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讨论,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设计和制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。合成生物学家试图制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.讨论方向(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。第一步(脱保护活化)是将预先连接在固相载体上其活性基团被保护的核苷酸与三氯乙酸反应,脱去其 5,—羟基的保护基团 DMT,获得游离的 5,—羟基;第二步(耦联),合成 DNA 的原料(亚磷酰胺保护核苷酸单体)与活化剂四氮唑混合,得到反应活性很高的核苷亚磷酸活化中间体(它的 3’端被活化,5’—羟基仍然被 DMT 保护),与溶液中游离的 5,—羟基发生缩合反应,这个反应时间很快。第三步是带帽反应,缩合反...