无细胞合成生物学技术电子书

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内容提要

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《合成生物学工程技术丛书》编委会

《无细胞合成生物学技术》分册编委

序言

前言

第1章 无细胞蛋白质合成

1.1 无细胞蛋白质合成概述

1.1.1 无细胞蛋白质合成的概念

1.1.2 无细胞蛋白质合成的发展

1.1.3 无细胞蛋白质合成的分类

1.1.3.1 基于大肠杆菌的CFPS系统

1.1.3.2 基于链霉菌的CFPS系统

1.1.3.3 基于酵母菌的CFPS系统

1.1.3.4 基于小麦胚芽的CFPS系统

1.1.3.5 基于兔网织红细胞的CFPS系统

1.1.3.6 基于昆虫细胞的CFPS系统

1.1.3.7 基于其他新兴底盘的CFPS系统

1.1.3.8 PURE系统

1.2 无细胞蛋白质合成技术原理

1.2.1 转录过程

1.2.1.1 转录起始

1.2.1.2 转录延伸

1.2.1.3 转录终止

1.2.1.4 转录产物

1.2.1.5 转录调控

1.2.2 翻译过程

1.2.2.1 翻译起始

1.2.2.2 翻译延伸

1.2.2.3 翻译终止

1.2.2.4 翻译再循环

1.2.2.5 翻译调控

1.2.3 翻译后修饰

1.2.3.1 磷酸化修饰

1.2.3.2 乙酰化修饰

1.2.3.3 泛素化修饰

1.2.3.4 甲基化修饰

1.2.3.5 糖基化修饰

1.3 无细胞蛋白质合成技术规程

1.3.1 无细胞蛋白质合成体系的构成

1.3.2 菌种选择

1.3.3 裂解前处理

1.3.3.1 原代培养

1.3.3.2 传代培养的规模以及容器

1.3.3.3 生长条件

1.3.3.4 菌体收集时间与诱导时间

1.3.3.5 离心、洗涤和储存

1.3.4 裂解

1.3.4.1 依赖压力的机械破碎法

1.3.4.2 不依赖压力的机械破碎法

1.3.4.3 超声破碎

1.3.4.4 温度破碎

1.3.4.5 化学破碎

1.3.5 裂解后处理

1.3.5.1 离心处理

1.3.5.2 移除反应

1.3.5.3 透析

1.3.5.4 批次处理及保存

1.3.6 PURE体系

1.4 无细胞蛋白质合成技术常见问题与解决

1.4.1 模板的制备和稳定性问题

1.4.2 能源供给问题

1.4.3 反应系统的稳定性问题

1.4.4 储存和运输问题

1.4.5 大规模和工业化生产中的问题

1.5 无细胞蛋白质合成的应用

1.5.1 无细胞表达膜蛋白

1.5.1.1 去污剂存在下的膜蛋白合成

1.5.1.2 去污剂和脂质存在条件下的膜蛋白合成

1.5.1.3 脂质存在条件下的膜蛋白合成

1.5.1.4 无去污剂／脂质的膜蛋白合成

1.5.2 无细胞表达复合蛋白

1.5.3 无细胞表达非天然蛋白质

1.5.4 无细胞表达糖基化蛋白质

1.5.5 无细胞表达毒性蛋白

1.5.6 无细胞表达活性酶蛋白

参考文献

第2章 无细胞mRNA合成

2.1 无细胞mRNA合成的概念和发展

2.1.1 mRNA的概念

2.1.2 历史发展

2.1.3 结构

2.1.4 基本功能

2.1.5 应用

2.2 无细胞mRNA合成技术原理

2.2.1 mRNA序列设计

2.2.2 mRNA转录调控

2.2.3 核苷酸碱基修饰

2.2.4 环状mRNA

2.2.5 自我复制mRNA

2.3 无细胞mRNA合成技术规程

2.3.1 线性mRNA合成

2.3.1.1 材料和设备

2.3.1.2 方法

2.3.2 环状mRNA合成

2.3.2.1 材料和设备

2.3.2.2 方法

2.4 无细胞mRNA合成技术常见问题与解决

2.5 无细胞mRNA的应用

2.5.1 传染病mRNA疫苗

2.5.2 肿瘤mRNA疫苗

2.5.3 mRNA蛋白质替代治疗

2.5.4 基因编辑

参考文献

第3章 无细胞传感技术

3.1 无细胞传感技术的概念和发展

3.2 无细胞传感技术原理

3.2.1 识别-响应机理

3.2.1.1 转录因子的激活／抑制

3.2.1.2 “立足点开关”和CRISPR-Cas识别

3.2.1.3 适配体识别

3.2.1.4 CFPS成分识别

3.2.2 信号输出

3.2.3 光传感和温度传感

3.3 无细胞传感技术规程

3.3.1 无机离子传感

3.3.1.1 材料和设备

3.3.1.2 方法

3.3.1.3 注意事项

3.3.2 有机小分子传感

3.3.2.1 材料和设备

3.3.2.2 方法

3.3.3 生物大分子传感

3.3.3.1 材料和设备

3.3.3.2 方法

3.3.4 光传感／温度传感

3.3.4.1 光传感

3.3.4.2 温度传感

3.4 无细胞传感技术常见问题和解决

3.5 无细胞传感技术的应用

3.5.1 环境污染检测

3.5.2 医疗健康检测

参考文献

第4章 自下而上人工细胞构筑

4.1 人工细胞的概念和发展

4.2 自下而上人工细胞构筑技术原理

4.2.1 最小细胞与中心法则

4.2.2 区室化与无细胞蛋白质合成

4.2.2.1 区室化

4.2.2.2 无细胞蛋白质合成

4.2.3 能量与代谢

4.2.4 复制、生长与分裂

4.2.4.1 复制

4.2.4.2 生长和分裂

4.2.5 信息处理

4.3 自下而上人工细胞构筑技术规程

4.3.1 天然材料／非天然材料区室化

4.3.1.1 材料和设备

4.3.1.2 方法

4.3.1.3 注意事项

4.3.2 基因线路设计与表达调控

4.3.2.1 基于大肠杆菌的TX-TL无细胞表达系统的合成生物学

4.3.2.2 基于大肠杆菌的TX-TL无细胞表达系统实验方案

4.3.3 拥挤效应与随机效应

4.3.3.1 材料

4.3.3.2 方法

4.3.3.3 预期结果

4.3.4 信号传递与群体感应

4.3.4.1 材料与设备

4.3.4.2 方法

4.4 自下而上人工细胞构筑技术常见问题与解决

4.5 人工细胞的应用

4.5.1 生命科学研究

4.5.2 体外诊断与检测

4.5.3 生物医药递送

参考文献