随着生物学和计算机的发展,人类想要创建一些从无到有的生命体制,用来满足人类的某些需求。合成生物学是一门融合了生命科学、计算机科学、工程学、物理学与化学等诸多学科内容的学科,目的是通过设计和构建全新的生物元件、系统和设备,用来创建自然生物中没有的生命系统和遗传系统,并可以通过特殊的信号反应对生物过程加以控制和处理,这样可以实现处理信息、制造新材料、产生新能源、改善人类健康并维护环境等目标。本文叙述了合成生物学的背景研究,国内外的研究现状与发展趋势,并对合成生物学中计算机辅助软件GenoCAD、人工合成基因电路等原理和技术做了一些详细的介绍。最主要的是提出一种对生物大数据的处理方式,并结合了生物调控的机理提出并设计了一个基因电路模型。本文的具体研究分布如下:(1)本文首先简单介绍了合成生物软件GenoCAD,让人们对用计算机软件来合成生物过程有所了解。紧接着总结了细胞逻辑门的发展和与计算机逻辑门的对照,并详细的阐述了原核生物和真核生物的基因表达调控机制和原理。生物表达调控机制原理是构建合成基因电路的基础,是合成生物学的理论基础。(2)本文提出了处理分析生物学网站上生物数据的一种新方法。生物数据主要来源具有权威性的生物学网站,获取数据后用计算机编程语言对这些数据进行统一的处理,处理完成后按照相应的关键字格式输入到MySQL数据库中,然后按照这些基本元件的生物学意义进行分类处理分析和总结。这些数据在生物学方面有着极大的参考价值和应用价值。该方法结合计算机技术对生物数据进行处理,把大量冗余的数据处理成最简的且信息含量最多的数据形式,为研究者提供选择材料或者做生物实验的依据和参考。(3)基于处理好的生物数据按照一定的生物学理论依据设计的一个逻辑电路。该设计利用合成生物学软件GenoCAD基于生物元件按照一定的变量和语法生成的合成基因电路模型。合成生物学软件中把生物元件作为基本变量,把满足生物调控的原理作为生物语法,本文提出的生物语法是一种上下文无关文法。把最高效的数据导入到合成生物学软件中,利用生物元件和生物调控原理来合成有价值意义的基因电路模型。本文所提出的基于微生物群体效应的合成基因电路对于检测环境中的某些基因和物质提出了一种新思想和新方法,该思想为合成生物学的合成逻辑电路的设计提供了一个新的方向,促进了基因电路的发展。同时合成基因电路的研究对于未来生物计算机的发展具有借鉴价值。最后对本研究课题做了简单的总结和展望,期待着不久的将来,合成生物学的合成基因电路的研究将会越来越火,并能够深入的应用于医学、环境、能源、重大疾病的诊断治疗等各个领域。