机科学等多学科的交叉学科，它旨在通过设计和构建生物元件、生物模块和生物系统，实现对生物体系的理性设计和精准调控。
在生物燃料生产中，合成生物学的应用主要体现在以下几个方面。
首先，通过合成生物学技术，可以对微生物进行基因改造，使其能够高效地将生物质转化为生物燃料。
例如，科学家们可以将编码纤维素酶和半纤维素酶的基因导入微生物中，使其能够直接分解纤维素和半纤维素等复杂的生物质，从而提高生物燃料的产量。
此外，还可以通过基因工程手段，优化微生物的代谢途径，使其更多地将碳源转化为目标生物燃料，如乙醇、丁醇等。
其次，合成生物学可以用于构建新型的生物燃料合成途径。
传统的生物燃料生产往往依赖于天然存在的代谢途径，但这些途径可能存在效率低下、产物不纯等问题。
利用合成生物学的方法，可以从头设计和构建全新的代谢途径，以实现更高效、更清洁的生物燃料生产。
例如，通过合成生物学技术，成功构建了能够直接将二氧化碳转化为乙醇的微生物菌株，为生物燃料的生产开辟了新的途径。
再者，合成生物学有助于开发非粮生物质作为生物燃料的原料。
粮食作物作为生物燃料原料可能会引发粮食安全问题，而合成生物学可以帮助我们利用废弃物、藻类、木质纤维素等非粮生物质来生产生物燃料。
通过改造微生物的基因，使其能够适应并利用这些非粮生物质，不仅可以降低生物燃料的生产成本，还可以减少对粮食资源的依赖。
然而，尽管合成生物学在生物燃料生产中展现出了巨大的潜力，但也面临着一些严峻的挑战。
技术方面，虽然基因编辑和合成技术取得了显著进展，但仍存在一些技术瓶颈。
合成生物学的基础原理及其应用
合成生物学的基础原理及其应用随着人工智能和生物技术的不断进步，生物技术得到了长足的发展。
其中，合成生物学被广泛认为是未来生物技术的重要方向之一。
合成生物学是指通过设计，构建和优化生物系统，实现新的功能，探索生命科学的前沿问题。
而在合成生物学的发展中，基础的原理及其应用始终是不可或缺的。
一、合成生物学的基础原理1. 基因设计基因设计是合成生物学的基础，是指利用基因编辑技术，设计、构建并改变生物体的基因组。
这需要生物学、化学、物理学、信息学等多学科的知识。
目前，最常用的基因编辑技术是CRISPR/Cas9基因编辑技术，通过将CRISPR/Cas9蛋白与指向性RNA共同导入到细胞内，从而精准编辑细胞基因组。
通过基因设计，可以实现人工合成基因与基因组，构建全新的生物体，并为生物科学提供新的解决方案。
2. 基因调控基因调控是指通过控制基因的表达来改变生物体的性状。
正常情况下，基因的表达受到许多不同因素的调控，包括基因本身、DNA与RNA的结构以及细胞内的环境。
在合成生物学中，基因调控可以通过设计基因表达系统，调节基因表达的速率和强度，控制生物合成、代谢和信号转导等生物学过程。
3. 信号传导信号传导是生物生命过程中最重要的一环，也是合成生物学中的基础原理之一。
信号传导涉及到生物体内部不同细胞间的信号传递，包括激素、酶、离子等信号分子的介导。
通过利用合成生物学技术，可以构建人工的信号传导系统，并控制生物响应的强度和时机，这对于解决复杂疾病和生物过程的采集和控制非常重要。
二、合成生物学的应用1. 合成生物学用于生产生物材料生物材料包括许多创新性的生物产物，如生物塑料、纤维、涂层、药物和杀虫剂等。
凭借合成生物学的技术，可以设计生产合成生物材料的生物体，并控制其产物的品质、寿命和兼容性等特征，为生物材料的大规模生产提供了全新的方式。
2. 合成生物学用于生产生物燃料生物燃料是一种低碳、低排放的新型燃料。
利用合成生物学技术，可以设计出更高效率、更具可持续性的生产生物燃料的微生物，如通过光合作用获得生物燃料的藻类等。
合成生物学在农业领域的应用
合成生物学在农业领域的应用近年来，合成生物学领域取得了长足的发展，并已经成为了生命科学研究的一大热点。
合成生物学利用人工合成的基因与蛋白质来实现对生命系统的工程化、可控化。
而在农业领域，合成生物学同样拥有着广泛的应用前景，可以为农业生产带来很多创新性的改进。
