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現(xiàn)代工業(yè)發(fā)酵調(diào)控學(xué)-第三版 版權(quán)信息
- ISBN：9787122276308
- 條形碼：9787122276308 ; 978-7-122-27630-8
- 裝幀：暫無(wú)
- 冊(cè)數(shù)：暫無(wú)
- 重量：暫無(wú)
- 所屬分類(lèi)：>>
現(xiàn)代工業(yè)發(fā)酵調(diào)控學(xué)-第三版 本書(shū)特色
《現(xiàn)代工業(yè)發(fā)酵調(diào)控學(xué)》內(nèi)容貫穿怎樣才能充分表達(dá)菌種的生產(chǎn)潛力和如何運(yùn)用發(fā)酵調(diào)控的理論和手段來(lái)分析和解決發(fā)酵研究和生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題。介紹。微生物的代謝規(guī)律和發(fā)酵調(diào)控的基本知識(shí)；從各種代謝產(chǎn)物合成過(guò)程的共同特點(diǎn)和調(diào)控方式去理解，從分子、細(xì)胞和工藝工程水平去探討微生物產(chǎn)物合成與調(diào)節(jié)的內(nèi)在機(jī)制及外在環(huán)境條件的優(yōu)化，控制；重點(diǎn)介紹典型代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)與調(diào)節(jié)，判斷發(fā)酵進(jìn)程的各種參數(shù)，分析各參數(shù)與產(chǎn)物合成之間的關(guān)系，計(jì)算機(jī)在發(fā)酵工程中的應(yīng)用及放大策略。《現(xiàn)代工業(yè)發(fā)酵調(diào)控學(xué)》修訂版刪除一些過(guò)時(shí)的內(nèi)容，濃縮一般生物化學(xué)已詳述的基礎(chǔ)代謝，增補(bǔ)國(guó)內(nèi)外發(fā)酵調(diào)控學(xué)的新的理論與科研生產(chǎn)方面的新發(fā)展與科研成果
現(xiàn)代工業(yè)發(fā)酵調(diào)控學(xué)-第三版 內(nèi)容簡(jiǎn)介
《現(xiàn)代工業(yè)發(fā)酵調(diào)控學(xué)》是一本非常經(jīng)典的發(fā)酵調(diào)控學(xué)教材范本，被教育部學(xué)位管理與研究生教育司推薦為研究生教學(xué)用書(shū)，重印10次，發(fā)行量過(guò)萬(wàn)，被江南大學(xué)，華東理工等高校選作指定教材。《現(xiàn)代工業(yè)發(fā)酵調(diào)控學(xué)》第三版，作者將新的概念和具體科研與生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行整合、精煉，極大豐富了有關(guān)微生物代謝調(diào)控、優(yōu)化發(fā)酵產(chǎn)物合成生產(chǎn)的知識(shí)，為讀者提供高效、綠色、節(jié)能的生物過(guò)程產(chǎn)品研究技術(shù)路線和調(diào)控思路。
現(xiàn)代工業(yè)發(fā)酵調(diào)控學(xué)-第三版 目錄
1微生物生長(zhǎng)與調(diào)節(jié)1
1.1微生物的生長(zhǎng)1
1.1.1生長(zhǎng)的形式1
1.1.1.1細(xì)菌的生長(zhǎng)1
1.1.1.2酵母的生長(zhǎng)2
1.1.1.3菌絲的生長(zhǎng)3
1.1.1.4細(xì)胞群體的生長(zhǎng)4
1.1.1.5細(xì)菌群體的生長(zhǎng)周期5
1.1.2生長(zhǎng)的測(cè)量6
1.1.2.1細(xì)胞數(shù)目的測(cè)量7
1.1.2.2細(xì)胞量的測(cè)量8
1.1.2.3生物量的在線測(cè)量10
1.1.3環(huán)境對(duì)生長(zhǎng)的影響13
1.1.3.1物理環(huán)境13
1.1.3.2化學(xué)環(huán)境17
1.1.4生長(zhǎng)的變量和約束20
1.1.4.1細(xì)胞的大分子成分20
1.1.4.2限制步驟21
1.1.4.3生長(zhǎng)對(duì)能量的需求21
1.1.4.4微生物熱的釋放22
1.2細(xì)胞周期22
1.2.1染色體復(fù)制與細(xì)胞分裂的調(diào)節(jié)23
1.2.2染色體復(fù)制的啟動(dòng)24
1.2.3細(xì)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(yǎng)法24
1.2.3.3同位素示蹤法24
1.2.4生長(zhǎng)速率與細(xì)胞大小的關(guān)系26
1.2.5生長(zhǎng)速率對(duì)細(xì)胞內(nèi)DNA含量的影響27
1.2.6生長(zhǎng)速率對(duì)細(xì)胞組分的影響28
1.3生長(zhǎng)效率28
1.3.1得率系數(shù)28
1.3.1.1分子得率系數(shù)28
1.3.1.2碳轉(zhuǎn)化效率29
1.3.1.3電子平均數(shù)為基準(zhǔn)的得率29
1.3.1.4基于熱的產(chǎn)生的得率29
1.3.1.5以氧耗為基準(zhǔn)的得率30
1.3.1.6基于ATP消耗的得率30
1.3.2測(cè)定生長(zhǎng)效率時(shí)應(yīng)注意的實(shí)際問(wèn)題31
1.3.2.1分批與恒化培養(yǎng)31
1.3.2.2培養(yǎng)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用于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(huán)境因素的關(guān)系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(chǎn)物對(duì)生長(zhǎng)得率的影響37
1.4生長(zhǎng)調(diào)節(jié)37
1.4.1菌絲頂端生長(zhǎng)37
1.4.1.1菌絲頂端生長(zhǎng)機(jī)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(zhǎng)過(guò)程39
1.4.2菌絲分枝規(guī)律40
1.4.2.1分枝的形成40
1.4.2.2菌絲生長(zhǎng)單位40
1.4.2.3菌絲結(jié)團(tuán)的動(dòng)力學(xué)41
1.4.2.4菌球內(nèi)部擴(kuò)散限制的后果42
1.4.2.5游離菌絲與菌球的破碎43
1.4.3微生物生長(zhǎng)分化的調(diào)節(jié)43
1.4.3.1極化生長(zhǎng)的調(diào)節(jié)44
1.4.3.2菌絲分枝啟動(dòng)的調(diào)節(jié)44
1.4.3.3菌絲空間分布的調(diào)節(jié)45
1.4.3.4鏈霉菌生長(zhǎng)的調(diào)節(jié)45
1.5運(yùn)輸過(guò)程46
1.5.1細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能48
1.5.2運(yùn)輸器的分類(lèi)系統(tǒng)49
1.5.3運(yùn)輸機(jī)制49
1.5.3.1通道與孔51
1.5.3.2電化勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的運(yùn)輸器(次級(jí)運(yùn)輸過(guò)程)52
1.5.3.3初級(jí)主動(dòng)運(yùn)輸器54
1.5.3.4基團(tuán)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白54
