什麼是合成生物學

㈠ 合成生物學的介紹

合成生物學是生物科學在二十一世紀剛剛出現的一個分支學科，近年來合成生物物質的研究進展很快。與傳統生物學通過解剖生命體以研究其內在構造的辦法不同，合成生物學的研究方向完全是相反的，它是從最基本的要素開始一步步建立零部件。與基因工程把一個物種的基因延續、改變並轉移至另一物種的作法不同，合成生物學的目的在於建立人工生物系統（artificial biosystem），讓它們像電路一樣運行。

㈡ 合成生物學的發展前景

合成生物學旨在闡明並模擬生物合成的基本規律，設計並構建新的、具有特定生理功能的生物系統，從而建立葯物、功能材料、能源替代品等的生物製造途徑。合成生物學的主要研究內容分為三個層次：一是利用現有的天然生物模塊構建新的調控網路並表現出新功能；二是採用從頭合成方法人工合成基因組DNA；三是人工創建全新的生物系統乃至生命體。合成生物學是生命科學在21 世紀新的分支學科，打開了從非生命的化學物質向人造生命轉化的大門，為探索生命起源與進化開辟了嶄新的途徑。
合成生物學是現代科學最富前景的領域之一，是將生物科技領域基礎研究轉化為實際社會生產力的關鍵科學技術，也是改變未來世界的十大技術之一，具有在低碳經濟中支撐經濟增長和創造就業機會的巨大潛力。據專家估計，至2015 年，有1/5 的化學工業可以依賴合成生物學；到 2016 年全球合成生物學技術的市場將達到167 億美元，2011 — 2016 年年增長率達到45%。麥肯錫全球研究所和世界經濟論壇均將合成生物學評價為未來的革命性技術。2014 年6 月， 經濟合作與發展組織（OECD）發布《合成生物學政策新議題》報告，認為合成生物學領域前景廣闊，建議各國政府把握機遇，引入資金，以創新方式推動代表未來生物技術革命的合成生物學的發展。
合成生物學已成為全球研發的熱點領域，很多國家看好合成生物學未來的發展前景，並給予大量投入。美國是在合成生物學領域投入最多、發展最快的國家，政府對合成生物學的投資每年約1.4 億美元。美國國防部致力於將合成生物學打造為一種先進製造平台，能源部也圍繞合成生物學啟動了一些研究項目。歐盟投入合成生物學的經費占其研發總投入的1/4 ～ 1/3。英國將合成生物學視為引領未來經濟發展的4 個新興技術產業之一，國家貿易創新部預測2020 年合成生物學產值將達到620 億英鎊，專門成立了合成生物學路線圖協調組，開展路線圖研究。英國政府不斷加大對合成生物學的資助力度，2014 年建立了5 大合成生物學研究中心。
合成生物學對新生物能源的開發具有不可估量的作用，可以解決生物燃料生產工藝過程中的一些關鍵問題。開發人工合成細菌，可將糖類直接轉化成與常規燃油兼容的生物燃油，甚至可以直接從太陽獲取能量，製造清潔燃料。國外通過合成基因組學方法，對自然界中將二氧化碳轉化為甲烷的細菌進行改造，用合成染色體替換其原有染色體，使之僅具

㈢ 合成生物學是門什麼學科

合成生物學是生物科學在二十一世紀剛剛出現的一個分支學科，近年來合成生物物質的研究進展很快。合成生物學與傳統生物學通過解剖生命體以研究其內在構造的辦法不同，合成生物學的研究方向完全是相反的，它是從最基本的要素開始一步步建立零部件。
合成生物學與基因工程把一個物種的基因延續、改變並轉移至另一物種的作法不同，合成生物學的目的在於建立人工生物系統（artificial biosystem），讓它們像電路一樣運行。

㈣ 合成生物學基本理念是什麼

合成生物學的基本理念：
合成生物學是以工程學理論為指導，設計和合成各種復雜生物功能模塊、系統甚至人工生命體，並應用於特定化學物生產、生物材料製造、基因治療、組織工程等的一門綜合學科。它涉及微生物學、分子生物學、系統生物學、遺傳學、材料科學以及計算機科學等多個學科。合成生物學代表了生物系統設計的新趨勢，其誕生可以追溯到20世紀六七十年代出現的多種技術和認識，包括基因電路（genetic circuit）的研究、基因轉錄的蛋白調控以及DNA重組技術等。合成生物學的最終形成主要依賴於四個方面的突破：一是低成本、高通量的DNA合成技術，二是快速、廉價的DNA測序技術，三是多年研究積累所獲得的特性較好的生物模塊，四是工程化設計

