代谢工程2015分析
代谢工程概述-PPT
（1）基因工程技术的应用 （2）常规诱变技术的应用
2、 生物合成途径的代谢调控
（1）生物合成中间产物的定量生物测定 （2）共合成法在生物合成中的应用 （3）酶的诱导合成和分解代谢产物阻遏
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3、研究生物合成机制的常用方法
（1）刺激实验法 （2）同位素示踪法 （3）洗涤菌丝悬浮法 （4）无细胞抽提法 （5）遗传特性诱变法
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• 1. 生物能支撑观点 • 微生物细胞是工业发酵产物的生产者，微生物细胞的
生长和维持需要由其自身的能量转换机构或从其他形 式的能量转化形成的生物能来支撑。因此，工业发酵 具有生物学属性。
• 2. 代谢网络观点 • 由生化反应网络和跨输送步骤组成的代谢网络既没有
绝对的起点，也没有绝对的终点。代谢网络中任何一 种中间产物(或可借助生物学、化学方法与代谢网络联 网的任何一种化合物)都可能被开发成为工业发酵的目 的产物或原料。
简而言之，代谢工程是生物化学反应代谢网络有目的 的修饰。
代谢工程要解决的主要问题就是改变某些途径中的碳 架物质流量或改变碳架物质流在不同途径中的流量分布。 其目标就是修饰初级代谢，将碳架物质流导入目的产物 的载流途径以获得产物的最大转化率。
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代谢工程的主要特征就是利用DNA重组技术， 重建代谢网络，改变代谢流及分支代谢速度， 以改进代谢产物及蛋白类产品，由于外源 DNA的引入扩展了固有的代谢途径，获得了 新的化学物质。改变转化蛋白的过程，减少 不必要的废物。例如，谷氨酸发酵
“中心途径”和“离心途径”等连续的代谢途径的代谢，才能在胞内生成目的
产物，最后，目的产物跨过细胞质膜排出细胞回到培养介质中。
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1、胞外酶对原料的降解及营养物质进入细 胞的过程 2、经胞内降解代谢途径汇入中心代谢途径 3、中心代谢途径及其控制 4、合成代谢流及其控制 5、目的产物的跨膜及其控制
微生物代谢通路的分析与设计
微生物代谢通路的分析与设计微生物代谢通路是指微生物细胞内从化学物质转化到生化反应的过程。
它对生物生长、繁殖、适应环境和代谢产物的生产都起到至关重要的作用。
微生物代谢通路的分析与设计是微生物学、生物化学和代谢工程学研究的重点之一。
本文将探讨微生物代谢通路分析的关键技术和应用以及微生物代谢通路的设计和工程。
微生物代谢通路的分析微生物代谢通路分析是指通过不同的技术手段，确定微生物细胞内化学反应途径的生物化学反应序列。
代谢通路分析非常重要，因为它可以为代谢物的生产以及代谢能力的提高提供生物工程学设计方案和相关思路。
代谢通路分析的主要技术手段之一是代谢物鉴定技术。
代谢物鉴定技术是通过分析微生物细胞内代谢物的结构和特性来确定代谢通路的相关酶学反应。
代谢物鉴定技术可以通过高效液相色谱、气相色谱和电泳等方法来实现。
代谢物鉴定技术的另一种方法是通过互补代谢的实现来分析代谢通路。
互补代谢是指通过在细胞内加入缺陷化合物，使细胞代谢产生缺陷代谢物。
这种方法可以通过非酶促的实验设计来实现，在分析代谢物鉴定技术的基础上来实现。
微生物代谢通路设计的应用微生物代谢通路设计主要用于制定细胞工程设计方案，以增强微生物代谢特性和达到生产目的。
代谢通路设计的应用非常广泛，包括药物、食品、能源和化学品等多个领域。
其中，药物和食品领域是代谢通路设计的重点。
代谢通路设计在这两个领域中是为了增强微生物对特定物质代谢的能力，包括新药物的生产和特定食品的生产。