1.5.3.5跨膜電子流系統(tǒng)57
1.5.3.6大分子的運(yùn)輸57
1.5.4運(yùn)輸過(guò)程動(dòng)力學(xué)57
思考題59
參考文獻(xiàn)60
2微生物的基礎(chǔ)代謝62
2.1能量代謝原理62
2.1.1能量代謝的熱力學(xué)63
2.1.1.1熱力學(xué)**定律和熱焓63
2.1.1.2熱力學(xué)第二定律、第三定律和熵64
2.1.2能量的產(chǎn)生與偶合65
2.1.2.1能量的產(chǎn)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(dòng)電子載體68
2.1.3.1氧還電位68
2.1.3.2移動(dòng)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(guān)系71
2.2.1.6三羧酸(TCA)循環(huán)71
2.2.1.7乙醛酸循環(huán)72
2.2.2多糖和單糖的利用72
2.2.3厭氧代謝過(guò)程73
2.2.3.1乙醇發(fā)酵73
2.2.3.2丙酮、丁醇、乙酸、丁酸發(fā)酵74
2.2.3.3乳酸、丁二醇、甲烷發(fā)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(huán)和氨基酸的降解82
2.2.5.1氮的循環(huán)82
2.2.5.2氨基酸的降解83
2.2.6硫的代謝83
2.2.7核苷酸的降解和有機(jī)磷的代謝84
2.2.8聚合物的氧化85
2.2.8.1淀粉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氨基酸的生物合成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芳香氨基酸族的生物合成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(jīng)氨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(xì)菌對(duì)外源嘌呤、嘧啶堿及其核苷的利用102
2.3.8脂質(zhì)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(lèi)異戊二烯化合物的合成108
2.3.10甾類(lèi)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(xiàn)115
3代謝調(diào)節(jié)與代謝工程116
3.1酶活性的調(diào)節(jié)117
3.1.1代謝調(diào)節(jié)的部位117
3.1.2共價(jià)修飾118
3.1.2.1可逆共價(jià)修飾118
3.1.2.2不可逆共價(jià)修飾118
3.1.3變構(gòu)效應(yīng)119
3.1.3.1協(xié)同作用119
3.1.3.2變構(gòu)效應(yīng)的由來(lái)121
3.1.3.3變構(gòu)效應(yīng)的解釋122
3.1.3.4變構(gòu)調(diào)節(jié)的特征122
3.1.4其他調(diào)節(jié)方式122
3.1.4.1締合與解離122
3.1.4.2競(jìng)爭(zhēng)性抑制123
3.2酶合成的調(diào)節(jié)123
3.2.1誘導(dǎo)作用123
3.2.1.1誘導(dǎo)作用的分子水平的機(jī)制124
3.2.1.2順序誘導(dǎo)作用125
3.2.1.3誘導(dǎo)物的種類(lèi)與效率125
3.2.1.4誘導(dǎo)調(diào)節(jié)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(yīng)128
3.2.2.2分解代謝物阻遏的分子機(jī)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(diào)節(jié)131
3.2.3反饋調(diào)節(jié)131
3.2.3.1反饋?zhàn)瓒粼诜肿铀缴系淖饔脵C(jī)制132
3.2.3.2反饋調(diào)節(jié)作用的消除132
3.2.3.3分離耐末端代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)方式136
3.2.4.1分支途徑中末端產(chǎn)物的調(diào)節(jié)136
3.2.4.2微生物代謝調(diào)節(jié)機(jī)制的多樣性138
3.2.5避開(kāi)微生物固有代謝調(diào)節(jié)，過(guò)量生產(chǎn)代謝產(chǎn)物139
3.2.5.1積累末端產(chǎn)物139
3.2.5.2細(xì)胞膜通透性的改變140
3.2.5.3能荷的調(diào)節(jié)141
3.2.5.4無(wú)機(jī)聚磷酸的代謝與功能142
3.3代謝系統(tǒng)的分子控制機(jī)制142
3.3.1真細(xì)菌轉(zhuǎn)錄的基礎(chǔ)143
3.3.1.1RNA聚合酶143
3.3.1.2轉(zhuǎn)錄途徑143
3.3.1.3啟動(dòng)子的識(shí)別144
3.3.2DNA結(jié)合蛋白：激活劑與阻遏物146
3.3.3雙組分調(diào)節(jié)系統(tǒng)146
3.3.4RNA水平的調(diào)節(jié)機(jī)制：衰減器模型148
3.4代謝調(diào)節(jié)148
3.4.1糖代謝調(diào)節(jié)148
3.4.1.1巴斯德效應(yīng)或氧效應(yīng)148
3.4.1.2克列勃特里或葡萄糖效應(yīng)151
3.4.2氨基酸合成的調(diào)節(jié)153
3.4.3核苷酸合成的調(diào)節(jié)154
3.4.3.1肌苷154
3.4.3.2鳥(niǎo)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(guān)術(shù)語(yǔ)156
3.5.2.2物流與酶的關(guān)系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(guān)系158
3.5.3代謝物流分析159
3.5.3.1物流分布的測(cè)量159
3.5.3.2代謝物流分析的應(yīng)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(jié)點(diǎn)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(chǎn)物合成方面的應(yīng)用167
3.5.5代謝工程的應(yīng)用168
3.5.5.1胞內(nèi)代謝物的測(cè)量168
3.5.5.2基質(zhì)譜的擴(kuò)展169
3.5.5.3降解異型生物質(zhì)的新代謝途徑170
3.5.5.4老產(chǎn)品產(chǎn)率、得率的改進(jìn)和新產(chǎn)品的構(gòu)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(yè)微生物表型的進(jìn)化工程174
3.6系統(tǒng)生物學(xué)與組學(xué)研究概況174
3.6.1代謝工程的組學(xué)研究176
3.6.2導(dǎo)致細(xì)菌表型改進(jìn)的基因組改組176
思考題177
參考文獻(xiàn)178
4微生物次級(jí)代謝與調(diào)節(jié)181
4.1引論181
4.1.1微生物次級(jí)代謝的特征181
4.1.2次級(jí)代謝產(chǎn)物的類(lèi)型183
4.1.2.1糖類(lèi)184