㈤ 合成生物學的定義及運用合成生物學獲得哪些目標

合成生物學與代謝工程隨著DNA重組技術的日趨成熟,代謝工程的理論和應用已經得到了迅速發展。合成生物學是近年來蓬勃發展的一門新興學科,在許多領域都具有重要的應用。以下從改造細胞代謝的關鍵因子、代謝途徑的調節和宿主細胞與代謝途徑構建的關系等方面詳細討論了合成生物學的最新進展和合成生物學在代謝工程領域的應用。

㈥ 合成生物學是門什麼學科

合成生物學(synthetic biology)，最初由Hobom B.於1980年提出來表述基因重組技術，隨著分子系統生物學的發展，2000年E. Kool在美國化學年會上重新提出來，2003年國際上定義為基於系統生物學的遺傳工程和工程方法的人工生物系統研究，從基因片段、DNA分子、基因調控網路與信號傳導路徑到細胞的人工設計與合成，類似於現代集成型建築工程，將工程學原理與方法應用於遺傳工程與細胞工程等生物技術領域，合成生物學、計算生物學與化學生物學一同構成系統生物技術的方法基礎。
合成生物學是指人們將"基因"連接成網路，讓細胞來完成設計人員設想的各種任務。例如把網路同簡單的細胞相結合，可提高生物感測性，幫助檢查人員確定地雷或生物武器的位置。再如向網路加入人體細胞，可以製成用於器官移植的完整器官。讓·維斯是麻省理工學院計算機工程師，早在他讀研究生時就迷上了生物學，並開始為細胞"編程"，現在已成為合成生物學的領軍人物。維斯的導師、計算機工程師和生物學家湯姆·奈特表示，他們希望研製出一組生物組件，可以十分容易地組裝成不同的"產品"。研製不同的基因線路---即特別設計的、相互影響的基因。波士頓大學生物醫學工程師科林斯已研製出一種"套環開關"，所選擇的細胞功能可隨意開關。加州大學生合成生物學的研究物學和物理學教授埃羅維茨等人研究出另外一種線路:當某種特殊蛋白質含量發生變化時，細胞能在發光狀態和非發光狀態之間轉換，起到有機振盪器的作用，打開了利用生物分子進行計算的大門。維斯和加州理工學院化學工程師阿諾爾一起，採用"定向進化"的方法，精細調整研製線路，將基因網路插入細胞內，有選擇性地促進細胞生長。維斯目前正在研究另外一群稱為"規則系統"的基因，他希望細菌能估計刺激物的距離，並根據距離的改變做出反應。該項研究可用來探測地雷位置:當它們靠近地雷時細菌發綠光;遠離地雷時則發紅光。維斯另一項大膽的計劃是為成年幹細胞編程，以促進某些幹細胞分裂成骨細胞、肌肉細胞或軟骨細胞等，讓細胞去修補受損的心臟或生產出合成膝關節。盡管該工作尚處初級階段，但卻是生物學調控領域中重要的進展。
"合成生物學"更早可追蹤到波蘭科學家Waclaw Szybalski採用"合成生物學"術語，以及目睹分子生物學進展、限制性內切酶發現等可能導致合成生物體的預測。"系統生物學"則可追蹤到貝塔朗菲的"有機生物學"及定義"有機"為"整體或系統"概念，以及闡述採用開放系統論、數學模型與計算機方法研究生物學。
隨著計算機、生物信息、基因合成與基因測序等技術的進展，使計算機輔助設計、全基因乃至基因組人工合成成為可能，使生物工程產業化的技術瓶頸可能突破，使生物產業能夠進入工程化與設計化的產業發展，導致了有如"系統科學與自動通訊技術"之間的理論研究與技術轉化互動，系統科學與生物技術、系統生物學與合成生物學之間的密切互動，也將導致系統生物技術的基礎研究向應用開發的轉化(轉化科學、轉化生物學)距離迅速縮短。

