浅谈合成生物学
合成生物入门知识点总结
合成生物入门知识点总结合成生物学是一门新兴的交叉学科，它将生物学、化学、工程学和计算机科学等领域相结合，以设计和构建新的生物系统和功能为目标。
合成生物学的发展为人类解决许多现实问题提供了新的思路和方法，涉及领域广泛，涵盖生物工程、生物医学、生物能源、环境保护等诸多领域。
本文将从合成生物学的基本概念、技术路线、应用领域等几个方面进行介绍和总结。
一、合成生物学的基本概念合成生物学是一门致力于设计和构建生物系统及其功能的新兴领域。
它是以工程学的思维方式对生物系统进行设计和建模，并利用合成生物学技术对生物系统进行改造和优化。
合成生物学基于对生物学的深入理解和掌握，结合化学、物理、工程学、计算机科学等多学科知识，以人为干预和改造生物系统的方式，创造新型的生物体系和功能。
合成生物学旨在利用生物系统的巨大潜能，解决人类社会所面临的各种问题，从而为人类的发展和生活带来更多的便利和益处。
二、合成生物学的技术路线合成生物学的技术路线主要包括生物系统设计、基因合成、基因编辑和生物系统工程等几个关键技术环节。
1. 生物系统设计生物系统设计是合成生物学的核心环节，它通过对生物系统的结构和功能进行深入分析和理解，设计出满足预期功能和性能要求的生物体系。
生物系统设计需要运用工程学的设计思维和方法，综合考虑生物系统的结构、功能和动态特性，以及外部环境的影响因素，确定最优化的设计方案。
2. 基因合成基因合成是合成生物学的关键技术之一，它利用化学合成的方法构建设计好的基因序列。
基因合成技术可以根据需求合成各种长度和复杂度的基因序列，包括合成单一基因、多个基因的拼接、合成调控元件等。
基因合成技术为构建新的生物系统和功能提供了重要的基础支持。
3. 基因编辑基因编辑是合成生物学的另一项重要技术，它通过对目标基因进行编辑和改造，实现对生物体系的精准调控和改变。
当前常用的基因编辑技术包括CRISPR/Cas9系统、TALENs系统、ZFNs系统等，这些技术可以实现对生物体系的精准基因组改造和调控。
合成生物学特点及未来发展趋势回顾
合成生物学特点及未来发展趋势回顾合成生物学是一门跨学科的领域，结合了生物学、工程学和计算机科学的知识，旨在利用工程化的方法来设计和构建新的生物体、遗传网络和生物系统。
自2000年以来，合成生物学已经迅速发展，并取得了许多重要的突破和进展。
本文将回顾合成生物学的特点，并展望未来的发展趋势。
首先，合成生物学具有可编程性。
合成生物学通过构建基因回路和遗传网络，可以实现对生物系统的精确控制。
这种可编程性使得合成生物学在基因工程、生物药物生产和生物能源等领域具有广阔的应用前景。
通过合成生物学的技术手段，研究人员可以预先设计和调整生物体的产物合成途径，从而实现更高效、更可持续的生产。
其次，合成生物学强调模块化设计。
合成生物学将生物系统看作是由各种功能模块组成的工程构造。
这些模块可以通过组合和重组来实现各种功能和特性。
通过模块化设计，研究人员可以更好地理解生物系统的工作原理，从而更高效地进行生物体的构建和优化。
这种模块化设计的方法也为生物体的功能改造和再设计提供了更大的灵活性。
再次，合成生物学倡导开放共享。
合成生物学注重研究结果和技术的共享，旨在推动整个领域的发展。
通过开放共享，研究人员可以共同解决生物学上的难题，促进新技术的快速推广和商业化。
合成生物学的开放共享精神也有助于加速科学研究的进展，推动技术的快速演进，并为未来的发展奠定坚实的基础。
未来发展趋势方面，合成生物学有几个主要的发展方向。
首先是生物医药领域的应用。
合成生物学的可编程性和模块化设计使其具备重大的潜力用于开发新型药物。
研究人员可以设计和构建特定的生物体来合成药物分子，从而加速新药的发现和生产。
此外，合成生物学的技术还可以用于生物体内的疾病治疗，例如利用基因回路实现对癌细胞的定向杀伤。
其次是生物能源的开发。
合成生物学可以利用合成酶和微生物来生产可再生能源，例如生物柴油和生物乙醇。
相比传统的化石能源，生物能源更环保可持续，对环境的影响更小。
合成生物学的技术可以改良微生物的代谢途径，提高生物能源的产量和质量。
合成生物学的基本原理及应用前景
合成生物学的基本原理及应用前景生物合成学是一门新兴的科学，其核心理念是通过对生物系统进行精确控制，让生物所表达的某些功能和特征被我们所“设计”和“操纵”，旨在进一步发挥生物工程的潜力。
