現代工業發酵調控學（第三版）

《現代工業發酵調控學（第三版）》是2016年化學工業出版社出版的圖書，作者是儲炬、李友榮。

基本介紹

• 書名：《現代工業發酵調控學（第三版）》
• 作者：儲炬、李友榮
• ISBN：978-7-122-27630-8
• 頁數：399
• 出版社：化學工業出版社
• 出版時間：2016年11月
• 裝幀：平裝
• 開本：16

內容簡介

本書以工業發酵過程的調控為主線，將微生物的生理生化、分子生物學和化學工程知識運用於闡述微生物的代謝調節與發酵規律，並結合生化反應過程原理，解釋影響發酵過程的各種因素（如怎樣進行數據分析、過程正常與否的判斷、怎樣實現最佳化控制等）；介紹了各類典型代謝產物的生產與調節和各種用於判斷發酵進程的參數，分析各參數與產物合成之間的關係，並介紹了計算機在發酵工程中的套用、定量生物工程研究與開發以及代謝調控的新進展。

書中對微生物生長、基礎代謝、代謝調節以及次級代謝產物合成的機制與過程規律都做了深入的闡述。對發酵過程控制與最佳化、參數檢測與計算機線上監控，也做了較全面的介紹。在內容方面儘量做到理論與實踐的協調統一，兼顧系統的基礎理論知識又儘可能反映研究和工業生產套用方面的最新進展。

