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文丨Lisa
编丨Lisa
合成生物学是一门综合学科，旨在设计和构建新的生物部件、设备和系统，或者重新设计现有的生物系统以实现特定的功能。
底盘细胞是合成生物学中的一个重要概念，它作为构建生物合成途径或生物系统的基础平台，承载着插入的外源基因或合成电路，从而实现对细胞功能的重新编程和调控，以生产有用的物质或执行特定的任务。
定义和概念
底盘细胞是指经过改造或选择，具有特定遗传背景和生理特性，能够接受并稳定表达外源基因或合成生物线路的宿主细胞。
它就像是一个“空白画布”，为合成生物学家提供了一个基础框架，在这个框架上可以添加各种功能模块，以实现预期的生物学功能或生产目标。
常见的底盘细胞类型
1. 大肠杆菌（Escherichia coli）
特点：生长迅速，在适宜的培养基中，其倍增时间通常在20 - 30分钟左右，能够在短时间内获得大量的细胞生物量，有利于快速生产目标产物。
遗传背景清晰，其基因组序列已被完全测序，并且对其基因调控机制、代谢途径等有深入的研究。这使得科学家能够准确地对其进行基因操作，预测基因改造后的效果。
易于进行基因操作，有多种成熟的基因编辑技术和工具可供使用，如传统的质粒转化、基因敲除、基因插入等方法都能在大肠杆菌中高效实现。
应用领域：广泛应用于生产重组蛋白、氨基酸、有机酸等生物化工产品，以及构建生物传感器等合成生物学应用。
例如，通过在大肠杆菌中导入特定的基因，可以生产胰岛素、生长激素等药用蛋白；利用大肠杆菌发酵生产乳酸，用于食品、化工等行业。
2. 酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）
特点：具有真核生物的细胞结构和蛋白质加工修饰系统，能够正确折叠和修饰表达的真核生物蛋白，使其具有与天然蛋白相似的活性和功能。
例如，对于一些复杂的糖蛋白生产，酿酒酵母能够进行正确的糖基化修饰，这是原核生物底盘细胞难以实现的。
安全性高，酿酒酵母在食品工业中有着悠久的使用历史，被公认为是一种安全的微生物（GRAS），适合用于生产食品添加剂、生物制药等与人类健康密切相关的产品。
发酵工艺成熟，在酿酒、面包制作等传统发酵工业中积累了丰富的发酵经验和成熟的大规模培养技术，易于实现工业化生产。
应用领域：常用于生产疫苗、生物药物、工业酶、生物燃料（如乙醇）等。
例如，在生物燃料领域，酿酒酵母可以高效地将糖类转化为乙醇，是生物乙醇生产的重要菌株。
3. 枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）
特点：分泌蛋白能力强，能够将表达的蛋白质高效地分泌到细胞外，便于蛋白质的分离和纯化。这对于生产工业酶等分泌型蛋白产品具有很大的优势，可降低下游生产成本。
无致病性，对人体和环境相对安全，在生产过程中不需要采取特殊的生物安全防护措施，适合大规模工业生产。
生长速度较快，能够在较短时间内达到较高的细胞密度，提高生产效率。
应用领域：主要用于生产工业酶（如淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶等）、抗生素、生物表面活性剂等。
例如，在农业领域，一些由枯草芽孢杆菌产生的抗生素和生物表面活性剂可用于生物防治病虫害。
4. 丝状真菌（如黑曲霉、米曲霉等）
特点：具有强大的蛋白质分泌能力和复杂的蛋白质翻译后修饰能力，能够生产结构复杂、功能多样的蛋白质和次级代谢产物。
能够在简单、低成本的培养基上生长，对营养要求相对较低，适合大规模工业生产，可降低生产成本。
丝状真菌的菌丝体结构使其在固体发酵中具有良好的性能，能够更好地利用固体基质中的营养物质，并且在发酵过程中产生的热量容易散发，有利于维持发酵过程的稳定性。
应用领域：在食品工业中用于生产酱油、豆豉、柠檬酸等发酵食品和食品添加剂；在工业领域用于生产纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶等工业酶制剂。
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