此外，代谢通路设计也可以用于工业生产中，目的是提高生产效率和造福人类。
微生物代谢通路的工程代谢通路工程是指通过目标基因工程的方法来构建微生物代谢通路功能，以实现特定代谢通路和增强微生物代谢能力目标的实现。
代谢通路工程也是代谢工程学发展的重要分支之一。
代谢通路工程的流程包括目标基因的克隆、表达、筛选和定位等构建微生物代谢通路的过程。
目标基因的克隆和表达可以通过基因修饰和基因编辑技术来实现。
代谢通路工程的实现需要与基因编辑、基因调节技术、基因组学和生物化学等交叉领域的专业知识和技能相结合。
生物科技研究中的数据分析方法和流程
生物科技研究中的数据分析方法和流程随着科技的不断进步，生物科技研究领域也在不断发展，越来越多的数据被产生和收集，数据分析和处理变得至关重要。
生物科技研究中的数据分析方法和流程既有共性，也有个性化的特点。
本文将介绍一些基础的数据分析方法和流程，以及生物科技研究中常用的一些方法和流程。
一、基础数据分析方法与流程1. 数据收集数据分析的前提是数据的收集，收集的数据要尽可能多地涵盖问题范围，越全面越好。
同时，在收集数据时需要注意数据的真实性以及数据采样的规范性。
2. 数据预处理数据预处理是数据分析的基础，对于不规范、有误、无法处理的数据做出相应的修正。
数据预处理包括数据清洗、数据对齐和标准化等。
3. 数据分析数据分析是为了从数据中发现一些有用的信息或规律，筛选出有意义的数据并对数据进行统计和分析。
常用的数据分析方法包括描述性统计、关联分析、分类方法、聚类分析和非参分析等。
4. 数据可视化将分析得到的数据以图表或其他形式呈现出来，有助于理解和分析数据。
数据可视化常用的工具包括柱状图、折线图、散点图、饼图和热力图等。
二、生物科技研究中的数据分析方法和流程1. 转录组数据分析转录组是指所有基因的转录本，转录组数据分析可以揭示基因的表达谱，了解基因调控的机制。
转录组数据分析的流程包括数据预处理、差异分析和功能注释等。
2. 染色体组装和注释染色体组装和注释是将序列数据转化成染色体级别上的信息，并标注基因的起始位置和功能等。
染色体组装和注释的流程包括数据预处理、基因预测、比对和注释等。
3. 生物信息学数据库的应用生物科技研究中，许多重要的信息都存储在公共数据库中，如GenBank、NCBI、Ensembl、KEGG等。
生物信息学数据库的应用可以帮助研究人员找到有用的信息，进行模拟实验、生信网站的数据获取和分析等。
4. 蛋白质组学数据分析蛋白质组学是研究细胞蛋白质组成及其功能的科学，包括蛋白质鉴定和定量、亚细胞定位和蛋白质相互作用等。
《代谢工程》课件
代谢工程是一门新兴的交叉学科，通过对微生物、动植物和细胞的基因、代 谢及代谢物的分析，设计高效合成代谢通路，以达到所需的代谢产物。本次 PPT将介绍代谢工程的应用场景、发展历程、工具、调控和优化、应用以及 未来挑战等内容。
代谢通路的分析
构成和运作
代谢通路是由一系列化学反应 组成的，负责产生细胞所需的 能量和化学物质，并维持正常 的代谢活动。了解其组成和运 作方式，有助于制造更高产和 更理想的化合物。
代谢调控和优化
调控的重要性
了解代谢通路的调控机制及其在微生物代谢工程中的应用，提高产量和纯度，优化代谢通路 的构建结果。
优化的策略和方法
包括调节基因表达、代谢物浓度或添加外源物质等多种策略和技术，帮助提高代谢产物的产 量和质量。
实例分析：代谢通路的优化案例
如利用代谢通路工程提高盐酸紫杉醇的产量和质量，使得该化合物的生产与应用在医药领域 中得到了Biblioteka 泛的应用。代谢工程的挑战和机遇
1 挑战
代谢通路的调控、代谢物检测的精准测定、代谢工程和产业化生产的时间和成本。
2 机遇和发展趋势
通过合成代谢和基因组编写等技术，可以实现微生物的全新合成，同时伴随良好的规范 管理以及营销技巧，能够为使用者带来更多实际的应用效果。
3 作用与意义
