合成生物学及其在生物技术中的应用进展

合成生物学是一门21世纪生物学的新兴学科,它着眼生物科学与工程科学的结合,把生物系统当作工程系统"从下往上"进行处理,由"单元"(unit)到"部件"(device)再到"系统"(system)来设计,修改和组装细胞构件及生物系统.合成生物学是分子和细胞生物学、进化系统学、生物化学、信息学、数学、计算机和工程等多学科交叉的产物.目前研究应用包括两个主要方面:一是通过对现有的、天然存在的生物系统进行重新设计和改造,修改已存在的生物系统,使该系统增添新的功能.二是通过设计和构建新的生物零件、组件和系统,创造自然界中尚不存在的人工生命系统.合成生物学作为一门建立在基因组方法之上的学科,主要强调对创造人工生命形态的计算生物学与实验生物学的协同整合.必须强调的是,用来构建生命系统新结构、产生新功能所使用的组件单元既可以是基因、核酸等生物组件,也可以是化学的、机械的和物理的元件.本文跟踪合成生物学研究及应用,对其在DNA水平编程、分子修饰、代谢途径、调控网络和工业生物技术等方面的进展进行综述.     

"头脑风暴法"在生物学教学中的应用

从课程改革背景下生物学课程的特点及对教师的要求入手,介绍了适于生物学教学的"头脑风暴法"及在教学中的具体应用形式,并根据教学实践提出了一些教学建议.     

基于合成基因线路的智能药物

合成生物学自诞生以来对生物学领域的研究产生了重要的影响。利用工程学思维与方法,合成生物学揭开了生命系统许多调控机制,改造并扩展了一系列生物元件,同时带来了广泛的生物医学应用,为疾病诊断与治疗提供了新的思路。本文综述了适用于哺乳动物细胞或者细菌的合成基因线路并用于疾病诊断与治疗领域的最新进展,为未来智能药物设计提供新的思路。     

第12届全国高等师范院校生物学课程与教学论专业学术论坛在海南举办

正11月19日第12届全国高等师范院校生物学课程与教学论专业学术论坛在海南师范大学举办。来自全国高校从事生物学教育教学的专家学者及研究人员340余人参加了论坛。论坛上,中国教育学会生物学教学专业委员会副理事长、北京师范大学刘恩山教授,做了主题为"从高中课程标准修订工作看生物学教学改革"的报告,详细阐述了高中生物学课程改革的     

生物学教师在实验教学中开展“日常化研究”的2种途径

从生物学教师不能较好地理清教学与教学研究的关系出发,为教师开展实验教学研究提供2种"日常化研究"的途径:侧重于生物学实验改进和完善的"做实验"的研究;侧重于生物学实验教学设计与实施的"教实验"的研究,为中学一线生物学教师进行教学研究带来启示。     

合成生物学中的正交遗传系统

并行、独立的正交系统是合成生物学的重要研究基础之一,这个系统与自然界的生物系统及其组成交叉很少或没有交叉。它的组成包括非天然碱基对、移位密码子、非天然氨基酸、正交的氨酰tRNA合成酶、RNA聚合酶和启动子、正交核糖体等。这些正交系统的组成部分可以一起组成系统发挥作用,也可以各自单独在生物体系中应用,它们给生物带来新的特性,也为研究人员提供了新的生物学研究方法。     

以分枝杆菌分泌系统为例探索微生物学课程中遗传、生理和感染免疫整合教学模式

21世纪是一个学科交叉与相互渗透日益明显的时代。从多学科角度出发,使用多种方法和手段研究和回答生命科学问题是现代生物学研究的重要特点之一,这为培养适应时代发展的复合型人才提出了新的挑战。本文以分枝杆菌分泌系统为例,探讨了"微生物学"课程教学中将微生物遗传、微生物生理和感染免疫进行整合教学的思路和框架,及其在本科教学中的优势。     

