生物信息学 普通高等教育 “十二五”规划教材 生物信息学 Bioinformatics 。年年 第八章：合成生物学
第八章：合成生物学 普通高等教育 “十二五”规划教材 生物信息学 Bioinformatics
第一节合成生物学概述 一、定义 合成生物学是指按照一定的规律和已有的知 识，设计和建造新的生物零件、装置和系统； 重新设计已有的天然生物系统为人类的特殊 目的服务
第一节 合成生物学概述 一、定义 合成生物学是指按照一定的规律和已有的知 识，设计和建造新的生物零件、装置和系统； 重新设计已有的天然生物系统为人类的特殊 目的服务
二、合成生物学的工程本质 生物系统的层次化结构设计是合成生物学工程化本 质的典型体现。 System Device 1 Device 2 Device m Part 1 Part2 Partn GTTTCTT…TCTAGA G GTTTCCT...TCTAGTG GTTTCCT....TCTAGTG
二、合成生物学的工程本质 生物系统的层次化结构设计是合成生物学工程化本 质的典型体现
三、合成生物学的研究内容 (一)生物分子的合成与模块化 1、蛋白质的人工合成与模块化 2、核酸分子的人工合成 (二)生物底盘的简化与模块化 (三)基因线路的设计与构建
三、合成生物学的研究内容 （一）生物分子的合成与模块化 1、蛋白质的人工合成与模块化 2、核酸分子的人工合成 （二）生物底盘的简化与模块化 （三）基因线路的设计与构建
(四)合成代谢网络 (五)多细胞系统研究 (六)数学模拟和功能预测
（四）合成代谢网络 （五）多细胞系统研究 （六）数学模拟和功能预测
第二节合成生物学基础研究经典实例 一、在大肠杆菌中构建双稳态开关 (一)基因线路设计 诱导物2 阻遏蛋白2 启动子1 阻遏子1 阻遏 激活 阻遏子2 启动子2 诱导物1 阻遏蛋白1
第二节 合成生物学基础研究经典实例 一、在大肠杆菌中构建双稳态开关 （一）基因线路设计
(二)基因线路实现 (三)数学模型建立 a b 状态1 du/dr=0 分界线 V do/dt=0 du/dt=0 状态2 do/dt=0 相对稳态 状态2 U U a1≈a2 a1>a2
（二）基因线路实现 （三）数学模型建立
(四)功能检测 PTAK117 b IPTG 42℃ IPTG aTc ■pIKE107 opTAK130 o pIKE105 .pTAK131 ■pTAK132 0 0 1 opTAK102 1 PTAK102 (control) (control) 0 0 0 0 1 oPTAK106 1 g pIKE108 (control) (control) 0 0 0 5 10 15 20 0 5 10 15 20 时间h 时间h
（四）功能检测
二、Repressilator (一)基因线路设计 TetR CI Phaco1 tetR-lite cI-lite lacI-lite 阻遏 激活 Pleto Pr LacI
二、Repressilator （一）基因线路设计
(二)功能检测 时间/min 60 140 250 300 390 450 550 600 A 120 100 80 40 20 0 0 100 200 300 400 500 600 时间mim
（二）功能检测