代谢工程在新药研发、微生物生产等重要领域中，具有不可替代的作用，将为我国相关 产业的进步和人民健康的发展做出重要贡献。
变异和进化
代谢通路具有很高的变异和进 化能力，其表现为同一菌种或 种间的表型差异。了解代谢通 路的变异和进化，有助于更好 地设计合成代谢通路，生产更 多、更为理想的化合物。
特点和研究对象
代谢通路是生物体内最活跃的 部分之一，其主要特点是反应 复杂，条件严格，需要满足严 谨的反应平衡。了解代谢通路 的特点和研究对象，有助于更 好地参与代谢工程的实践。
基于计算生物学的代谢网络建模与分析
基于计算生物学的代谢网络建模与分析综述计算生物学是一门综合了计算机科学和生物学的跨学科研究领域，以计算机模拟和分析生物学系统中的复杂过程为目标。
在这一领域中，代谢网络的建模与分析成为了研究的重点之一。
代谢网络是生物体内的化学反应网络，负责维持生命活动所需能量和物质的平衡。
本文将介绍基于计算生物学的代谢网络建模与分析的相关内容。
一、代谢网络模型的建立1. 代谢网络的基本概念代谢网络是由一系列化学反应构成的复杂网络，反应通过代谢物之间的转化来实现。
代谢网络建立的基本单位是代谢物和反应之间的关联关系。
2. 代谢网络模型的建立方法在建立代谢网络模型时，可以采用如下步骤：（1）收集代谢物和反应的相关信息：收集相关的生物学数据库、文献和实验数据，获取代谢物和反应之间的关系。
（2）构建代谢网络图：将代谢物和反应以节点和边的形式表示，并将其组合成一个代谢网络图。
（3）确定代谢网络的动力学模型：根据代谢网络的特性，选择相应的动力学模型，如Flux Balance Analysis （FBA）、矩阵方法和动力学方程等。
（4）参数估计和模拟验证：根据实验数据，对代谢网络模型进行参数估计，然后进行模拟验证以验证模型的准确性。
二、代谢网络分析方法1. 通量平衡分析通量平衡分析是一种常用的代谢网络分析方法，通过对代谢网络中物质和能量的流动进行平衡分析，揭示代谢物之间的关系。
通过通量平衡分析，可以推断代谢物的产生和消耗速率、通量分布以及代谢网络的稳态特性等。
2. 通量变化分析通量变化分析旨在研究代谢网络在不同条件下通量的变化规律。
通过对代谢通量的变化进行分析，可以揭示代谢反应的调控机制，进一步理解代谢网络的稳态和动态行为。
3. 敏感性分析敏感性分析是评估代谢网络模型参数对结果的敏感程度的一种统计方法。
通过敏感性分析，可以确定哪些模型参数对结果具有较大的影响，从而更好地理解代谢网络的行为。
4. 控制分析控制分析旨在研究代谢网络中哪些代谢反应是关键决定代谢物产量的因素。
代谢工程概念
代谢工程概念一、名词解释：1代谢工程：应用重组DNA技术和分析生物学相关的遗传学手段进行有精确目标的遗传操作，改变酶的功能或输送体系的功能，甚至产能系统的功能，以改进细胞某些方面的代谢活性的整套操作工作（包括代谢分析、代谢设计、遗传操作、目的代谢活性的实现）。
代谢工程是生物化学反应代谢网络有目的的修饰。
它属于基因工程的一个重要的分支。
2代谢控制发酵技术：利用遗传学的方法或生物化学方法，人为地在DNA分子水平上改变和控制微生物的代谢，使目的产物大量的生成、积累的发酵。
3生物技术：是应用自然科学及工程学的原理，依靠微生物、动物、植物体作为反应器将物料进行加工以提供产品来为社会服务的技术。
4代谢网络的节点（Node）：微生物代谢网络中的途径的交叉点（代谢流的集散处）称作节点。
在不同条件下，代谢流分布变化较大的节点称为主节点。
根据节点下游分支的可变程度，节点分为柔性、弱刚性、强刚性三种。
5柔性节点（Flexible Node）：是节点的一种类型，是流量分配容易改变并满足代谢需求的一类节点。
（指由节点流向各分支的代谢流量分割率随代谢要求发生相应的变化，去除产物的反馈抑制后，该分支的代谢流量分割率大大增加）。
6强刚性节点：若一个节点的一个或多个分支途径的流量分割率受到严格控制，那么这类节点就称为强刚性节点。