生物合成学的发展史不算太长，但是它却在这个短短的时间里实现了不少成果。
这篇文章的目的就是深入探讨生物合成学的基本原理及应用前景。
一、生物合成学的基本原理在了解生物合成学之前，我们不得不先讨论生物系统的基本单位——细胞。
细胞是人们探索生命之谜必不可少的研究对象，而细胞的核心部分就是DNA（脱氧核糖核酸），它是人类数据存储和处理的“大脑”，长期以来一直是生物生产和改造的重要目标。
将DNA中的信息转化为功能性物质的过程，也就是基因表达，是生物体最为基本的行为之一。
而在生物合成学中，基因表达的控制被认为是最为关键的问题之一。
为了能够精确地控制基因表达，人们使用大量开发出了各种各样的方法，其中最为典型的技术之一是基因组编辑技术，其基本原理是去除或添加性状的遗传物质（基因）。
在基因组编辑技术的基础之上，生物合成学的精神体现就在于基于已知的物理化学原理和细胞生物学知识，通过生物学界的“基因编程”强制性改造生物体内的各种生物分子（例如蛋白质、酶、代谢产物等），并使其中的基因表达能够达到最佳状态。
这种方式的优势在于我们可以对生物体制成我们需要的功能，并实现“按需生产”。
二、应用前景合成生物学在生物工程中具有广泛的应用前景。
总的来说，它可以分为两个领域：基础研究和应用开发。
以下分别就这两个领域作出简述。
1. 基础研究1) 生命起源的研究生命起源一直是人们关注的重要问题，但是由于各种原因迄今未能得到根本性的解释。
合成生物学的出现为研究生命起源提供了新路。
实际上，许多单细胞生物都拥有高度复杂的代谢和代谢网络，其构成方式或能告诉我们生命起源的奥秘。
因此，通过合成生物学的手段探寻生命起源可能成为新的突破点。
2) 系统生物学随着计算机技术和大数据分析工具的发展，系统生物学作为一种新兴的研究手段被广泛应用于生物学研究之中。
合成生物学理念
合成生物学理念
合成生物学是一门新兴的领域，它把生物系统看作是一个可编程的系统，通过设计、构建和优化生物分子和系统，从而实现对生命的精准控制和改造。
合成生物学旨在利用现代基因工程技术和计算机技术来创造新生命形式和生物材料，为社会和人类带来更多的价值。
合成生物学是从分子水平开始的，其核心思想是将生物系统分解为基本模块，通过模块化的方式组合起来实现特定的功能。
这种模块化的方法可以使得生物分子和系统的设计更加简单，从而提高了效率和准确性。
同时，合成生物学也借鉴了工程学的思想，采用了标准化的方法和工具，以方便生物学家们在不同的实验室之间交换信息和技术。
合成生物学涉及到的应用领域非常广泛，如生产生物燃料、制造药物和化学品、改造农业和环境等。
其中，生产生物燃料是合成生物学最为重要的应用之一，因为它可以降低对化石燃料的依赖和减少碳排放。
合成生物学还可以帮助制造更安全、更有效的药物，提高农作物的产量和抗病能力，减少化学农药的使用，改善环境质量等。
总的来说，合成生物学是一门前瞻性的科学，它具有极大的发展潜力和广泛的应用前景。
未来，随着技术的不断进步和理念的不断创新，合成生物学将会成为推动生命科学和工程学发展的重要力量。
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合成生物学的优势及弊端
合成生物学的优势及弊端合成生物学，这个听起来有点高大上的名词，实际上就是把生物学和工程学结合在一起，让我们可以“设计”生物体，就像玩拼图一样。
不过，别以为这是个轻松的活儿，里面可是有很多门道的。
想想看，如果我们能把植物变得更耐旱，或者把细菌改造成能吃塑料的“清道夫”，这多酷啊！但是，优势可不是光鲜亮丽的一面，弊端同样得好好琢磨琢磨。
咱们来聊聊优势。
合成生物学可以帮助我们解决一些棘手的全球性问题。
比如说，粮食安全。
随着人口的增长，吃的东西得越来越多。
通过基因改造，我们能种出更高产、更抗病的作物，基本上就是把农田变成金矿。
这不就是老话说的“种瓜得瓜，种豆得豆”吗？咱们还可以让植物在极端气候下生长，真的是“天无绝人之路”。
这技术还可以应用在医疗上哦，科学家们正在研究用改造过的细胞来治疗疾病，简直是给我们打了一针强心剂。
再说了，合成生物学的魅力在于创新，人人都能发挥创意，未来的科学家们可能会在车库里搞出什么新玩意儿，谁也说不准。
