人工细胞与人工肝脏 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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价格:38.00元

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isbn号码:9787506722162

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• 人工细胞
• 人工肝脏
• 生物工程
• 再生医学
• 组织工程
• 肝脏疾病
• 药物代谢
• 细胞培养
• 生物材料
• 疾病模型

《生命重塑：合成生物学前沿探索》 导言：跨越生物学边界的宏伟蓝图 本书旨在全面、深入地剖析当前合成生物学（Synthetic Biology）领域最激动人心的前沿进展与未来图景。我们不再将生命视为不可逾越的自然奇迹，而是将其视为一个可以被理解、设计和工程化的复杂系统。本书聚焦于如何利用工程学原理，从分子层面设计和构建新的生物元件、系统乃至完整的细胞，以实现前所未有的功能，解决人类社会面临的重大挑战，包括新型药物的开发、生物能源的生产以及环境修复等。 第一部分：合成生物学的基石与方法论革新 本部分将系统梳理支撑现代合成生物学发展的核心理论基础与技术突破。 第一章：模块化设计与标准元件库的构建 合成生物学的核心思想源于电子工程的模块化设计理念。本章详细阐述了如何将复杂的生物功能分解为可替换、可预测的“即插即用”的遗传元件（如启动子、核糖体结合位点、终止子等）。我们将深入探讨BioBricks（生物砖）等标准化体系的建立过程、面临的挑战（如“背景效应”和元件的非正交性）以及最新的解决方案，例如使用非天然核酸碱基或正交翻译系统来增强元件的独立性和可预测性。 第二章：高通量自动化与基因组编辑的革命 基因线路的设计与验证需要极高的效率和精确性。本章重点介绍自动化实验室（Biofoundry）在加速“设计-构建-测试-学习”（DBTL）循环中的关键作用。我们将剖析自动化液体处理系统、高内涵成像技术以及下一代测序（NGS）如何协同工作，实现对数以万计的突变体库的快速筛选和数据采集。此外，CRISPR-Cas9及其衍生技术（如碱基编辑、先导编辑）如何从根本上改变了基因组工程的精度和范围，为构建复杂的代谢通路提供了前所未有的工具箱。 第三章：从DNA到功能系统的动态调控 本章探讨了如何设计具有时间、空间或环境响应性的动态基因网络。我们将考察负反馈环、振荡器、以及基于小分子或光照的精密开关的设计原理。特别关注如何利用数学建模（如动力学方程和布尔网络分析）来预测和优化这些复杂调控网络的行为，以确保设计的系统在目标宿主细胞内能够稳定、可靠地运行。 第二部分：前沿应用领域深度剖析 合成生物学的潜力正逐步在多个关键领域得以实现。本部分将深入探讨当前研究中最具突破性的几个应用方向。 第四章：新型生物制药与智能细胞工厂 传统的药物生产依赖于低效或高污染的提取过程。本章聚焦于如何通过重塑微生物或酵母的代谢通路，将其转化为高效、可扩展的“细胞工厂”。详细讨论了利用合成生物学手段实现复杂天然产物（如青蒿素、抗癌药物前体）的异源表达与优化。此外，还将探讨工程化细胞（如CAR-T细胞的升级版）在肿瘤靶向治疗中表现出的“逻辑门”能力，使其能区分健康组织与癌变组织，实现更精确的杀伤。 第五章：生物传感器与环境智能监测 环境污染和公共卫生监测对实时、高灵敏度的检测技术提出了迫切需求。本章探讨了如何设计将环境信号（如重金属离子、特定病原体代谢物）转化为可读信号（如荧光、颜色变化）的活体生物传感器。我们将分析基于荧光报告基因系统、以及利用细菌群体感应（Quorum Sensing）机制构建的多级报警系统的最新进展。这些“活的检测器”在水质监测、土壤健康评估及快速诊断领域的潜力巨大。 第六章：可持续能源与生物基材料的未来 应对气候变化需要能源和材料生产方式的根本转型。本章详细介绍了如何通过代谢工程改造蓝藻或大肠杆菌，以提高其将二氧化碳或廉价底物（如木质纤维素）转化为生物燃料（如丁醇、生物柴油）或高价值化学品（如尼龙单体）的效率。同时，讨论了利用工程化酵母生产高性能生物塑料（如PHA）和结构材料的最新突破。 第七章：微生物群落工程与生态系统调控 生命体通常不是孤立存在的，而是生活在复杂的微生物群落中。本章关注如何设计“群落层面的合成生物学”，即如何通过引入特定基因回路，调控群落内部不同物种之间的相互作用（如竞争、共生、信息交流）。这在肠道菌群治疗、生物修复（Bioremediation）以及维持稳定的人工生态系统方面展现出革命性的潜力。 结论：伦理、安全与前瞻 本书最后一部分将回归到对这项技术的宏观审视。我们必须正视合成生物学发展带来的伦理困境（如“设计生命”的哲学意义）、生物安全风险（如潜在的失控或滥用）以及监管框架的必要性。本章将探讨“安全开关”（Kill Switches）和基因封锁技术在构建安全可控的工程生物体中的应用，并展望未来十年内，合成生物学将如何进一步模糊生物学、信息科学和工程学的界限，最终实现对生命的深度重塑。

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