挑战造物主:合成生物学使能工具 被引量：2

1

作者 史硕博 张翀 +1 位作者 成喜雨 邢新会 《合成生物学》 CSCD 2023年第1期1-4,共4页

合成生物学以工程化理念,对生物体进行有目标的设计、改造乃至重新合成[1]。早在1957年,弗朗西斯·克里克提出的生物体“中心法则”已指出细胞的几乎所有代谢、感知、生长等活动都由基因决定,揭示了造物主的“密码本”[2]。随后,DN... 合成生物学以工程化理念,对生物体进行有目标的设计、改造乃至重新合成[1]。早在1957年,弗朗西斯·克里克提出的生物体“中心法则”已指出细胞的几乎所有代谢、感知、生长等活动都由基因决定,揭示了造物主的“密码本”[2]。随后,DNA测序技术[3]和DNA重组技术[4]等工具的建立揭示了人类改写生物体“密码本”的可能性,并在20世纪80年代提出了基于基因重组的合成生物学概念[5]。目前飞速发展的合成生物学往往需要对大量基因进行操纵,针对单个或几个基因的传统DNA重组技术已不能满足其要求,急需满足其设计能力的强大使能工具。 展开更多

关键词 中心法则 合成生物学 基因重组 DNA测序技术 DNA重组技术 克里克 工程化 生物体

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新工科视域下生物工程专业教学与人才培养探索 被引量：3

2

作者 王钻文 刘子鹤 史硕博 《西南师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2023年第2期111-118,共8页

生物工程专业在促进我国健康事业和经济可持续发展方面发挥着重要作用.为培养更多、更优秀的生物工程专业人才,适应我国新工科建设需求,生物工程专业需要在教学模式和人才培养方式上进行一系列的改革与创新.研究显示:①线上教学可以通... 生物工程专业在促进我国健康事业和经济可持续发展方面发挥着重要作用.为培养更多、更优秀的生物工程专业人才,适应我国新工科建设需求,生物工程专业需要在教学模式和人才培养方式上进行一系列的改革与创新.研究显示:①线上教学可以通过虚拟仿真模拟等方式辅助学生学习理论知识,线下教学关注培养学生良好的实验习惯、提高专业实践能力,采用线上虚拟教学和线下实体课程相结合的混合式教学模式,合理地利用课堂教学和网络资源、搭建学生远程学习平台可以提高学生学习兴趣;②为适应新时代社会和企业对生物工程专业人才培养的要求,开展“产学研”协同育人模式,是提高学生实践能力的重要举措;③生物工程专业教学要注重“课程思政”,生物工程专业人才不仅要具备优秀的专业知识和能力,更要具备热爱祖国和甘于奉献的优秀品质.实践证明上述措施有力地推动了生物工程专业高素质人才的培养,为其他工科专业学生的培养提供了示范. 展开更多

关键词 生物工程专业 混合式教学 “产学研”教育模式 课程思政

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微生物利用一碳底物生产单细胞蛋白研究进展 被引量：2

3

作者 傅晓莹 乔玮博 史硕博 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1-11,共11页

世界人口的持续增长导致肉类、乳制品等高蛋白食品的需求大幅增加,给我国食品蛋白的供应带来了较大挑战。微生物能够利用二氧化碳、甲烷、甲醇等一碳化合物生产高质量的单细胞蛋白,这种新型蛋白可应用于食品工业。建立微生物蛋白绿色生... 世界人口的持续增长导致肉类、乳制品等高蛋白食品的需求大幅增加,给我国食品蛋白的供应带来了较大挑战。微生物能够利用二氧化碳、甲烷、甲醇等一碳化合物生产高质量的单细胞蛋白,这种新型蛋白可应用于食品工业。建立微生物蛋白绿色生物制造的食品蛋白生产体系,对保障国家食物蛋白供给安全十分重要。此外,微生物转化一碳化合物制备单细胞蛋白的过程还可以减少碳排放、缓解温室效应,实现可持续发展。本文主要总结微生物单细胞蛋白在食品工业中的应用;论述近年来微生物利用一碳化合物高效生产单细胞蛋白的研究进展;阐述天然一碳利用微生物的代谢网络机制以及改造前景;展望了利用合成生物学改造微生物从一碳底物生产单细胞蛋白的前景,旨在为微生物单细胞蛋白的商业化生产提供思路。 展开更多

关键词 单细胞蛋白 一碳化合物 微生物工程

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CRISPR/Cas9系统在基因组编辑中的优化与发展 被引量：4

