第15章 合成生物学综述
合成生物学和系统生物学(中国药科大学)
合成生物学（synthetic biology）1.定义：基于系统生物学的遗传工程和工程方法的人工生物系统研究，从基因片段、基因调控网络到细胞的人工设计与合成，类似于现代集成型建筑工程。
目的在于①设计和创造新的生物组件和体系②对现有的生物体系进行重新设计。
合成生物学包含工程学的理念，任何一个生命体系可以看作是具有不同功能的生物零件的有序组合。
合成生物学家试图创造出一种以脱氧核糖核酸（DNA）编写的语言。
为了达此目的，需要设计DNA片段，而这些DNA片段已获标准化处理，能与其他片段轻易连结。
每个片段代表着个别指示，而将它们组合起来，便成为一个程式，能够指示细胞进行一系列的工作。
这个过程类似编写电脑程式又或是制造机器人，不同之处是其制成品是具有生命及繁殖力的活细胞。
他们尝试着利用基因的序列信息和人工合成DNA，去改装细胞的新陈代谢路径从而使得细胞具有全新的功能，例如生产化学物质和药品。
他们的最终目标是尝试从无到有地构建基因——以及新的生命形式。
而那些用以铸造新系统的生物因子就被称为“生物砖石”（BioBricks）。
2.合成生物学工程化三原则：标准化、抽象化、复杂系统去偶合。
（1）标准化：建立生物学功能、试验检测条件等通用、便捷的标准；（2）抽象化：将生物功能单元划分为不同层次；（3）复杂系统去偶合：将复杂问题分解成若干可操作的独立的简单问题3.研究方向（1）创建新的基因调控模块和线路①基因拨动开关②基因振荡器（2）生命体代谢途径的重新构建不同的生物学途径提取出来→优化整合到宿主细胞（如酵母、大肠杆菌）→合成目标化学物质（如乙醇、青蒿酸等）（3）代谢途径的快速进化（4）利用合成生物学生产新能源合成生物学最终目标：合成独立的可遗传的人工生命体。
DNA合成的亚磷酰胺三酯法（四步）亚磷酰胺三酯法是将DNA固定在固相载体上完成DNA链的合成的，合成的方向是由待合成引物的3’端向5’端，相邻的核苷酸通过3，一5，磷酸二酯键连接。
《合成生物学》课件
02
合成生物学基本技术
基因编辑技术
基因编辑技术是指通过特定的手 段对生物体的基因组进行精确的 修改，以达到改变其性状的目的 。
基因编辑技术的发展对于人类疾 病治疗、农业生产、生物多样性 保护等方面具有重要意义。
目前最常用的基因编辑技术是 CRISPR-Cas9系统，它能够实现 对基因组的精准定位和高效编辑 。
基因合成技术的发展对于人类疾病治疗、生物制药、农业育种等方面具有重要意义 。
生物信息学技术
生物信息学技术是指利用计算机科学和 数学的方法对生物数据进行分析、处理 和挖掘的技术。
生物信息学技术是合成生物学中的重要技术 之一，它能够实现对生物数据的快速处理和 深度挖掘，为合成生物学的研究提供重要的 数据支持和理论指导。
人工合成噬菌体基因组
总结词
开创性、潜力巨大
详细描述
人工合成噬菌体基因组是一项开创性的工作，展示了合成生物学在解决全球性问题上的 巨大潜力。噬菌体是细菌的天敌，通过人工合成噬菌体基因组，有望为未来的抗菌治疗
提供新的策略和工具。
人工合成生物钟基因组
总结词
挑战性、应用前景广阔
详细描述
人工合成生物钟基因组是一项极具挑战性的 任务，其成功实现了对生物钟的精确调控。 这一成果不仅有助于深入了解生物钟的机制 ，还为未来的生物技术应用提供了广阔的前 景，如优化农作物产量、提高动物养殖效益 等。
特性
合成生物学具有跨学科性、创新性、 系统性和工程性等特性，它旨在通过 设计和构建人工生物系统来解决实际 问题，改善人类生活和环境。
研究领域与方向
研究领域
合成生物学的研究领域包括基因和细胞工程、代谢工程、生物信息学和系统生物学等。