（指由节点流向某一分支或某些分支的代谢流量分割率是难以改变的，这是由产物的反馈抑制及对另一分支酶的反式激活的相互作用所致。
）。
7弱刚性节点：若一个节点的流量分配由它的某一分支途径的分支动力学所控制，则称该节点是弱刚性节点，介于柔性节点和强刚性节点之间。
8代谢流（Flux）：定义为流入代谢物被途径加工成流出代谢物的速率。
9途径工程（Pathway Engineering）：是一门利用分子生物学原理系统分析细胞代谢网络，并通过DNA重组技术合理设计细胞代谢途径及遗传修饰，进而完成细胞特性改造的应用性学科。
10合成生物学：简单地说，合成生物学是通过设计和构建自然界中不存在的人工生物系统来解决能源、材料、健康和环保等问题的一门新兴学科。
代谢工程
发展前沿
• 采用系统生物学原理和转基因生物技术、 计算机软件辅助设计技术，将细胞内次生 代谢反应链重新设计、人工合成基因与基 因调控网络，从而进入了代谢工程、基因 工程的合成生物学 - 系统生物学基础的遗传 工程时代。
• 最近的发展表明，它在植物、动物代谢工 程及至人体组织细胞的基因治疗及代谢分 析方面有重要应用。该领域的新颖性在于 分子生物技术与数学分析工具的集成，这 有助于阐明基因修饰的代谢通量控制及靶 标的合理选择。通过提供对细胞生物学的 准确严密的描述，代谢工程也可大大促进 功能基因组学研究的深入发展。
研究方向
• 主要是代谢工程的分析方面。 • 1怎样确定定义生理状态的参数？ • 2怎样用这信息解释代谢网络控制的结构体系，进 而提出达到某个目标的合乎道理的修饰位点？ • 3怎样进一步评估这些遗传修饰和酶的修饰的真实 的生化效果，以便进行下一轮的途径修饰，直到 达到目的？ • 4能不能提出一个可用来确定代谢修饰的最有希望 的靶位的合理的步骤？
Thank you!
操作方法
• 操作的主要方法是：用化学诱变剂处理微 生物，并用创造性的筛选技术来检出已获 得优良性状的突变菌株。 • 尽管这种方法已被广泛地接受并已取得好 的效果，但对突变株的遗传和代谢性状的 鉴定是很不够的，更何况诱变是随机的， 科学不足技巧补 。
优势
• 尽管在所有的菌种改良方案中都有某种定 向的含义，但与随机诱变育种相比较，在 代谢工程中工作计划的定向性更加集中更 加有针对性。这定向性在酶的目标的选择， 实验的设计，数据的分析上起着支配的作 用。
目标
• 代谢工程的主要目标是识别特定的遗传操 作和环境条件的控制，以增强生物技术过 程的产率及生产能力，或对细胞性质进行 总体改性。
第六章-代谢网络的定量分析精选全文
此外，以 MCA 为设计基础的 代谢工程 多集中在 对酶浓度的调整上。但是 通量控制 系数较大的酶 有时不能进行调整，如 在具有 反馈抑制机制 的 直线式代谢途径中，受抑制 的酶常常控制着代谢通量。
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通常的做法是考虑 解除 反馈抑制，而 不是提高 受反馈抑制的酶的活力。
目前在 MCA 中有学者运用了一种 定位 诱变( site-directedmutagenesis) 的策略来解 决此问题。
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根据MCA理论,代谢控制是细胞内代谢的系 统属性,并可以用酶动力学性质进行定量表 示。
MCA指出了“限速步骤”观念的局限性,认 为代谢途径中酶促反应步骤对代谢的控制 作用随系统内外条件的改变而变化。用理 论计算或试验确定的控制系数能够加深对 代谢的控制结构特性的理解。
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代谢控制分析定义了一些重要的表征参数， 如通量控制系数、浓度控制系数、弹性系数 等，它们分别表示某一酶水平变化对 速率分 布 或 浓度分布 的影响及 底物浓度变化 对 速率分布的影响。
