合成生物学实战：用 Python 模拟细胞周期与基因表达

课程简介

本课程以 2026 年最新的 SpudCell 合成细胞研究为切入点，深入讲解合成生物学的核心概念，并结合 Python 编程实践，带你从零模拟细胞生长、DNA 复制和细胞分裂的全过程。无论你是生物专业的学生，还是对编程感兴趣的生命科学爱好者，本课程都将帮助你建立计算思维与生物学知识之间的桥梁。

学习目标

• 理解合成生物学的基本概念：自底向上 vs 自顶向下的研究策略
• 掌握细胞周期的四个阶段：生长（G1）、DNA 复制（S 期）、分裂准备（G2）、有丝分裂（M 期）
• 能用 Python 实现简单的基因表达模拟（转录 + 翻译）
• 理解 PURE 系统的原理，能编写代码模拟蛋白质合成速率
• 掌握细胞群体动力学建模方法，用数值方法模拟选择与竞争

章节概览

1. 第一章：合成生物学导论 —— 什么是"用工程方式理解生命"
2. 第二章：细胞的化学组成 —— 从脂质体到 DNA 的基本构件
3. 第三章：PURE 系统原理 —— 36 个酶如何实现蛋白质合成
4. 第四章：用 Python 模拟基因表达 —— 转录与翻译的速率方程
5. 第五章：细胞生长模型 —— 指数增长、逻辑斯谛增长与营养限制
6. 第六章：细胞分裂的机械模型 —— 膜应力与分裂触发条件
7. 第七章：种群遗传学基础 —— 选择系数与适应度计算
8. 第八章：综合实战 —— 用 Python 完整模拟 SpudCell 的 5 代进化

适合人群

具备 Python 基础（了解函数、循环、列表）的生物学或计算机专业学生；对合成生物学感兴趣的编程爱好者。