目錄 總序/i 前言/vii 摘要/xi Abstract/xvii 第一章 總論/1 第一節(jié) 合成科學的核心內涵與意義/1 第二節(jié) 合成科學的發(fā)展歷程與趨勢/2 第三節(jié) 我國合成科學的關鍵科學問題與發(fā)展方向/6 一、關鍵科學問題/6 二、發(fā)展方向/7 第四節(jié) 合成科學領域發(fā)展的相關政策建議/8 第二章 仿生反應/10 第一節(jié) 科學意義與戰(zhàn)略價值/10 第二節(jié) 現(xiàn)狀及其形成/11 仿生離子型反應/13 二、仿生自由基反應/20 三、仿生協(xié)同反應/26 四、仿生雜原子轉移反應/32 五、仿生光化學反應/37 第三節(jié) 關鍵科學問題、關鍵技術問題與發(fā)展方向/42 第四節(jié) 相關政策建議/43 本章參考文獻/44 第三章 仿生催化/54 第一節(jié) 科學意義與戰(zhàn)略價值/54 第二節(jié) 現(xiàn)狀及其形成/55 一、催化中心的模擬/57 二、蛋白質骨架的模擬/113 三、小結/117 第三節(jié) 關鍵科學問題與發(fā)展方向/118 一、關鍵科學問題/118 二、重要發(fā)展方向/119 第四節(jié) 相關政策建議/120 本章參考文獻/120 第四章 仿生天然產物合成/153 第一節(jié) 科學意義與戰(zhàn)略價值/153 一、推動具有藥用價值天然產物的高效合成/154 二、揭示生物活性天然產物的生物合成途徑/155 三、促進天然產物的分子功能探索與利用/155 第二節(jié) 現(xiàn)狀及其形成/156 一、仿生合成百年掠影/156 二、仿生合成中的碳正離子化學/157 三、仿生合成中的自由基化學/158 四、仿生合成中的成環(huán)策略/158 五、我國的仿生合成研究現(xiàn)狀/159 六、仿生策略發(fā)展的新階段/161 七、仿生合成面臨的挑戰(zhàn)/163 第三節(jié) 關鍵科學問題與發(fā)展方向/164 一、關鍵科學問題/164 二、優(yōu)先發(fā)展領域或重要研究方向/165 第四節(jié) 相關政策建議/165 本章參考文獻/167 第五章 對酶進行人工改造的定向進化/171 第一節(jié) 科學意義與戰(zhàn)略價值/171 一、生物催化技術的國內外發(fā)展趨勢/171 二、非天然酶的設計與應用的戰(zhàn)略意義/173 第二節(jié) 現(xiàn)狀及其形成/173 一、非天然酶的發(fā)展歷史回溯/174 二、非天然酶的研究現(xiàn)狀/175 三、非天然酶國內外發(fā)展評估/177 第三節(jié) 非天然酶的關鍵科學問題、關鍵技術問題與發(fā)展方向/179 一、非天然酶的關鍵科學問題與關鍵技術問題/179 二、非天然酶的發(fā)展方向/181 第四節(jié) 非天然酶的發(fā)展政策建議/182 本章參考文獻/183 第六章 酶催化反應驅動的活性分子合成/188 第一節(jié) 科學意義與戰(zhàn)略價值/188 第二節(jié) 現(xiàn)狀及其形成/189 一、活性天然產物的化學— 酶法合成/190 二、活性天然產物的異源— 化學合成/203 三、酶催化反應驅動的小分子藥物合成/206 第三節(jié) 關鍵科學問題、關鍵技術問題與發(fā)展方向/215 第四節(jié) 相關政策建議/217 本章參考文獻/217 第七章 生物合成化學—新酶學機制與途徑解析/222 第一節(jié) 科學意義與戰(zhàn)略價值/222 第二節(jié) 現(xiàn)狀及其形成/227 一、分子骨架的生物合成模式/227 二、合成修飾過程中的化學/240 第三節(jié) 關鍵科學問題、關鍵技術問題與發(fā)展方向/250 一、關鍵科學問題/250 二、關鍵技術問題/251 三、發(fā)展方向/252 第四節(jié) 相關政策建議/252 本章參考文獻/253 第八章 組合生物合成/265 第一節(jié) 科學意義與戰(zhàn)略價值/265 第二節(jié) 研究現(xiàn)狀及其形成/266 基于生源假說的組合生物合成探索/267 二、基于基因水平開展組合生物合成/271 三、交叉融合的組合生物合成研究/275 四、新技術推動的組合生物合成快速發(fā)展/281 第三節(jié) 關鍵科學問題與發(fā)展方向/289 第四節(jié) 相關政策建議/291 本章參考文獻/292 第九章 新產物、新機制導向的基因組挖掘/299 第一節(jié) 科學意義與戰(zhàn)略價值/299 第二節(jié) 現(xiàn)狀及其形成/301 一、基因數據的暴增為基因挖掘提供了數據基礎/302 二、基因挖掘算法與大數據庫的發(fā)展/303 三、菌種資源的豐富和共享使基因組挖掘更為便捷/307 第三節(jié) 關鍵科學問題與發(fā)展方向/308 一、基于負責核心骨架合成的基因挖掘/308 二、基于天然產物骨架修飾基因的基因組挖掘/317 三、功能基因導向的基因組挖掘/327 四、發(fā)展趨勢及展望/334 