研究方向
《合成生物学》课件
药物、治疗疾病。
3
生物制造
利用合成生物学技术生产生物材料、 药物和可再生能源等。
环境保护
利用合成生物学技术解决环境问题， 如生物降解、废水处理等。
合成生物学的未来展望
发展趋势
合成生物学将继续发展，拓展 应用领域，推动技术创新。
挑战和遇
合成生物学面临伦理、安全等 挑战，需要加强监管和法律支 持。
可能影响的领域
结论
合成生学是一门重要的交叉学科，它具有广泛的影响和应用前景，但也需要 注意其伦理和法律问题，促进其健康发展。
合成生物学有望对医疗、工业、 农业等领域产生重大影响。
合成生物学的伦理和法律问题
1 生命伦理问题
修改基因是否涉及道德 和伦理问题，需要慎重 对待。
2 安全问题
3 监管和法律问题
合成生物学技术的滥用 可能导致安全风险，需 要建立严格的安全措施。
应建立合成生物学的监 管和法律体系，保障科 研和商业活动的合法性 和安全性。
《合成生物学》PPT课件
合成生物学是研究如何设计和构建新的生物系统的学科，结合了生命科学、 工程学和计算机科学的知识与方法。
什么是合成生物学？
合成生物学是通过改造、设计和构建基因组、细胞和生物体来实现新功能的 交叉学科。它来源于人们对生命的理解和对技术的发展。
合成生物学建新的基因组和 生物系统。
CRISPR-Cas9系统
一种用于基因组编辑的工具，具有高效、简 单和精准的特点。
基因编辑技术
通过CRISPR/Cas9等工具对基因序列进行精 准编辑，实现基因组定点改造。
人工基因调控系统
设计和构建基因调控元件，实现精确控制基 因的表达。
合成生物学的应用
1
合成生物学综述
合成生物学综述摘要：一、合成生物学的定义与背景二、合成生物学的发展历程三、合成生物学的应用领域四、合成生物学的挑战与未来发展正文：一、合成生物学的定义与背景合成生物学是一门新兴的生物科学领域，它结合了生物学、化学、物理学、计算机科学等多个学科的知识和技术，以研究生物体的组成、设计和功能为目标。
合成生物学起源于21 世纪初，随着基因测序技术的快速发展，人们对生物体的基因组结构和信息有了更加深入的认识，从而为合成生物学的发展提供了有力支持。
二、合成生物学的发展历程合成生物学的发展历程可以分为以下几个阶段：1.萌芽期（2000 年以前）：在这个阶段，科学家们开始尝试利用基因工程技术对生物体进行改造，为合成生物学的发展奠定了基础。
2.起步期（2000 年-2005 年）：2000 年，科学家克雷格·文特尔成功合成了第一个人造生物——“生命3.0”，这标志着合成生物学正式起步。
3.发展期（2005 年至今）：在这个阶段，合成生物学得到了迅速发展，涌现出了许多重要的技术和应用，如基因编辑技术、生物计算等。
三、合成生物学的应用领域合成生物学在多个领域都取得了令人瞩目的成果，其中一些典型的应用领域包括：1.生物医药：合成生物学可用于设计和生产具有特定功能的生物分子，如药物、疫苗等。
2.生物能源：通过合成生物学，可以改造生物体，使其具有生产生物燃料的能力。
3.农业：合成生物学可用于改良作物，提高抗病性和耐旱性，以应对不断变化的环境。
4.环境治理：合成生物学可以帮助人类开发出能降解污染物的微生物，从而治理环境污染。
四、合成生物学的挑战与未来发展尽管合成生物学取得了显著的成果，但仍面临着一些挑战，如生物安全、伦理道德等问题。
同时，随着技术的不断进步，合成生物学有望在未来实现更多突破，如创建具有自主意识的生命体、开发新型生物材料等。
总之，合成生物学作为一门跨学科的领域，具有广泛的应用前景和重要的科学价值。
合成生物学 李春