一、植物基因工程植物基因工程是近年来被广泛关注的研究领域。
合成生物学技术可以被用来在植物的基因组中插入特定的DNA序列，以实现对植物性状的调控。
比如，可以通过设计和移植新的基因路径来提高植物对抗逆境的能力，使植物更加耐旱、耐盐、耐冷等，同时也可以增强植物的光合作用等生理功能，从而提高植物的产量和品质。
二、育种改良合成生物学技术可以被用来进行育种改良。
育种改良是指通过改变植物或动物遗传物质，培育出具有特定性状的新品种。
在农业领域，育种改良是提高农作物产量和增强农作物对环境适应力的重要手段。
与传统育种改良相比，合成生物学技术可以更为高效、可控地实现对农作物品种进行改良。
通过合成生物学技术，可以将一些重要的农作物性状编码到一张质粒上，通过转化技术将其导入植物细胞中，使植物获得具有特定性状的基因。
三、土壤菌群的应用土壤菌群是土地中极其重要的微生物体系，对土壤有着重要的生态功能和生物地球化学过程。
合成生物学技术可以被用于改良土壤菌群，以增强其对植物的生长促进和抗病虫害的能力。
同时，合成生物学技术可以利用土壤菌群来制造和应用生物农药，防治害虫和病毒病害。
有了这些新型的生物农药，可以避免因化学农药的使用而带来的环境和食品安全问题。
四、代谢工程代谢工程是合成生物学在农业领域的重要应用之一。
代谢工程旨在通过操纵和改良生物体内的代谢通路，来提高农作物的产量和品质。
比如，可以通过对植物中多酚和类黄酮的代谢通路进行改良，来提高植物的抗氧化能力和色素值，从而增强农作物的营养价值。
五、生物燃料合成生物学技术不仅可以被用于改良农作物的生长和品质，还可以被用来生产生物燃料。
合成生物学在生物能源中的应用与挑战探讨
合成生物学在生物能源中的应用与挑战探讨在当今全球能源需求不断增长、传统能源面临枯竭以及环境问题日益严峻的背景下，寻找可持续、清洁和高效的能源解决方案已成为当务之急。
合成生物学作为一门新兴的交叉学科，为生物能源领域带来了前所未有的机遇和挑战。
合成生物学是指通过设计和构建基因、蛋白质等生物分子组件，以及对生物系统进行重新编程和优化，以实现特定的生物功能和应用。
在生物能源领域，合成生物学的应用主要集中在生物燃料的生产、生物制氢以及微生物电池等方面。
生物燃料是目前合成生物学在生物能源中应用最为广泛的领域之一。
传统的生物燃料如乙醇和生物柴油，通常是通过发酵或酯交换等方法从农作物或废油脂中制取。
然而，这些方法存在着原料供应有限、生产成本较高以及对粮食安全可能产生影响等问题。
合成生物学的出现为解决这些问题提供了新的思路。
通过基因工程和代谢工程等技术，科学家们可以对微生物进行改造，使其能够高效地将各种生物质原料转化为生物燃料。
例如，将纤维素酶基因导入微生物中，使其能够分解纤维素等难以利用的生物质，从而提高生物燃料的产量。
此外，还可以通过合成生物学的方法构建全新的代谢途径，生产出具有更高性能和更低成本的生物燃料，如丁醇、异丁醇等。
生物制氢是另一个具有巨大潜力的生物能源应用领域。
氢气作为一种清洁、高效的能源载体，具有广阔的应用前景。
利用合成生物学技术，可以对产氢微生物进行改造，提高其产氢效率和稳定性。
例如，通过优化微生物的代谢网络，使其能够更有效地利用有机物或光能产生氢气。
同时，还可以将不同微生物的产氢基因进行组合和优化，构建出具有更强产氢能力的工程菌。
微生物电池是一种将微生物的代谢活动与电能产生相结合的新型能源技术。
利用合成生物学方法，可以对微生物的电子传递途径进行改造，提高微生物电池的输出功率和效率。
此外，还可以设计和构建具有特定功能的微生物群落，实现更复杂的能源转化和利用过程。
然而，合成生物学在生物能源中的应用也面临着诸多挑战。
八大重点领域 合成生物学
八大重点领域合成生物学
合成生物学是近年来迅速发展的一项生物技术，它通过对生物体的基因进行改造和设计，实现对生物体的功能和性状进行调控。
