原创《基于首个合成细胞角度合成生物学和》：这是一篇与生物学论文范文相关的免费优秀学术论文范文资料,为你的论文写作提供参考。
[摘 要]合成生物学是一门新型学科,其融合了医学、能源、环境等多元学科领域的内容,对探索生命的开始和生物的进化发挥着举足轻重的作用.随着世界首个合成细胞的诞生,合成生物立即成为当前社会关注的焦点.欧美等西方国家在这个领域进行了相关研究并取得诸多成果.合成生物学在我国还处在初步发展阶段,系统建立我国合成生物学研究平台和技术体系,是当前我国合成生物研究中亟需解决的技术问题.
[关键词]合成生物学； 合成细胞；最小基因组
[中图分类号]Q81 [文献标识码]A
2010年,美国学者Craig Venter 发现了合成细胞的存在,该细胞在正常实验条件下,由化学合成性基因控制,这是生物发展历程中的突破.当前,合成生物学处在高速发展阶段,逐步成为21世纪引領整个科学领域的焦点学科.合成生物学的发展将会在一定程度上改善人和自然的关系,推动产生结构的优化升级,并将不断提高人类社会的文明水平,加快人类生物经济时代的发展步伐.
1 合成生物学概览
1.1 合成生物学概念
合成生物学主要指运用工程学的理念,通过构建新型的生物系统,最终实现工程化的生物模块增强人类健康和改善环境的目的.合成生物学具有以下特征：（1）融合性.工程学和生物学相互融合.（2）规律性.将生物学规律和工程学规律进行匹配,达到相互转化的目的.（3）标准化.在生物建模和工程测试方面,坚持统一的标准,通过对生物原件进行标准化的定义,实现生物组件升级,并不断提高可控性和预测性.同时,随着新科学的日渐深入,学科本身即将引领新的科学技术产生,这将会促进合成生物学的发展.合成生物学还可以将分析生物学、细胞生物学和系统生物学进行融合加工,为其提供雄厚的知识储备.根据以往的相关研究可知,合成生物学不仅可以改造生命,还可以创造生命,并将当前合成生物学视为一种革命性的生物技术,是其高新技术发展的制高点,而且合成生物学还可以为当前的研究提供新的研究思路和研究手段,也能够解决生命科学中面临的基本问题,如生命起源、进化、发育、老化等.
1.2 合成生物学主要研究内容
根据以往的相关研究,结合合成生物学的发展历程,当前合成生物学的研究内容主要包括以下三个方面：（1）生物元件标准化及生物模块的设计和构建.根据生物原件的标准化设计,在生物重组的过程中,可以通过不断提高合成生物的标准,提高生物模块的质量.（2）最小基因组研究.在合成生物研究过程中,整个合成生物的过程呈现系列化的组合,在组合的过程中,各个基因之间是相互链接的,因此,为了更好地研究合成生物的组成规律,将系列重组基因进行最小化研究,通过探究每一个基本的构成规律,最终探索整个合成生物体的构成规律.（3）基因组的设计、合成和组装.如果将合成生物的构造比作汽车制造,那生物模块就好比汽车的各个零部件,这些零部件的相互组合可以为整个构造的效益提供潜在的空间.在合成生物完成的时期,可以最后考核各个指标的满足程度,同时对模型中的问题进行循环性的组合.传统遗传工程和合成生物学都可以利用天然发生的和经修饰的生物元件来构建精心设计的工程化的系统.在这个过程中,可以不断升华各个零部件的功能,最终促进标准化生物元件的发展,这些元件虽然有标准化的接口,但缺乏最优化组合的结构,提高其预测的精准性.
2 合成生物学的研究现状
合成生物对当前生物科学具有较大的应用价值,其迅速吸引了众多科学家参和这场研究之中.2000年以来,在Drew Andy等多人的推动下,合成生物学在生物元件标准化及生物模块的设计和构建方面取得了较大的成就,而且标准化的生物元器库也已经建立,并以此为资源,控制转录、翻译、蛋白调控、信号识别等生命活动也相继得到开发,并能够发挥重要作用.
2.1 生物元件标准化和生物模块设计
根据以往研究可知,设计具有较强的预测效应.因此,生物模块的设计是当前合成生物最为关注的领域.在20世纪初,Gardner 等人成功地进行了大肠杆菌实验并构建了合成双稳态基因调控机制.同年,Elowitz 和 Leibler也构建出第一个合成的阻遏震荡器.这两项设计成果的完成也标志着合成生物学科的诞生.2003 年,合成生物学委员会及标准生物元件注册处在麻省理工学院成立.2004 年,在麻省理工大学举行了第一届国际遗传工程会议, Bio Bricks 基金会成立,这些事件进一步推动了当前各个领域的发展.截至 2015年, 已经有120多个国家注册参加了该类比赛,推动合成生物学的进展.
2.2 最小基因组研究
1995年,世界相关组织开始在全球范围内开展最小基因的调研.最先进行的则是对生殖道支原体全基因组进行测序组合.这种支原体拥有自然界自由生长的微生物中最小的基因组,约480个基因组织,580kb的长度.同时,科学家们通过从最小基因中探索生命细胞进化的秘密.根据相关研究可知最小基因的研究可以维持细胞体的正常活动的需求,其中包括各种比较基因组学、大规模基因失活实验以及基于代谢网络的预测方法.在这个研究过程中,模式微生物大肠杆菌及枯草芽孢杆菌基因组中的必需基因比例低于10%.
2.3 基因组的设计、合成和组装
20世纪70年代,病毒基因组便开始形成,这为重组DNA 技术、合成DNA技术的构建、遗传工程学的发展开辟了新的道路.20世纪末,国外学者Agarwal 等人首次运用化学方法合成含有77 个核苷酸对的酵母丙氨酸结构基因.此后, DNA 合成技术获得了快速的发展,其中包括多种活性的基因组合序列.国外JCVI 研究所的研究团队通过15年的努力构建了第一个自我复制的合成细胞体,这个细胞体创造过程中,其克服了基因重组和构建等多层难题,最终实现了合成生物体的完成.
3 合成生物学的国内外发展
3.1 合成生物学在欧美
合成生物学在医药、能源、环境、农业等多元领域取得了较大的进展.2004 年,美国的《技术评论》杂志认为合成技术将会成为世界10大顶尖技术.2007年,美国生物经济研究会 发表了《基因组合成和设计之未来, 对美国经济的影响》的研究报告中指出合成生物技术将会影响后续科技的发展.
3.2 合成生物学在中国
合成生物学的兴起,逐步引起当前中国科学技术界关注.中国科学院在制定 50 年科学发展路线图时将“人造生命”列入其中. 2008 ,国内学者张春霆、魏江春等召开了合成生物学香山会议,这是中国国内第一次合成生物学学术会议, 该会议对中国合成生物的发展产生了深远的影响.合成生物学在我国还处在初步发展阶段,如何利用目前的国内外合成生物的研究成果,并结合我国基本国情进行创新,系统建立我国合成生物学研究平台和技术体系,是当前我国合成生物研究中亟需解决的技术问题.
[参考文献]
[1]池淏甜,王连荣.微生物药物合成的放线菌底盘[J].生物产业技术,2015（6）：67-68.
[2]李雷,姜卫红,覃重军,等.合成生物学使能技术的研究进展[J].中国科学：生命科学,2015（10）：98-101.
生物学论文参考资料：
结论：基于首个合成细胞角度合成生物学和为关于对写作生物学论文范文与课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文中国生物学最好的大学论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料下载有帮助。
