术语表

激活剂
一种正向调节转录的蛋白质，通常通过在启动子附近结合并与 RNA 聚合酶发生物理相互作用来增加其活性。

激活
参见正向调节。

等分
从较大样品中取出的小体积。

生物砖
符合指定组装标准的 DNA，通常是在 DNA 部分的侧翼添加特定的限制性位点。

细胞密度
给定体积中的细胞数量。

中心法则
分子生物学中关于从遗传密码到身体特征的信息流的统一思想，它指出 DNA 编码指定蛋白质序列的 RNA。

机壳
系统的外壳。该术语在合成生物学领域使用时通常指细胞宿主。

编码序列 (CDS)
请参阅开放阅读框 (ORF)。

密码子
三个连续的核苷酸，编码开放阅读框中的特定氨基酸或终止信号。

胜任的
描述细胞可以从环境中接受 DNA 的状态。

共识序列
在整个基因组或许多基因组中针对特定 DNA 部分发现的最常见的核苷酸模式。

本构
始终处于“打开”状态的功能，与有时“打开”有时“关闭”的功能形成鲜明对比。

文化
在实验室中培养细胞。

下游
相对于另一个 DNA 序列位于 3’ 的 DNA 序列。

紧急行为
由于更改或重新组合复杂系统的组件而产生的意外特征。

酶
一种生物催化剂，通常是蛋白质，通过降低其活化能来加速化学反应。

正向工程
一种构建新系统的方法，首先对系统设计进行高级描述，然后在逻辑上完善该描述以生成构建策略。

基因表达
DNA 序列的读取导致其 RNA 或蛋白质产物的合成。

基因表达单位
包含开放阅读框以及启动转录（例如启动子）和翻译（例如核糖体结合位点）的信息的 DNA 序列。

遗传不稳定性
遗传性状的变异影响其可靠或可预测的功能。

热休克
温度快速升高，通常用于促进微生物转化。

全酶
一种完整的蛋白质复合物，在生化上已准备好执行细胞功能。

诱导性
一种有时“打开”有时“关闭”的功能，以响应细胞环境的变化。大多数情况下，这种变化是由与基因调控序列结合的蛋白质介导的。

抑制
参见负面调节。

逆变器
逻辑门，也称为非门，可将输入信号的状态转换为其相反状态，将“关”变为“开”或将“开”变为“关”。

紫胶操纵子
由 lacZ、lacY、lacA 三个基因组成的单一调控单元，其协调表达使得细胞能够在缺乏葡萄糖和存在乳糖的情况下生存。

滞后期
细胞生长的早期阶段，其特征是细胞密度低且细胞不活跃分裂。

记录阶段
细胞生长阶段，其特征是细胞密度随着时间的推移呈指数增加，因为细胞正在活跃分裂。

逻辑门
用于将给定输入或一组输入状态转换为指定输出状态的数字电路的构建块，例如仅在检测到两个（或更多）输入时才生成输出的与门。

平均无故障时间 (MTF)
预测物体使用寿命的测量方法。

代谢工程
合理操纵细胞的生物化学，以优化所需小分子的生产。

代谢途径
多种基因产物以逐步的方式将起始材料转化为最终产物。

模块化
系统的属性，描述其功能单元可以如何分离和重新组合以生成新系统。

负面监管
减少基因表达单位输出的机制，通常通过阻遏蛋白控制转录。

噪音
生物系统固有的自然变异性，通常被检测为重复之间的测量不一致。

开放阅读框（ORF）
编码蛋白质的 DNA 序列，其中核苷酸三联体（密码子）可被解码为氨基酸序列。

操纵子
开放阅读框的 DNA 簇，其表达由单个启动子控制。

光密度
细胞密度的衡量标准，通常量化为细胞悬浮液散射的 600 nm 光量。

修补
用牙签将细菌菌落散布在新的培养皿上，使其新鲜地长成小而明确的草坪。

质粒
可以在细胞中独立于染色体复制的环状 DNA 序列。实验室中经常使用的 DNA 工程质粒具有共同特征，例如可选择的遗传标记（例如，赋予氨苄青霉素抗性的标记）和可被限制性内切酶识别的 DNA 序列。