4.1.2.2多肽類(lèi)184
4.1.2.3聚脂酰類(lèi)184
4.1.2.4核酸堿基類(lèi)似物類(lèi)184
4.1.2.5其他類(lèi)型184
4.1.3抗生素的生源學(xué)185
4.1.4初級(jí)與次級(jí)代謝途徑相互連接185
4.2次級(jí)代謝物生物合成的前體186
4.2.1前體的概況186
4.2.1.1內(nèi)源前體187
4.2.1.2外源前體190
4.2.2前體的作用192
4.2.2.1起抗生素建筑材料作用192
4.2.2.2誘導(dǎo)抗生素生物合成的作用192
4.2.2.3前體與誘導(dǎo)物的區(qū)別193
4.2.2.4研究前體作用的方法193
4.2.2.5新抗生素的定向生物合成194
4.2.3前體的限制性194
4.2.3.1前體合成的調(diào)節(jié)機(jī)制194
4.2.3.2前體導(dǎo)向抗生素的合成194
4.2.3.3添加前體的策略195
4.3次級(jí)代謝物生物合成原理195
4.3.1把前體引入次級(jí)代謝物生物合成的專(zhuān)用途徑195
4.3.2前體聚合作用過(guò)程195
4.3.3次級(jí)代謝物結(jié)構(gòu)的后幾步修飾196
4.3.4復(fù)合抗生素中不同部分的裝配196
4.3.5次級(jí)代謝物合成酶的專(zhuān)一性197
4.4抗生素的生物合成197
4.4.1短鏈脂肪酸為前體的抗生素197
4.4.1.1大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素198
4.4.1.2四環(huán)類(lèi)抗生素208
4.4.1.3蒽環(huán)類(lèi)抗生素213
4.4.2氨基酸為前體的抗生素213
4.4.2.1青霉素簇抗生素213
4.4.2.2頭孢菌素簇抗生素217
4.4.2.3其他β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素219
4.4.2.4肽類(lèi)抗生素的生物合成221
4.4.3經(jīng)修飾的糖為前體的抗生素223
4.4.3.1鏈霉素的生物合成223
4.4.3.2氨基糖苷類(lèi)抗生素的調(diào)節(jié)225
4.4.3.3次要組分的調(diào)控226
4.4.3.4調(diào)節(jié)因子226
4.4.3.5突變生物合成228
4.5微生物次級(jí)代謝作用的調(diào)控229
4.5.1微生物的次級(jí)代謝與其生命活動(dòng)的關(guān)系229
4.5.1.1次級(jí)代謝在微生物中所起的作用229
4.5.1.2次級(jí)代謝與生長(zhǎng)、分化的關(guān)系229
4.5.2次級(jí)代謝產(chǎn)物生物合成的調(diào)節(jié)與控制230
4.5.2.1參與抗生素合成作用的酶的誘導(dǎo)及解除阻遏230
4.5.2.2抗生素生物合成啟動(dòng)的控制231
4.5.2.3碳源分解代謝物的調(diào)節(jié)232
4.5.2.4氮源分解代謝物的調(diào)節(jié)233
4.5.2.5磷酸鹽的調(diào)節(jié)235
4.5.2.6分解代謝產(chǎn)物對(duì)次級(jí)代謝控制的作用部位237
4.5.2.7分解代謝產(chǎn)物作為次級(jí)代謝產(chǎn)物合成的胞內(nèi)調(diào)控因子237
4.5.2.8抗生素生物合成的終止239
4.5.2.9人工克服微生物次級(jí)代謝調(diào)控作用的限制239
4.5.2.10定向抗生素生物合成240
4.5.3基因工程在提高生產(chǎn)性能上的應(yīng)用240
4.5.3.1強(qiáng)化表達(dá)網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機(jī)構(gòu)的正向調(diào)節(jié)240
4.5.3.2改變表達(dá)體系241
4.5.3.3擴(kuò)增抗生素產(chǎn)生菌的抗性基因242
4.5.3.4提高編碼關(guān)鍵酶的基因劑量242
4.5.3.5提高轉(zhuǎn)譯水平的表達(dá)效率243
4.5.3.6增強(qiáng)重組菌的生長(zhǎng)能力244
4.5.3.7調(diào)節(jié)性啟動(dòng)子244
4.5.3.8提高菌在限氧下的生長(zhǎng)與生產(chǎn)能力245
4.5.3.9強(qiáng)化產(chǎn)物的分泌246
4.5.4合成生物學(xué)246
思考題246
參考文獻(xiàn)247
5發(fā)酵過(guò)程控制與優(yōu)化250
5.1發(fā)酵過(guò)程技術(shù)原理250
5.1.1分批發(fā)酵251
5.1.1.1分批發(fā)酵的基礎(chǔ)理論251
5.1.1.2重要的生長(zhǎng)參數(shù)253
5.1.1.3分批發(fā)酵的優(yōu)缺點(diǎn)253
5.1.2補(bǔ)料-分批發(fā)酵254
5.1.2.1理論基礎(chǔ)254
5.1.2.2分批補(bǔ)料的優(yōu)化255
5.1.3半連續(xù)發(fā)酵256
5.1.4連續(xù)發(fā)酵257
5.1.4.1單級(jí)連續(xù)發(fā)酵的理論基礎(chǔ)257
5.1.4.2多級(jí)連續(xù)培養(yǎng)258
5.1.4.3連續(xù)培養(yǎng)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用259
5.1.4.4連續(xù)培養(yǎng)中存在的問(wèn)題259
5.1.5與產(chǎn)物回收結(jié)合的培養(yǎng)261
5.1.5.1膜分離與發(fā)酵耦合262
5.1.5.2溶劑萃取與發(fā)酵耦合266
5.1.5.3膜固定化細(xì)胞反應(yīng)器的原理和應(yīng)用267
5.1.5.4揮發(fā)性產(chǎn)物的回收與發(fā)酵耦合267
5.1.5.5吸附發(fā)酵268
5.1.6高細(xì)胞密度培養(yǎng)268
5.1.6.1研究應(yīng)用概況269
5.1.6.2達(dá)到高細(xì)胞密度的手段269
5.1.6.3存在問(wèn)題270
5.1.6.4成功范例270
5.1.7混合或共培養(yǎng)系統(tǒng)270
5.1.8固態(tài)發(fā)酵271
5.1.9動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)271
5.2發(fā)酵條件的影響及其控制272
5.2.1培養(yǎng)基對(duì)發(fā)酵的影響273
5.2.1.1養(yǎng)分的需求273
5.2.1.2生長(zhǎng)能量學(xué)對(duì)產(chǎn)物形成的影響275
5.2.1.3碳和能量限制275
5.2.1.4氮或硫限制對(duì)產(chǎn)物合成的影響277
5.2.1.5鉀限制對(duì)產(chǎn)物形成的影響278
5.2.1.6磷、鎂或鐵限制對(duì)產(chǎn)物形成的影響279
5.2.1.7基質(zhì)濃度對(duì)發(fā)酵的影響及其控制279
5.2.1.8培養(yǎng)基的優(yōu)化280
5.2.2滅菌情況283
5.2.3種子質(zhì)量283
5.2.3.1接種菌齡283
5.2.3.2接種量283
5.2.4溫度對(duì)發(fā)酵的影響284
5.2.4.1溫度對(duì)產(chǎn)物合成的影響284
5.2.4.2*適溫度的選擇284
5.2.5pH的影響285
5.2.5.1發(fā)酵過(guò)程中pH變化的規(guī)律285
5.2.5.2培養(yǎng)基pH對(duì)初級(jí)代謝產(chǎn)物合成的影響285
5.2.5.3*適pH的選擇286