在我国，合成生物学在以下八个重点领域取得了显著成果：1.药物研发：通过合成生物学技术，研究人员可以快速筛选和制备具有特定功能的生物药物，从而为治疗各种疾病提供新的手段。
2.生物能源：利用合成生物学方法，我国科学家成功研发出一种高效产油微生物，有望为实现能源自主和减少对化石燃料的依赖做出贡献。
3.生物材料：合成生物学技术在生物材料领域也有广泛应用，如通过基因编辑手段制备具有特定功能的生物材料，用于医疗、环保等领域。
4.农业：通过合成生物学方法改良作物，提高抗病、抗虫、抗旱等性状，有助于提高农业产量，保障粮食安全。
5.环境保护：合成生物学技术在环境保护领域也具有重要意义，如利用基因工程菌降解环境中的有毒物质，减轻污染。
6.生物计算：合成生物学为生物计算提供了新的思路和方法，通过构建具有特定功能的生物电路，实现对生物信息的处理和分析。
7.工业生产：合成生物学技术在工业生产中具有广泛应用，如
利用基因工程菌生产抗生素、氨基酸等化学品，降低生产成本。
8.食品安全：通过合成生物学方法，可以研发出具有高效降解食品中有害物质的能力的微生物，保障食品安全。
总之，在我国政府的大力支持下，合成生物学在各领域的应用取得了丰硕成果，为国家的经济发展和民生改善做出了积极贡献。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
济南大学研究生课程考查试卷课程编号：QZ283001课程名称：信息与文献检索学时16 学分 1 学号：20172120470 姓名牛浩学科、领域生物工程学生类别：全日制专业学位成绩：任课教师（签名）1、考核形式(采用大作业、论文、调研报告、实验报告等)：课程论文2、考查（内容、目的等）具体要求：写一篇与所从事专业相关的综述性论文字数在3000字左右书写格式规范，论述清晰，层次分明3、成绩评定说明（含平时成绩、考核成绩）：平时成绩主要包括考勤和平时作业，考勤共计10分，平时作业共计20分，占总成绩的30%。
期末课程论文共计70分，占总成绩的70%。
总成绩为平时成绩与课程论文成绩的加和，即100分。
合成生物学在生物燃料领域的研究摘要：本文简要介绍了合成生物学的概念，生物燃料的研究现状、研究前景以及未来可能会遇到的一些挑战。
探讨了合成生物学在生物燃料研究中的应用进展包括提高生物质原料的转化特性、开发绿色高效生物催化剂、构建微生物细胞工厂以及设计合成多种生物燃料产品。
最后对合成生物学在生物燃料领域的研究做出了展望。
关键词：合成生物学；生物燃料；研究现状；前景；挑战；应用进展1 合成生物学概述合成生物学(synthetic biology) 是综合了科学与工程的一个崭新的生物学研究领域。
它既是由分子生物学、基因组学、信息技术和工程学交叉融合而产生的一系列新的工具和方法，又通过按照人为需求( 科研和应用目标)，人工合成有生命功能的生物分子( 元件、模块或器件)、系统乃至细胞，并自系统生物学采用的“自上而下”全面整合分析的研究策略之后，为生物学研究提供了一种采用“自下而上”合成策略的正向工程学方法[1]。
它不同于对天然基因克隆改造的基因工程和对代谢途径模拟加工的代谢工程，而是在以基因组解析和生物分子化学合成为核心的现代生物技术基础上，以系统生物学思想和知识为指导，综合生物化学、生物物理和生物信息技术与知识，建立基于基因和基因组、蛋白质和蛋白质组的基本要素( 模块) 及其组合的工程化的资源库和技术平台，旨在设计、改造、重建或制造生物分子、生物部件、生物系统、代谢途径与发育分化过程，以及具有生命活动能力的生物部件、体系以及人造细胞和生物个体。
2 生物燃料研究现状与挑战2.1 生物燃料的研究现状生物燃料主要包括纤维素生物燃料(乙醇、丁醇等)、微藻生物燃料(生物柴油、航空生物燃料等)，以及最近两年研究较热的新型优质生物液体燃料(高级醇、脂肪醇、脂肪烃等)和利用新技术路线合成的生物乙醇与生物柴油(蓝藻乙醇、微生物直接利用纤维素水解糖体内合成生物柴油等)等。