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上式中如果 A 代表指定的代谢通量，则 称为该步骤关于这个 通量 的 通量控制系数。
上式中如果 A 代表指定代谢物的浓度， 则 其 称为 该步骤关于这个 代谢物 的 浓度 控制系数。
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弹性系数 是指在一个与代谢系统中 某一步反应具有相同参数的酶促反应中，对该 反应某一参数 p (如底物、产物、酶浓度、温 度、效应物等) 进行微扰，所引起的反应速度 Vi 的相对变化与该参数的相对变化之比，即:
MCA 认为 代谢系统中所有反应步骤都对代谢通量和 代谢物浓度进行控制，因此对其中一个反应步骤施 加微扰而产生的代谢通量（或代谢物浓度）变化的 大小，可以作为代谢系统分析理论的基本概念。
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代谢工程2015第一章•节点、柔性节点、强刚性节点、弱刚性节点、依赖型代谢网络、独立型网络、代谢流分析、弹性系数、流量控制系数。
1、节点：网络分流处的代谢产物称为节点。
2、柔性节点：是指由节点流向各分支的代谢流量分割率随代谢要求发生相应的变化，去除产物的反馈抑制后，该分支的代谢流量分割率大大增加。
3、强刚性节点：是指由节点流向某一分支或某些分支的代谢流量分割率是难以改变的，这是由产物的反馈抑制及对另一分支酶的反式激活的相互作用所致。
4、弱刚性节点：是指介于前两者之间，由该节点流向各分支的代谢流中有一个是占主导地位的，其酶活较高或对节点代谢的亲和力较大，且无反馈抑制，通过削弱主导分支的酶量或酶活可增加产物的产率。
（柔性及弱刚性节点是代谢设计的主要对象）5、依赖型代谢网络：如果代谢网络中各节点同等重要，即对产物的产量具有相近的影响，则这类代谢网络称为依赖型代谢网络。
独立型代谢网络：如果代谢网络的主节点不集中，则可以通过对代谢的修饰影响目的产物的产量，这类网络为独立型网络。
6、代谢流分析：代谢流分析是代谢分析的一个重要手段。
它假定细胞内的物质、能量处于拟稳态，通过测定胞外物质浓度，再根据物料平衡计算细胞内的代谢流。
（放射性标记、同位素示踪技术）7、弹性系数和流量控制系数是代谢控制分析研究的两个主要指标。
弹性系数揭示代谢物浓度变化对反应速率的影响程度。
流量控制系数则为单位酶变化量引起的某分支稳态代谢流量的变化，用来衡量某一步酶反应对整个反应体系的控制程度。
这两个系数相互关联，可直接或间接测定。
代谢工程要解决的主要问题、典型目标及主要应用方向要解决的主要问题：改变某些途径中的碳架物质流量或改变碳架物质在不同途径中的流量分布。
典型目标是修饰初级次级代谢，将碳架物质流导入目的产物的理想载流途径以获得产物的最大转化率。
应用方向：（1）提高细胞现存代谢途径中天然产物的产量；(2) 改造细胞现存的代谢途径，使其合成新产物，这种新产物可以是中间代谢产物或修饰型的最终产物；(3)对不同细胞的代谢途径进行拟合，构建全新的代谢通路，从而产生细胞自身不能合成的新产物；(4)优化细胞的生物学特性，如：生长速率、极端环境条件和耐受性等。
概述微生物代谢网络理论代谢网络理论把细胞的生化反应以网络整体而不是孤立地考虑。
细胞代谢的网络由上万种酶催化的系列反应系统、膜传递系统、信号传递系统组成，并且既受精密调节，又彼此互相协调。
各种代谢都不是孤立进行的，而是相互作用、相互转化、相互制约的一套完整、统一、灵敏的调节系统。
•阐述代谢工程研究方法和技术主要的三大常用手段(1)检测技术常规的化学和生物化学检测手段都可用于代谢工程的研究。