合成生物学合成生物学是生物学的一个新兴领域，它的出现和发展，为我们理解和改造生物体提供了新的思路和方法。
本文将介绍合成生物学的定义、历史发展、关键技术和应用，以及当前面临的挑战和未来发展方向。
定义合成生物学是将工程学和生物学相结合，旨在设计和构建新的生物系统，或者改造现有的生物系统。
合成生物学的核心是合成基因组，它是通过合成DNA分子，将人工设计的基因组导入生物体中，实现生物体的功能改造和新功能的创造。
历史发展合成生物学的概念最早出现在20世纪70年代末的美国。
当时，科学家Har Gobind Khorana成功地合成了人工DNA链，并利用它合成了人工基因。
随后，人们开始尝试将合成的基因导入细菌中，使其表达新的蛋白质。
这一系列实验为合成生物学奠定了基础。
随着基因合成技术的不断发展，合成生物学在21世纪初开始迅速发展。
关键技术合成生物学包括许多关键技术，下面将介绍其中的几个重要技术：基因合成基因合成是合成生物学的基础技术之一。
通过合成DNA片段，科学家可以创造出全新的基因，或者改造现有的基因。
基因合成技术的发展，使得我们能够设计和合成具有特定功能的生物体。
基因编辑基因编辑是合成生物学的另一个重要技术。
它利用一种叫做CRISPR-Cas9的系统，可以直接修改生物体的基因序列。
基因编辑技术使得我们能够精确地删除、修复或插入特定基因，从而实现对生物体的精准改造。
代谢工程代谢工程是合成生物学中的一个重要领域，它旨在通过改造细胞的代谢途径，生产特定的化合物。
代谢工程可以应用于工业生产、药物合成等方面。
通过优化代谢途径中的关键酶的活性和基因表达水平，科学家可以实现对生物体代谢的精确控制。
应用合成生物学的应用广泛，下面列举几个典型的应用领域：医药领域合成生物学在医药领域具有巨大的应用潜力。
通过合成基因组和基因编辑技术，科学家可以设计和合成特定药物的合成途径，并改造微生物，使其能够高效地生产药物。
这对于药物开发和生产具有重要意义。
合成生物学概述
合成生物学概述
合成生物学是一门交叉学科，它利用基因工程、合成化学和系统生物学等技术，设计、构建和控制人工合成的生物系统。
合成生物学的研究目标包括构建人工生物系统、探究生命起源和机理、探索人工生物系统的应用前景等。
合成生物学的研究主要涉及三个方面：首先是构建基于DNA的合成生物系统。
这种生物系统的构建需要通过优化基因的序列、改变DNA的组成和设计新的调控元件，进而实现人工合成生物系统的目的。
其次是构建基于化学合成的生物系统。
这种生物系统的构建需要利用化学反应、合成新的化合物和设计新型反应体系等方法，实现人工合成生物系统的目的。
最后是构建基于信息的合成生物系统。
这种生物系统的构建需要利用计算机模拟、神经网络和人工智能等技术，实现人工合成生物系统的目的。
合成生物学的研究应用领域广泛，包括新药研发、环境修复、能源开发等。
未来，合成生物学的应用前景非常广阔，可以为人类社会带来巨大的经济效益和社会价值。
- 1 -。
合成生物学文献
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。
浅谈合成生物学
浅谈合成生物学在当今科技飞速发展的时代，合成生物学作为一门新兴的交叉学科，正逐渐崭露头角，为人类解决诸多难题带来了新的希望和可能性。
那么，究竟什么是合成生物学呢？简单来说，合成生物学就是像搭积木一样，将生物的基因、蛋白质等生物分子进行重新设计和组合，从而创造出具有特定功能的新生物体系或者对现有生物体系进行改造和优化。
合成生物学的发展并非一蹴而就，它是在多个学科领域的基础上逐渐融合而成的。
生物学、化学、物理学、计算机科学等学科的知识和技术相互交叉、相互渗透，为合成生物学的诞生和发展提供了肥沃的土壤。