“可持续性”是生物燃料的核心特征，其具体表现为：作为原料的生物质资源不与食物资源竞争;能量高，生产过程减少对水、土地和肥料的消耗;不对环境或当地人口造成负面影响;产量大，成本低廉。
目前，为了提高生物燃料的可持续性、推进生物燃料的研发与应用，人们开展了各种新兴领域的研究与探索工作，并不断取得阶段性突破。
从生物燃料的产业化现状来看，目前全木质纤维素类能源作物和藻类等原料类的应用颇具前景。
目前美国已有数十家纤维素乙醇中试工厂在运行，预计第一家大规模纤维素乙醇示范工厂也将很快投入运营;高级生物柴油在芬兰和新加坡已经有大规模的工厂开始生产，目前产量还相对较低，但在不远的将来有望实现完全商业化生产;微藻制油技术由于成本较高，目前仍处于中试阶段，但在技术发展和商业运作方面已经有了一些有益的尝试，未来实现产业化的可能性很大[2]。
2.2生物燃料的前景与挑战与太阳能、风能等可再生能源相比，生物燃料更适合直接用于交通运输燃料。
预期至2050年，生物燃料将占总交通运输燃料的27%，尤其在替代柴油、煤油和喷气燃料方面将发挥重要作用，预计使用生物燃料每年将减少21亿吨二氧化碳排放。
为达到此目标，许多传统技术需要改良以提高转化效率、降低成本，提升可持续性。
美国生物技术工业组织(BIO)发的《基于RFS的纤维素和高级燃料的价值定位》政策白皮书中指出[3]，由于纤维素乙醇和其他高级生物燃料技术仍处于新兴阶段且成本昂贵，纤维素乙醇和高级生物燃料的技术仍处于研发和市场化前期阶段。
事实上，已经有70多个先导项目的生物精炼示范工厂在美国北部实验性地运行，用以促进该技术的进一步提升。
当前，随着经济全球化趋势的不断深化和人类对于可持续发展的迫切要求，世界各国正在积极努力转变经济增长方式、调整经济和产业结构，并强化开发节能降耗措施，这给生物燃料的发展提出了综合环境与经济效益的新的标准。
因此，各国从政策扶持、企业行动和技术集成等多方面入手，正在大力推进生物燃料的研发与应用[4]。
为了跨越先进生物燃料从基础研发到技术应用的“死亡之谷”，核心途径是要突破生物技术领域的创新。
合成生物学位于未来生物技术革命的前沿，融合了生物燃料从原料开发到转化加工等多个层面的技术创新，无疑是重要的突破点之一。
3 合成生物学在生物燃料研究中的应用进展3.1 提高生物质原料的转化特性合成生物学应用于植物生物工程学，辅助生物质原料作物的筛选和分子设计，有助于提高单位产量和抗菌抗病能力，进而提高生物质原料作物的光能利用效率，将其设计改造为高效的植物生物反应器。
Mariam Sticklen 等发现了能够降解玉米茎和叶片中纤维素的关键酶基因，并通过对玉米基因进行修饰，使玉米在收割后，其自身产生的酶能够对细胞壁进行自我降解[5]。
法国农业科学研究院(INRA)证实了漆酶确有参与拟南芥的木质化过程。
在茎中表达的漆酶基因若是未表达，木质素含量只会微量降低;但若是被删除，则在导致木质素含量减少40%的同时，促进细胞壁的糖化作用，这为科学家利用合成生物学改造能源作物减少木质素含量提供参考依据。
近年来，芒类植物由于其生长快、产量高、易繁殖的特点，已作为一种具有重要开发利用前景的能源作物而受到高度关注。
美国能源部和农业部联合资助的基因组学研究发现，其中“加快芒属植物驯化”项目对芒属植物的基因组结构、功能和组织的研究为进一步进行遗传改良和优质品种选育奠定了基础。
3.2 开发绿色高效生物催化剂酶的定向进化和新型酶与多酶体系的构建是与合成生物学相关的重要研究内容，能够帮助提高生物燃料的生物催化转化过程的效率，并有效降低成本。
美国加州理工大学和基因合成公司DNA2.0 的研究人员在从纤维素原料中提取酶方面迈出了新的一步，所提取的糖能够轻易地被转化为乙醇和丁醇等可再生燃料。
德国RWE电力公司和BRAIN公司联合利用合成生物学技术[6]，开发由二氧化碳转化为微生物质和生物分子的技术。
两家公司期望通过微生物改造以产生新的酶，并开发创新的合成路径。