细胞生物学教学中应用教育效果评价增强学生的自学能力

《细胞生物学》这门课程是所有生物学科中最重要的一门,他是学习生物学的基础。现在它已被全国大多数的高等院校列为生物科学以及相关专业的必修课程。很长时间以来他们都在探索新的教学模式,希望能给传统的细胞生物学教学带来了一丝生机,如何合理地应用教育效果评价,改进细胞生物学教学方法和学生的自学能力,从而达到最佳的教学效果,就成为了目前细胞生物学教学中所面临的一个重要难题。本文通过一系列的研究分析,加上个人经验,提出了一些改善措施,希望对细胞生物学教学中应用教育效果评价增强学生的自学能力有所帮助。     

基因合成与基因组编辑

合成生物学被认为是继"发现DNA双螺旋"和"人类基因组测序计划"之后的又一次生物技术革命,有望在工业制造、医药、农业、环境和能源等诸多领域带来变革。DNA合成和基因编辑是合成生物学的基石,其技术进步也是推动合成生物学快速发展的主要动力。该文重点介绍了DNA合成和基因编辑领域的主要技术及其研究进展,包括利用芯片oligo池的高通量基因合成技术和CRISPR介导的第三代基因组编辑系统等。     

面向工程化的合成生物学功能器件创建与集成初探

1 合成生物学作为科学前沿的兴起 1.1 以 "合成"作为研究生命的基本策略之一 据哈佛大学历史教授 Keller 考证,"合成生物学"一词的出现已有约100年的历史.然而,合成生物学作为一个新兴科学前沿的起点,是约10 年前研究者报道人工设计构建的基因"阻遏振荡器"①和基因"双态开关"②, 这两项研究试图证明,"通过在最基本原理指导下进行设计、构建和验证来真正理解研究对象"这一现代科学的基本理念,也适用于生命对象.     

合成生物学与国际遗传工程机器大赛对培养大学生双创思维与能力的影响

合成生物学是21世纪前沿交叉学科,是现代生物学最具发展空间的领域之一.随着合成生物学的迅速发展,国际基因工程机器大赛(International Genetically Engineered Machine,iGEM)应运而生.iGEM竞赛项目基于合成生物学学科基础,应用现代生物学技术手段,立足解决社区和身边的实际生物...     

合成生物学应用产品开发现状与趋势

目的：从产品开发角度分析全球合成生物学发展现状和趋势。方法：在伍德罗·威尔逊国际学者中心的合成生物学产品和应用清单（synthetic biology products and applications inventory）的数据基础上,对全球合成生物学产品的开发状态、市场应用和发展前景等进行补充检索和分析。结果：至2015年,全球至少已有81家企业（或研究机构）的116种合成生物学产品得到了市场应用开发,主要开发者为美国企业（或研究机构）,产品主要集中于化学和医药领域。结论：合成生物学实现了从生物学分析向生物学合成的范式转移,其产品开发将给一系列的行业带来深刻的变革。     

Pictures of Synthetic Biology

This article is concerned with the representation of Synthetic Biology in the media and by biotechnology experts. An analysis was made of German-language media articles published between 2004 and 2008, and interviews with biotechnology-experts at the Synthetic Biology conference SB 3.0 in Zurich 2007. The results have been reflected in terms of the definition of Synthetic Biology, applications of Synthetic Biology and the perspectives of opportunities and risks. In the media, Synthetic Biology is represented as a new scientific field of biology with an engineering-like thinking, while the scientists interviewed mostly define Synthetic Biology as contrary to nature and the natural system. Media articles present Synthetic Biology broadly with positive potential and inform the publics less about the potential risks than about the benefits of Synthetic Biology. In contrast, the experts interviewed reflect more on the risks than the opportunities of Synthetic Biology. Both used metaphors to describe Synthetic Biology and its aspects.     