4

作者 滕小龙 史硕博 《合成生物学》 CSCD 2023年第1期67-85,共19页

CRISPR/Cas9是近年来发展起来的新兴技术,其在多种生物和组织的基因组上具有快速、高效、精准的基因编辑与调控能力,这使得该技术在基础科学和合成生物学等应用科学领域均得到了极大的发展与应用。本文首先对CRISPR的历史沿革、分类及CR... CRISPR/Cas9是近年来发展起来的新兴技术,其在多种生物和组织的基因组上具有快速、高效、精准的基因编辑与调控能力,这使得该技术在基础科学和合成生物学等应用科学领域均得到了极大的发展与应用。本文首先对CRISPR的历史沿革、分类及CRISPR/Cas9技术的作用机制进行简述,并结合其原理和在基因组工程中面临的脱靶率高、PAM依赖性强等限制因素总结了近年来针对Cas9蛋白和向导RNA (gRNA)进行的一系列优化与改造。接下来详细叙述了CRISPR/Cas9系统结合效应蛋白实现的多种功能,包括基因表达调控、表观基因组编辑、单碱基编辑等。基于gRNA多表达策略和Cas9多路复用策略,本文还对CRISPR/Cas9技术主要的多重应用成果进行了梳理汇总。最后探讨了CRISPR/Cas9作为高精度基因组编辑工具使用的应用前景,以及作为疗法使用时的安全性和风险控制问题。 展开更多

关键词 CRISPR/Cas9 基因组编辑 表达调控 多重编辑 效应蛋白

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基于RPA-CRISPR/Cas12a技术快速检测犬猫皮肤癣菌方法的建立

5

作者 郜平平 付金玉 +3 位作者 王丽仰 史硕博 张跃平 张迪 《畜牧兽医学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期4702-4711,共10页

旨在建立重组酶聚合酶扩增技术(recombinase polymerase amplification,RPA)结合CRISPR/Cas12a技术的荧光检测方法,以快速、灵敏、可视化检测犬猫皮肤癣菌。以犬小孢子菌、石膏样小孢子菌及须毛癣菌为研究对象,针对真菌内转录间隔区,设... 旨在建立重组酶聚合酶扩增技术(recombinase polymerase amplification,RPA)结合CRISPR/Cas12a技术的荧光检测方法,以快速、灵敏、可视化检测犬猫皮肤癣菌。以犬小孢子菌、石膏样小孢子菌及须毛癣菌为研究对象,针对真菌内转录间隔区,设计并合成特异性RPA引物和CRISPR RNA(crRNA),建立可同时或分别检测上述皮肤癣菌的荧光检测方法,并评价其检测灵敏度,通过检测临床样本评价本检测方法的敏感性和特异性。结果表明:RPA-CRISPR/Cas12a在37℃、总反应时间30 min的条件下,对三种皮肤癣菌的检测灵敏度可低至单拷贝。对24份临床样本进行检测,以真菌培养和菌落测序结果作为标准,使用可同时识别犬小孢子菌、石膏样小孢子菌及须毛癣菌的皮肤癣菌crRNA(dermatophyte crRNA,crRNA-DM)和可特异性识别犬小孢子菌的犬小孢子菌crRNA(Microsporum canis crRNA,crRNA-Mc)参与RPA-CRISPR/Cas12a反应时,敏感性和特异性均为100%。RPA-CRISPR/Cas12a技术可同时和分别检测犬小孢子菌、石膏样小孢子菌及须毛癣菌,所需时间短,结果可视化,敏感性和特异性高,无需昂贵仪器,适合临床快速诊断。 展开更多

关键词 RPA CRISPR/Cas12a 犬猫皮肤癣菌 快速检测

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后疫情时代生物化学课程开展课程思政的价值意蕴与有效途径 被引量：2

6

作者 刘子鹤 史硕博 靳瑾 《高教学刊》 2023年第18期167-172,共6页

生物化学课程是研究生物分子(如蛋白质、核酸、多糖等)的结构、功能及其在生命体系中作用的重要专业基础课。在后疫情时代,生物化学课程应该紧密结合思政教育,强调生物化学对于人类健康和社会发展的重要性,关注生物化学领域的伦理问题,... 生物化学课程是研究生物分子(如蛋白质、核酸、多糖等)的结构、功能及其在生命体系中作用的重要专业基础课。在后疫情时代,生物化学课程应该紧密结合思政教育,强调生物化学对于人类健康和社会发展的重要性,关注生物化学领域的伦理问题,引导学生树立正确的世界观、人生观、价值观。通过分析生物化学课程开展思政的价值意蕴,从明确培养目标、强化教师队伍、发挥课堂教学的作用、社会服务提升学生责任感和课程评价多元化几个方面探讨生物化学课程融入思政元素的途径,实现知识传授与价值引领的融合,为高校建设生物化学课程思政提供参考。 展开更多