5.2.5.4pH的監(jiān)控287
5.2.6氧的供需對(duì)發(fā)酵的影響及其控制288
5.2.6.1臨界氧289
5.2.6.2溶氧作為發(fā)酵異常的指示290
5.2.6.3溶氧的控制291
5.2.6.4溶氧參數(shù)在過(guò)程控制方面的應(yīng)用293
5.2.6.5通過(guò)溶氧的控制提高產(chǎn)物合成的事例294
5.2.7二氧化碳和呼吸商296
5.2.7.1CO2對(duì)發(fā)酵的影響296
5.2.7.2呼吸商與發(fā)酵的關(guān)系298
5.2.8加糖和補(bǔ)料對(duì)發(fā)酵的影響及其控制299
5.2.8.1補(bǔ)料的策略299
5.2.8.2補(bǔ)料的判斷和依據(jù)301
5.2.8.3補(bǔ)料的優(yōu)化303
5.2.9比生長(zhǎng)速率的影響與控制304
5.2.9.1程序控制器/反饋補(bǔ)償器系統(tǒng)305
5.2.9.2谷胱甘肽306
5.2.9.3釀酒酵母306
5.2.9.4其他產(chǎn)物306
5.2.10混合效果307
5.2.10.1斜6平葉渦輪式攪拌器及不同進(jìn)料方式307
5.2.10.2柵槳式攪拌器307
5.2.10.3各種攪拌器的組合及反應(yīng)器流場(chǎng)分布特性對(duì)產(chǎn)物形成的影響308
5.2.10.4流變學(xué)的測(cè)量309
5.2.10.5計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析在生物反應(yīng)器中的應(yīng)用310
5.2.11超聲波、微波、磁場(chǎng)、電流對(duì)發(fā)酵的影響310
5.2.11.1超聲波310
5.2.11.2微波311
5.2.11.3磁場(chǎng)311
5.2.11.4電流311
5.2.12氧化還原電位對(duì)發(fā)酵的影響311
5.2.13過(guò)程參數(shù)對(duì)絲狀菌形態(tài)與產(chǎn)物合成的影響312
5.2.13.1種子與菌球的形成313
5.2.13.2培養(yǎng)基組成對(duì)菌形態(tài)的影響313
5.2.13.3碳源的影響313
5.2.13.4氮源與磷酸鹽對(duì)形態(tài)與生產(chǎn)的影響313
5.2.13.5金屬離子與形態(tài)的關(guān)系314
5.2.13.6溶氧的影響314
5.2.13.7溶解CO2的影響314
5.2.13.8培養(yǎng)液pH與形態(tài)的關(guān)系315
5.2.13.9溫度的影響315
5.2.13.10機(jī)械應(yīng)力的作用315
5.2.13.11真菌的形態(tài)與培養(yǎng)液的流變性317
5.2.13.12真菌發(fā)酵的形態(tài)特征的描述317
5.2.13.13真菌發(fā)酵中的生長(zhǎng)與產(chǎn)物形成的模型318
5.2.14發(fā)酵過(guò)程參數(shù)的相關(guān)分析319
5.2.15發(fā)酵規(guī)模的縮小與放大320
5.3泡沫對(duì)發(fā)酵的影響及其控制320
5.3.1泡沫的產(chǎn)生及其影響320
5.3.2發(fā)酵過(guò)程中泡沫的消長(zhǎng)規(guī)律321
5.3.3泡沫的控制321
5.3.3.1機(jī)械消泡322
5.3.3.2消泡劑消泡322
5.3.3.3消泡劑的應(yīng)用322
5.4發(fā)酵終點(diǎn)的判斷與自溶的監(jiān)測(cè)323
5.4.1發(fā)酵終點(diǎn)的判斷323
5.4.2補(bǔ)料分批培養(yǎng)中生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)化324
5.4.3自溶的監(jiān)測(cè)324
5.4.3.1細(xì)胞的老化與自溶324
5.4.3.2發(fā)酵后期菌自溶的監(jiān)測(cè)325
5.4.4影響自溶的因素326
5.5發(fā)酵染菌的防治及處理326
5.5.1染菌的途徑分析327
5.5.2染菌的判斷和防治327
5.5.3生產(chǎn)技術(shù)管理對(duì)染菌防止的重要性328
5.6基因工程菌在生物工程中的應(yīng)用329
5.6.1源自克隆基因的蛋白329
5.6.1.1人血清白蛋白基因的合成及其表達(dá)329
5.6.1.2胰島素329
5.6.1.3生長(zhǎng)激素330
5.6.1.4促紅細(xì)胞生成素331
5.6.1.5人β2糖蛋白331
5.6.1.6白細(xì)胞介素331
5.6.1.7GFP融合監(jiān)測(cè)法在在線優(yōu)化中的應(yīng)用332
5.6.1.8重組人載脂蛋白332
5.6.2干擾素332
5.6.2.1高密度細(xì)胞培養(yǎng)的策略332
5.6.2.2重組菌的高密度培養(yǎng)和α-干擾素的表達(dá)333
5.6.2.3釀酒酵母的高密度培養(yǎng)及人免疫干擾素的表達(dá)333
5.6.3氨基酸334
5.6.3.1基因技術(shù)在氨基酸生產(chǎn)方面的應(yīng)用334
5.6.3.2利用重組大腸桿菌生產(chǎn)色氨酸335
5.6.4肌苷酸和鳥(niǎo)苷酸335
5.6.5微生物多糖337
5.6.6植酸酶337
5.6.7S-腺苷-L-甲硫氨酸337
思考題338
參考文獻(xiàn)338
6發(fā)酵過(guò)程參數(shù)檢測(cè)與計(jì)算機(jī)監(jiān)控345
6.1發(fā)酵過(guò)程參數(shù)監(jiān)控的研究概況345
6.1.1設(shè)定參數(shù)346
6.1.2狀態(tài)參數(shù)346
6.1.3間接參數(shù)347
6.1.4發(fā)酵樣品的離線分析348
6.2生物過(guò)程控制的特征348
6.2.1對(duì)生物過(guò)程控制規(guī)范化的要求349
6.2.2在線發(fā)酵儀器的研究進(jìn)展349
6.2.3計(jì)算機(jī)在發(fā)酵監(jiān)控方面的應(yīng)用352
6.3用于控制的生物過(guò)程建模352
6.3.1傳統(tǒng)過(guò)程模型353
6.3.2線性黑箱模型354
6.3.3非線性黑箱模型354
6.3.4生產(chǎn)過(guò)程建模355
6.4發(fā)酵過(guò)程估算技術(shù)356
6.4.1傳統(tǒng)的基于模型的估算357
6.4.2基于線性黑箱模型的估算357
6.4.3基于非線性黑箱模型的估算358
6.5發(fā)酵過(guò)程的控制策略358
6.5.1發(fā)酵過(guò)程的PID控制358
6.5.2發(fā)酵過(guò)程的推理控制359
6.5.3發(fā)酵過(guò)程的適應(yīng)性(預(yù)估)控制359
6.5.4發(fā)酵過(guò)程的非線性控制360
6.5.5發(fā)酵過(guò)程的優(yōu)化控制360
6.5.6用于發(fā)酵監(jiān)督與控制的知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)360
6.5.7工業(yè)規(guī)模的發(fā)酵故障分析系統(tǒng)362
6.6用于發(fā)酵診斷和控制的數(shù)據(jù)分析362
6.6.1發(fā)酵測(cè)量與估算變量分類(lèi)362
6.6.1.1生物過(guò)程的輸入-輸出表示法362
6.6.1.2計(jì)算關(guān)聯(lián)364
6.6.1.3動(dòng)態(tài)過(guò)程代謝狀態(tài)的在線化學(xué)計(jì)量與鑒別364
6.6.2代謝速率的計(jì)算366
6.6.2.1普通平衡方程366
6.6.2.2消耗速率366
6.6.2.3生產(chǎn)速率369
