2024/11/1 张星元:发酵原理(讲座) 2 前 言 对微生物的代谢途径及代谢网络进行 有目的的改造从而提高氨基酸的产量仍然 是现代生物工程学的一个主攻目标。为了 攻克这个目标,就有必要对尚待进一步完 善的细胞生理学、生物化学、分子生物学 及生物过程工程等学科的基本状况做一番 描述,主要有如下几个话题:
2024/11/1 张星元:发酵原理(讲座) 4 ②对所有的相关途径进行详细的代谢流 量分析。这涉及到基质进入细胞的碳架 物流量,流经向心途径、中心代谢途径 和离心途径的碳架物流量,以及代谢中 间产物流出细胞的碳架物流量 ( the central and peripheral carbon fluxes)。 还原力的流量 ( redox flux )及能量流 量(energy flux)
2024/11/1 张星元:发酵原理(讲座) 5 ③以协调和调节的方式对碳架流、氧 化还原反应的电子流、能量流进行导 向,以提高基质的吸收能力、限制前 体物向支路途径的流量、减少中间产 物的积累及副产物的形成,还要绕过 氧化还原平衡及能量平衡中可能出现 的难题
2024/11/1 张星元:发酵原理(讲座) 6 传统的设计育种( 随机诱变加定 向筛选),以及DNA重组技术在设计 育种中的应用已经大大提高了微生物 对氨基酸的生产能力, 但人们对于氨 基酸产生菌的生理学与生物化学等主 要领域的基础知识还相当匮乏。 目前可从以下几方面理解氨基酸 的代谢基础:
2024/11/1 张星元:发酵原理(讲座) 7 ①具有生物工程学重要性的微生物的 基本代谢途径及其对应的酶的性质; ②酶及其调节方式,途径及其调节方 式; ③中心代谢途径及离心途径代谢流量 的定量分析; ④对跨膜传送(基质吸收和产物分泌) 的详尽的了解
2024/11/1 张星元:发酵原理(讲座) 8 目的产物的合成途径是理解氨基酸 生产的前提和核心内容 。相关的代谢途 径不仅包括那些直接导致某特定氨基酸 的合成的专用途径,也包括提供前体碳 架物的途径、从专用途径分流最终导致 副产物生成的分支途径、相应氨基酸自 身被降解的途径、以及那些提供还原力 和代谢能量的途径