但是，咱们不能光看好的一面，得正视风险。
合成生物学的一个大问题就是它可能会导致不可预知的后果。
想想看，如果某种改造过的细菌意外逃出实验室，变成了“超级细菌”，那可真是个“麻烦”的事。
科学家们也在考虑伦理问题，这些基因改造的生物到底该不该放到自然界里？这可是事关生态平衡的大事。
就像我们小时候玩火，烧得正欢的时候，可能就把家里的树烧了。
这种“无意间”的后果，真的让人心惊。
合成生物学还可能引发社会的不平等。
那些大企业可能会垄断技术，穷人可就只能“望洋兴叹”了。
想象一下，若干年后，只有富人才能吃上“基因增强”的食物，而穷人只能在地摊上买便宜货，岂不是“贫富差距”越来越大？再加上，如果有些人利用这些技术做坏事，那就真的得不偿失了。
你说，生活中总有些“坏蛋”在“捣鬼”，这种事情绝不能小觑。
说到这里，咱们再来看看合成生物学在环境保护上的潜力。
比如，用合成生物学来开发新型的环保材料，能不能让塑料变得“听话”，在阳光下就分解？这就像把坏孩子教乖一样，谁不想看到这样的局面呢？再有，改造微生物，让它们能处理污水，这个主意是不是很赞？就像给地球洗澡一样，把污染物都“吸干净”。
一文读懂合成生物学
合成生物学是一门新兴的交叉学科，它结合了生物学、计算机科学、工程学等多学科的知识，以设计和构建新的生物部件、设备和系统，以及改良现有生物部件、设备和系统的方式，对生命进行干预。
合成生物学的研究范围广泛，包括基因组编辑、基因合成、人工细胞设计、人工基因表达调控、蛋白质设计、代谢通路设计等。
其应用领域也非常广泛，包括医疗、农业、工业、环保等。
在医疗领域，合成生物学可用于设计和构建能够响应疾病状态并产生治疗效应的细胞，例如通过调节基因表达来生产药物或治疗疾病。
在农业领域，合成生物学可用于设计和构建能够提高作物产量和抗性的细胞和生物体。
在工业领域，合成生物学可用于设计和构建能够高效生产燃料或化学品的新型微生物。
在环保领域，合成生物学可用于设计和构建能够降解污染物或吸收二氧化碳的细胞和生物体。
合成生物学的发展离不开工程化方法的引入，例如基因编辑技
术、基因合成技术、代谢工程等。
这些方法使得科学家能够更精确地设计和控制生命系统的行为。
总之，合成生物学是一门充满挑战和机遇的交叉学科，它的发展将为人类带来更多的创新和突破。
合成生物学
合成生物学是生物科学在二十一世纪刚刚出现的一个分支学科，近年来合成生物物质的研究进展很快。
合成生物学与传统生物学通过解剖生命体以研究其内在构造的办法不同，合成生物学的研究方向完全是相反的，它是从最基本的要素开始一步步建立零部件。
合成生物学与基因工程把一个物种的基因延续、改变并转移至另一物种的作法不同，合成生物学的目的在于建立人工生物系统（artificial biosystem），让它们像电路一样运行。
中文名:合成生物学外文名:synthetic biology提出者：Hobom B.提出时间:1980年目录1 简介2 理论背景3 发展历程4 应用前景5 发展的重要性6 发展现状简介合成生物学（synthetic biology），最初由Hobom B.于1980年提出来表述基因重组技术，随着分子系统生物学的发展，2000年E. Kool在美国化学年会上重新提出来，2003年国际上定义为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、DNA分子、基因调控网络与信号传导路径到细胞的人工设计与合成，类似于现代集成型建筑工程，将工程学原理与方法应用于遗传工程与细胞工程等生物技术领域，合成生物学、计算生物学与化学生物学一同构成系统生物技术的方法基础。
合成生物学是指人们将“基因”连接成网络，让细胞来完成设计人员设想的各种任务。
例如把网络同简单的细胞相结合，可提高生物传感性，帮助检查人员确定地雷或生物武器的位置。
再如向网络加入人体细胞，可以制成用于器官移植的完整器官。
让·维斯是麻省理工学院计算机工程师，早在他读研究生时就迷上了生物学，并开始为细胞“编程”，现在已成为合成生物学的领军人物。
维斯的导师、计算机工程师和生物学家汤姆·奈特表示，他们希望研制出一组生物组件，可以十分容易地组装成不同的“产品”。
研制不同的基因线路———即特别设计的、相互影响的基因。
波士顿大学生物医学工程师科林斯已研制出一种“套环开关”，所选择的细胞功能可随意开关。
