目錄
第二版前言
第一版前言
英文縮寫與中文全稱對照表
緒論 1
復(fù)習(xí)題 5
第1章 工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)線上的細胞機器 6
1.1 工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)線上的細胞機器 6
1.1.1 生物機器和細胞機器的概念 6
1.1.2 發(fā)酵工廠關(guān)鍵的生產(chǎn)機器 7
1.2 微生物細胞機器的工作模式 7
1.2.1 活細胞的基本性能 8
1.2.2 微生物細胞機器的工作模式 8
1.2.3 創(chuàng)新思路的理論基礎(chǔ) 11
復(fù)習(xí)題 11
參考文獻 12
第2章 發(fā)酵學(xué)第一假說：代謝能支撐假說 13
2.1 微生物細胞過程的熱力學(xué) 14
2.1.1 生命系統(tǒng)是開放系統(tǒng) 14
2.1.2 經(jīng)典熱力學(xué)與微生物代謝 14
2.1.3 吉布斯自由能和代謝能 15
2.2 微生物細胞內(nèi)外的物質(zhì)交換 15
2.2.1 微生物細胞與其所處環(huán)境的關(guān)系 16
2.2.2 化學(xué)物質(zhì)的跨膜過程 20
2.3 化能異養(yǎng)型微生物的生物氧化 32
2.3.1 氧化還原反應(yīng) 33
2.3.2 微生物進行生物氧化的細胞器及ATP合成酶 33
2.3.3 生物氧化過程中輔酶的關(guān)鍵作用 37
2.3.4 化能異養(yǎng)型微生物生物氧化的方式 40
2.4 化能異養(yǎng)型微生物代謝中的能量形式轉(zhuǎn)換 48
2.4.1 氧化還原對及其氧化還原電位 48
2.4.2 電子載體與高能(磷酸)鍵載體 51
2.4.3 生物學(xué)體系中的能量耦合 52
2.4.4 與呼吸、發(fā)酵對應(yīng)的代謝能轉(zhuǎn)換機制 55
2.5 質(zhì)子運動勢和活細胞的質(zhì)子回路 56
2.5.1 化學(xué)滲透假設(shè)及質(zhì)子運動勢 56
2.5.2 微生物細胞內(nèi)代謝能的形式的轉(zhuǎn)換 60
2.6 代謝能對微生物生長和維持的支撐 66
2.6.1 微生物細胞的生長能學(xué) 66
2.6.2 用于維持的ATP消耗 75
2.6.3 微生物能量的儲存 76
2.7 微生物細胞對所處環(huán)境的自主響應(yīng)(參考閱讀) 76
2.7.1 微生物對環(huán)境做出響應(yīng)的機制 77
2.7.2 微生物活性與溶解氧的關(guān)系 78
2.7.3 氧化還原電位 84
2.7.4 對CO2 的響應(yīng) 85
2.7.5 水活度對微生物活性的影響 86
2.7.6 氫離子濃度(pH)對微生物活性的影響 88
2.7.7 溫度對微生物活性的影響 95
2.7.8 培養(yǎng)基的選擇和設(shè)計 101
2.7.9 總體控制策略 107
復(fù)習(xí)題 107
參考文獻 108
第3章 發(fā)酵學(xué)第二假說：代謝網(wǎng)絡(luò)假說 110
3.1 微生物代謝網(wǎng)絡(luò)的中心板塊 113
3.1.1 葡萄糖的分解代謝途徑 114
3.1.2 葡萄糖降解途徑之間的關(guān)系 131
3.1.3 微生物代謝網(wǎng)絡(luò)的中心代謝途徑 132
3.2 微生物代謝網(wǎng)絡(luò)的向心板塊 136
3.2.1 向心途徑在代謝網(wǎng)絡(luò)和在細胞機器工作模式中的位置 136
3.2.2 微生物分解代謝途徑與代謝網(wǎng)絡(luò)中的向心途徑 136
3.3 微生物代謝網(wǎng)絡(luò)的離心板塊 146
3.3.1 離心途徑在代謝網(wǎng)絡(luò)和在細胞機器工作模式中的位置 146
3.3.2 微生物的合成代謝途徑與代謝網(wǎng)絡(luò)的離心途徑 146
3.4 代謝網(wǎng)絡(luò)及“聯(lián)網(wǎng)”問題 169
3.4.1 代謝網(wǎng)絡(luò) 169
3.4.2 注入式的“聯(lián)網(wǎng)”——發(fā)酵原料范圍的擴展 170
3.4.3 延伸式的“聯(lián)網(wǎng)”——發(fā)酵產(chǎn)品范圍的擴展 173
3.5 代謝網(wǎng)絡(luò)中代謝物流的形成 176
3.5.1 研究代謝網(wǎng)絡(luò)中的代謝物流的思路 176
3.5.2 工業(yè)發(fā)酵的理想載流路徑及其“五段式” 181
3.5.3 微生物代謝的多樣性和生長環(huán)境對微生物代謝流的拉動 183
3.6 代謝網(wǎng)絡(luò)假說的形成和發(fā)展 191
3.6.1 從目的產(chǎn)物假說到代謝網(wǎng)絡(luò)假說 191
3.6.2 代謝網(wǎng)絡(luò)假說的科學(xué)基礎(chǔ)與應(yīng)用前景 193
復(fù)習(xí)題 195