关键词 课程思政 生物化学课程 后疫情时代 人才培养 高校教学

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塑造低碳经济的第三代固碳生物炼制 被引量：9

7

作者 史硕博 孟琼宇 +1 位作者 乔玮博 赵惠民 《合成生物学》 2020年第1期44-59,共16页

目前人类社会面临的两大挑战是如何实现非化石来源化学品和燃料的可持续生产以及如何应对大量二氧化碳排放造成的温室效应。第三代固碳生物炼制利用细胞工厂可将二氧化碳固定为一系列化学品和燃料,有望解决这一问题,从而建立以低能耗、... 目前人类社会面临的两大挑战是如何实现非化石来源化学品和燃料的可持续生产以及如何应对大量二氧化碳排放造成的温室效应。第三代固碳生物炼制利用细胞工厂可将二氧化碳固定为一系列化学品和燃料,有望解决这一问题,从而建立以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济模式。构建可利用二氧化碳的细胞工厂是迈向建立第三代固碳生物炼制平台的重要一步。随着生命科学的飞速发展,越来越多的二氧化碳固定机制被揭示。为了提高固碳效率,研究人员利用合成生物学改造天然固碳途径,并在此基础上设计人工固碳途径,或引入新颖的能源供应模式,甚至使异养模式生物变为合成自养生物。本文将对上述领域进行总结,并讨论微生物固定二氧化碳的主要挑战及其未来前景。 展开更多

关键词 合成生物学 生物炼制 二氧化碳 低碳经济 细胞工厂

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高校教师与研究生党支部共建体系的分析

8

作者 史硕博 赵颖 +1 位作者 杨田田 赵梓含 《吉林省教育学院学报》 2021年第6期111-114,共4页

党支部是党建工作的基础,是高校思想政治工作的基层党组织,在这其中无论是教师党支部还是研究生党支部都在高知识水平的人才培养、思想政治建设上起到重要作用。基层支部党建水平将直接影响社会主义建设者和接班人的培养质量。目前,高... 党支部是党建工作的基础,是高校思想政治工作的基层党组织,在这其中无论是教师党支部还是研究生党支部都在高知识水平的人才培养、思想政治建设上起到重要作用。基层支部党建水平将直接影响社会主义建设者和接班人的培养质量。目前,高校教师党支部和研究生党支部在建设上都存在各自的特点,为了将其优点结合,扬长避短,高校可以进行支部的创新性设置,成立纵向的教师与研究生支部共建。两者共建具备显著优势和重要意义,可显著增强高校基层支部的战斗力并促进研究生思想政治教育,我们对如何良好地建设和开拓这个新型党建载体进行探讨分析。 展开更多

关键词 高校党支部 师生共建 支部建设 研究生教育

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蜡酯合成酶的研究进展及其应用 被引量：3

9

作者 肖一凡 彭杰 +1 位作者 张扬 史硕博 《北京化工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1-11,共11页

蜡酯合成酶(WS)是生物体内蜡酯合成的关键酶,存在于多种动植物和微生物中,该酶可催化生成一系列结构各异、功用不同的酯类化合物。随着对WS的深入研究,人们发现不同物种的WS在功能与活性上有较大的差异,这些差异导致了其合成产物及用途... 蜡酯合成酶(WS)是生物体内蜡酯合成的关键酶,存在于多种动植物和微生物中,该酶可催化生成一系列结构各异、功用不同的酯类化合物。随着对WS的深入研究,人们发现不同物种的WS在功能与活性上有较大的差异,这些差异导致了其合成产物及用途的多样性。本文系统论述了不同生物体内蜡酯的合成途径、WS的生化特性与酶工程改造及其在各种酯类化合物生产中的应用,为WS的进一步研究提供参考依据。 展开更多

关键词 蜡酯 蜡酯合成酶 酶工程 脂肪酸 细胞工厂

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圆红冬孢酵母自主复制序列分离和利用游离型质粒进行基因敲除