第四節(jié) 相關政策建議/335 本章參考文獻/337 第十章 異源生物合成/349 第一節(jié) 科學意義與戰(zhàn)略價值/349 第二節(jié) 現(xiàn)狀及其形成/352 一、天然產物、工業(yè)化學品等的異源生物合成/353 二、異源生物合成的基因編輯技術/365 三、異源生物合成的底盤細胞/368 第三節(jié) 關鍵科學問題、關鍵技術問題與發(fā)展方向/374 一、加深對天然產物生物合成途徑和代謝調控網絡的認識/374 二、 突破人工合成途徑設計及構建，創(chuàng)建高效工業(yè)化學品異源合成微生物細胞工廠/374 三、 加強底盤細胞的適配優(yōu)化和發(fā)展高效率、多位點、低成本的基因編輯技術/375 第四節(jié) 相關政策建議/376 本章參考文獻/376 第十一章 生物合成研究的技術、方法與策略/387 第一節(jié) 科學意義與戰(zhàn)略價值/387 第二節(jié) 生物合成研究的相關技術方法/389 一、化學與物理學相關技術方法/389 二、生物學相關技術方法/393 三、計算機與信息技術/400 四、與生物合成相關的其他學科技術/405 第三節(jié) 生物合成研究的不同發(fā)展階段及其相應策略/406 一、生物合成研究的萌芽期（1800～1920 年）/406 二、生物合成實驗的科學確立期（1921～1970 年）/409 三、生物合成的初步發(fā)展期（1971～2000 年）/411 四、生物合成的快速發(fā)展期（2001～2020 年）/412 第四節(jié) 天然產物生物合成研究經典案例分析/414 一、嗎啡的生物合成研究/414 二、托品烷生物堿的生物合成研究/417 三、他汀類天然產物的生物合成研究/420 四、紅霉素的生物合成研究/423 第五節(jié) 生物合成發(fā)展瓶頸與未來展望/427 一、主要瓶頸/427 二、未來展望/427 三、本領域中存在的重要問題和政策建議/427 本章參考文獻/427 第十二章 生物降解與轉化/442 第一節(jié) 科學意義與戰(zhàn)略價值/442 一、科學意義/442 二、戰(zhàn)略價值/442 第二節(jié) 現(xiàn)狀及其形成/443 一、概述/443 二、生物降解與轉化研究的發(fā)展脈絡/444 三、生物降解與轉化的研究主體及經典案例/447 第三節(jié) 關鍵科學問題、關鍵技術問題與發(fā)展方向/450 一、關鍵科學問題與技術問題/450 二、發(fā)展趨勢/451 第四節(jié) 相關政策建議/454 本章參考文獻/454 第十三章 DNA 信息存儲與計算/457 第一節(jié) 科學意義與戰(zhàn)略價值/457 第二節(jié) 現(xiàn)狀及其形成/459 一、發(fā)展歷程及現(xiàn)狀/460 二、政策規(guī)劃布局/465 三、主要研究機構與重點企業(yè)/467 第三節(jié) 關鍵科學問題、關鍵技術問題與發(fā)展方向/469 一、降低信息寫入成本/469 二、提升數據讀取速度/469 三、提升存儲規(guī)模/470 四、加快與現(xiàn)有存儲系統(tǒng)融合/470 第四節(jié) 相關政策建議/472 一、 加大政府支持和資助力度，強化相關技術領域研發(fā)及戰(zhàn)略布局/472 二、促進多學科研究和公私協(xié)同合作，加速成果應用轉化/473 三、監(jiān)管數據安全與生物安全風險/474 本章參考文獻/474 第十四章 糖的合成/477 第一節(jié) 科學意義與戰(zhàn)略價值/477 第二節(jié) 現(xiàn)狀及其形成/479 一、糖的化學法合成/480 二、糖的酶法合成/504 三、糖的自動化合成/506 四、糖的合成應用/507 第三節(jié) 關鍵科學問題、關鍵技術問題與發(fā)展方向/516 一、關鍵科學問題與關鍵技術問題/516 二、發(fā)展方向/516 第四節(jié) 相關政策建議/520 本章參考文獻/521 第十五章 蛋白質的合成/545 第一節(jié) 科學意義與戰(zhàn)略價值/545 第二節(jié) 現(xiàn)狀及其形成/547 一、主要合成方法/547 二、主要應用領域/558 第三節(jié) 關鍵科學問題、關鍵技術問題與發(fā)展方向/564 一、關鍵科學問題與關鍵技術問題/564 二、發(fā)展方向/565 第四節(jié) 相關政策建議/569 一、蛋白質合成前沿領域發(fā)展的資助策略/569 二、配套措施/570 本章參考文獻/571 第十六章 核酸的合成/583 第一節(jié) 科學意義與戰(zhàn)略價值/583 第二節(jié) 現(xiàn)狀及其形成/584 一、核酸的合成方法/584 二、功能核酸/591 三、人工基因組的合成/602 第三節(jié) 關鍵科學問題、關鍵技術問題與發(fā)展方向/608 一、當前的瓶頸問題/608 二、未來發(fā)展方向/609 第四節(jié) 相關政策建議/611 本章參考文獻/612 關鍵詞索引/620