代谢过程育种

细胞代谢是细胞内所发生的用于维持生命的一系列有序的化学反应的总称。这些反应进程使得生物体能够生长和繁殖、保持它们的结构以及对外界环境做出反应。

代谢过程育种

• 代谢过程定义
  • 利用多基因重组技术有目的地对细胞代谢途径进行修饰、改造，改变细胞特性，并与细胞基因调控、代谢调控及生化工程相结合，为实现构建新的代谢途径，生产特定目的产物而发展起来的一个新的学科领域。
  • 又称作途径工程，是多基因的基因工程。
• 代谢过程特点
  • 生物反应大多为酶所催化的反应链
  • 反应都有顺序性和平衡性
  • 具有灵敏的自动调节机制
• 代谢过程内容
  • 微生物初级代谢的调节
    • 酶活性的调节
      • 酶活性的激活
        • 前体激活
        • 代谢中间产物的反馈激活
      • 酶活性的抑制
        • 酶的顺序反馈抑制
        • 同工酶的反馈抑制
        • 协同反馈抑制
        • 累积反馈抑制
        • 超相加反馈抑制
    • 酶合成的调节
      • 诱导
      • 阻遏
        • 终产物阻遏
        • 分解代谢产物阻遏
    • 能量负荷的调节
      • 高能荷时，抑制分解代谢过程，降低ATP的合成速度
      • 低能荷时，促进分解代谢过程，提高ATP的合成速度
  • 微生物次级代谢的调节
    • 初级代谢对次级代谢的调节
    • 分解代谢产物的调节控制
    • 诱导作用及终产物的反馈抑制
    • 磷酸盐的调节作用
    • 次级代谢中细胞膜通透性调节
  • 微生物发酵中的代谢调控
    • 代谢调控定义
      • 在发酵工业中，为了大量积累人们所需要的某一产物，常人为地打破微生物细胞内的自动代谢调节机制，使代谢朝人们所希望的方向进行
    • 代谢调控方法
      • 改变细胞膜的通透性
      • 改变微生物的遗传特性
        • 营养缺陷型的应用
        • 抗反馈控制突变株的应用
  • 糖代谢产物的发酵机制
    • 酵母菌发酵（通过EMP途径进行）
      • 酵母菌的乙醇发酵（Ⅰ型发酵）
        • pH3.5~4.5以及厌氧
      • 酵母菌的Ⅱ型发酵
        • 加入适量NaHSO3
      • 酵母菌的Ⅲ型发酵
        • 弱碱性（pH7.6）
    • 同型乳酸发酵
    • 异型乳酸发酵
• 代谢过程意义
  • 拓展底物利用范围
  • 实现高产量、高产率和高生产强度的相对统一
  • 增加对恶劣环境的耐受性
  • 产生新的代谢产物
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