代謝工程的基本概念(參考版)
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【正文】 如此按部就班反復(fù)進(jìn)行實(shí)踐，從 代謝的整體上 改善細(xì)胞的性能和應(yīng)用前景?；蚬こ淘砗鸵炎呦虺墒斓?分子生物學(xué)技術(shù) 又為我們提供了進(jìn)行精確而有效的遺傳修飾的手段。 2022/9/20 33 24. 從發(fā)酵工程到微生物代謝工程 微生物生物工程 (現(xiàn)代發(fā)酵工程 )基本理論在對(duì)代謝流及其控制做出了 定性或半定量的分析 ，并在此基礎(chǔ)上建立了工業(yè)發(fā)酵的策略思想。 2022/9/20 32 23. 限制性遺傳信息之謎 可以推測(cè)在每個(gè)微生物細(xì)胞的遺傳物質(zhì)中必有其限制性的生死攸關(guān)的遺傳信息，它們規(guī)定微生物細(xì)胞生命活動(dòng)的基本的代謝網(wǎng)絡(luò)及其調(diào)節(jié)機(jī)制。 若細(xì)胞經(jīng)濟(jì)實(shí)體的運(yùn)行狀態(tài)過度偏離競(jìng)爭(zhēng)型運(yùn)行狀態(tài)，活細(xì)胞的高度有序狀態(tài)將走向無序，最終導(dǎo)致 細(xì)胞經(jīng)濟(jì)的崩潰 。在導(dǎo)向成功的情況下，細(xì)胞處于異常代謝狀態(tài)，細(xì)胞經(jīng)濟(jì)體系呈現(xiàn)導(dǎo)向型細(xì)胞經(jīng)濟(jì)的特色。 2022/9/20 29 20. 異常代謝和導(dǎo)向型細(xì)胞經(jīng)濟(jì) 如果工業(yè)生產(chǎn)要求微生物在胞外累積某種代謝中間產(chǎn)物，則必須對(duì)微生物的代謝流進(jìn)行 導(dǎo)向 。經(jīng)生存競(jìng)爭(zhēng)而幸存下來的野生型微生物在其所棲身的環(huán)境中是富有競(jìng)爭(zhēng)能力的，并且它們的代謝中間物在代謝網(wǎng)絡(luò)中的分布及細(xì)胞經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀況有利于細(xì)胞生長(zhǎng)、繁殖和在競(jìng)爭(zhēng)中獲勝。 細(xì)胞的經(jīng)濟(jì)性可以以生成細(xì)胞的質(zhì)量與消耗底物的質(zhì)量之比值 —— 細(xì)胞經(jīng)濟(jì)系數(shù)來衡量。 2022/9/20 26 18. 微生物活細(xì)胞及其經(jīng)濟(jì)性 微生物活細(xì)胞是個(gè)遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)的開放體系，是一種靠消耗能量而維持低熵的穩(wěn)定動(dòng)態(tài)的特殊結(jié)構(gòu) —— 耗散結(jié)構(gòu)。 2022/9/20 25 17. 代謝網(wǎng)絡(luò)的剛性 微生物自動(dòng)抵制代謝網(wǎng)絡(luò)中代謝物流量分布的改變的特性叫做代謝網(wǎng)絡(luò)的剛性。節(jié)點(diǎn)的剛性取決于微生物代謝的自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制。 2022/9/20 23 ① 進(jìn) ，促進(jìn)細(xì)胞對(duì)碳源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收； ② 通 ，使來自上游和各個(gè)注入分支的碳架物質(zhì)能暢通地流向目的產(chǎn)物； ③ 節(jié) ，阻塞與目的產(chǎn)物的形成無關(guān)或關(guān)系不大的代謝支流，使碳架物質(zhì)相對(duì)集中地流向目的產(chǎn)物； ④ 堵 ，消除或削弱目的產(chǎn)物進(jìn)一步代謝的途徑； ⑤ 出 ，促進(jìn)目的產(chǎn)物向胞外空間分泌。在這條載流途徑上流動(dòng)的代謝主流對(duì)應(yīng)地也有五段，這就是代謝主流的“五段式”。 2022/9/20 20 工業(yè)發(fā)酵中細(xì)胞機(jī)器運(yùn)行階段 理想載流路徑的五段式 胞外酶對(duì)原料的降解及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)
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