合成生物学生物制造
合成生物学生物制造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，正以其独特的魅力和巨大的潜力改变着我们的生活。
其中，合成生物学生物制造领域的崛起，更是为解决全球面临的资源、环境和健康等重大问题提供了新的思路和方法。
合成生物学，简单来说，就是通过设计和构建生物元件、生物系统来实现特定的生物功能。
而生物制造，则是利用合成生物学的理念和技术，以生物为工厂，生产出各种有价值的产品。
这种创新的生产方式相较于传统的化学合成和工业制造，具有许多显著的优势。
首先，生物制造更加环保和可持续。
传统的工业制造往往依赖于不可再生的化石资源，并且在生产过程中会产生大量的污染物。
而合成生物学生物制造则可以利用可再生的生物质资源，如植物秸秆、淀粉等，通过微生物发酵等方式将其转化为有用的产品。
同时，生物制造过程中的废弃物通常也更容易被生物降解，对环境的压力较小。
其次，生物制造具有更高的效率和选择性。
合成生物学可以通过对微生物的基因进行编辑和改造，使其具备特定的生产能力。
例如，科学家们可以通过优化微生物的代谢途径，提高其生产某种物质的效率和产量。
而且，生物制造还可以实现对产物的精确控制，生产出具有特定结构和功能的分子，这在化学合成中往往是难以实现的。
那么，合成生物学生物制造具体是如何实现的呢？这就涉及到一系列复杂而精妙的技术和方法。
基因编辑技术是其中的关键之一。
就像我们可以通过修改计算机程序来改变软件的功能一样，科学家们利用基因编辑工具，如CRISPRCas9 系统，可以对微生物的基因组进行精准的修改和调控。
通过删除、插入或替换特定的基因片段，改变微生物的代谢途径和生理特性，从而使其能够高效地生产出我们所需要的产品。
此外，代谢工程也是生物制造的重要手段。
代谢工程是对细胞的代谢网络进行系统分析和设计，通过改变代谢途径中的关键酶的活性、调节代谢流量等方式，优化细胞的代谢过程，提高目标产物的产量。
例如，在生产某种药物的过程中，科学家们可以通过代谢工程的方法，增加合成该药物的前体物质的供应，同时减少竞争途径的代谢流量，从而提高药物的产量。
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浅谈合成生物学The Basic Of Synthetic Biology姓名： 刘志洋指导老师： 吴敏蓝田学园工学1117班刘志洋 3110101731浅谈合成生物学The Basic Of Synthetic Biology3110101731刘志洋[摘要]:合成生物学是从人们长期以来对生命的了解和认识发展而来的，是科学研究经历积累、酝酿和萌发后水到渠成的结果，体现了对生命科学知识从学习了解到自由运用的转变；体现了对生物系统研究从拆解与还原到拼装与整合与转变；体现了对生命的认识从敬畏和膜拜到剖析和创造的转变。
本文将从合成生物学研究进展、微生物基因组的合成重构、天然产物的生物合成及合成生物学在酶的定向进化中的应用等方面进行介绍，并展望合成生物学将为生物科学研究带来的巨大变化。
[关键词]：合成生物学，基因，细胞，遗传，分子。
[Abstract] Synthetic biology is from people to life long knowledge and understanding, It is science research experience accumulation, brewing and germination of success will come after the results. Reflecting life science knowledge by learning to understand the free use of transformation. Reflecting biological systems research and reduction to the assembled from disassembled and integration and change. Reflecting life from the understanding of the fear and worship to analyze and create change. In this paper, we will talk about the research progress of synthetic biology. And looking for the great changes synthetic biology will bring us.