目錄

1微生物生長與調節1

1.1微生物的生長1

1.1.1生長的形式1

1.1.1.1細菌的生長1

1.1.1.2酵母的生長2

1.1.1.3菌絲的生長3

1.1.1.4細胞群體的生長4

1.1.1.5細菌群體的生長周期5

1.1.2生長的測量6

1.1.2.1細胞數目的測量7

1.1.2.2細胞量的測量8

1.1.2.3生物量的線上測量10

1.1.3環境對生長的影響13

1.1.3.1物理環境13

1.1.3.2化學環境17

1.1.4生長的變數和約束20

1.1.4.1細胞的大分子成分20

1.1.4.2限制步驟21

1.1.4.3生長對能量的需求21

1.1.4.4微生物熱的釋放22

1.2細胞周期22

1.2.1染色體複製與細胞分裂的調節23

1.2.2染色體複製的啟動24

1.2.3細胞周期的研究方法24

1.2.3.1鏡檢法24

1.2.3.2同步培養法24

1.2.3.3同位素示蹤法24

1.2.4生長速率與細胞大小的關係26

1.2.5生長速率對細胞內DNA含量的影響27

1.2.6生長速率對細胞組分的影響28

1.3生長效率28

1.3.1得率係數28

1.3.1.1分子得率係數28

1.3.1.2碳轉化效率29

1.3.1.3電子平均數為基準的得率29

1.3.1.4基於熱的產生的得率29

1.3.1.5以氧耗為基準的得率30

1.3.1.6基於ATP消耗的得率30

1.3.2測定生長效率時應注意的實際問題31

1.3.2.1分批與恆化培養31

1.3.2.2培養基組成31

1.3.2.3流出液的控制31

1.3.2.4取樣與代謝物的分析31

1.3.3用於生物量形成的能量需求31

1.3.4呼吸效率32

1.3.5維持能與環境因素的關係33

1.3.5.1滲透壓33

1.3.5.2水活度34

1.3.5.3氧和二氧化碳分壓34

1.3.5.4溫度36

1.3.5.5pH36

1.3.5.6副產物對生長得率的影響37

1.4生長調節37

1.4.1菌絲頂端生長37

1.4.1.1菌絲頂端生長機制38

1.4.1.2泡囊如何在菌絲頂端聚集39

1.4.1.3菌絲生長過程39

1.4.2菌絲分枝規律40

1.4.2.1分枝的形成40

1.4.2.2菌絲生長單位40

1.4.2.3菌絲結團的動力學41

1.4.2.4菌球內部擴散限制的後果42

1.4.2.5游離菌絲與菌球的破碎43

1.4.3微生物生長分化的調節43

1.4.3.1極化生長的調節44

1.4.3.2菌絲分枝啟動的調節44

1.4.3.3菌絲空間分布的調節45

1.4.3.4鏈黴菌生長的調節45

1.5運輸過程46

1.5.1細胞膜的結構與功能48

1.5.2運輸器的分類系統49

1.5.3運輸機制49

1.5.3.1通道與孔51

1.5.3.2電化勢能驅動的運輸器(次級運輸過程)52

1.5.3.3初級主動運輸器54

1.5.3.4基團轉運蛋白54

1.5.3.5跨膜電子流系統57

1.5.3.6大分子的運輸57

1.5.4運輸過程動力學57

思考題59

參考文獻60

2微生物的基礎代謝62

2.1能量代謝原理62

2.1.1能量代謝的熱力學63

2.1.1.1熱力學第一定律和熱焓63

2.1.1.2熱力學第二定律、第三定律和熵64

2.1.2能量的產生與偶合65

2.1.2.1能量的產生65

2.1.2.2高能化合物66

2.1.2.3能量的偶合67

2.1.3氧還電位和移動電子載體68

2.1.3.1氧還電位68

2.1.3.2移動電子載體68

2.2微生物的分解代謝69

2.2.1葡萄糖分解代謝69

2.2.1.1酵解 (EMP) 途徑70

2.2.1.2己糖單磷酸支路(HMS)70

2.2.1.3恩特納多多羅夫(ED)途徑71

2.2.1.4磷酸解酮酶(PK)途徑71

2.2.1.5各種葡萄糖分解途徑的相互關係71

2.2.1.6三羧酸(TCA)循環71

2.2.1.7乙醛酸循環72

2.2.2多糖和單糖的利用72

2.2.3厭氧代謝過程73

2.2.3.1乙醇發酵73

2.2.3.2丙酮、丁醇、乙酸、丁酸發酵74

2.2.3.3乳酸、丁二醇、甲烷發酵78

2.2.4脂肪酸、脂烴和芳香烴的氧化81

2.2.5氮的循環和胺基酸的降解82

2.2.5.1氮的循環82

2.2.5.2胺基酸的降解83

2.2.6硫的代謝83

2.2.7核苷酸的降解和有機磷的代謝84

2.2.8聚合物的氧化85

2.2.8.1澱粉86

2.2.8.2纖維素86

2.3微生物的組成代謝87

2.3.1C1的同化88

2.3.2分子氮的同化89

2.3.3硝酸鹽的同化89

2.3.4氨的同化90

2.3.5硫酸鹽的同化90

2.3.6胺基酸的生物合成91

2.3.6.1谷氨酸族的生物合成91

2.3.6.2天冬氨酸族的生物合成93

2.3.6.3芳香胺基酸族的生物合成94

2.3.6.4絲氨酸族的生物合成96

2.3.6.5丙氨酸族的生物合成97

2.3.6.6組氨酸的生物合成97

2.3.6.7經胺基酸途徑的含氮化合物的生物合成97

2.3.7核苷酸的生物合成99

2.3.7.1核糖核苷酸的生物合成99

2.3.7.2脫氧核糖核苷酸的生物合成101

2.3.7.3細菌對外源嘌呤、嘧啶鹼及其核苷的利用102

2.3.8脂質的生物合成102

2.3.8.1脂肪酸的生物合成102

2.3.8.2不飽和脂肪酸的生物合成105

2.3.8.3磷脂的生物合成108

2.3.9聚類異戊二烯化合物的合成108

2.3.10甾類化合物109

2.3.11糖磷酸酯與糖核苷酸112

2.3.12多糖的生物合成113

思考題114

參考文獻115

3代謝調節與代謝工程116

3.1酶活性的調節117

3.1.1代謝調節的部位117

3.1.2共價修飾118

3.1.2.1可逆共價修飾118

3.1.2.2不可逆共價修飾118

3.1.3變構效應119

3.1.3.1協同作用119

3.1.3.2變構效應的由來121

3.1.3.3變構效應的解釋122

3.1.3.4變構調節的特徵122

3.1.4其他調節方式122

3.1.4.1締合與解離122

3.1.4.2競爭性抑制123

3.2酶合成的調節123

3.2.1誘導作用123

3.2.1.1誘導作用的分子水平的機制124

3.2.1.2順序誘導作用125

3.2.1.3誘導物的種類與效率125

3.2.1.4誘導調節的克服127

3.2.1.5組成型突變株的獲得127

3.2.2分解代謝物阻遏127

3.2.2.1分解代謝物阻遏效應128

3.2.2.2分解代謝物阻遏的分子機制128

3.2.2.3分解代謝物阻遏作用的克服129

3.2.2.4耐分解代謝物阻遏的突變株的獲得130

3.2.2.5氮分解代謝物的調節131

3.2.3反饋調節131

3.2.3.1反饋阻遏在分子水平上的作用機制132

3.2.3.2反饋調節作用的消除132

3.2.3.3分離耐末端代謝產物調節的突變株的方法134

3.2.3.4反饋抑制136

3.2.4分支途徑的調節方式136

3.2.4.1分支途徑中末端產物的調節136

3.2.4.2微生物代謝調節機制的多樣性138

3.2.5避開微生物固有代謝調節，過量生產代謝產物139

3.2.5.1積累末端產物139

3.2.5.2細胞膜通透性的改變140

3.2.5.3能荷的調節141

3.2.5.4無機聚磷酸的代謝與功能142

3.3代謝系統的分子控制機制142

3.3.1真細菌轉錄的基礎143

3.3.1.1RNA聚合酶143

3.3.1.2轉錄途徑143

3.3.1.3啟動子的識別144

3.3.2DNA結合蛋白：激活劑與阻遏物146

3.3.3雙組分調節系統146

3.3.4RNA水平的調節機制：衰減器模型148

3.4代謝調節148

3.4.1糖代謝調節148

3.4.1.1巴斯德效應或氧效應148

3.4.1.2克列勃特里或葡萄糖效應151

3.4.2胺基酸合成的調節153

3.4.3核苷酸合成的調節154

3.4.3.1肌苷154

3.4.3.2鳥苷155

3.4.3.3腺苷155

3.5代謝工程155

3.5.1概論155

3.5.2代謝流 (物流、信息流) 的概念156

3.5.2.1有關術語156

3.5.2.2物流與酶的關係157

3.5.2.3物流限制作用的克服158

3.5.2.4反饋抑制與限制途徑物流的關係158

3.5.3代謝物流分析159

3.5.3.1物流分布的測量159

3.5.3.2代謝物流分析的套用160

3.5.4代謝控制分析163

3.5.4.1物流控制分析的概念164

3.5.4.2節點及其判斷166

3.5.4.3代謝流的控制167

3.5.4.4代謝控制分析在代謝產物合成方面的套用167

3.5.5代謝工程的套用168

3.5.5.1胞內代謝物的測量168

3.5.5.2基質譜的擴展169

3.5.5.3降解異型生物質的新代謝途徑170

3.5.5.4老產品產率、得率的改進和新產品的構建171

3.5.6推定代謝工程與反向代謝工程171

3.5.7重要工業微生物表型的進化工程174

3.6系統生物學與組學研究概況174

3.6.1代謝工程的組學研究176

3.6.2導致細菌表型改進的基因組改組176

思考題177

參考文獻178