此外，自然界中资源丰富，还有很多高效酶有待于挖掘，设计高通量的筛选策略，从生物体(主要指微生物)中分离出具有更好性能的酶为下一步合成生物学改造提供材料。
近年来兴起的宏基因组技术和比较基因组学为分离众多未培养微生物所产的新酶提供了有力的工具。
例如，通过构建极端微生物的宏基因组文库可有效鉴定具有多种性能的新型酯酶;利用宏基因组技术从白蚁和牛胃中发现一些纤维素酶，为构建纤维素高效利用提供了材料。
3.3 构建微生物细胞工厂微生物在数十亿年的进化中形成了与人类日常生产生活关系密切的生物化学途径，几乎能合成地球上所有的有机化学品。
认识并改造微生物自然代谢能力，提高微生物利用各种生物质的能力，并经过人为的重组和优化，重新分配微生物细胞代谢的物质流和能量流，使其成为服务于生物炼制的细胞工厂。
这样，丰富的生物质资源才有可能真正成为替代石油的工业原料，高效地制备生物能源和替代石油化工原料的平台化合物。
大肠杆菌、酵母和微藻等模式微生物由于其结构简单、遗传背景清楚、遗传操作手段成熟，被广泛用做合成生物学研究宿主。
美国加州大学伯克利分校的化学家们将一套酶系统的5个酶中的2个替换成来源于其它生物体的同源酶(来自丙酮丁醇梭菌、齿垢密螺旋体和富养罗尔斯通氏菌)，然后再转化到大肠杆菌，进而避免正丁醇被重新转化成最初的化学原料。
新改造的大肠杆菌每升原料可生产近5g的正丁醇，与野生梭菌产能量相近，是现有工业化微生物系统产量的10倍[7]。
通过提高少数几个瓶颈处的酶活性，可以将产量再增加2 ～3倍，并可以考虑扩大到工业化规模。
同时研究小组还在调整新的合成途径以适应于酵母细胞。
Tsai等在酵母中首次成功地构建人造纤维小体，与含有许多天然纤维小体的细菌相比，它对乙醇的耐受性更强。
酵母纤维小体可使由酶催化纤维素水解同时进行发酵的一步法生物加工过程生产效率更高。
因此，利用工程化酵母菌株使生物质生产生物乙醇的工艺流程更有效，更具经济价值。
科学家们希望通过对微生物群落的合成生物学改造，充分利用微生物群落的各种合成能力，用于生物燃料和其他有用产品的生产。
而微生物群落一旦形成，组成菌群的细菌并非各个体的简单组合，而更像一个微生物的超级组织，可以完成更为复杂和高效的转化任务。
3.4 设计合成多种生物燃料产品随着合成生物学研究用于第二代生物乙醇、生物柴油等生物燃料产品的研发，并取得越来越多的技术进展，一些有发展前景的生物燃料产品已经步入准商业化生产进程。
基于微生物代谢的合成生物学研究对于设计和制造多种新型生物燃料产品具有重要意义。
美国加州大学洛杉矶分校的研究人员通过改变大肠杆菌的氨基酸生物合成途径，使其更加适于长链醇燃料的生产，这是研究者首次成功合成长链醇。
与乙醇相比，长链醇含有更多碳原子，能量密度更大，更易从水中分离，有望成为理想的替代生物燃料。
Keasling等利用合成生物学原理敲除了大肠杆菌DH1菌株脂肪酸分解基因fadD增加以脂肪酸供应，并表达硫酯酶TesA、脂酰-CoA连接酶ACL、酯合成酶AtfA，从而构建了脂肪酸乙酯(生物柴油)生物合成途径。
通过对生物合成途径对优化改造将进一步提高脂肪酸乙酯产量。
美国Gevo 公司集合了化学、发酵、加工和基因工程等多个领域的研究[8]，近年重点研发异丁醇及其衍生物的生产平台与技术，其中三项关键技术已经帮助公司开始进行商业规模的生产。
2011年，Keasling 研究组以合成生物学的方式构建出一种大肠杆菌与一种酿酒酵母，成功生产没药烷型倍半萜烯，这种没药烯进行加氢反应生成的没药烷可作为新型的绿色生物燃料，有潜力成为D2柴油的替代品。
此外，在生物燃料生产过程中产生的副产品和废弃产品的再利用和转化方面，合成生物学研究也有一定的发展空间和前景。
人们已经开始在相关研究中引入了基因工程的实践。
例如，美国莱斯大学开发利用基因改造的大肠杆菌把生物柴油生产的副产品甘油转化为高价值的化学制品的技术，所得到的琥珀酸等有机酸可作为生产塑料、制药和食品添加剂等产品的重要原料，能够提高燃料制造商的效益。
4 展望合成生物学在过去的十年中得到了飞速发展。