合成生物学驱动功能细胞的精准设计与疾病诊疗

合成生物学是依据工程化的设计思路,通过人工精准设计一些功能化元器件和模块,旨在创造具有新型功能的新生物体。利用合成生物学手段人工合成的功能细胞可以精确调控细胞的行为,为传统医疗无法治愈的疾病提供了新的诊治策略。目前,在哺乳动物细胞合成生物学领域,人们设计、构建了多种可控的功能细胞用于诊断和治疗代谢疾病、癌症、免疫系统疾病等。主要介绍人工精准构建功能化细胞的研究进展及其在智能诊疗糖尿病、肿瘤等重大疾病中的应用。同时,探讨功能化细胞在临床疾病治疗中的挑战和发展前景。     

人工分离花粉生殖细胞的细胞生物学研究

采用压片法从三科七种植物的成熟花粉粒中分离出生殖细胞。干涉差显微术和视频增差显微术观察表明,分离的生殖细胞有完整结构和清晰的图象,并呈现由纺锤形到球形的各种形态;细胞形态的变化与培养基渗透压、微管稳定剂等因素有关。首次获得了生殖细胞的扫描电镜的立体形象。细胞壁化学成分的检测否定细胞壁的存在,微管蛋白的免疫荧光鉴定显示了微管系统的空间分布,生活力的荧光测定证实分离的细胞是生活的。讨论了分离生殖细胞研究的前景。     

基于信号网络的功能细胞设计

细胞信号网络是细胞应对环境变化、调控细胞功能以及决定细胞命运的中央处理器。运用合成生物学方法,人工设计细胞信号网络对于"细胞机器"的构建具有重要作用。信号网络通过编码定量的动力学信号,能够在多个维度对细胞工程中的多个子功能单元进行调控。本文介绍了天然信号网络的动力学功能的研究进展,阐述了基于信号网络的功能蛋白质设计的合成生物学相关的方法和思路,并展望了信号网络在下一代合成生物学中的战略意义。     

系统遗传学与生物技术-细胞分子生物系统的分析与合成

生物系统的科学与工程是整合系统论、实验、计算和工程方法的交叉学科研究与应用.系统生物学、系统医学,建立在系统科学和数学模型基础上,采用分子、组学生物技术和计算、生物信息技术,以及基因合成与转基因生物技术等研究生物系统原理和规律.系统遗传学与系统生物技术是研究天然与人工生物系统的基因系统与蛋白质系统构成细胞的软件信息与硬件运行系统的机理与方法.合成生物学、系统生物工程也是建立在系统科学和数学模型基础上,应用于生物系统原理设计虚拟计算机信息软件和仿生人工机器硬件、人造工程生物体和基因信息系统等.     

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。     

复杂天然产物合成人工生物系统的设计与构建

天然产物是人类疾病预防和治疗药物的最重要来源。合成生物学技术的蓬勃发展为天然产物的开发注入了全新的活力。文中重点介绍了如何利用合成生物技术进行复杂天然产物合成人工生物系统的设计与构建,包括与此相关的生物元件理性设计、生物元件挖掘、途径装配与集成,模块的组装与系统的适配等内容。     

人工构建单细胞生物: 合成生物学新的里程碑

<正>2010年5月20日,一项用合成基因组制造支原体细胞的研究成果在《Sciences》上发表[1],该成果由美国克雷格·文特研究所(The J Craig Venter Institute)丹尼尔·吉布森(Daniel G Gibson)领导的研究小组完成。他们     

基于翻转课堂的细胞生物学实验教学设计和实例应用

以综合设计性实验"完整叶绿体的分离纯化及性质研究"为例,基于翻转课堂理论构建了适用于实验操作类型课程的教学模式,对高等教育基础学科细胞生物学实验课程进行了创新性教学设计和应用。该教学模式由课前准备、课中实施和课后反馈三部分构成。通过制作教学视频、搜集其他相关资源、安排学习任务并上传至网络平台,完成课前准备;课中实施则强调观察和记录实验现象、提出问题引导学生思考;课后反馈阶段主要以习题、实验报告或科研小论文等任务促进同学间、师生间的交流,综合学生实际操作及网络平台上的表现对其进行评价。实践表明,该教学模式取得了较好的效果,值得推广实施。     

基于雨课堂的细胞生物学混合式教学设计与实践

细胞生物学是师范院校生物科学专业的基础课程,具有重要的专业引导作用。本文结合基于雨课堂的细胞生物学混合式教学实践,对该课程的教学方法、实施过程、资源建设、考核评价和教学效果进行了阐述与讨论。问卷调查结果表明,基于雨课堂的混合式教学有助于学生深入学习理论知识,提高综合能力,培养学习兴趣。     

应用合成生物学构建蓝细菌细胞工厂的研究进展

蓝细菌是一类能进行放氧光合作用的原核微生物,具有生长速度快、光合效率高、易于基因遗传操作等特点。它们能够将捕获的光能和二氧化碳转化为生物能源分子,在解决当前社会面临的能源紧缺和环境污染等问题上有着重要的理论和应用研究价值。近年来,随着合成生物学的迅猛发展,构建以蓝细菌为底盘的“人工细胞工厂”用于合成各类生物能源和精细化学产品取得了令人瞩目的成绩。重点介绍了应用合成生物学构建蓝细菌细胞合成工厂的研究进展,并对“光合自养型细胞工厂”面临的两大问题——产物毒性问题以及细胞内氧化胁迫问题进行了重点讨论。     