6.6.3不能直接測(cè)量的生物過(guò)程參數(shù)的估算372
6.6.3.1概念和實(shí)例介紹372
6.6.3.2估算方法373
6.6.3.3用觀察器進(jìn)行狀態(tài)估算379
6.6.3.4不同技術(shù)的評(píng)估382
6.6.4積分與平均數(shù)量的計(jì)算382
6.6.4.1積分變量382
6.6.4.2平均變量382
6.6.5生理狀態(tài)變量的計(jì)算383
6.6.5.1生理狀態(tài)變量的分類(lèi)383
6.6.5.2生理狀態(tài)細(xì)胞水平級(jí)的監(jiān)測(cè)方法385
6.6.5.3生理狀態(tài)控制結(jié)構(gòu)386
6.6.5.4整合轉(zhuǎn)錄輪廓與代謝物輪廓信息指導(dǎo)發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程387
6.7基于模式識(shí)別技術(shù)的新方法391
6.7.1模式識(shí)別的好處391
6.7.2模式識(shí)別方法與數(shù)據(jù)分析391
6.7.3用于監(jiān)控的時(shí)序的量變曲線分析393
6.7.4結(jié)論397
思考題398
參考文獻(xiàn)398
1.1微生物的生長(zhǎng)1
1.1.1生長(zhǎng)的形式1
1.1.1.1細(xì)菌的生長(zhǎng)1
1.1.1.2酵母的生長(zhǎng)2
1.1.1.3菌絲的生長(zhǎng)3
1.1.1.4細(xì)胞群體的生長(zhǎng)4
1.1.1.5細(xì)菌群體的生長(zhǎng)周期5
1.1.2生長(zhǎng)的測(cè)量6
1.1.2.1細(xì)胞數(shù)目的測(cè)量7
1.1.2.2細(xì)胞量的測(cè)量8
1.1.2.3生物量的在線測(cè)量10
1.1.3環(huán)境對(duì)生長(zhǎng)的影響13
1.1.3.1物理環(huán)境13
1.1.3.2化學(xué)環(huán)境17
1.1.4生長(zhǎng)的變量和約束20
1.1.4.1細(xì)胞的大分子成分20
1.1.4.2限制步驟21
1.1.4.3生長(zhǎng)對(duì)能量的需求21
1.1.4.4微生物熱的釋放22
1.2細(xì)胞周期22
1.2.1染色體復(fù)制與細(xì)胞分裂的調(diào)節(jié)23
1.2.2染色體復(fù)制的啟動(dòng)24
1.2.3細(xì)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(yǎng)法24
1.2.3.3同位素示蹤法24
1.2.4生長(zhǎng)速率與細(xì)胞大小的關(guān)系26
1.2.5生長(zhǎng)速率對(duì)細(xì)胞內(nèi)DNA含量的影響27
1.2.6生長(zhǎng)速率對(duì)細(xì)胞組分的影響28
1.3生長(zhǎng)效率28
1.3.1得率系數(shù)28
1.3.1.1分子得率系數(shù)28
1.3.1.2碳轉(zhuǎn)化效率29
1.3.1.3電子平均數(shù)為基準(zhǔn)的得率29
1.3.1.4基于熱的產(chǎn)生的得率29
1.3.1.5以氧耗為基準(zhǔn)的得率30
1.3.1.6基于ATP消耗的得率30
1.3.2測(cè)定生長(zhǎng)效率時(shí)應(yīng)注意的實(shí)際問(wèn)題31
1.3.2.1分批與恒化培養(yǎng)31
1.3.2.2培養(yǎng)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用于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(huán)境因素的關(guān)系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(chǎn)物對(duì)生長(zhǎng)得率的影響37
1.4生長(zhǎng)調(diào)節(jié)37
1.4.1菌絲頂端生長(zhǎng)37
1.4.1.1菌絲頂端生長(zhǎng)機(jī)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(zhǎng)過(guò)程39
1.4.2菌絲分枝規(guī)律40
1.4.2.1分枝的形成40
1.4.2.2菌絲生長(zhǎng)單位40
1.4.2.3菌絲結(jié)團(tuán)的動(dòng)力學(xué)41
1.4.2.4菌球內(nèi)部擴(kuò)散限制的后果42
1.4.2.5游離菌絲與菌球的破碎43
1.4.3微生物生長(zhǎng)分化的調(diào)節(jié)43
1.4.3.1極化生長(zhǎng)的調(diào)節(jié)44
1.4.3.2菌絲分枝啟動(dòng)的調(diào)節(jié)44
1.4.3.3菌絲空間分布的調(diào)節(jié)45
1.4.3.4鏈霉菌生長(zhǎng)的調(diào)節(jié)45
1.5運(yùn)輸過(guò)程46
1.5.1細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能48
1.5.2運(yùn)輸器的分類(lèi)系統(tǒng)49
1.5.3運(yùn)輸機(jī)制49
1.5.3.1通道與孔51
1.5.3.2電化勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的運(yùn)輸器(次級(jí)運(yùn)輸過(guò)程)52
1.5.3.3初級(jí)主動(dòng)運(yùn)輸器54
1.5.3.4基團(tuán)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白54
1.5.3.5跨膜電子流系統(tǒng)57
1.5.3.6大分子的運(yùn)輸57
1.5.4運(yùn)輸過(guò)程動(dòng)力學(xué)57
思考題59
參考文獻(xiàn)60
2微生物的基礎(chǔ)代謝62
2.1能量代謝原理62
2.1.1能量代謝的熱力學(xué)63
2.1.1.1熱力學(xué)**定律和熱焓63
2.1.1.2熱力學(xué)第二定律、第三定律和熵64
2.1.2能量的產(chǎn)生與偶合65
2.1.2.1能量的產(chǎn)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(dòng)電子載體68
2.1.3.1氧還電位68
2.1.3.2移動(dòng)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(guān)系71
2.2.1.6三羧酸(TCA)循環(huán)71
2.2.1.7乙醛酸循環(huán)72
2.2.2多糖和單糖的利用72
2.2.3厭氧代謝過(guò)程73
2.2.3.1乙醇發(fā)酵73
2.2.3.2丙酮、丁醇、乙酸、丁酸發(fā)酵74
2.2.3.3乳酸、丁二醇、甲烷發(fā)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(huán)和氨基酸的降解82
2.2.5.1氮的循環(huán)82
2.2.5.2氨基酸的降解83
2.2.6硫的代謝83
2.2.7核苷酸的降解和有機(jī)磷的代謝84
2.2.8聚合物的氧化85
2.2.8.1淀粉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氨基酸的生物合成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芳香氨基酸族的生物合成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(jīng)氨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(xì)菌對(duì)外源嘌呤、嘧啶堿及其核苷的利用102
