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前言

第1章 合成生物學概述

1.1 合成生物學概念

1.2 合成生物學研究的核心內(nèi)容

1.2.1 生物成分標準模塊化設(shè)計和構(gòu)建

1.2.2 中心法則的再設(shè)計和構(gòu)建

1.2.3 生物網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和構(gòu)建

1.2.4 底盤基因組的設(shè)計和構(gòu)建

1.2.5 基因組合成

1.3 合成生物學的研究策略和方法

1.3.1 合成策略和方法

1.3.2 分析策略和方法

1.4 合成生物學的應用研究

1.4.1 設(shè)計和構(gòu)建新的生物大分子

1.4.2 設(shè)計和構(gòu)建新的途徑/網(wǎng)絡(luò)

1.4.3 合成傳感器

1.4.4 合成生物學用于藥物發(fā)現(xiàn)、生產(chǎn)和治療

1.4.5 合成生物學用于控制代謝流量

1.4.6 工程細胞

1.4.7 合成生態(tài)系統(tǒng)

1.5 設(shè)計與構(gòu)建新的遺傳系統(tǒng)

1.6 合成生物學面臨的問題和挑戰(zhàn)

1.6.1 表征、標準化和模塊化

1.6.2 噪聲的處理

1.6.3 表觀遺傳

1.6.4 計算工具

1.6.5 程序化抽提

1.6.6 合成生物學結(jié)果處理

1.6.7 元件不相容問題

1.7 社會及倫理問題

1.8 結(jié)束語

參考文獻

第2章 分子酶學工程概要

2.1 引言

2.2 酶分子進化工程

2.2.1 酶定向進化

2.2.2 酶的混雜性和多專一性的進化及新酶設(shè)計

2.3 蛋白酶分子工程

2.3.1 DNA加工酶分子工程

2.3.2 結(jié)構(gòu)域和模塊工程

2.3.3 程序化合成酶和合成催化

2.4 核酸酶分子工程

2.4.1 基于基序體外選擇核酶

2.4.2 DNAzyme——“生物學意義”的合成酶

2.5 酶分子的計算設(shè)計

2.5.1 酶活性部位的計算設(shè)計

2.5.2 配體進出路徑的計算設(shè)計

2.5.3 蛋白質(zhì)間相互作用界面的計算設(shè)計

2.5.4 正、負及中性突變的計算分析

2.5.5 酶穩(wěn)定性的計算設(shè)計

2.5.6 展望

2.6 酶分子的從頭設(shè)計

2.6.1 Kemp消除酶的從頭設(shè)計

2.6.2 逆醇醛縮合酶的從頭設(shè)計

2.6.3 Diels-Alder(狄爾斯 阿爾德)酶的從頭設(shè)計

2.7 從工程酶到工程酶系統(tǒng)再到工程生命

參考文獻

第3章 合成生物元件、裝置和生物模塊

3.1 引言

3.2 合成生物元件、裝置、系統(tǒng)和模塊的定義

3.2.1 元件

3.2.2 裝置

3.2.3 系統(tǒng)

3.2.4 生物模塊

3.2.5 生物骨架

3.3 合成蛋白質(zhì)元件

3.3.1 蛋白質(zhì)合成生物學基礎(chǔ)

3.3.2 合成非天然蛋白質(zhì)元件

3.3.3 基于基序合成蛋白質(zhì)元件

3.4 合成蛋白質(zhì)裝置

3.4.1 基于分子相互作用合成蛋白質(zhì)裝置

3.4.2 基于結(jié)構(gòu)域合成蛋白質(zhì)裝置

3.5 合成對RNA元件

3.5.1 RNA傳感器

3.5.2 RNA調(diào)節(jié)器

3.6 合成RNA裝置

3.6.1 傳感器和調(diào)節(jié)器元件直接偶聯(lián)的RNA裝置

3.6.2 不同信息傳遞功能整合的RNA裝置

3.6.3 功能組成骨架結(jié)構(gòu)——模塊組裝裝置

3.6.4 天然核開關(guān)

3.6.5 設(shè)計核酶和RNA邏輯裝置

3.6.6 合成RNA裝置的各種技術(shù)