[Key words] Synthetic Biology genes cell DNA heredity.目前合成生物学研究涵盖范围广泛，对其定义的表述不尽相同：合成生物学领域知名的网站(http：Hsyntheticbiology．org)这样描述该领域的主要研究内容：“设计和构建新型生物学部件或系统以及对自然界的已有生物系统进行重新设计，并加以应用。
”2010 年12 月，美国13位知名专家共同完成了一份名为《新的方向》的研究报告，专门探讨合成生物学问题，文中将合成生物学的研究目标定位为：“将标准化的工程技术应用于生物学，以此创造出新型或具有特定功能的生命体或生物系统，以满足无尽的需求。
”从上述两种表述中，可以提炼出合成生物学的3个重要特征：①基于现有知识和技术进行创新研究；②采用工程化手段；③以应用为目标。
近几年合成生物学由于其他辅助技术的发展，有了翻天覆地飞跃。
尤其是在微生物基因组的合成重构、天然产物的生物合成及合成生物学在酶的定向进化的等领域有了长足的进步。
1.天然产物的合成（以乙醇的生产为例）近年来，随着我国经济建设飞速发展，对以石油、煤炭为主的能源产品的消耗速度不断加快，需求量不断提高。
由于石油、煤炭等属于不可再生的化石能源，其储量锐减已经成为一个全球性的问题。
因此，寻求非化石能源产品补充、替代已成共、识，而生物燃料乙醇正是这样一种被人们寄予厚望的能源产品，而且乙醇是目前为止世界上公认最安全、能较大规模供应市场的车用燃料。
工业上的乙醇生产主要以酵母菌发酵为主，它所用到的材料是甘蔗、甜菜、玉米、小麦、纤维化物质等。
生产过程是先将生物质转化成糖，再将糖发酵得到乙醇，而糖质材料可以直接发酵制取乙醇。
一直以来，基于微生物代谢通路的乙醇生物合成被广泛研究。
其中Ingram（美国科学家）等发现运动发酵单胞菌中调控乙醇生成的丙酮酸脱羧酶和乙醇脱氢酶催化乙醇的产生有着很高的效率，由此他们先运用基因敲除技术将大肠杆菌中自身的相应的酶基因敲除，然后再把发酵单胞菌中，调控乙醇生成的丙酮酸脱羧酶、乙醇脱氢酶的编码基因以及某种抗生素的抗性基因，采用基因重组技术引入大肠杆菌，之后在特异性的选择性培养基上培养。
选择出来的菌株继续大量繁殖。
从而培养出大量能够较为高效地产出乙醇(最大产量达到750 mol／L，占发酵产物的95％以上)的重组菌株；而加州大学的Kim等通过化学诱变方法，使酵母菌自身的操纵子发生突变，获得一株能在厌氧条件下生长的产乙醇的酵母菌，突变株发酵木糖的产量达到2．24 g／(细胞*h)，无论是发酵产量还是发酵速率都高于葡萄糖酵，并通过刚才提到的方法转入到大肠杆菌的细胞中在较极端的低氧环境下得到了搞笑的发酵菌;与此同时美籍华人张克春等改造了大肠杆菌的一个基因的三个碱基对的排列进而改变了醇类的生物合成途径，使之能产生高能量密度、低水溶性的长链醇，而之前科学家没有合成天然长链醇的方法。
（以上一段部分数据引自北京生物工程研究所相关论文材料）目前这几项新技术已经渡过了实验期，将在未来几年逐步的投入市场进行商品化生产，而这一技术的飞跃是基于合成生物学的发展，而这一新技术也必将为将来能源问题的解决带来一定的突破方向。
2.微生物基因组的合成重构我们知道，正常的同一物种之间可以通过基因重组进行基因交流，从而丰富后代的种类，而有些为生物进行二分裂测通过质粒的重组来完成某些基因的交流。
而且这一过程都是随机的。
没有办法通过自然段而方法在短时间内造出符合人类要求的某些生物特性。
而微生物的基因组完成后，加之大片段DNA克隆技术的成熟，使得人们可以在一个宿主中定向导入巨大的外源基因组片段。
例如，在2005年Itaya等通过大片段的克隆和重组叠加，将整个3．5 Mb的光合蓝藻集胞藻PCC6803基因组克隆到4．2 Mb的枯草芽孢杆菌168基因组中，获得了7．7Mb重组的新基因组。
该基因组的结构稳定．但是，只有在培养枯草芽孢杆菌的培养基上生长。