2.3.8脂質(zhì)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(lèi)異戊二烯化合物的合成108
2.3.10甾類(lèi)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(xiàn)115
3代謝調(diào)節(jié)與代謝工程116
3.1酶活性的調(diào)節(jié)117
3.1.1代謝調(diào)節(jié)的部位117
3.1.2共價(jià)修飾118
3.1.2.1可逆共價(jià)修飾118
3.1.2.2不可逆共價(jià)修飾118
3.1.3變構(gòu)效應(yīng)119
3.1.3.1協(xié)同作用119
3.1.3.2變構(gòu)效應(yīng)的由來(lái)121
3.1.3.3變構(gòu)效應(yīng)的解釋122
3.1.3.4變構(gòu)調(diào)節(jié)的特征122
3.1.4其他調(diào)節(jié)方式122
3.1.4.1締合與解離122
3.1.4.2競(jìng)爭(zhēng)性抑制123
3.2酶合成的調(diào)節(jié)123
3.2.1誘導(dǎo)作用123
3.2.1.1誘導(dǎo)作用的分子水平的機(jī)制124
3.2.1.2順序誘導(dǎo)作用125
3.2.1.3誘導(dǎo)物的種類(lèi)與效率125
3.2.1.4誘導(dǎo)調(diào)節(jié)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(yīng)128
3.2.2.2分解代謝物阻遏的分子機(jī)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(diào)節(jié)131
3.2.3反饋調(diào)節(jié)131
3.2.3.1反饋?zhàn)瓒粼诜肿铀缴系淖饔脵C(jī)制132
3.2.3.2反饋調(diào)節(jié)作用的消除132
3.2.3.3分離耐末端代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)方式136
3.2.4.1分支途徑中末端產(chǎn)物的調(diào)節(jié)136
3.2.4.2微生物代謝調(diào)節(jié)機(jī)制的多樣性138
3.2.5避開(kāi)微生物固有代謝調(diào)節(jié)，過(guò)量生產(chǎn)代謝產(chǎn)物139
3.2.5.1積累末端產(chǎn)物139
3.2.5.2細(xì)胞膜通透性的改變140
3.2.5.3能荷的調(diào)節(jié)141
3.2.5.4無(wú)機(jī)聚磷酸的代謝與功能142
3.3代謝系統(tǒng)的分子控制機(jī)制142
3.3.1真細(xì)菌轉(zhuǎn)錄的基礎(chǔ)143
3.3.1.1RNA聚合酶143
3.3.1.2轉(zhuǎn)錄途徑143
3.3.1.3啟動(dòng)子的識(shí)別144
3.3.2DNA結(jié)合蛋白：激活劑與阻遏物146
3.3.3雙組分調(diào)節(jié)系統(tǒng)146
3.3.4RNA水平的調(diào)節(jié)機(jī)制：衰減器模型148
3.4代謝調(diào)節(jié)148
3.4.1糖代謝調(diào)節(jié)148
3.4.1.1巴斯德效應(yīng)或氧效應(yīng)148
3.4.1.2克列勃特里或葡萄糖效應(yīng)151
3.4.2氨基酸合成的調(diào)節(jié)153
3.4.3核苷酸合成的調(diào)節(jié)154
3.4.3.1肌苷154
3.4.3.2鳥(niǎo)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(guān)術(shù)語(yǔ)156
3.5.2.2物流與酶的關(guān)系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(guān)系158
3.5.3代謝物流分析159
3.5.3.1物流分布的測(cè)量159
3.5.3.2代謝物流分析的應(yīng)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(jié)點(diǎn)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(chǎn)物合成方面的應(yīng)用167
3.5.5代謝工程的應(yīng)用168
3.5.5.1胞內(nèi)代謝物的測(cè)量168
3.5.5.2基質(zhì)譜的擴(kuò)展169
3.5.5.3降解異型生物質(zhì)的新代謝途徑170
3.5.5.4老產(chǎn)品產(chǎn)率、得率的改進(jìn)和新產(chǎn)品的構(gòu)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(yè)微生物表型的進(jìn)化工程174
3.6系統(tǒng)生物學(xué)與組學(xué)研究概況174
3.6.1代謝工程的組學(xué)研究176
3.6.2導(dǎo)致細(xì)菌表型改進(jìn)的基因組改組176
思考題177
參考文獻(xiàn)178
4微生物次級(jí)代謝與調(diào)節(jié)181
4.1引論181
4.1.1微生物次級(jí)代謝的特征181
4.1.2次級(jí)代謝產(chǎn)物的類(lèi)型183
4.1.2.1糖類(lèi)184
4.1.2.2多肽類(lèi)184
4.1.2.3聚脂酰類(lèi)184
4.1.2.4核酸堿基類(lèi)似物類(lèi)184
4.1.2.5其他類(lèi)型184
4.1.3抗生素的生源學(xué)185
4.1.4初級(jí)與次級(jí)代謝途徑相互連接185
4.2次級(jí)代謝物生物合成的前體186
4.2.1前體的概況186
4.2.1.1內(nèi)源前體187
4.2.1.2外源前體190
4.2.2前體的作用192
4.2.2.1起抗生素建筑材料作用192
4.2.2.2誘導(dǎo)抗生素生物合成的作用192
4.2.2.3前體與誘導(dǎo)物的區(qū)別193
4.2.2.4研究前體作用的方法193
4.2.2.5新抗生素的定向生物合成194
4.2.3前體的限制性194
4.2.3.1前體合成的調(diào)節(jié)機(jī)制194
4.2.3.2前體導(dǎo)向抗生素的合成194
4.2.3.3添加前體的策略195
4.3次級(jí)代謝物生物合成原理195
4.3.1把前體引入次級(jí)代謝物生物合成的專(zhuān)用途徑195
4.3.2前體聚合作用過(guò)程195
4.3.3次級(jí)代謝物結(jié)構(gòu)的后幾步修飾196
4.3.4復(fù)合抗生素中不同部分的裝配196
4.3.5次級(jí)代謝物合成酶的專(zhuān)一性197
4.4抗生素的生物合成197
4.4.1短鏈脂肪酸為前體的抗生素197
4.4.1.1大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素198
4.4.1.2四環(huán)類(lèi)抗生素208
4.4.1.3蒽環(huán)類(lèi)抗生素213
4.4.2氨基酸為前體的抗生素213
4.4.2.1青霉素簇抗生素213
4.4.2.2頭孢菌素簇抗生素217
4.4.2.3其他β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素219
4.4.2.4肽類(lèi)抗生素的生物合成221