这包括：体内确定代谢流的物料平衡和同位素标记示踪方法；表征酶促反应进程和性质的酶促反应动力学分析方法;测定同位素富集和关键代谢物相对分子质量分布的光谱学方法(核磁共振、质谱、液相色谱分析和气相色谱分析等)；生物传感器技术。
根据这些检测信息可以判断和描述代谢流的基本状态，并为细胞的代谢流及其控制分析提供翔实可靠的原始数据。
(2) 分析技术在获得大量生化反应基本数据的基础上，采用化学计量学、分子反应动力学和化学工程学的研究方法并结合先进的计算机技术，可以进一步阐明细胞代谢网络的动态特征与控制机理，以确定代谢改造的思路。
这些分析手段包括能准确测定细胞内代谢网络流的稳态法、展示代谢流控制过程的扰动法、简化复杂代等提出的的组合法以及代谢网络优化技术等。
(3) 基因操作技术在代谢工程中，代谢网络的操作实质上可以归结为基因水平上的操作。
这个过程涉及几乎所有的分子生物学和分子遗传学实验技术，如基因和基因簇的克隆、表达、调控，DNA 的杂交检测与序列分析，外源DNA的转化，基因的体内同源重组与敲除，整合型重组DNA 在细胞内的稳定维持等。
代谢工程技术得以广泛应用的一个重要前提就是外源基因在所有生物物种（包括人体）中转化和表达的可行性，而这种可行性又在很大程度上依赖于各种载体和基因表达调控元件的开发。
•论述代谢改造常用三大思路及代谢设计原理代谢工程研究的重点在于改造代谢网络，以便生产特定目的代谢产物或具有过量生产能力的工程菌应用于工业生产。
根据微生物的不同代谢特性，常采用改变代谢流、扩展代谢途径和构建新的代谢途径三种方法。
(1)改变代谢途径方法：一是加速限速反应，即增加限速酶的表达量，来提高产物产率。
然而限速酶反应的改变可能会给整个代谢网络带来负面影响。
二是改变分支代谢途径流向，即提高代谢分支点某一分支代谢途径酶活力，使其在与其它的分支代谢途径的竞争中占据优势，从而提高目的代谢产物的产量。
(2)扩展代谢途径：在宿主菌中克隆和表达特定外源基因，从而延伸代谢途径，以生产新的代谢产物和提高产率。
扩展代谢途径还可使宿主菌能够利用自身的酶或酶系消耗原来不消耗的底物。
(3)转移或构建新的代谢途径：通过转移代谢途径、构建新的代谢途径等方法来实现。
代谢设计原理一、在现存代谢途径中改变目的产物代谢流增加目的产物代谢流从以下方面入手：1、增加限速酶编码基因的拷贝数2、强化以启动子为主的关键基因的表达系统3、提高目标途径激活因子的合成速率4、灭活目标途径抑制因子的编码基因5、阻断与目标途径相竟争的代谢途径6、改变分支代谢途径流向7、构建代谢旁路大肠杆菌糖代谢未端产物乙酸能抑制菌体的生长，应用代谢工程的方法将枯草芽孢杆菌的乙酰乳酸合成酶基因克隆到大肠杆菌中，构建新的代谢旁路，结果能明显的降低细胞中的乙酸浓度，使乙酸始终处于较低的水平。
8、改变能量代谢途径将血红蛋白基因导入大肠杆菌或链霉菌中，不仅在限氧条件下可以提高宿主细胞的生长速率，而且也可以促进蛋白和抗生素的合成。
血红蛋白的作用在于在限氧条件下提高了ATP 的产生效率。
二、在现存途径中改变物流的性质指使手原有途径更换初始底物或中间产物，以达到获得新产物的目的。
可以通过以下两种方法：1、利用酶对前体库分子结构的宽容性如利用酶的相对专一性，投入非理想型初始底物参与代谢转化反应，就可以进而合成细胞原不存在的化合物。
2、通过修饰酶分子以拓展底物识别范围修饰酶分子的结构域功能域，以扩大酶分子对底物的识别范围和催化范围。
三、在现存途径基础了扩展代谢途径在宿主菌中克隆、表达特定外源基因可以延伸代谢途径，从而生产新的代谢产物、提高产率。
四、利用已有途径转移或构建新的代谢途径在明确了已有的生物合成途径、相关基因以及各步反应的分子机制后，通过相似途径的比较，可以利用多基因间的协同作用构建新的代谢途径。
1、转移多步途径以构建杂合代谢网络相关的基因如果以基因簇的形式存在，往往能更便利。
