结构论

SCIENCE AND PHILOSOPHY OF BIOSYSTEM

1.3、有机体社会

人机系统、人群系统、人文系统是人类与文化的同构耦联互作传递系统。人机系统经历从工具器件到组合装置而机器网络化，包括观测器、控制器、传动器、操纵器、动力器和效应器。包容性的建筑、运动性的交通、交流性的通讯构成人机系统的分隔与结合中介。人体器官机器取代，器官机器相嵌而人类机器化，机器仿生而机器系统生命化。核能的开发，认识了太阳能的核聚变本质；晶体和电脑的开发，认识了细胞和人脑研究蕴含的技术前景。核能、阳光，细胞、晶胞，人脑、电脑的研究产生未来的能源、材料、信息技术(地壳富含H、O、Al、Si、C、N资源)，即生物细胞发酵、遗传工程设计、固定化细胞器(核糖体)、生物纳米电脑、细胞仿生工程等太阳生物电子技术(系统生物工程)。自学习、自组织、自复制的生命系统开发是未来生物工业的高技术。高分子蛋白、核酸分子芯片、生物分子计算、仿生机器、人工智能是建立于生物的基因组结构、生物分子反应机理的基础上。地表流体的热力能、生物贮存(石油、煤矿)的化学能都来自太阳核聚变的辐射能。未来工业系统直接由太阳能、核能转换的电磁能驱动，以及环境与工业、废物与原料耦合的工业生态工程(工业生态网络)。

科学是知识体系(理论、实验、技术层次)，也是组织活动(研究院、大学、博物馆/图书馆)。政府是社会的信息控制、通讯中心，学府是信息的传播、创造中心。科技与社会，从传播、创造与管理的交互作用，构成社会的自组织化。医师、教师和律师是人的躯体修复、灵魂塑造和行为调节的机能。未来工业社会是生物科学与工程，从技术、管理、传播向社会的经济、政治、文化渗透的LSC(法律、安全、外交/协商)和REP(研究、教育/传播、产业)系统结构，以及人机耦合的文化进化系统。

二、生物系统人工进化

改造生命和仿造生命是生物工业的两个方向，也就是胚胎工程、遗传工程、蛋白质工程、生化反应器和生物传感器、人工智能、仿生工程、生物计算机将构成生物(化学)物理工业整合的时代。高科技产业化是经济腾飞的关键，产品的高技术含量和生产规模化是生物工业发展的重要指标。生物工程根本改变了现代医学、农业、工业特征，包括从分子、细胞到器官、种群的遗传、仿生、生态工程。

2.1、转基因生物技术

转基因表达系统由目的基因、转移载体、受体细胞构成。克隆与表达的基本原理是建立于染色体(或质粒重组)基因片段交换重组、基因特异性表达(操纵子模式载体)及染色体外基因转移(病毒转位)的基础上。基因重组由细胞编码的酶所催化，从原始病毒到高等动植物中都有发生，人工重组发展是对自然重组的应用。生物自然进化和人工进化都是基因组自组织扩增、重排和转位过程。转基因技术包括基因克隆、表达的上游基因改造与载体构造、中游基因转移与整合、细胞筛选和下游基因表达、检测与蛋白纯化系统。
上游实验技术：转基因DNA包括以下构件，真核起动子、目的基因和转录终止信号及报道基因提供遗传标记，外源基因含顺式调控元件的旁侧序列(flaning gene)(上游调控序列核糖体结合位点、PloyA信号末端序列等)和可表达的结构基因及信号蛋白序列(水解位点、膜内外分泌)和转录终止信号，删除目的基因的天染起动子，将强起动子序列甚至增强子(Enhancer)序列和目的基因拼接成融合基因。载体构建包括质粒载体、病毒载体和转移因子、同源重组载体等。2)、中游技术：对随机或定点整合外源基因的细胞株系筛选、胚胎移植和转基因建系。ES细胞(胚胎干细胞)、原生殖细胞(PGC)提供转化细胞进入生殖系统的受体细胞系。ES细胞生长于无分裂能力的初级或永久建系的胚胎成纤维细胞层上而维持全能性，产生白细胞分裂抑制素(LIF)的STO细胞支持ES细胞，LIF防止细胞分化。PGC细胞是形成胚子(gamete)的早期胚胎芽区或血液中，移行到性腺增殖分化为生殖细胞，可在体外培养和导入外源基因，注入胚盘后可参入胚体成为性腺的一部分，生殖细胞如携带外源基因则可能世代遗传。转基因的细胞导入是将已构建好的携带外源基因的基因载体系统通过物理(显微注射、电穿孔、基因枪)、化学(脂质体介导)、生物(动、植物病毒、农杆菌、精子载体等天然的转移系统)方法经细胞膜导入细胞内，受体细胞及胚胎移植决定细胞水平筛选和外源基因的传递。生殖细胞、干细胞等的自然筛选、化学诱变、转基因是获得突变细胞株系进行表型和遗传分析、克隆、表达基因的细胞基础。转基因建系是对转基因阳性个体的延续接代，一般采用转基因雄性个体进行杂交育种。3)、下游实验技术：转基因个体基因整合与表达检测包括染色体水平、基因水平、转录水平和蛋白质水平。下游技术包括表达蛋白或核酸(基因疫苗)的分离纯化过程。

2.2、生物反应器

转基因生物，在体外克隆、扩增或合成目的基因，将它们连接到适当的载体转化到细菌或植物、动物细胞或直接导入动物种系细胞中，可应用于：1)、制造产品，器官移植、生物发应器；2)、改造生物，生物育种、基因治疗；3)、研究方法，疾病模型、基因发育调控。随着转基因动物表达系统的发展，转基因哺乳动物、鸟类和昆虫及鱼类生物反应器或发育遗传调控的研究迅速发展。哺乳动物乳腺表达、鸟类输卵管表达(卵清蛋白基因旁侧序列构建表达载体，细胞核移植技术，卵黄代谢酶突变)是很有经济价值前景的转基因生物反应器，但转基因整合造成宿主染色体位置、基因突变效应或调控因素引起动物表型异常或死亡等机体代谢絮乱涉及到基因之间相互作用与调适的基因组结构、组织化问题，这是结构遗传学所要解决的。