基于合成生物学的微生物制造研究进展

基于合成生物学的微生物制造在天然产物药物、生物能源、生物基化学品及生物传感器件的研究中发挥越来越重要的作用。本文系统地介绍了合成生物学研究领域的最新技术进展,包括DNA和染色体合成、新生物元件开发与元件库标准化、染色体工程与最小基因组技术、途径装配技术等,并阐述了合成生物学在微生物制造领域内所取得的突破和巨大的应用价值。     

基于SSH的网络文件管理系统的设计

网上文件管理系统是网络资源的一种共享机制。它采用对用户分级管理的方式,为不同级别的用户提供不同的资源服务。一般来说,网上文件管理系统包含两大服务类,一类是用户管理,一类是资源共享。其中资源共享有分为对资源的上传、下载及删除。用户管理包含用户消息管理、管理员对用户的权限管理、用户的备忘录、查询的文件和用户的信息等功能。     

无细胞蛋白质合成系统

无细胞蛋白质合成系统相比传统的细胞表达系统有许多优点,包括表达周期短、反应条件容易控制等。该文介绍了无细胞蛋白质合成系统的技术进展及表达控制,并综述了这一系统的应用发展。     

合成生物学酶改造设计技术的研究进展

酶是一种优秀的生物催化剂,酶促反应以高效性、专一性、条件温和、绿色环保等优点著称,但天然酶仍存在活性低、稳定性差、专一性不佳等问题.合成生物学与人工智能技术的不断进步为天然酶的催化机制研究、催化活性改造以及新功能酶的设计提出了更高的要求和全新的思路.定向进化、理性及半理性设计和新酶设计等是目前发展和应用较为成熟的酶改造...     

合成生物学基因设计软件:iGEM设计综述

随着基因回路规模的扩大,和应用范围的拓展,传统的合成基因回路的设计思路面临着新的挑战。新合成基因回路构建的试验周期长,试错成本大,单纯依靠经验进行设计构建,难以迅速得到满意的结果。iGEM中软件设计比赛旨在帮助合成生物学家,更高效地完成基因回路的设计与预测。为了更好地研究iGEM软件的设计与研究方向,寻找新的设计思路和理念,综述了最近几年iGEM软件队的项目,仔细总结了每一个项目的背景、目的,设计和应用。通过对比和总结,发现这几年的iGEM软件项目从功能上可以分为以下四类:①辅助设计;②资料共享;③合作交流;④数据分析。该综述可以为今后iGEM软件设计提供思考方向,也为合成生物学的发展提供新的思路。     

细胞生物学网络课程的构建与实施评价

在现代教育技术的推动下,网络课程已经成为现代教育的新趋势,它不仅克服了传统课堂教学的不足,而且增添了很多新的手段和内容。该文介绍了细胞生物学网络课程建设的体系,主要是多媒体课件及录像、在线课程学习、教学文件及相关资源等四大模块,并且通过网络课程的具体实践,实现了细胞生物学课程的网络教育和多媒体教学以及＂网络互动＂的教学模式。网络课程在一定程度上解决了高校普遍存在的学时少内容多、教师少学生多的矛盾,给学生的自主学习和师生交流提供了一个良好的平台。细胞生物学网络课程实施后,受到了省内近十所高校专家的高度评价,学生对本门课程教学的满意度也达到了93%以上,并且学生考试成绩优秀者所占比例也较网络课程实施前有显著提高,取得了明显的教学效果。     

生物学的新军——合成生物学

合成生物学是一个新兴而极具研究前景的领域．旨在通过将多种天然或人工设计的生物学元件进行合理组合,创造出重构的或非天然的生物系统。综述了合成生物学这一新兴学科的核心理念、研究内容以及与相关学科的联系,详细介绍了J．CraigVenter研究小组所合成的“人造生命”,并展望了合成生物学广阔的发展前景和所面临的问题。     

基于科学精神的细胞生物学实验课程思政设计与实践

课程思政是一种“全课程育人”的教育理念,它与专业课有机融合,同向同行,形成协同效应,从而实现立德树人的教育目标。细胞生物学实验是一门实践性专业课程,其目的是培养具有研究能力的创新人才。为此,该教学改革将科学精神的思政元素融入到实验教学中,以实验为载体,基于“科学传授犹如科学探索”的教学理念,让学生充分体会科学探索的过程,并使其建立科学研究的思维、态度和品质。     

合成生物学在微生物细胞工厂构建中的应用

通过微生物发酵的方法生产大宗化学品和天然产物能够部分替代石油化工炼制和植物提取。合成生物学技术的发展极大地提高了构建微生物细胞工厂生产大宗化学品和天然产物的能力。一方面综述了合成生物学在构建细胞工厂时的关键技术,包括最优合成途径的设计、合成途径的创建与优化、细胞性能的优化;另一方面,介绍了应用这些技术构建细胞工厂生产燃料化学品、大宗化学品和天然产物的典型案例。     

启发式细胞生物学实验教学的设计与尝试

在细胞生物学课程的教学中,实验教学是极其重要的组成部分。该文主要阐述了将传统实验教学模式改为启发式的、学生拥有自主权的教学模式的优点和方法,以及笔者教学尝试的结果,目标是通过启发式实验教学培养和提高学生发现并解决问题的能力。该文以细胞转染实验为例,具体说明了如何将被动教学模式转变为促进学生主动学习模式的设计过程。在讨论传统实验教学模式弊端的基础上,该文作者探索并实践了适应创新人才培养需求的新型实验教学模式。