2、修补完善细胞内部分支途径，以合成新的代谢产物•物流限制作用的克服措施代谢途径存在着固有的限速步骤，它们控制着流经代谢途径的代谢物流，其主要特征表现在：①限速步骤的反应速度很低，整个系统的代谢物流取决于催化该反应步骤的酶活性；②限速步骤直接受制于该步骤酶活性和酶蛋白合成的调节。
调节方法：(a) 等量提高所有酶的量（不能提高转化率）；(b) 提高限速酶的量（鉴别出具有高的流量控制系数的酶比超表达个别酶往往能获得更好的结果）。
载流途径、代谢主流的变动性和选择性载流途径：代谢主流流经的代谢途径为主要载流途径，简称载流途径。
在代谢工程领域，是指碳流在代谢网络中通过的主要途径，即生产所需产物期间让碳流相对集中流向产物合成的途径。
代谢主流的变动性和选择性：微生物的代谢主流处于不断变化之中，其方向、流量甚至代谢主流的载流途径都可能发生变化。
这就是微生物代谢主流的变动性和代谢主流对代谢网络途径的选择性。
这种变动和选择的根据在于微生物细胞的遗传物质，选择的原因是微生物所处的环境条件的变化。
•代谢压力外源质粒的导入、重组基因的转录和表达对宿主细胞代谢造成的影响。
1、外源质粒可造成的宿主细胞生长速率下降。
2、仅32秒瞬间厌氧状态就会造成大肠杆菌副产物的积累和重组蛋白产量下降。
3、乙酸的积累造成目标蛋白产量下降和生物量降低4、高CO2造成TCA（三羧酸循环）途径碳流量的减少，造成乙酸积累和生物量下降上述研究证明了外界环境扰动会带来的代谢流量分布的不同。
也指出了可以通过控制碳代谢流操纵生产过程的观点。
但目前还没有见到通过调节代谢压力操纵生产的实际应用的报导。
第二章•松弛时间近似一级反应过程的特征时间。
当某反应的松弛时间比系统松弛时间长很多时，认为该反应过程是冻结的。
如果一个反应的松弛时间是整个系统的1/3，那么认为该反应是处于拟稳态。
通过忽略在系统反应松弛时间之外的反应和代谢途径可显著简化代谢过程。
•微生物细胞供能反应的类型有哪些糖酵解：末端产物为丙酮酸发酵TCA循环和氧化磷酸化回补途径用于氨基酸合成的转氨途径脂类、有机酸和氨基酸的分解代谢•来源于HMP或PP途径的氨基酸和核酸生物合成的前体物质5-磷酸核糖和4-磷酸赤藓糖是氨基酸和核酸生物合成的前体物质EMP途径中的三个代谢物：3-磷酸甘油醛，3-磷酸甘油酸和磷酸烯醇式丙酮酸•在高的比生长速率下，PP途径活性增加的原因，举例说明细胞对PP途径生成的NADPH和代谢物需求的增加，尤其是RNA生物合成对5-磷酸核糖需求的增加6-磷酸葡糖脱氢酶受NADPH/NADP+的比值来调节磷酸果糖激酶则是一个复杂的别构酶，称为分析复杂代谢途径的一个中心点。
该酶会受到高浓度ATP的抑制，高的ATP浓度会使该酶与底物果糖-6-磷酸的结合曲线从双曲线形变为S型。
而柠檬酸就是通过加强ATP的抑制效应来抑制磷酸果糖激酶的活性，从而使糖酵解过程减慢。
受调节物2,6-二磷酸果糖的促进。
与该物质的结合会导致酶对6-磷酸果糖的亲和力极大增加。
因磷酸果糖激酶是糖酵解作用的限速酶，因此，对此酶的调节是调节酵解作用的关键步骤。
••••••••细菌乙醇代谢途径与酵母乙醇代谢途径的差别第三章原核生物细胞酶合成调节的机制主要分哪几种，并简要说明1.酶的诱导负向控制（如乳糖对β-半乳糖苷酶）与正向控制。
2.终产物阻遏作用和弱化调节。
3.分解代谢物阻遏（如葡萄糖对β-半乳糖苷酶的阻遏）。
4.转录后的调节。
诱导作用是指培养基中某种基质与微生物接触而增加（诱导）细胞中相应酶的合成速率。
诱导的生理作用是可以保证能量与氨基酸不浪费，不把它们用于合成那些暂时无用的酶上，只有在需要时细胞才迅速合成它们。
终产物阻遏作用和弱化调节没有阻遏体系，似乎只有弱化作用也可以调节色氨酸酶系的合成。
目前认为当有大量外源色氨酸存在时，通过阻遏体系阻止非必须的先导mRNA合成，使合成更加经济。
分解代谢物阻遏所谓分解代谢物阻遏是指当细胞内具有一优先利用的营养物（通常是，但并不总是葡萄糖）时，其分解产物对分解利用其它（难利用）营养物质所需的酶系合成起阻遏作用。