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1、代谢控制发酵,绪 论,第一节 代谢控制发酵的研究对象和任务,代谢控制发酵是发酵生理学的重要部分，是生物工程的重要专业基础课。它是利用遗传学或其它生物化学的方法，人为地在脱氧核糖核酸（DNA）的分子水平上，改变和控制微生物的代谢，使有用的代谢产物大量生成、积累的发酵技术。,一、几个概念,生理学（Physiology） 工业微生物（Inductrial Microbiology） 微生物生理学（Microbiol Physiology） 发酵生理学 (Fermentation Physiology)发酵 (Fermentation)代谢调节控制（调控）(Metabolic control)代谢控制
2、发酵 (Metabolic control fermentation),生理学（Physiology） 研究生物的功能的科学。按生物类别分为：人体生理学、动物生理学、植物生理学、微生物生理学等分科。按生理学研究的观点和水平分有：比较生理学、器官生理学、细胞生理学和分子生理学。,工业微生物（Inductrial Microbiology） 是指在发酵工业上已经应用或具有潜在应用价值的微生物，它包括细菌、放线菌、酵母菌、霉菌也包括藻类和病毒。其范畴随科学技术的发展而不断扩大。,微生物生理学（Microbiol Physiology） 是微生物学的一个分支，是从生理生化的角度研究微生物细胞的形态、结
3、构和功能以及微生物生命活动（及代谢）规律的学科。,发酵生理学 (Fermentation Physiology) 是微生物生理学和生物工艺学（发酵工艺）的交叉分支，它是从生理、生化及发酵工艺角度研究工业微生物细胞的形态、结构和功能以及微生物生命活动（主要是代谢活动）规律的学科。,发酵(fermentation) （1）早期的概念 微生物在无氧时的代谢进程。有机物是通过另一个有机物还原而将自身氧化的生物学过程，脱氢体和受氢体均是有机物。 （2）利用微生物生长和代谢活动生产多种有用物质。 （3）利用微生物或通过细胞工程、酶工程、基因工程等获得的生命体生产各种有用物质。,代谢调节控制（调控） 是研究
4、生物体内生命物质相互制约、彼此协调及控制规律的科学。它的主要内容是揭示各类调节的分子基础，并阐明调节过程与机能相联系的机制。,代谢控制发酵(Metabolic ControlFermentation) 它是采用分子生物学、（基因重组技术）或其它生物化学的方法，人为地在DNA水平上，改变和控制微生物的特性，使有用的代谢产物生成和积累的发酵技术。,二、 代谢控制发酵的发展代谢工程 （Metabolic engineering ),1. 代谢工程定义 2. 代谢工程研究的内容 3. 代谢工程研究的任务,1. 代谢工程定义,采用重组DNA技术和高精度的分析生物学技术相关的遗传学方法，进行精确目标的基因
5、操作，改变微生物原由调节系统，实现提高目的代谢活性和目的代谢产物量。,2. 代谢工程研究的内容,（1）在微生物体内建立新的微生物途径以获得新的代谢物（如链霉菌的聚乙酮）。（2）生产异源蛋白（如人体胰岛素，人血清白蛋白）（3）改变已存在的途径（如抗生素、工业酶、氨基酸、有机酸等的生产）,3. 代谢工程研究的任务,对已知途径而言，是了解生物过程环境变化时对代谢流及其分布的影响，确定流向终产物的比例；对未知途径而言，是鉴别主要途径，了解副产物途径，以便指导遗传操作来克服微生物自身的遗传机制，去除副途径等。,代谢工程研究的目的,构建新的代谢途径，生产特定目的代谢物或具有过量生产能力的工程菌并应用于工业
6、生产中。 根据微生物的不同代谢特征，一般采用：（1）改变代谢流向（2）扩展代谢途径流量（3）构建新的代谢途径,第二节 发酵（工程）的发展和学习本课程的目的要求及参考书,一、发酵（工程）的发展沿革 二、研究对象 三、研究任务 四、目的要求五、主要参考书,一、发酵（工程）的发展沿革,二、研究对象,研究的主要对象是为人类生产大量的抗生素、酶、氨基酸、有机酸、溶剂、醇类、多糖、维生素、蛋白质、生理活性物质、色素等有用产物的工业微生物及培养技术，主要是细菌、放线菌、酵母、霉菌等，当然现在又扩大到藻类、病毒、植物、动物等的培养技术。,三、研究任务及内容,主要研究的微生物的生长、繁殖、发育、分化、代谢等生命
7、活动的规律，以及和周围环境之间关系，从而控制工业微生物的生命活动（代谢途径），为提高发酵过程的生产、效率和创立新的发酵过程奠定理论基础。 本课程讲授的主要内容： 1.微生物代谢 2.微生物代谢调节机制的分子基础 3.微生物代谢调节的模式 4.代谢调控理论在工业发酵上的应用代谢控制发酵的实例,四、目的要求,代谢控制发酵（微生物代谢调控学）是在微生物、微生物生理学、生物化学、分子生物学基础上开设的一门专业必（限）修课，它是复习巩固微生物、生物化学所学过的知识，加于深化提高。着重从代谢及代谢控制理论出发，有目的、人为地改造控制微生物的发酵过程，达到提高发酵水平和质量之目的。 要求学生通过本课程学习，会灵活、巧妙地应用微生物生理及代谢控制的理论，去定向选育或改造原有菌种，选育优良性状微生物的科学思维的能力。具体要求，若选了这门课，希望能坚持下来，认真听课作好笔记，认真完成作业。,主要参考书：,1.张克旭等代谢控制发酵中国轻工业出版社 19982.储炬等现代工业发酵调控学化学工业出版社20023.李季伦 微生物生理学北京农业大学出版社19934.朱玉贤现代分子生物学高等教育出版社19975.孙乃思等分子遗传学南京大学出版社19906.沈萍等微生物学高等教育出版社19997.陶文沂等工业微生物生理与遗传育种学中国轻工业出版社1996,