4.4.3經(jīng)修飾的糖為前體的抗生素223
4.4.3.1鏈霉素的生物合成223
4.4.3.2氨基糖苷類(lèi)抗生素的調(diào)節(jié)225
4.4.3.3次要組分的調(diào)控226
4.4.3.4調(diào)節(jié)因子226
4.4.3.5突變生物合成228
4.5微生物次級(jí)代謝作用的調(diào)控229
4.5.1微生物的次級(jí)代謝與其生命活動(dòng)的關(guān)系229
4.5.1.1次級(jí)代謝在微生物中所起的作用229
4.5.1.2次級(jí)代謝與生長(zhǎng)、分化的關(guān)系229
4.5.2次級(jí)代謝產(chǎn)物生物合成的調(diào)節(jié)與控制230
4.5.2.1參與抗生素合成作用的酶的誘導(dǎo)及解除阻遏230
4.5.2.2抗生素生物合成啟動(dòng)的控制231
4.5.2.3碳源分解代謝物的調(diào)節(jié)232
4.5.2.4氮源分解代謝物的調(diào)節(jié)233
4.5.2.5磷酸鹽的調(diào)節(jié)235
4.5.2.6分解代謝產(chǎn)物對(duì)次級(jí)代謝控制的作用部位237
4.5.2.7分解代謝產(chǎn)物作為次級(jí)代謝產(chǎn)物合成的胞內(nèi)調(diào)控因子237
4.5.2.8抗生素生物合成的終止239
4.5.2.9人工克服微生物次級(jí)代謝調(diào)控作用的限制239
4.5.2.10定向抗生素生物合成240
4.5.3基因工程在提高生產(chǎn)性能上的應(yīng)用240
4.5.3.1強(qiáng)化表達(dá)網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機(jī)構(gòu)的正向調(diào)節(jié)240
4.5.3.2改變表達(dá)體系241
4.5.3.3擴(kuò)增抗生素產(chǎn)生菌的抗性基因242
4.5.3.4提高編碼關(guān)鍵酶的基因劑量242
4.5.3.5提高轉(zhuǎn)譯水平的表達(dá)效率243
4.5.3.6增強(qiáng)重組菌的生長(zhǎng)能力244
4.5.3.7調(diào)節(jié)性啟動(dòng)子244
4.5.3.8提高菌在限氧下的生長(zhǎng)與生產(chǎn)能力245
4.5.3.9強(qiáng)化產(chǎn)物的分泌246
4.5.4合成生物學(xué)246
思考題246
參考文獻(xiàn)247
5發(fā)酵過(guò)程控制與優(yōu)化250
5.1發(fā)酵過(guò)程技術(shù)原理250
5.1.1分批發(fā)酵251
5.1.1.1分批發(fā)酵的基礎(chǔ)理論251
5.1.1.2重要的生長(zhǎng)參數(shù)253
5.1.1.3分批發(fā)酵的優(yōu)缺點(diǎn)253
5.1.2補(bǔ)料-分批發(fā)酵254
5.1.2.1理論基礎(chǔ)254
5.1.2.2分批補(bǔ)料的優(yōu)化255
5.1.3半連續(xù)發(fā)酵256
5.1.4連續(xù)發(fā)酵257
5.1.4.1單級(jí)連續(xù)發(fā)酵的理論基礎(chǔ)257
5.1.4.2多級(jí)連續(xù)培養(yǎng)258
5.1.4.3連續(xù)培養(yǎng)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用259
5.1.4.4連續(xù)培養(yǎng)中存在的問(wèn)題259
5.1.5與產(chǎn)物回收結(jié)合的培養(yǎng)261
5.1.5.1膜分離與發(fā)酵耦合262
5.1.5.2溶劑萃取與發(fā)酵耦合266
5.1.5.3膜固定化細(xì)胞反應(yīng)器的原理和應(yīng)用267
5.1.5.4揮發(fā)性產(chǎn)物的回收與發(fā)酵耦合267
5.1.5.5吸附發(fā)酵268
5.1.6高細(xì)胞密度培養(yǎng)268
5.1.6.1研究應(yīng)用概況269
5.1.6.2達(dá)到高細(xì)胞密度的手段269
5.1.6.3存在問(wèn)題270
5.1.6.4成功范例270
5.1.7混合或共培養(yǎng)系統(tǒng)270
5.1.8固態(tài)發(fā)酵271
5.1.9動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)271
5.2發(fā)酵條件的影響及其控制272
5.2.1培養(yǎng)基對(duì)發(fā)酵的影響273
5.2.1.1養(yǎng)分的需求273
5.2.1.2生長(zhǎng)能量學(xué)對(duì)產(chǎn)物形成的影響275
5.2.1.3碳和能量限制275
5.2.1.4氮或硫限制對(duì)產(chǎn)物合成的影響277
5.2.1.5鉀限制對(duì)產(chǎn)物形成的影響278
5.2.1.6磷、鎂或鐵限制對(duì)產(chǎn)物形成的影響279
5.2.1.7基質(zhì)濃度對(duì)發(fā)酵的影響及其控制279
5.2.1.8培養(yǎng)基的優(yōu)化280
5.2.2滅菌情況283
5.2.3種子質(zhì)量283
5.2.3.1接種菌齡283
5.2.3.2接種量283
5.2.4溫度對(duì)發(fā)酵的影響284
5.2.4.1溫度對(duì)產(chǎn)物合成的影響284
5.2.4.2*適溫度的選擇284
5.2.5pH的影響285
5.2.5.1發(fā)酵過(guò)程中pH變化的規(guī)律285
5.2.5.2培養(yǎng)基pH對(duì)初級(jí)代謝產(chǎn)物合成的影響285
5.2.5.3*適pH的選擇286
5.2.5.4pH的監(jiān)控287
5.2.6氧的供需對(duì)發(fā)酵的影響及其控制288
5.2.6.1臨界氧289
5.2.6.2溶氧作為發(fā)酵異常的指示290
5.2.6.3溶氧的控制291
5.2.6.4溶氧參數(shù)在過(guò)程控制方面的應(yīng)用293
5.2.6.5通過(guò)溶氧的控制提高產(chǎn)物合成的事例294
5.2.7二氧化碳和呼吸商296
5.2.7.1CO2對(duì)發(fā)酵的影響296
5.2.7.2呼吸商與發(fā)酵的關(guān)系298
5.2.8加糖和補(bǔ)料對(duì)發(fā)酵的影響及其控制299
5.2.8.1補(bǔ)料的策略299
5.2.8.2補(bǔ)料的判斷和依據(jù)301
5.2.8.3補(bǔ)料的優(yōu)化303
5.2.9比生長(zhǎng)速率的影響與控制304
5.2.9.1程序控制器/反饋補(bǔ)償器系統(tǒng)305
5.2.9.2谷胱甘肽306
5.2.9.3釀酒酵母306
5.2.9.4其他產(chǎn)物306
5.2.10混合效果307
5.2.10.1斜6平葉渦輪式攪拌器及不同進(jìn)料方式307
5.2.10.2柵槳式攪拌器307
5.2.10.3各種攪拌器的組合及反應(yīng)器流場(chǎng)分布特性對(duì)產(chǎn)物形成的影響308
5.2.10.4流變學(xué)的測(cè)量309
5.2.10.5計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析在生物反應(yīng)器中的應(yīng)用310
5.2.11超聲波、微波、磁場(chǎng)、電流對(duì)發(fā)酵的影響310
5.2.11.1超聲波310
5.2.11.2微波311
5.2.11.3磁場(chǎng)311
5.2.11.4電流311
5.2.12氧化還原電位對(duì)發(fā)酵的影響311
5.2.13過(guò)程參數(shù)對(duì)絲狀菌形態(tài)與產(chǎn)物合成的影響312
