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微生物代谢与代谢工程 发酵是具有生物属性的，以微生物为手段的生产方式 生物的利己性 生物的经济性 什么叫代谢？ 微生物的代谢有何特别之处？ 微生物细胞能为其自身提供代谢能 微生物细胞的生存方式与动物、植物等高等生物的细胞不同，微生物细胞能独立存在，自主生活。精确、可塑性强，细胞水平的代谢调节能力超过高等生物。 生化反应途径和代谢途径　　 　　一系列按序进行的生物化学反应构成生化反应途径；若这条途径在活细胞里运行，则为代谢途径。 代谢途径与跨膜输送系统按代谢规律汇成（物质）代谢网络。 什么叫代谢网络？微生物的代谢网络的“断网”与“联网”问题. 代谢网络的联网问题 代谢中间化合物都在代谢网络上，有些有机化合物虽然不在代谢网络上但仍有可能与代谢网络“联网”。所谓“联网”就是用化学或生物化学反应把指定的化合物连接到代谢网络上去，从而使它与微生物的代谢建立联系。“联网”可以用化学或生物学方法（ 含DNA重组技术 ）来实现。 广义的 “联网” 包含代谢网络细节不同的生命有机体之间接力赛式的代谢联系。已在“网” 上或者可以“联网” 的化合物都可能被开发为工业发酵的产物或原料。 什么叫代谢主流？由于微生物代谢网络所带来的代谢主流多向性和选择性问题. 代谢流和碳架物质流  　 代谢物在代谢网络中流动形成代谢流。广义的代谢流还包括能量流和信息流。在代谢分析和代谢工程中，代谢流往往首先是指有机物流（碳架物质流）。 代谢主流  　　在一定的培养条件下，代谢物在代谢网络中流动，流量相对集中的代谢流叫做该培养条件下的代谢主流。代谢主流的流量测定是代谢工程的重要组成部分。 代谢主流的变动性和选择性　　　 微生物的代谢主流的方向、流量甚至所流经的途径都可能发生变化。这就是微生物代谢主流的变动性和代谢主流对代谢网络中的途径的选择性。这种变动和选择的根据在微生物细胞的遗传物质，选择的原因是微生物所处的环境条件的变化。 理想载流路径 为了提高产物对原料的转化率， 就要求代谢主流（根据代谢分析的结果）经设定的载流路径流到目的产物。因为这样的载流路径是带有主观导向性的虚拟的载流途径，所以把它们叫做理想载流路径。 代谢工程（定义）代谢工程是这样一种生物工程技术： 在对代谢流及其控制进行定量分析的基础上，提出精确的遗传修饰方案并借助分子生物学技术付诸实施。如此按部就班反复进行实践，从代谢的整体上改善细胞的性能和应用前景。 这五个字的含义分别是：①进：促进细胞对碳源等营养物质的吸收；②通：使来自上游和各个注入分支的碳架物质  能畅通地流向目的产物；③节：阻塞与目的产物的形成无关或关系不大 的代谢支流，使碳架物质相对集中地流 向目的产物；④堵：消除或削弱目的产物进一步代谢的途径；⑤出：促进目的产物向胞外空间分泌。 微生物的代谢调节，往往不利于人类的工业生产。因此，人们通过改变微生物遗传特性、控制生产过程中的各种条件等措施来实现对微生物代谢调节的人工控制，使微生物能最大限度地积累对人类有用的代谢产物。 代谢调节的机制  组成酶 微生物有些酶总是适量地存在,它们是不依赖 于酶底物或底物的结构类似物的存在而合成的酶,如葡萄糖转化为丙酮酸过程中的各种酶。 诱导酶 适应性酶,是依赖于某种底物或底物的结构类似物的存在而合成的酶。诱导酶合成的基因以隐性状态存在于染色体中。 酶合成的调节：诱导与反馈阻遏 酶活性的调节：激活与反馈抑制（变构调节） 操纵子学说：基因表达和控制的一个完整单元，其中包括结构基因，调节基因，操作基因和启动基因。 诱导型操纵子：效应物存在导致基因表达。 阻遏型操纵子：效应物存在导致基因表达的关闭。 代谢的分类 分解代谢（异化作用） 合成代谢（同化作用） 三羧酸循环的中间产物是许多物质合成的前体 初级代谢可以为次级代谢产物合成提供前体物和为次级代谢产物合成提供所需要的能量，而次级代谢则是初级代谢在特定条件下的继续和发展。 初级代谢和次级代谢的分叉中间体 分叉中间体　　初级终点产物　　次级终点产物 氨基己二糖　　 赖氨酸　　 　 青霉素,头孢酶素　　　 丙二酰CoＡ　　　脂肪酸　　　　 四环素族,利福霉素族 乙酰CoＡ 大环内酯族,多烯族抗生素 莽草酸　　　 对氨基苯丙氨酸　　　氯霉素,绿脓菌素 　　　　　　苯丙氨酸,酪氨酸　　　新生霉素 次级代谢产物的特征 １、次级代谢产物是由微生物产生，不参与微生物