高中生研究性課題研究報告范文_高中生研究性課題研究報告范文生物

學校： 蘇州外國語學校

年級： 高二

姓名： 倪同學

指導教師：楊老師

成果簡介：合成生物學是一門新興的前沿學科，是未來生物學研究重要的發展方向。但目前國內對他了解的人并不是很多，高中生更是少之又少，我也是通過本次研究性學習對它的學習研究，才對其有了初步的了解和認識。因此我將基于本次學習的知識，加以查閱文獻資料，以一個高中生的視角，簡介合成生物學。

摘要：合成生物學是一門新興的前沿學科，是未來生物學研究重要的發展方向。但目前國內對他了解

的人并不是很多，高中生更是少之又少，我也是通過本次研究性學習對它的學習研究，才對其有了初步的

了解和認識。因此我將基于本次學習的知識，加以查閱文獻資料，以一個高中生的視角，簡介合成生物學。

關鍵詞: : 合成生物學;前沿技術

一、合成生物學：新千年的科學技術

新的研究格局在世紀之交已經呈現，其中生物科學的地位日益凸顯，數十年前還不敢想象的技術現在似乎可以實現。但是，新世紀面臨著新挑戰。世界人口日益增加，氣候變化、糧食和能源需求增加、疾病傳播等一系列新的問題隨之出現。許多科學家和工程師認為，可以通過合成生物學這一新興而又具有變革潛力的學科應對新世紀面臨的部分挑戰。合成生物學是一門將科學和工程方法相結合進行生物學研究和操控的新興學科。雖然合成生物學還處在“幼年期”——其核心研究內容主要局限于尋找和提煉可執行具體基因功能或生物化學功能的生物元件，并改善 D N A 合成和構建的方法——但目標遠大。合成生物學家們希望設計并構建人工合成的生物系統，最終用于工業制造、糧食生產，并提高全球健康水平。一般而言，合成生物學是指運用工程學原理，設計和構建新的生物元器件和系統，并重新設計現有的、天然的生物系統，用于有益目的。它源于生物學及相關領域一個世紀的研究成果，但離不開工程學、計算科學、信息技術等領域的重大突破。

合成生物學具有以下重要特點：（1）它是生物學研究的新穎方法。與傳統的生命機制探索方法完全相反，合成生物學注重生產定制化的細胞、有機體和生命體。（2）應用工程學方法生產生命體。合成生物學通常應用工程學原理設計執行特定功能的簡化的生物元素。（3）依賴于非等級化的科研和商業化網絡。合成生物學向著橫向的、全球化的研究方式發展，通過社交網絡，它吸引了世界各地的年輕科學家。（4）需要響應社會關切。合成生物學是新興的學科和技術，需要充分考慮該技術的、法律和社會影響，以及人們對其生物安全、監管和知識產權問題的關切。

二、我國合成生物學發展戰略

中國認為合成生物學將帶來技術推動的新一輪經濟增長，因此努力成為該領域的國際領先者。目前，中國每年對合成生物學的研發投資達到 2.6 億元，每年發表合成生物學論文 400 余篇，約占世界總量的10% ，論文被引次數居全球第 7。中國已經制訂了合成生物學戰略路線圖，規劃了技術、工業應用、醫學和農業等方面的中長期目標。未來 5 年，將建立標準元件數據庫，形成設計生物元器件的計算能力；形成化學品和生物材料的模塊化設計和生產能力；對可增強植物耐旱性和耐堿性的生物元件進行驗證設計。未來 10 年，將擴大標準元器件數據庫，形成設計生物系統的計算能力；商業化生產某些化學品和生物材料；對合成固氮器件進行驗證設計。未來 20 年，將形成生物系統設計、建模和驗證一體化平臺；商業化生產眾多自然化合物、藥品、化學品和生物燃料；臨床應用生物元件和系統，用于檢測、控制和治療主要疾病；創造人工微生物。

三、合成生物學帶來的機遇

合成生物學會帶來新一輪產業發展浪潮。產業界大量投資合成生物學，認為伴隨著基因組學和系統生物學的不斷進步，合成生物學將通過生物制造給產品和物質開發帶來革命性影響。到 21 世紀頭十年的中葉，全球就約有 3000 家生物技術公司，其中基因合成公司遍及五大洲，每年生產約 5 萬條基因。生物產品在經濟上舉足輕重。

四、合成生物學發展面臨的挑戰

1、技術挑戰。發展合成生物學在元件及應用、互操作、度量、量產成本控制、工具及軟件等方面面臨挑戰。在元件及應用方面，開發一大批標準化、模塊化、行為可預測、可廣泛應用的生物元器件是近在眼前的挑戰。盡管有數以千計的生物元件已編目，但可重復且可靠的生物元件并非廣泛可用。在互操作方面，合成生物學發展的關鍵之一是開發出標準化的生物元件，像模塊一樣可靠地組裝，視情調整。

2、監管問題。科學進展往往快于政策制定，同時合成生物學的界限也在不斷變化，因此在早期就應關注與合成生物學治理和監管相關的問題。

3、知識產權問題。合成生物學在現有或新的知識產權體系下能否蓬勃發展是研究人員關注的一個重大問題。鑒于已經開發的合成生物元件數量巨大，并且企業對商業化產品開發有濃厚的興趣，解決知識產權問題異常重要。包容問題。合成生物學是交叉性學科，既產生于多個學科，又回饋于這些學科。持續包容對于合成生物學的持續發展十分重要。

五、結語

作為未來生物學重要的發展方向，合成生物學既擁抱著發展機遇也面臨著許多挑戰。通過這次的研究性學習，我深刻的認識到要把握住合成生物學的未來，讓祖國在合成生物學的領域中占得先機。未來我也將繼續研究和關注合成生物學的知識，希望有朝一日為祖國的建設添磚加瓦。

參考文獻

[1].趙國屏.合成生物學: 開啟生命科學“會聚”研究新時代. 中國科學院院刊, 2018, 33: 1135–1149

[2].鄧子新.合成生物學趁最好時代, 建物致知, 建物致用. 生命科學, 2019, 31: 323–324

研究性學習平臺：華東理工大學iGEM合成生物學-理科-研究性學習平臺