第一章工業(yè)發(fā)酵的細(xì)胞機(jī)器-wenkub.com
2024-10-20 14:58 本頁(yè)面
【正文】 “ 地上本沒(méi)有路，走的人多了，也便成了路。 2020/11/29 張星元：發(fā)酵學(xué)原理 53 在這三個(gè)假說(shuō)的基礎(chǔ)上，對(duì)發(fā)酵工程進(jìn)行再認(rèn)識(shí)，把微生物育種和微生物培養(yǎng)的工藝控制視為一個(gè) 整體 ，將傳統(tǒng)的發(fā)酵工藝與現(xiàn)代生物技術(shù)及工程學(xué)結(jié)合起來(lái)，用演繹推理的方法做出了體現(xiàn)工業(yè)發(fā)酵生物學(xué)屬性的若干個(gè)應(yīng)用性推理，嘗試對(duì)未來(lái)的發(fā)酵工程做出預(yù)測(cè)。 2020/11/29 張星元：發(fā)酵學(xué)原理 49 創(chuàng)新思路的理論基礎(chǔ) 2020/11/29 張星元：發(fā)酵學(xué)原理 50 微生物細(xì)胞機(jī)器的工作模式的提出，把工業(yè)發(fā)酵的研究納入研究微生物生命活動(dòng)的軌道。 ：從原料到產(chǎn)品的物質(zhì)流動(dòng)軌跡。微生物細(xì)胞與環(huán)境逐漸趨于平衡，細(xì)胞的生命活動(dòng)就會(huì)停止，微生物細(xì)胞就不可能為我們工作了。 2020/11/29 張星元：發(fā)酵學(xué)原理 38 細(xì)胞靠其結(jié)構(gòu)來(lái)行使功能，而用來(lái)再造自身的生物學(xué)信息則存在于細(xì)胞結(jié)構(gòu)之中，因此活細(xì)胞又是 自我復(fù)制的系統(tǒng) 。對(duì)于微生物細(xì)胞這個(gè)系統(tǒng)而言，細(xì)胞離開(kāi)平衡狀態(tài)越遠(yuǎn)，“混亂”的輸出能力越強(qiáng)，細(xì)胞結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，細(xì)胞的活力越強(qiáng)。因此， 微生物細(xì)胞是不平衡的開(kāi)放體系。如果微生物細(xì)胞是個(gè)封閉系統(tǒng)，那么根據(jù)熵增加原理，它們及它們所處的環(huán)境組成的孤立系統(tǒng)必將自發(fā)地走向混亂，其結(jié)果必將是細(xì)胞的解體；因此微生物細(xì)胞不是封閉系統(tǒng)，當(dāng)然更不是孤立系統(tǒng)。 所謂耗散結(jié)構(gòu)（ dissipative structure） 是指一個(gè)遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)的開(kāi)放體系，它可以是力學(xué)的、物理的、化學(xué)的、生物的系統(tǒng)，也可以是社會(huì)的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。 2020/11/29 張星元：發(fā)酵學(xué)原理 29 微生物細(xì)胞是個(gè)遠(yuǎn)離平衡 狀態(tài)的不平衡的開(kāi)放系統(tǒng) 2020/11/29 張星元：發(fā)酵學(xué)原理 30 德國(guó)克勞修斯 ( )1850 年發(fā)現(xiàn)的 熱力學(xué)第二定律 指出，熱不可能自發(fā)地由低溫物體傳向高溫物體，也就是說(shuō)，熱力學(xué)系統(tǒng)的自發(fā)過(guò)程總是向有序性程度減少、無(wú)序程度增加（即熵增加）的方向發(fā)展。生存和生長(zhǎng)均需要代謝能來(lái)支撐。在多細(xì)胞生物中，這些不同類(lèi)型的細(xì)胞之間的復(fù)雜的 相互作用導(dǎo)致這些細(xì)胞的指定的行為和功能。細(xì)胞分化時(shí)，某些分化前不能形成的物質(zhì)或結(jié)構(gòu)得以形成，而某些分化前可以形成的物質(zhì)或結(jié)構(gòu)不能再形成。 2020/11/29 張星元：發(fā)酵學(xué)原理 22 ③進(jìn)化：進(jìn)化是指經(jīng)自然選擇而獲得的遺傳性變異。 2020/11/29 張星元：發(fā)酵學(xué)原理 21 ②代謝和代謝能支撐：細(xì)胞生物的生命活性來(lái)自于組成其自身的活細(xì)胞。 2020/11/29 張星元：發(fā)酵學(xué)原理 17 細(xì)胞膜包圍的部分是細(xì)胞行使功能的結(jié)構(gòu)和化學(xué)物質(zhì)。而動(dòng)植物細(xì)胞（體細(xì)胞）在自然界不能單獨(dú)存活，只能作為動(dòng)植物個(gè)體的一部分而存在，具有相互依賴(lài)性。為了引導(dǎo)微生物為我們服務(wù)，必須深入研究微生物細(xì)胞機(jī)器的工作原理。 2020/11/29 張星元：發(fā)酵學(xué)原理 9 發(fā)酵工廠里關(guān)鍵的生產(chǎn)機(jī)器 2020/11/29 張星元：發(fā)酵學(xué)原理 10 多年來(lái)，我們從研究微生物的生命活動(dòng)規(guī)律入手，從生物學(xué)的角度重新審視了發(fā)酵工程，形成以下關(guān)于現(xiàn)代發(fā)酵工程新思路： 2020/11/29 張星元：發(fā)酵學(xué)原理 11 現(xiàn)代發(fā)酵工程依靠微生物活細(xì)胞來(lái)完成發(fā)酵工廠生產(chǎn)線上不可缺少的加工（
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