可以预期，随着技术的进步，今后将会定向重构出可以在受体菌中表达来自供体基因组的编码复杂生物性状的基因簇，新的物种将会出现，原有的种属之间的界限将会进一步被打破。
（引自中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所合成生物学重点实验室的相关材料）另一方面为了适应一些独特的生态环，如在动物和昆虫体内共生、寄生以及深海极端环境等，微生物基因组常常要丢失非生存所必需的基因、缺失许多代谢途径基因簇、删除重复序列、减少非编码区的序列、增加编码蛋白的基因的密度等，以实现天然的最小基因组。
人体内的生殖道支原体是可以获得纯培养的、具有最小基因组的微生物，也是最早完成测序的几个微生物基因组之一。
美国科学家venter 等测得它的580kb的基因组有477个蛋白编码区，携带了所有生存的关键基因，包括复制、转录、翻译、蛋白折叠、能量代谢途径等。
其中与细菌共生的基因组大小仅约160 kb，编码蛋白的基因高度紧凑、相互重叠。
超过一半的基因编码翻译和氨基酸代谢，但是一些关键的氨基酸合成途径丢失了。
他们用遗传物质替换的方法把已经合成好的基因，转入到已经去除基因的细胞质中成功的合成了世界上第一个人造生命。
而这只是个开始，我们可以想象，在未来的某一天当我们对基因的功能及其结构的关系有了进一步的而了解之后，当我们完全破译了生命的奥秘之后，当生命已经不再神奇，那时候运用合成生物学的而相关技术我们通过对微生物基因的重组及操控，会有更大的可能性创造更多对我们更加有用的生物学产品。
3.合成生物学的应用前面两篇介绍了合成生物学的某些前沿的技术方法，下面我们要具体的说一下合成生物学在某些领域的具体应用。
3.1.在环境保护上的应用学者们正在积极努力地改进和运用人造微生物的特殊能力，期望能更有效地发挥其功能，从而解决现在及未来可能出现的问题。
例如：利用DNA 传感器监测食物腐败情况及土壤的养分含量；采用人造微生物分泌的生物表面活性剂清除土壤和水体中的污染物，实现可控的生物修复。
2010年美国墨西哥湾及其他地区的原油泄露事故，对自然环境造成了恶劣影响。
应用合成生物学改造的微生物将能够更有效地控制污染，并保护生态环境。
此外，合成生物学技术也已经用于有毒化工产品的生物降解，包括处理工业生产中常用的冷却剂、溶剂、爆炸物以及石油、煤炭及焦油的燃烧残渣等3.2.探索生命的奥秘经过漫长的自然进化，形成了现今我们认识的这个生物世界。
不论现有生命模式是否完美，今天的人类都无法重复这一充满偶然事件的过程，抑或重新选择进化道路。
但是，当合成生物学武装了人们的好奇心与创造力时，研究的学者们有了更多的思考和尝试，也许围绕生命奥秘的疑团，将在合成生物学的帮助下被一一解开（以下一段引自《合成生物学概论》）Neumann等设计了新的非天然氨基酸并扩展了遗传密码；不同研究小组设计了称作“人工扩展的遗传信息系统”，并创造了新型核苷酸；Lee等”创造了xDNA 和yDNA，从而改变了DNA 双螺旋的结构和特点；2008年，通过长期从事细胞膜结构的研究，创造出能自行组装的人工模拟细胞膜结构；2009年的诺贝尔奖获得者Szostak率领研究小组构建了原细胞模型，并探索了这些地球最初的细胞如何与环境进行物质交换；哈佛大学的Forster和Church 开展了多项合成生物学研究，包括合成最小细胞以及从头合成具有生物学功能的人造核糖体；为了研究改造后的。
基因组在新细胞中的特征及功能，Endy等对T7噬菌体的基因组进行了重新设计，并用其取代了野生型的基因组；Lartigue等在两种支原体间实现了基因组移植和取代，在此基础上，Gibson等利用从头合成的基因组获得了人造支原体细胞。
合成生物学研究在生命科学领域的探索推动了人造生命体研究的快速发展，从另一个方面为我们研究生命的起源提供了一种新的途径。
可想而知当我们对生命系统的组成及其相互之间的关系有了更进一步的了解之后，当我们可以自己合成生命时，生命起源问题也许也会更加的清晰了。
3.3.合成生物学在医药方面的应用药物研发通过改造生命体的代谢通路来认识和控制生产药物的代谢过程，早已得到广泛应用，采用工程化细菌和细胞生产胰岛素、疫苗等临床药物已有超过30年的历史。
与此相比，虽然合成生物学对于药物研发的推动作用还处在初期，但其能够更高效地筛选新药，实现源头创新以及优化制备工艺、降低生产成本等优势正在逐渐显现。