Special focus: Synthetic biology

Special focus: Synthetic biology What is synthetic biology? SynBERC – The Synthetic Biology Engineering Research Center Ars Synthetica iGEM – The International Genetically Engineered Machine competition Some synthetic biology companies Paper watch: Synthetic biology Building blocks for novel functions Knowledge-making distinctions in synthetic biology Scaffold design and manufacturing: From concept to clinic Peptidomimetics – a versatile route to biologically active compounds Metabolic engineering of E. coli E. coli needs safety valves Systems-level metabolic engineering Mammalian synthetic biology Chemical aspects of synthetic biology Synthesis of DNA fragments in yeast Synthetic biology and patentable subject matter Patenting artificial life? Metabolic effects of synthetic rewiring Engineering for biofuels Regulatory elements for synthetic biology Book highlight Systems Biology and Synthetic Biology     

Synthetic biology: challenges ahead

This expanding scientific discipline is proving extremely popularand is attracting engineering and system design experts to thefield of Biology. As Bioinformatics and Computational Biology will be essentialcomponents of new technical and scientific developments, itis vital to follow the discussion generated by the recent ESFExploratory Workshop (October 13–16, 2005, Constructingand de-constructing Life, Magalia, Spain) and the 2005 reportof the NEST High-Level Expert Group on Synthetic Biology: ApplyingEngineering to Biology http://www.eurosfaire.prd.fr/nest/documents/pdf/NEST_syntheticbiology_b5_eur21796_en.pdf) Synthetic Biology stands at the meeting-point of two cultures.The first, represented by those interested in ‘deconstructing     

Communicating Synthetic Biology: from the lab via the media to the broader public

We present insights from a study on communicating Synthetic Biology conducted in 2008. Scientists were invited to write press releases on their work; the resulting texts were passed on to four journalists from major Austrian newspapers and magazines. The journalists in turn wrote articles that were used as stimulus material for eight group discussions with select members of the Austrian public. The results show that, from the lab via the media to the general public, communication is characterized by two important tendencies: first, communication becomes increasingly focused on concrete applications of Synthetic Biology; and second, biotechnology represents an important benchmark against which Synthetic Biology is being evaluated.     

A turning point for natural product discovery--ESF-EMBO research conference: synthetic biology of antibiotic production

Synthetic Biology is in a critical phase of its development: it has finally reached the point where it can move from proof-of-principle studies to real-world applications. Secondary metabolite biosynthesis, especially the discovery and production of antibiotics, is a particularly relevant target area for such applications of synthetic biology. The first international conference to explore this subject was held in Spain in October 2011. In four sessions on General Synthetic Biology, Filamentous Fungal Systems, Actinomyces Systems, and Tools and Host Structures, scientists presented the most recent technological and scientific advances, and a final-day Forward Look Plenary Discussion identified future trends in the field.     

Synthetic biology as a source of global health innovation

Synthetic biology has the potential to contribute breakthrough innovations to the pursuit of new global health solutions. Wishing to harness the emerging tools of synthetic biology for the goals of global health, in 2011 the Bill & Melinda Gates Foundation put out a call for grant applications to “Apply Synthetic Biology to Global Health Challenges” under its “Grand Challenges Explorations” program. A highly diverse pool of over 700 applications was received. Proposed applications of synthetic biology to global health needs included interventions such as therapeutics, vaccines, and diagnostics, as well as strategies for biomanufacturing, and the design of tools and platforms that could further global health research.     

新冠疫情下“细胞生物学”课程思政教学研究

立德树人是教育事业的根本任务,课程思政是将立德树人融入教育各环节、各领域的重要手段。"细胞生物学"既是现代生命科学的前沿分支学科之一,也是高校生命科学类专业的重要课程。该文在课程思政的背景下,选择新型冠状病毒肺炎疫情(简称:新冠疫情)为载体,以"细胞生物学"课程中"病毒的特征、入侵、增殖"为主线,从"教学内容的甄选"和"实施策略"两个方面着手,开展聚焦新冠疫情下"细胞生物学"课程思政教学的深入探讨。该研究旨在引导学生在研习专业知识的基础上,提升其科学素养、树立其正确的价值观,为侧重新冠疫情的课程思政研究提供重要参考。