The Metabolic Pathway Engineering Handbook pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Smolke, Christina

出品人:

页数:1259

译者:

出版时间:2009-8

价格:$ 316.34

装帧:HRD

isbn号码:9780849339233

丛书系列:

图书标签:

• 代谢工程
• 合成生物学
• 生物技术
• 代谢途径
• 基因工程
• 系统生物学
• 生物化学
• 酶工程
• 工业微生物
• 生物制造

好的，这里为您提供一本名为《The Metabolic Pathway Engineering Handbook》图书的不包含该书内容的详细简介。 --- 《生物分子机器设计与合成：从基础原理到应用前沿》 书籍概述 《生物分子机器设计与合成：从基础原理到应用前沿》是一部深度聚焦于系统生物学、合成生物学和生物工程学交叉领域的综合性参考著作。本书旨在为研究人员、高级学生以及生物技术领域的专业人士提供一个全面而深入的视角，探讨如何运用工程学原理去理解、设计、构建和优化复杂的生物分子系统。本书不侧重于对现有代谢途径的修饰或优化，而是将重点放在从零开始设计全新的、具有特定功能的生物分子机器和系统，以及如何通过先进的制造技术实现这些设计的物理构建和功能验证。 本书结构清晰，内容严谨，分为四个核心部分，层层递进，从基础理论到前沿应用，构建起一个完整的生物分子机器工程框架。 --- 第一部分：生物分子机器的理论基础与设计原则 本部分奠定了理解和设计复杂生物系统的理论基石。它摒弃了对自然界已存在途径的描述，转而强调工程学方法论在生物学中的应用。 第一章：系统生物学的建模范式 本章详细介绍了描述生物网络行为的数学和计算模型。重点讨论了如何使用微分方程、布尔网络以及随机过程模型来精确预测设计方案的潜在行为。内容涵盖了参数不确定性下的稳健性分析，以及如何利用信息论工具评估系统复杂性和设计冗余度。本章强调的是“如何建模”一个全新的、前所未有的生物系统，而非“如何分析”一个已知途径的动力学。 第二章：模块化与标准化在生物设计中的应用 本章深入探讨了生物学中的“零件”（Parts）、“设备”（Devices）和“系统”（Systems）的层次化设计理念。重点阐述了如何定义、表征和集成具有明确边界和功能的生物学模块。讨论了元件库的建立原则，特别是如何设计出能够独立于宿主环境、可预测地执行特定逻辑或反应的“即插即用”型生物元件。这部分内容侧重于设计层级的抽象和标准化，而非生物合成途径的修饰。 第三章：合成生物学的设计-构建-测试-学习（DBTL）循环的工程优化 本章关注将设计蓝图转化为实际生物体的过程的效率提升。详细介绍了如何通过自动化高通量筛选、实时数据采集和机器学习算法来加速DBTL循环。核心在于构建一个高效的反馈回路，用工程学的反馈机制来指导下一轮的设计迭代，以期构建出具有高可靠性的新功能系统。 --- 第二部分：新型生物分子机器的构建技术 本部分将理论设计转化为可操作的实体，重点介绍了尖端的生物制造和组装技术，这些技术是实现复杂分子机器设计的关键。 第四章：基因组工程的先进工具与策略 本章聚焦于超越传统重组DNA技术的新一代基因组编辑和合成工具。详细介绍了基于人工智能辅助的核酸合成方法，以及精确的、非随机的基因组“重写”（Genome Writing）技术。重点讨论了如何设计和合成具有全新指令集或非天然碱基配对系统的合成生物体，以扩展生命系统的化学基础和功能范围。 第五章：体外（Cell-Free）生物合成系统的构建与应用 本章深入探讨了利用无细胞体系构建复杂分子机器的优势和挑战。详细描述了如何设计和优化核糖体、聚合酶等核心分子组件，以构建具有特定反应速率和产物选择性的“微型化工厂”。内容涵盖了微流控技术在体外系统中的集成，用于实现对反应环境的精细控制，从而驱动非天然生物化学反应的发生。 第六章：蛋白质工程与新型催化剂的理性设计 本章的核心是蛋白质的功能重塑。详细介绍了利用计算生物学和定向进化技术，从头设计（De Novo Design）具有全新催化活性或结构稳定性的蛋白质骨架。探讨了如何通过改变氨基酸序列来创建具有特定空间构象和动力学特性的酶，特别是那些自然界中不存在的、用于非生物化学过程的新型分子机器。 --- 第三部分：复杂生物系统的集成与控制 本部分关注如何将多个独立设计的模块有效地组织起来，形成具有复杂决策能力和多重输出功能的宏大系统。 第七章：生物逻辑门与复杂决策网络的实现 本章详细阐述了如何使用基因调控元件（如启动子、操纵子、反馈环）来构建具有布尔逻辑运算能力的基因电路。重点讨论了如何实现多输入、多状态的复杂逻辑功能，如AND, OR, XOR门，以及如何将这些门阵列化，以构建能够根据多种环境信号做出精细决策的活体系统。 第八章：时间动态控制与多级开关系统 本章专注于生物系统的时序控制。介绍了如何设计具有精确延迟、振荡周期或可编程开关特性的分子系统。内容涉及如何利用光遗传学、化学诱导系统来精确地控制基因表达的时间轴，确保分子机器按照预定的时间表进行激活、运行和关闭，从而实现更复杂的、顺序执行的任务序列。 第九章：跨尺度的系统集成：从分子到细胞群 本章探讨了如何将单个细胞内的分子机器设计扩展到多细胞群体的协作层面。讨论了细胞间通讯（Quorum Sensing）的工程化应用，以及如何设计具有空间和功能分化的细胞群落，使其协同工作以完成更宏大的工程目标，例如环境修复或体内诊断。 --- 第四部分：生物分子机器的前沿应用领域 本部分将前述所有设计和构建技术应用于解决现实世界中的关键工程问题，展示合成生物学作为一种通用工程平台的能力。 第十章：智能药物递送与体内诊断系统 本章侧重于设计可编程的活细胞或无细胞系统，用于靶向识别疾病标志物并按需释放治疗剂。探讨了如何设计对肿瘤微环境的多个指标（如低氧、酸性pH、特定酶活性）做出反应的“多输入传感器”系统，实现高特异性和低脱靶效应的智能药物释放。 第十一章：生物传感器与环境监测平台的构建 本章关注如何利用重构的生物分子机器来构建高灵敏度、高特异性的化学物质或生物标志物检测平台。详细介绍了如何设计具有信号放大、多重报告基因输出的传感器，用于实时、原位监测环境污染物、病原体或工业过程中的关键指标。 第十二章：新型材料与能源生产的生物制造路径 本章探讨了如何设计全新的生物合成途径，以生产当前难以通过化学方法获得的复杂分子或聚合物。重点介绍如何利用非天然酶和代谢网络，将廉价的碳源高效转化为高附加值化学品、生物燃料或具有特定结构特性的先进生物材料，展现出超越自然界现有能力的制造潜力。 --- 本书特色 本书的独特之处在于其纯粹的工程学视角。它不满足于修补或模仿自然界已有的生物途径。相反，它系统地介绍了如何运用严谨的系统建模、模块化设计、自动化构建和先进的组装技术，去发明和创造全新的、具有预定功能的生物分子机器。本书是理解下一代生物技术如何从“发现”转向“设计”的必备工具书。

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