3.6.7 合成RNA元件和裝置的應用研究

3.7 合成DNA元件和裝置

3.7.1 合成DNA元件庫——iGEM Registry

3.7.2 合成啟動子

3.7.3 合成動態(tài)DNA裝置

3.8 結(jié)束語

參考文獻

第4章 合成基因(或蛋白質(zhì))網(wǎng)絡(luò)

4.1 引言

4.2 合成基因(或蛋白質(zhì))線路

4.2.1 邏輯基因線路

4.2.2 功能基因線路

4.3 合成基因(或蛋白質(zhì))網(wǎng)絡(luò)

4.3.1 合成轉(zhuǎn)錄基因網(wǎng)絡(luò)

4.3.2 合成轉(zhuǎn)錄后基因網(wǎng)絡(luò)

4.3.3 合成信號轉(zhuǎn)導網(wǎng)絡(luò)

4.3.4 合成宿主界面基因網(wǎng)絡(luò)

4.3.5 合成跨細胞基因網(wǎng)絡(luò)

4.4 定向進化基因線路與網(wǎng)絡(luò)

4.4.1 合成生物學與基因表達的進化

4.4.2 合成基因線路與網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)、工程化

4.4.3 組合合成與基因網(wǎng)絡(luò)的定向進化

4.4.4 工程化基因網(wǎng)絡(luò)的機遇與挑戰(zhàn)

4.5 合成基因線路與網(wǎng)絡(luò)的應用

4.5.1合成基因線路與網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)藥工業(yè)領(lǐng)域中的應用

4.5.2 合成基因線路與網(wǎng)絡(luò)在生物能源領(lǐng)域中的應用

4.5.3合成基因線路與網(wǎng)絡(luò)用于構(gòu)建生物傳感系統(tǒng)

4.6 結(jié)束語

參考文獻

第5章 合成生物系統(tǒng)

5.1 引言

5.2 從頭合成基因組

5.2.1 從頭合成基因組的相關(guān)概念

5.2.2 合成基因組的基本路線

5.2.3 合成基因和基因組的方法

5.3合成簡化的生物系統(tǒng)

5.3.1 最小基因組和必需基因

5.3.2 人工合成脊髓灰質(zhì)炎病毒

5.3.3 合成基因組控制的φX174噬菌體

5.3.4 重構(gòu)T7噬菌體

5.3.5 重構(gòu)1918年西班牙流感病毒

5.3.6 嵌合基因組細胞

5.3.7 重組有活性的蝙蝠SARS樣冠狀病毒

5.3.8 轉(zhuǎn)化生殖支原體

5.3.9 人造基因組控制的活細胞

5.4 合成多細胞系統(tǒng)

5.4.1 概述

5.4.2 合成多細胞系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究

5.4.3 合成多細胞系統(tǒng)的一些應用

5.5 無細胞合成生物系統(tǒng)

5.5.1 概述

5.5.2 無細胞合成生物系統(tǒng)中蛋白質(zhì)合成的機制和優(yōu)越性

5.5.3 主要的無細胞合成生物系統(tǒng)

5.5.4 無細胞合成生物系統(tǒng)的主要應用

5.5.5 前景展望

參考文獻

第6章 合成代謝途徑

6.1 引言

6.2 合成代謝途徑的定向進化

6.2.1 合成代謝途徑定向進化策略

6.2.2 類胡蘿卜素生物合成途徑定向進化

6.3 合成代謝途徑的構(gòu)建與化

6.3.1 合成代謝途徑的構(gòu)建

6.3.2 合成代謝途徑的化

6.4 合成代謝途徑中關(guān)鍵酶分子工程

6.4.1 酶水平的合成生物學

6.4.2 途徑水平的合成生物學

6.5 合成代謝途徑的設(shè)計

6.5.1 現(xiàn)有代謝途徑的再設(shè)計

6.5.2 從頭合成代謝途徑

6.6 合成代謝途徑的調(diào)控

6.6.1 通過操縱子調(diào)控合成代謝途徑

6.6.2 多基因表達調(diào)控

6.7 結(jié)束語

參考文獻

第7章 合成酶學

7.1 引言

7.2 合成藥物

7.2.1 青蒿素

7.2.2 聚酮化合物

7.3 合成能源

7.3.1 合成氫

7.3.2 醇

7.3.3 生物柴油

7.4 合成生物質(zhì)產(chǎn)品或材料

7.4.1 葡萄糖二酸

7.4.2 聚乳酸

7.5 結(jié)束語

參考文獻