㈦ 合成生物學是什麼

合成生物學（synthetic biology），最初由Hobom B.於1980年提出來表述基因重組技術，隨著分子系統生物學的發展，2000年E. Kool重新提出來定義為基於系統生物學的遺傳工程，從基因片段、人工鹼基DNA分子、基因調控網路與信號傳導路徑到細胞的人工設計與合成，類似於現代集成型建築工程，將工程學原理與方法應用於遺傳工程與細胞工程等生物技術領域，合成生物學、計算生物學與化學生物學一同構成系統生物技術的方法基礎。
合成生物學是指人們將「基因」連接成網路，讓細胞來完成設計人員設想的各種任務。例如把網路同簡單的細胞相結合，可提高生物感測性，幫助檢查人員確定地雷或生物武器的位置。再如向網路加入人體細胞，可以製成用於器官移植的完整器官。讓·維斯是麻省理工學院計算機工程師，早在他讀研究生時就迷上了生物學，並開始為細胞「編程」，現在已成為合成生物學的領軍人物。維斯的導師、計算機工程師和生物學家湯姆·奈特表示，他們希望研製出一組生物組件，可以十分容易地組裝成不同的「產品」。目前，研究人員正在試圖控制細胞的行為，研製不同的基因線路———即特別設計的、相互影響的基因。波士頓大學生物醫學工程師科林斯已研製出一種「套環開關」，所選擇的細胞功能可隨意開關。加州大學生物學和物理學教授埃羅維茨等人研究出另外一種線路：當某種特殊蛋白質含量發生變化時，細胞能在發光狀態和非發光狀態之間轉換，起到有機振盪器的作用，打開了利用生物分子進行計算的大門。維斯和加州理工學院化學工程師阿諾爾一起，採用「定向進化」的方法，精細調整研製線路，將基因網路插入細胞內，有選擇性地促進細胞生長。維斯目前正在研究另外一群稱為「規則系統」的基因，他希望細菌能估計刺激物的距離，並根據距離的改變做出反應。該項研究可用來探測地雷位置：當它們靠近地雷時細菌發綠光；遠離地雷時則發紅光。維斯另一項大膽的計劃是為成年幹細胞編程，以促進某些幹細胞分裂成骨細胞、肌肉細胞或軟骨細胞等，讓細胞去修補受損的心臟或生產出合成膝關節。盡管該工作尚處初級階段，但卻是生物學調控領域中重要的進展。
「合成生物學」更早可追蹤到波蘭科學家Waclaw Szybalski採用「合成生物學」術語，以及目睹分子生物學進展、限制性內切酶發現等可能導致合成生物體的預測。「系統生物學」則可追蹤到貝塔朗菲的「有機生物學」及定義「有機」為「整體或系統」概念，以及闡述採用開放系統論、數學模型與計算機方法研究生物學。
註解：
依據自組織系統結構理論[3] - 泛進化論（structurity, structure theory, pan-evolution theory），從實證到綜合（synthetic ）探討天然與人工進化的生物系統理論，闡述了結構整合（integrative)、調適穩態與建構（constructive）層級等規律；因此，系統（systems）生物學也稱為「整合（integrative biology）生物學」，合成（synthetic）生物學又叫「建構生物學（constructive biology）」（Zeng BJ.中譯）。合成生物學（synthetic biology），也可翻譯成綜合生物學，即綜合集成，「synthetic」在不同地方翻譯成不同中文，比如綜合哲學（synthetic philosophy）、「社會-心理-生物醫學模式」的綜合（synthetic）醫學（genbrain biosystem network - 中科院曾邦哲1999年建於德國，探討生物系統分析學「biosystem analysis」與人工生物系統「artificial biosystem」，包括實驗、計算、系統、工程研究與應用），同時也被歸屬為人工生物系統研究的系統生物工程技術范疇，包括生物反應器與生物計算機開發。
「21世紀是系統生物科學與工程 - 也就是生物系統分析學與人工生物系統的時代，將帶來未來的科技與產業革命」[1]。系統（system）、整合（integrative）、合成（synthetic）或綜合生物學各有偏重點，系統（system）、結構（structure）、圖式（patten）遺傳學也存在偏重點，但整個屬於系統生物科學與工程領域。系統科學方法與原理源自坎農的生理學穩態機理和圖靈的計算機模型及圖式發生的研究，又應用於生物科學與工程。計算機科學中的圖形識別被翻譯成「模式」，但生物學中又有將「model animal」翻譯成模式動物，在認知心理學和發育生物學中也有的翻譯成「圖式」；因此，綜合翻譯成「圖式」（patten），而且也包括了「系統（scheme或system）」與「完形（gestalt或configuration）」等含意。
21世紀伊始，進入了系統生物學與工程迅速發展的時代，而系統遺傳學與合成生物學（系統遺傳工程或轉基因系統生物技術）是其核心，並將帶來的是系統醫學與生物工業革命。1997年曾邦哲（Zeng BJ.）設計與操作的一個典型的系統生物學非加和性抗葯細胞實驗：CHO細胞用化學誘變劑甲磺酸乙脂處理一次篩選到抗10uM和20uM洛伐他汀的細胞系，再用甲磺酸乙脂處理一次抗10uM洛伐他汀的突變細胞系篩選到高到可抗70uM洛伐他汀的細胞系[2]，70uM遠大於2X20uM=40uM，說明基因與基因的相互作用是非加和性的，也就是系統遺傳學的經典實驗。