10

作者 郭霄 史硕博 《微生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期882-892,共11页

【目的】与整合型表达载体相比,游离型表达载体通常具有更高的拷贝数以实现目标基因的高强度表达,并且对于DNA操作应用更加方便和灵活。然而,目前的研究尚未确定适用于圆红冬孢酵母的游离型质粒,该酵母外源基因的表达或者基于CRISPR/Cas... 【目的】与整合型表达载体相比,游离型表达载体通常具有更高的拷贝数以实现目标基因的高强度表达,并且对于DNA操作应用更加方便和灵活。然而,目前的研究尚未确定适用于圆红冬孢酵母的游离型质粒,该酵母外源基因的表达或者基于CRISPR/Cas9的基因组编辑都需要通过整合方式来完成,这也是对其遗传改造进展缓慢的一个重要原因。本研究目的是构建圆红冬孢酵母的游离型质粒,使得其外源基因的表达和基因组编辑更方便省时。【方法】首先对圆红冬孢酵母苯丙氨酸氨裂解酶基因(phenylalanine ammonia-lyase gene,PAL)中可能存在的自主复制序列(autonomously replicating sequences,ARSs)进行挖掘和表征,将该基因及其上下游序列进行分段扩增,构建到带有β-异丙基苹果酸脱氢酶基因(β-isopropyl malate dehydrogenase gene,LEU2)的质粒中,通过电转化的方法导入LEU2基因缺陷的圆红冬孢酵母中,根据转化效率高低鉴定了该酵母的一个ARS。其次,以编码香叶基香叶基焦磷酸合成酶(geranylgeranyl pyrophosphate synthase,GGPPS)的BTS1基因为敲除靶点,将其gRNA构建到基于ARS的游离型质粒中,通过转化子直观的颜色变化来验证该游离型质粒是否成功应用于圆红冬孢酵母的CRISPR/Cas9体系。【结果】本工作鉴定了圆红冬孢酵母的ARS,构建了基于ARS元件的游离型质粒,并将该质粒应用于圆红冬孢酵母CRISPR/Cas9体系,成功实现了基于游离型质粒的基因敲除。【结论】本研究丰富了圆红冬孢酵母现有的工具库,为圆红冬孢酵母的合成生物学应用提供了良好的研究基础和技术支持。 展开更多

关键词 圆红冬孢酵母 自主复制序列 游离型质粒

原文传递

转录组平台技术及其在代谢工程中的应用 被引量：23

11

作者 史硕博 陈涛 赵学明 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1187-1198,共12页

组学技术在系统水平上对细胞代谢进行全面的分析,极大地促进了代谢工程的发展和应用。全基因组水平的转录分析可以使研究者更加精确地评估细胞表型,加深对细胞代谢的理解。而且转录组分析也有助于研究者鉴定菌种改良的目标基因,加速对... 组学技术在系统水平上对细胞代谢进行全面的分析,极大地促进了代谢工程的发展和应用。全基因组水平的转录分析可以使研究者更加精确地评估细胞表型,加深对细胞代谢的理解。而且转录组分析也有助于研究者鉴定菌种改良的目标基因,加速对微生物细胞工厂的合理设计及构建。文中介绍了3种主要转录组平台技术的原理,并总结了转录组学在代谢工程领域中应用的最新进展和未来发展趋势。 展开更多

关键词 转录组 代谢工程 基因芯片 SERIAL analysis of gene expression(SAGE) massively parallel signature sequencing(MPSS) RNA-seq

原文传递

第三代生物炼制的挑战与机遇

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作者 史硕博 王禹博 +3 位作者 乔玮博 吴龙昊 刘子鹤 谭天伟 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第19期2489-2503,共15页

化学品和燃料的可持续生产以及缓解温室效应是目前人类面临的两大挑战.传统生物炼制技术可进行石化产品的替代生产,且绿色低碳;然而有些人类活动不可避免地产生碳排放,为了实现碳中和目标,迫切需要发展负排放技术以抵消这些排放.近年来... 化学品和燃料的可持续生产以及缓解温室效应是目前人类面临的两大挑战.传统生物炼制技术可进行石化产品的替代生产,且绿色低碳;然而有些人类活动不可避免地产生碳排放,为了实现碳中和目标,迫切需要发展负排放技术以抵消这些排放.近年来,可直接将二氧化碳转化为燃料和化学品的第三代生物炼制技术为我们塑造低碳经济、实现碳中和提供了一个良好的解决方案.本文首先介绍固定二氧化碳的不同天然途径,随后概述可用于基于合成生物学理念设计的不同人工固碳途径;接着,讨论固碳途径能量的来源,特别强调非生物过程辅助的新型能量供给方式;随后,列举第三代生物炼制的生产实例,并讨论其在工业应用过程中值得注意的问题;最后,展望第三代生物炼制的主要优势和面临的挑战,并对未来的研究方向进行讨论. 展开更多

关键词 第三代生物炼制 碳中和 二氧化碳 固碳途径 电催化固碳 光催化固碳

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