聚合酶链式反应 (PCR)
一种实验室技术，可用于复制给定 DNA 序列。

积极监管
一种增加基因表达单位输出的机制，通常通过激活蛋白控制转录。

促销员
结合 RNA 聚合酶以开始转录的 DNA 序列。

可靠性
行为一致。

解除抑制
将负调节状态转变为“开启”状态的机制，其中可以包括去除或抑制负调节剂。

记者
一种易于检测的基因输出，反映了感兴趣的细胞功能。

可抑制的启动子
一段 DNA 序列，既可以结合 RNA 聚合酶以启动转录，也可以结合阻遏蛋白以抑制转录。

阻遏物
一种 DNA 结合蛋白，可减少启动子的转录量。

阻遏蛋白
参见抑制器。

逆向工程
一种构建系统的方法，首先依赖于解构目标系统的现有物理示例。

核糖体结合序列 (RBS)
由 DNA 编码但功能与 mRNA 相同的序列，使细胞的核糖体能够结合 mRNA 模板并启动蛋白质合成。

RNA聚合酶
一种多蛋白酶复合物，可催化 DNA 模板形成 RNA 链。

分光光度计
用于测量未被液体样品吸收或散射的光量的仪器。

固定相
细胞生长的后期阶段，其特征是细胞密度高且细胞分裂不活跃。

基质
与酶结合并发生化学转化的分子。

转录
生成 RNA 分子的过程，其序列与 DNA 上的核苷酸序列互补。

转换
将 DNA 放入细菌细胞中以使细胞具有新特性的过程。

翻译
通过解码 mRNA 链上的密码子生成蛋白质或肽的过程。

真值表
系统行为的直观表示，将系统的每个输入显示为“开”(1) 或“关”(0) 以及与每个输入状态关联的输出。

上游
相对于另一个 DNA 序列位于 5’ 的 DNA 序列。

野生型
具有自然界中其物种最典型特征的生物体。

关于作者

Natalie Kuldell 是麻省理工学院生物工程系的讲师，也是 BioBuilder 教育基金会的创始人兼主席。她是全国各地会议的特邀发言人，从 2013 年的 TEDxBermuda 会议到 NSTA 等教育工作者全国会议和 AAAS 等科学家全国会议。她在合成生物学和教育方面的专业知识以及她的科学背景导致发表了大量文章和书籍。

她于 1987 年以优异成绩毕业于康奈尔大学，获得化学学士学位，并于 1994 年获得哈佛大学细胞与发育生物学博士学位。在哈佛医学院获得博士后奖学金后，她加入了韦尔斯利学院，在那里她担任教授在生物科学系教授和开发课程。 2003 年，她被招募到麻省理工学院，当时他们正在开设生物工程新专业（课程 20）和新系。库德尔博士与屡获殊荣的高中教师合作，将她的麻省理工学院合成生物学教材收集成适合高中和早期大学环境的模块化课程单元。最终的课程以及维持该课程的非营利组织位于 biobuilder.org。

雷切尔·伯恩斯坦为教育和新闻场所撰写有关科学所有领域的文章。她为《科学》、《自然》、《细胞》和《洛杉矶时报》撰写新闻文章，并为在线教育资源 Visionlearning 做出贡献。在她的所有工作中，她的目标是通过娱乐和讲述引人入胜的故事来提供信息和教育。她还曾担任世界上最大的同行评审期刊 PLOS ONE 的编辑。她是一名经过培训的生物物理化学家，于 2005 年在宾夕法尼亚大学获得化学学士学位，并辅修了英语。 2011 年，她在加州大学伯克利分校获得了化学博士学位，研究蛋白质折叠和动力学。她还曾担任《伯克利科学评论》的主编和执行编辑，该杂志分享了加州大学的广阔世界。伯克利研究拥有广泛的受众。

凯伦·英格拉姆是一位利用设计和创意指导来提高科学意识的艺术家。 Ingram 是数字设计领域的资深人士，曾在 Campfire、McCann Erikson 和 UNICEF 等公司工作。她的作品曾发表在《Die Gestalten》、《科学美国人》和《FWA》等出版物上，并被评为“数字先锋”。她为《计算机艺术》杂志和《新骑士》出版物撰写了数字设计教程。

她是布鲁克林科学歌舞表演 The Empiricist League 的联合组织者，也是 SXSW Interactive 的董事会成员，在 SXSW Interactive 中，她提出与科学 + 艺术相关的主题，并主持 SXSW Biohacker Meetup。她是纽约大学 SHERP 创业科学新闻学课程的创意策略讲师。

作为 Genspace（布鲁克林社区生物技术实验室）的成员，Ingram 于 2014 年参加了首届“社区实验室”iGEM 赛道，并将于 2015 年担任设计赛道评委。作为 2015 年合成生物学 LEAP（卓越领导力加速器计划）研究员，Karen被公认为合成生物学领域的新兴领导者。

Kathryn M. Hart 是圣路易斯华盛顿大学生物化学和分子生物物理学系的研究讲师，也是 BioBuilder 教育基金会的硕士教师。她帮助合成生物学工程研究中心 (SynBERC) 为本科生开发了强化实验室技术课程，并为 BioBuilder 教授专业发展和学生研讨会。拥有生物科学背景的她发现，从工程角度教授生物学为引入传统内容以及以设计为导向的问题解决提供了独特的机会。她目前的研究重点是理解和改造蛋白质功能和能量学。她于 2004 年在哈弗福德学院获得生物学学士学位，并于 2013 年在加州大学伯克利分校获得化学博士学位。

尾注

《BioBuilder》封面上的动物是高尔夫球钉水母（Aegina citrea）。高尔夫球钉水母是一种分布广泛的水母，这意味着它在世界各地深海中都能找到，只要那里有浮游生物和小型无脊椎动物供其捕食。

像其他属于Aeginidae科的水母一样，高尔夫球钉水母的特征是其没有灯泡的四条触手，这些触手连接在圆顶形状的伞盖上方。

高尔夫球钉水母所属的目是裸水母目（Narcomedusae），这一目下的水母与大多数水螅虫类物种不同，它们不经过水螅体阶段。相反，这些目下的幼体直接发育成伞状的水母。据了解，裸水母目幼体可以在附着或寄生在其他物种的水母体内完成部分发育。这些寄生的幼体在寄主身上觅食的同时，甚至可以产生新的幼虫。

许多出现在O’Reilly封面上的动物都是濒危物种；它们对世界都很重要。要了解更多关于如何帮助保护这些动物的信息，请访问 animals.oreilly.com 。

封面图片是基于赫克尔（Haeckel）版画的绘图。封面字体是URW Typewriter和Guardian Sans。正文字体是Adobe Minion Pro；标题字体是Adobe Myriad Condensed；代码字体是Dalton Maag的Ubuntu Mono。