Three Basic View Points of Biotechnology of Microorganisms--Searching for the Key to Industrial Fermentation and Bio-pharmaceutics(Chinese version Zhang Xingyuan, Biotechnology school, Wuxi University of Light Industry, Wuxi (214036), China Tel2605176E-mailbiozhang@163.com 微生物自动抵制代谢网络中代谢物流量分布的改变的特性叫 做代谢网络的刚性。代谢网络的刚性与主要刚性节点的刚性大 小、分布及数量密切相关 2.18细胞和细胞经济 微生物活细胞是个远离平衡状态的开放体系,从微生物细胞 对能量和化学物质的内外交换、增收节支、协调自强的规律的客 观存在出发,把微生物细胞作为按特殊的经济规律运行的经济实 体来看待,并且把这种按特殊的经济规律运行的有利于生存竞争 的新陈代谢特性叫做细胞经济性。微生物细胞的生命过程就是细 胞经济运行的过程。细胞经济性可以以生成细胞的重量与消耗基 质的重量之比值一一细胞经济系数来衡量6 2.19正常代谢和竞争型细胞经济 微生物在生存竞争中进化的方向是发展其自身的适应能力和 提高细胞运行的经济系数。经生存竞争而幸存下来的野生型微生 物在其所处的环境中是富有竞争能力的,并且它们的代谢流量在 网络中的分布及细胞经济运行状况有利于细胞生长、繁殖和在竞 争中获胜。在上述条件下,细胞处于正常代谢状态,细胞经济体 系呈现竞争型经济的特色。 2.20异常代谢和导向型细胞经济 如果生产上要求微生物在胞外累积某种代谢中间产物,则 须对微生物的代谢流进行导向。根据已获得的代谢分析的信息 应用“五字策略”就有可能设计理想载流途径和配套的发酵培养 工艺条件,进而改造菌种、调整工艺,将代谢主流导向理想载流 途径。在导向成功的情况下,细胞处于异常代谢状态,细胞经济 体系呈现导向型经济的特色。 细胞经济受到严格的制约 工业发酵要靠细胞群体的代谢来获得产品,导向型细胞经济 固然有利于特定的代谢产物的生产,但竞争型细胞经济向导向型 经济的转化受到能量代谢、还原力的平衡等的严格制约,表现出 代谢网络的刚性。若细胞经济实体的运行状态过度偏离竞争型运 行状态,活细胞的高度有序状态将受到严重冲击,最终导致细胞 经济的崩溃。 2.22信息流指导下的工业发酵 无锡轻工大学 生物工程学院Three Basic View Points of Biotechnology of Microorganisms—Searching for the Key to Industrial Fermentation and Bio-pharmaceutics (Chinese version) Zhang Xingyuan, Biotechnology school, Wuxi University of Light Industry, Wuxi (214036), China Tel 2605176 E-mail biozhang@163.com 21-2-21 无锡轻工大学 生物工程学院 6 微生物自动抵制代谢网络中代谢物流量分布的改变的特性叫 做代谢网络的刚性。代谢网络的刚性与主要刚性节点的刚性大 小、分布及数量密切相关。 2．18 细胞和细胞经济 微生物活细胞是个远离平衡状态的开放体系，从微生物细胞 对能量和化学物质的内外交换、增收节支、协调自强的规律的客 观存在出发，把微生物细胞作为按特殊的经济规律运行的经济实 体来看待，并且把这种按特殊的经济规律运行的有利于生存竞争 的新陈代谢特性叫做细胞经济性。微生物细胞的生命过程就是细 胞经济运行的过程。细胞经济性可以以生成细胞的重量与消耗基 质的重量之比值——细胞经济系数来衡量[6]。 2．19 正常代谢和竞争型细胞经济 微生物在生存竞争中进化的方向是发展其自身的适应能力和 提高细胞运行的经济系数。经生存竞争而幸存下来的野生型微生 物在其所处的环境中是富有竞争能力的，并且它们的代谢流量在 网络中的分布及细胞经济运行状况有利于细胞生长、繁殖和在竞 争中获胜。在上述条件下，细胞处于正常代谢状态，细胞经济体 系呈现竞争型经济的特色。 2．20 异常代谢和导向型细胞经济 如果生产上要求微生物在胞外累积某种代谢中间产物， 则 须对微生物的代谢流进行导向。根据已获得的代谢分析的信息， 应用“五字策略”就有可能设计理想载流途径和配套的发酵培养 工艺条件，进而改造菌种、调整工艺，将代谢主流导向理想载流 途径。在导向成功的情况下，细胞处于异常代谢状态，细胞经济 体系呈现导向型经济的特色。 2．21 细胞经济受到严格的制约 工业发酵要靠细胞群体的代谢来获得产品，导向型细胞经济 固然有利于特定的代谢产物的生产，但竞争型细胞经济向导向型 经济的转化受到能量代谢、还原力的平衡等的严格制约，表现出 代谢网络的刚性。若细胞经济实体的运行状态过度偏离竞争型运 行状态，活细胞的高度有序状态将受到严重冲击，最终导致细胞 经济的崩溃。 2．22 信息流指导下的工业发酵