參考文獻 195
第4章 發(fā)酵學(xué)第三假說：細胞經(jīng)濟假說 197
4.1 細胞經(jīng)濟假說的微生物學(xué)與分子生物學(xué)基礎(chǔ) 198
4.1.1 微生物細胞中代謝調(diào)節(jié)的部位 199
4.1.2 微生物細胞中酶(蛋白質(zhì))的自動調(diào)節(jié) 202
4.1.3 微生物細胞質(zhì)膜及其自動調(diào)節(jié) 227
4.1.4 微生物代謝途徑的調(diào)節(jié)模式 235
4.1.5 信息傳遞與信息流 242
4.2 微生物細胞經(jīng)濟體系的運行規(guī)律 247
4.2.1 微生物的細胞經(jīng)濟體系 247
4.2.2 微生物細胞的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)——微生物代謝的三個子系統(tǒng) 247
4.2.3 微生物的細胞經(jīng)濟學(xué) 250
4.3 代謝網(wǎng)絡(luò)中碳架物質(zhì)流的調(diào)動 258
4.3.1 碳架物質(zhì)在代謝網(wǎng)絡(luò)中流經(jīng)的節(jié)點及其流量分配 259
4.3.2 過量合成與微生物的異常代謝 261
4.3.3 溢出代謝 261
4.3.4 代謝流治理的可能性和現(xiàn)實性 263
4.4 細胞經(jīng)濟假說與細胞經(jīng)濟學(xué) 275
4.4.1 工業(yè)發(fā)酵與細胞經(jīng)濟的對立和統(tǒng)一 276
4.4.2 代謝網(wǎng)絡(luò)剛性理論的包容性和代謝工程的精確性 278
4.4.3 細胞經(jīng)濟假說與細胞經(jīng)濟學(xué)的萌芽 282
4.5 遺傳學(xué)與生理學(xué)相結(jié)合優(yōu)化氨基酸的生產(chǎn)(參考閱讀) 284
4.5.1 氨基酸生產(chǎn)的代謝基礎(chǔ) 285
4.5.2 氨基酸生物合成的代謝流的流量分析 289
4.5.3 基質(zhì)的跨膜吸收與氨基酸的跨膜輸出 290
4.5.4 過量合成氨基酸的代謝設(shè)計策略 292
4.5.5 小結(jié)與展望 294
4.6 抗生素的設(shè)計育種(參考閱讀) 295
4.6.1 次級代謝產(chǎn)物(抗生素)菌種改良的基本看法 295
4.6.2 用遺傳工程的手段改良次級代謝產(chǎn)物(抗生素)菌種 296
復(fù)習(xí)題 300
參考文獻 300
第5章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架 302
5.1 科學(xué)研究與科學(xué)方法 302
5.1.1 觀察 303
5.1.2 設(shè)問 304
5.1.3 多方求索 304
5.1.4 假說的構(gòu)建 305
5.1.5 對假說的檢驗 305
5.1.6 理論和定律的導(dǎo)出 307
5.1.7 交流 308
5.1.8 有關(guān)概念 309
5.1.9 討論(參考閱讀) 310
5.2 發(fā)酵工程的基本理論 311
5.2.1 自然規(guī)律：微生物生命的3個基本假說 311
5.2.2 應(yīng)用性推理：發(fā)酵工程的8個預(yù)測 313
5.2.3 創(chuàng)新思路 316
5.3 “五字策略”氨基酸設(shè)計在育種中的應(yīng)用(參考閱讀) 320
5.3.1 基質(zhì)吸收的問題 320
5.3.2 回補反應(yīng)的問題 321
5.3.3 引入生長限制的問題：LGLys 323
5.3.4 酶活力的問題 324
5.3.5 表達水平的問題：LGThr 324
5.3.6 分支點的問題：LGTrp 325
5.3.7 供氮問題 326
5.3.8 供硫問題：LGCys 327
5.3.9 代謝流量的協(xié)同增長的問題：LGIle 328
5.3.10 產(chǎn)物的選擇性跨膜問題：輸出 329
5.3.11 前景 329
5.4 生物學(xué)與經(jīng)濟學(xué)的哲學(xué)思考(建議閱讀) 330
5.4.1 生物體和經(jīng)濟實體都是有機體 330
5.4.2 生物學(xué)與經(jīng)濟學(xué)是相通的 330
5.4.3 從細菌細胞入手研究生命活動 331
5.4.4 細菌細胞是典型的耗散結(jié)構(gòu) 332
5.4.5 細菌細胞是復(fù)雜系統(tǒng)中的耗散結(jié)構(gòu) 332
5.4.6 微生物生命活動的基本假說的提出 333
5.4.7 經(jīng)濟、細胞經(jīng)濟與細胞經(jīng)濟假說 333
5.4.8 復(fù)雜系統(tǒng)中的自主調(diào)節(jié)的框架 334
5.4.9 細胞經(jīng)濟體系只是維護其發(fā)生主體的利益 335
5.4.10 細胞經(jīng)濟學(xué)說正在發(fā)酵界萌芽 335
復(fù)習(xí)題 336
后記 337