5.2.13.1種子與菌球的形成313
5.2.13.2培養(yǎng)基組成對(duì)菌形態(tài)的影響313
5.2.13.3碳源的影響313
5.2.13.4氮源與磷酸鹽對(duì)形態(tài)與生產(chǎn)的影響313
5.2.13.5金屬離子與形態(tài)的關(guān)系314
5.2.13.6溶氧的影響314
5.2.13.7溶解CO2的影響314
5.2.13.8培養(yǎng)液pH與形態(tài)的關(guān)系315
5.2.13.9溫度的影響315
5.2.13.10機(jī)械應(yīng)力的作用315
5.2.13.11真菌的形態(tài)與培養(yǎng)液的流變性317
5.2.13.12真菌發(fā)酵的形態(tài)特征的描述317
5.2.13.13真菌發(fā)酵中的生長(zhǎng)與產(chǎn)物形成的模型318
5.2.14發(fā)酵過(guò)程參數(shù)的相關(guān)分析319
5.2.15發(fā)酵規(guī)模的縮小與放大320
5.3泡沫對(duì)發(fā)酵的影響及其控制320
5.3.1泡沫的產(chǎn)生及其影響320
5.3.2發(fā)酵過(guò)程中泡沫的消長(zhǎng)規(guī)律321
5.3.3泡沫的控制321
5.3.3.1機(jī)械消泡322
5.3.3.2消泡劑消泡322
5.3.3.3消泡劑的應(yīng)用322
5.4發(fā)酵終點(diǎn)的判斷與自溶的監(jiān)測(cè)323
5.4.1發(fā)酵終點(diǎn)的判斷323
5.4.2補(bǔ)料分批培養(yǎng)中生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)化324
5.4.3自溶的監(jiān)測(cè)324
5.4.3.1細(xì)胞的老化與自溶324
5.4.3.2發(fā)酵后期菌自溶的監(jiān)測(cè)325
5.4.4影響自溶的因素326
5.5發(fā)酵染菌的防治及處理326
5.5.1染菌的途徑分析327
5.5.2染菌的判斷和防治327
5.5.3生產(chǎn)技術(shù)管理對(duì)染菌防止的重要性328
5.6基因工程菌在生物工程中的應(yīng)用329
5.6.1源自克隆基因的蛋白329
5.6.1.1人血清白蛋白基因的合成及其表達(dá)329
5.6.1.2胰島素329
5.6.1.3生長(zhǎng)激素330
5.6.1.4促紅細(xì)胞生成素331
5.6.1.5人β2糖蛋白331
5.6.1.6白細(xì)胞介素331
5.6.1.7GFP融合監(jiān)測(cè)法在在線優(yōu)化中的應(yīng)用332
5.6.1.8重組人載脂蛋白332
5.6.2干擾素332
5.6.2.1高密度細(xì)胞培養(yǎng)的策略332
5.6.2.2重組菌的高密度培養(yǎng)和α-干擾素的表達(dá)333
5.6.2.3釀酒酵母的高密度培養(yǎng)及人免疫干擾素的表達(dá)333
5.6.3氨基酸334
5.6.3.1基因技術(shù)在氨基酸生產(chǎn)方面的應(yīng)用334
5.6.3.2利用重組大腸桿菌生產(chǎn)色氨酸335
5.6.4肌苷酸和鳥(niǎo)苷酸335
5.6.5微生物多糖337
5.6.6植酸酶337
5.6.7S-腺苷-L-甲硫氨酸337
思考題338
參考文獻(xiàn)338
6發(fā)酵過(guò)程參數(shù)檢測(cè)與計(jì)算機(jī)監(jiān)控345
6.1發(fā)酵過(guò)程參數(shù)監(jiān)控的研究概況345
6.1.1設(shè)定參數(shù)346
6.1.2狀態(tài)參數(shù)346
6.1.3間接參數(shù)347
6.1.4發(fā)酵樣品的離線分析348
6.2生物過(guò)程控制的特征348
6.2.1對(duì)生物過(guò)程控制規(guī)范化的要求349
6.2.2在線發(fā)酵儀器的研究進(jìn)展349
6.2.3計(jì)算機(jī)在發(fā)酵監(jiān)控方面的應(yīng)用352
6.3用于控制的生物過(guò)程建模352
6.3.1傳統(tǒng)過(guò)程模型353
6.3.2線性黑箱模型354
6.3.3非線性黑箱模型354
6.3.4生產(chǎn)過(guò)程建模355
6.4發(fā)酵過(guò)程估算技術(shù)356
6.4.1傳統(tǒng)的基于模型的估算357
6.4.2基于線性黑箱模型的估算357
6.4.3基于非線性黑箱模型的估算358
6.5發(fā)酵過(guò)程的控制策略358
6.5.1發(fā)酵過(guò)程的PID控制358
6.5.2發(fā)酵過(guò)程的推理控制359
6.5.3發(fā)酵過(guò)程的適應(yīng)性(預(yù)估)控制359
6.5.4發(fā)酵過(guò)程的非線性控制360
6.5.5發(fā)酵過(guò)程的優(yōu)化控制360
6.5.6用于發(fā)酵監(jiān)督與控制的知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)360
6.5.7工業(yè)規(guī)模的發(fā)酵故障分析系統(tǒng)362
6.6用于發(fā)酵診斷和控制的數(shù)據(jù)分析362
6.6.1發(fā)酵測(cè)量與估算變量分類(lèi)362
6.6.1.1生物過(guò)程的輸入-輸出表示法362
6.6.1.2計(jì)算關(guān)聯(lián)364
6.6.1.3動(dòng)態(tài)過(guò)程代謝狀態(tài)的在線化學(xué)計(jì)量與鑒別364
6.6.2代謝速率的計(jì)算366
6.6.2.1普通平衡方程366
6.6.2.2消耗速率366
6.6.2.3生產(chǎn)速率369
6.6.3不能直接測(cè)量的生物過(guò)程參數(shù)的估算372
6.6.3.1概念和實(shí)例介紹372
6.6.3.2估算方法373
6.6.3.3用觀察器進(jìn)行狀態(tài)估算379
6.6.3.4不同技術(shù)的評(píng)估382
6.6.4積分與平均數(shù)量的計(jì)算382
6.6.4.1積分變量382
6.6.4.2平均變量382
6.6.5生理狀態(tài)變量的計(jì)算383
6.6.5.1生理狀態(tài)變量的分類(lèi)383
6.6.5.2生理狀態(tài)細(xì)胞水平級(jí)的監(jiān)測(cè)方法385
6.6.5.3生理狀態(tài)控制結(jié)構(gòu)386
6.6.5.4整合轉(zhuǎn)錄輪廓與代謝物輪廓信息指導(dǎo)發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程387
6.7基于模式識(shí)別技術(shù)的新方法391
6.7.1模式識(shí)別的好處391
6.7.2模式識(shí)別方法與數(shù)據(jù)分析391
6.7.3用于監(jiān)控的時(shí)序的量變曲線分析393
6.7.4結(jié)論397
思考題398
參考文獻(xiàn)398
展開(kāi)全部
現(xiàn)代工業(yè)發(fā)酵調(diào)控學(xué)-第三版 作者簡(jiǎn)介
儲(chǔ)炬，華東理工大學(xué)，教授，博導(dǎo)， 國(guó)家生化工程技術(shù)研究中心（上海）副主任。從事發(fā)酵調(diào)控教學(xué)科研二十余年，承擔(dān)華東理工大學(xué)本科生《發(fā)酵生理學(xué)》（36學(xué)時(shí)/年）的主講教師，承擔(dān)碩士生《發(fā)酵調(diào)控學(xué)》(36學(xué)時(shí)/年)主講教授。
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