什么是合成生物学？核心内容有哪些？

2022-08-19 17:15:28 作者：C-C 5587

1合成生物学的定义

“合成生物学”的概念最早在1910年就被提出，上世纪70年代“合成生物学”这一名词出现在DNA重组技术的发展中，但直到2000年美国科学家EricKool开发了遗传开关，重新定义为基于系统生物学的遗传工程，标志着这一学科的正式出现。

合成生物学是在工程学思想指导下，按照特定目标理性设计、改造乃至从头重新合成生物体系，其本质是让细胞为人类工作生产想要的物质，用以解决人类食品缺乏、能源紧缺、环境污染、医疗健康等各方面的问题。它把“自下而上”的“建造”理念与系统生物学“自上而下”的“分析”理念相结合，利用自然界中已有物质的多样性，构建具有可预测和可控制特性的遗传、代谢或信号网络的合成成分，合成生物学是生物学、生物信息学、计算机科学、化学、材料学等多学科交叉融合的学科。

英国工程和物理科学研究委员会 (The Engineering and Physical Sciences Research Council, EPSRC)写道: “合成生物学是指针对应用目的, 对以生物为基础的元件、器件和系统以及对现有天然生物系统的重新设计和工程化。

王璞玥等指出合成生物学是关于设计和重新合成生命的一门新兴交叉融合性学科，是利用基因组测序技术、计算机模拟技术、生物工程技术和化学合成技术等，在工程学思想的指导下，通过设计生命、合成再造、重塑生命，开创全新科学研究模式，在生命科学、化学、材料学、医药与健康等多领域形成颠覆性技术

合成生物学

2合成生物学的核心内容

合成生物学的核心内容主要包括生物元件、基因线路、代谢工程以及基因组工程。

(1)生物元件:复杂生命系统里最基础、功能最简单的单元统称。在遗传系统中最基本、最简单的生物元件是具有特定功能的氨基酸或核苷酸序列，可以在大规模的设计中与其他元件进一步组合成具有特定生物学功能的生物学装置。常见生物元件:调控元件、催化元件、结构元件、操控和感应元件等。

(2)基因线路:由启动子、阻遏子、增强子等调节元件及被调节基因构成的遗传装置，同时也是生命体对自身生命过程控制的动态调控系统。人工基因线路通过遗传线路工程合成，主要分为基本型和组合型两类:①基本型:依据生物学知识，借鉴电路的逻辑控制原理，设计并构建基因开关、放大器、振荡器、逻辑门、计数器等合成器件。②组合型:以基本型人工基因线路作为基本元件搭建而成的用于模拟高级生命过程的遗传装置。

(3)代谢工程：设计生物合成途径，代谢工程对生化反应进行修饰，利用分子生物学手段比如DNA重组技术，合理设计与改造已有的代谢途径和调控网络，目的是合成新的产物、提高已有产物的合成能力或者赋予细胞新的功能。常用的构建途径:异源表达、细胞代谢反应的构建与调节。

(4)基因组工程:是一项能够从头合成或重设计基因组的技术，它的产生主要是由于基因组测序、基因编辑和基因合成等技术的迅速发展。从头设计基因组的能力使人们可以根据任意设计原则对基因信息进行工程设计，从而开辟了无需天然基因组作为模板即可构建具有任何所需特性的细胞的可能性。

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