从历史的角度来看，合成生物学的发展经历了几个重要的阶段。
早期的研究主要集中在对单个基因和蛋白质的研究上，随着技术的不断进步，科学家们逐渐能够对整个生物代谢通路进行设计和改造。
近年来，合成生物学在基因编辑、生物合成、疾病治疗等领域取得了一系列令人瞩目的成果。
基因编辑技术是合成生物学中的一项关键技术。
其中，CRISPRCas9 技术的出现，使得基因编辑变得更加高效和精准。
通过这项技术，科学家们能够对生物的基因组进行精确的修改，从而实现对生物性状的调控。
比如，可以利用基因编辑技术来培育抗病、抗虫的农作物品种，提高农作物的产量和质量；也可以对人类的致病基因进行修复，为治疗遗传疾病带来新的希望。
在生物合成方面，合成生物学也展现出了巨大的潜力。
以往，许多药物、化工产品等都是通过化学合成的方法来生产的，这种方法往往存在着环境污染、成本高昂等问题。
而利用合成生物学的方法，可以通过设计和构建微生物细胞工厂，让微生物来生产我们所需要的产品。
例如，利用微生物合成青蒿素，大大降低了青蒿素的生产成本，为全球疟疾的防治做出了重要贡献。
合成生物学在疾病治疗领域也有着广阔的应用前景。
通过合成生物学的手段，可以设计和制造新型的药物载体、疫苗等。
比如，利用合成生物学技术制造的纳米药物载体，可以更加精准地将药物输送到病变部位，提高药物的疗效，同时降低药物的副作用。
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第15章
合成生物学
内 容
1. 合成生物学的发展历史及概念 2. 研究方式和工具 3. 合成生物学的研究方向
4. 展 望
15.1 合成生物学的发展史及概念
（1）合成生物学的发展史 1978年 Skallka在对限制性内切核酸酶的评论中 第一次预言了合成生物学的诞生。 1980年 Hobom引入了合成生物学的的名词来描述 基因重组技术。 DNA合成测序技术的发展和工程学在生物体系的应 用，为合成生物学奠定基础。
2004年合成生物学被美国MIT出版的《技术评论》 评为“将改变世界的10大新技术之一”。 美国生物经济研究协会2007年发表了题为《基 因组合成和设计未来：对美国经济的影响》的研 究报告。
酵母的乙醇代谢工程 酿酒酵母是工业上生产乙醇的优良菌株，与 细菌相比具有较高的乙醇耐受力，对纤维素水解 液中的抑制物有较高的抗性。 缺点 酿酒酵母缺乏木糖转化为木酮糖所需的酶， 因而不能利用木糖，但它能利用木酮糖。对其菌 种改造涉及木糖跨膜运输、吸收利用、磷酸戊糖 途径、糖酵解及胞内氧化还原状态的维持等多个 方面。
标准化 从可更的换部件库，快速构建多组分体系， 包括建立生物学功能、试验的检测条件及系统做 出等通用、便捷的标准。
不同部件间要进行标准化来实现“即插即用”
的性能。
2003 MIT成立了标准生物部件登记处，数据
库收集了3200个标准化生物学部件。
复杂系统去偶合 将一个复杂的问题分解成若干可操作的独立
1.人工构建合成生命体 2002年 Wimmer小组脊髓灰质炎病毒的合成
Venter 合成噬菌体基因组和生殖道支原体基因组
不同物种间基因组的移植 将蕈状支原体基因组移植到山羊支原体中。
丝状支原体
酵母载体插入到 细菌基因组中
分离
移植
甲基化
转化酵母
基因组改造
2. 最小基因组的构建
Blattnerj小组删除大肠杆菌基因组的15%
1. 生物质能和乙醇发酵微生物
E. Coli 的乙醇代谢重组菌：
具有五碳糖和六碳糖代谢酶系 混合酸发酵 乙醇耐受能力低
绿色植物和海洋藻类合成的有机物（生物质）约 2200亿吨，相当于人类当前每年全部能耗的10倍。
可用于发酵生产乙醇的部分微生物及其主要底物
酵母或细菌 酵母 酿酒酵母 (S. cervisiae) 卡尔斯伯酵母 (S. carlsbergensi) 鲁氏酵母 (S. riuxii)〔嗜高渗透压) 粟酒裂殖酵母 (S. pombe) 胞壁克鲁维酵母 (K. fragilis) 乳酸克鲁维酵母 (ctis) 嗜单宁管囊酵母 (P. tannophilus) 休哈塔假丝酵母 (C. shehatae) 假热带假丝酵母 (C. pseudotropicalis) 热带假丝酵母(C. tropicalis) 树干毕赤酵母 (P. stipitis) 细菌 运动发酵单胞菌 (Zymomonas mobilis) 热纤维梭菌 (C. Thermocellum) (嗜热) 热硫化氢梭菌 (C. Thermohydrosulfricum) (嗜热) 布氏热厌氧菌(Thermoanaerobium brickii) (嗜热) 乙酞乙基热厌氧杆菌 (Thermobacterium acertoethylic us ) 可发酵的主要底物 葡萄糖、果糖、半乳塘、麦芽糖、麦芽三糖和 木酮糖 葡萄糖、果糖、半乳塘、麦芽糖、麦芽三糖和 木酮糖 葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖 葡萄糖、木糖 葡萄糖、半乳糖、乳糖 葡萄糖、半乳糖、乳糖 葡萄糖、木糖 葡萄糖、木糖 葡萄糖、半乳糖、乳糖 葡萄糖、木糖、木酮糖 葡萄糖、木糖 葡萄糖、果糖和蔗糖 葡萄糖、纤维二糖和纤维素 葡萄糖、木糖、蔗糖、纤维二糖淀粉 葡萄糖、蔗糖、纤维二搪 葡萄塘、蔗糖、纤维二糖
（高达82Kb）, 细菌仍保持了良好的生存状态。
改造后菌株的电穿孔效率、基因表达都有改变。
电穿孔
Endy小组用12 kb 人工合成的DNA取代野生T7
基因组中的11 kb 的非必须DNA 构建新的生命体。
最小基因组优点 选择性的保留所需的代谢途径和功能；
成为合成基因网络理想的容器；
为插入模块提高最简单无干扰的环境。
4. 利用合成生物学生产新能源
Kaslling利用13个可逆的酶促反应组合起来创
建一条非天然的催化路径。
淀粉 + 水
H2
15.3.3 最小基因组与合成生物学
合成生物学最终目标：
合成独立的可遗传的人工生命体
人工生命的基本要素
具有膜系统 能进行新陈代谢
具有自己的基因
研究最简化生命的两种方法
1. 从下而上：从核苷酸合成新生命体。 2. 从上而下：从基因组中剔除非必要基因组。
胞”，一种称为丝状支原体的细菌。
（2） 合成生物学
合成生物学学是生物科学在二十一世纪刚刚
出现的一个分支学科。
目的在于设计和创造新的生物组件和体系，
对现有的生物体系进行重新设计。从基本的生物
组件构建复杂的人工生命体系，对整个生命过程
进行重新设计、改造、构建。
合成生物包含的内容
基因合成
构建人工生命体
不需要能耗非常高的乙醇精馏技术, 从而可使能耗 降低65% ; 由于采用了合成生物学与系统生物学创造微生物 这种尖端技术, 而且这种石油烃是可再生的、清洁 的、国内可生产的、成本可竞争的、与现有的汽 车发动机及汽油供应系统是可兼容的. 29 岁的Berry 获得了MIT“技术评论”2007 年 TR35 的最高奖( 2007 Innovator of the Year)。
菌，使之B PCB
PCB
Black
ompC promoter
lac Z
15.3.2 生命体代谢途径的重新构建
微生物载体生产外源蛋白，目前人类利用
E. coli生产1000多种人类蛋白。
代谢途径改造----调节核心组件优化途径
不同的生物学途径提取出来
优化整合到宿主细胞 合成目标化学物质
理想的细胞底盘应具备的条件 ① 长期培养中保持基因稳定 ② 能够在低营养培养基中生长以降低成本
③ 同时协调多基因的表达
④ 能够通过调整合成路径抑制与生产无关的合成路径
15.3.4 构建多细胞体系 多细胞体系是建立在群体细胞效应的研究基 础上，多细胞涉及细胞间的通信体系。
群体效应：微生物通过自身产生的一种化学 信号来感受群体的浓度，从而表现出某种特殊的 行为。
酵母的木糖代谢工程
运动发酵单胞菌的乙醇代谢工程
大肠杆菌的乙醇代谢工程
EMP
大肠杆菌的乙醇代谢工程
主要优势
大肠杆菌能够利用非常广泛的碳源，其中包 括六碳糖(葡萄糖，果糖)和五碳糖(木糖，阿拉伯 糖 ) 以及糖酸等物质，这一特性使得大肠杆菌能 利用木质纤维素降解产生的各种糖类，同时又由 于大肠杆菌遗传背景清楚，因此在原核微生物乙 醇代谢工程以及木质纤维素的高效利用中具有重 要的研究价值。
每年5亿人感染，100万死亡。目前最有效的
是青蒿素，生产周期长、成本昂贵。 中药青篙中提取的有过氧基团的倍半萜内酯 药物。
Keasling利用合成生物学，将大肠杆菌改造成
青蒿酸工厂。将甲羟戊酸合成途径转入大肠杆菌
中，改造获的E. coli 青蒿酸的产量300mg/L。
困难：难以预计的复杂性 这一工作几乎是150人一年工作的结果，这些 工作包括，探究每个基因的功能、探究这些功能 基因组合在一起的运作机制。
序列、终止子
15.3 合成生物学的研究方向
15.3.1 创建新的基因调控模块和线路
各种蛋白质、DNA、RNA的相互作用形成复杂 的表达调控网络。通过构建非天然的基因调控模 块设计构建细胞生命活动的分子网络。
用途：调节基因表达和蛋白质功能。
基因线路
1） 基因拨动开关
诱导物B
e.g. E. coli
大肠杆菌乙醇代谢工程中存在的问题 1. 大肠杆菌乙醇耐受能力低 2. 乙醇脱氢酶和丙酮酸脱羧酶在大肠杆菌 中的表达研究不够充分 3. 竞争性代谢支路使得一部分碳源不能有 效的转化成乙醇
梭菌
诱导微生物生产原油、柴油、汽油或基于烃的化学品
利用来自多种生物的基因及用来生产脂肪酸的 生化途径, 用合成生物学方法创造出一些代谢模块, 插入微生物后, 通过不同的组合,这些模块可以诱 导微生物生产原油、柴油、汽油或基于烃的化学 品。 他们通过计算, 设计制造出微生物以所希望的 方式生产并分泌出长度及分子结构符合公司要求 的烃分子。
细菌QS系统作用
细菌根据特定信号分子的浓度可以监测周围
环境中自身或其它细菌的数量变化，当信号达到
一定的浓度阈值时，能启动菌体中相关基因的表
达来适应环境中的变化。
枯草芽胞杆菌利用QS系统对细胞的发育进行调控
当营养丰富、菌体稀少时向感受态方向发展；
营养贫乏菌体密度高时向芽胞方向发展。
15.4 展望
20世纪提出的概念
用现有的有机化学和生物化学的合成能力设
计非天然的分子，使这些分子在生命体系中发挥
功能。通过合成的方法来理解自然的生命体系，
构建创造新的人工生命体。
美国基因组学先驱克莱格· 凡特，在他位于马 里兰州和加州的实验室，科研人员在其为期15年 的研究项目中，已成功制造出全球首个“合成细
的简单问题。
抽象化：将生物功能单元划分为不同层次。 DNA、RNA、蛋白质、代谢物
相互作用
系统
（2）合成生物学的组成工具
器件 device
生物部件 part
系统
system
模块 module
将这些器件逐级设计构建组合成具有特定功 能的生物系统。
标准生物部件
具有特定生物学功能的基因编码元件
启动子、调控因子、核糖体结合位点、编码
由于在生物合成抗疟疾药物的突出成就, Keas ling 被美国“发现”杂志评选为2006 年度最有影 响的科学家。