代謝工程：方法與應(yīng)用

目錄
第一章 緒 論 
第一節(jié) 發(fā)酵工程技術(shù)的現(xiàn)狀與展望 
一、 發(fā)酵工程技術(shù)簡介
二、 發(fā)酵工程的發(fā)展現(xiàn)狀
三、 生物發(fā)酵技術(shù)主要產(chǎn)品 
四、 發(fā)酵工程技術(shù)的展望 
第二節(jié) 發(fā)酵微生物及菌種優(yōu)化現(xiàn)狀 
一、 發(fā)酵工業(yè)微生物 
二、 發(fā)酵微生物的分離篩選 
三、 工業(yè)發(fā)酵微生物菌種選育 
四、 工業(yè)微生物育種的研究進展 
五、 發(fā)酵工業(yè)菌種保藏 
第三節(jié) 代謝工程在發(fā)酵工程中的應(yīng)用
一、 代謝工程簡介 
二、 代謝工程研究內(nèi)容 
三、 代謝工程的主要研究方法 
四、 代謝工程策略的研究現(xiàn)狀 
五、 代謝工程在發(fā)酵工程中的應(yīng)用展望 
參考文獻 
第二章 代謝工程的方法策略 
第一節(jié) 微生物代謝特征
一、 微生物的分解代謝 
二、 微生物的呼吸作用 
三、 自養(yǎng)微生物的氧化 
四、 能量的轉(zhuǎn)換 
五、 微生物的合成代謝
六、 微生物的代謝調(diào)節(jié) 
七、 微生物的初級代謝及其產(chǎn)物 
八、 微生物的次級代謝及其產(chǎn)物 
第二節(jié) 生物網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建及發(fā)展 
一、 生物網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建流程 
二、 第一代生物網(wǎng)絡(luò)模型的發(fā)展 
三、 第二代生物網(wǎng)絡(luò)模型的發(fā)展 
第三節(jié) 代謝通量優(yōu)化方法與策略 
一、 路徑設(shè)計 
二、 路徑構(gòu)建 
三、 路徑評估 
四、 途徑優(yōu)化 
五、 總結(jié)與展望 
參考文獻 
第三章 代謝工程改造谷氨酸棒桿菌生產(chǎn)氨基酸 
第一節(jié) 谷氨酸棒桿菌基因組規(guī)模代謝網(wǎng)絡(luò)及其生理特性 
一、 谷氨酸棒桿菌 
二、 谷氨酸棒桿菌基因組特性及其基因組規(guī)模代謝網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建 
三、 谷氨酸棒桿菌的表達調(diào)控系統(tǒng) 
四、 谷氨酸棒桿菌的研究中存在的科學(xué)問題 
第二節(jié) 代謝工程改造谷氨酸棒桿菌生產(chǎn) L-賴氨酸 
一、 賴氨酸概述 
二、 L-賴氨酸的生產(chǎn) 
三、 微生物發(fā)酵法生產(chǎn) L-賴氨酸的研究現(xiàn)狀 
四、 1,6-二磷酸果糖酶和果糖激酶對 L-賴氨酸合成的影響
五、 代謝調(diào)控 L-賴氨酸前體物和 NADPH 供應(yīng)對 L-賴氨酸合成的影響
六、 代謝改造 L-賴氨酸終端生物合成途徑對 L-賴氨酸合成的影響
第三節(jié) 代謝工程改造谷氨酸棒桿菌生產(chǎn) L-甲硫氨酸 
一、 L-甲硫氨酸概述 
二、 L-甲硫氨酸的生產(chǎn)概況 
三、 L-甲硫氨酸的生物合成代謝 
四、 代謝工程改造 L-甲硫氨酸轉(zhuǎn)運系統(tǒng)對 L-甲硫氨酸合成的影響 
五、 強化合成途徑對細胞合成 L-甲硫氨酸的影響 
六、 增加胞內(nèi) NADPH 供應(yīng)對細胞合成 L-甲硫氨酸的影響 
第四節(jié) 代謝工程改造谷氨酸棒桿菌高產(chǎn) L-異亮氨酸 
一、 L-異亮氨酸概述 
二、 L-異亮氨酸的生產(chǎn)方法及研究現(xiàn)狀 
三、 過量表達具有抗反饋抑制能力 TD 和 AHAS 對細胞合成 
L-異亮氨酸的影響 
四、 過量表達全局調(diào)控因子Lrp和雙組分分泌系統(tǒng)BrnFE對細胞合成L-異亮氨酸的影響 
五、 強化代謝途徑和 NADPH 供應(yīng)對細胞合成 L-異亮氨酸的影響 
第五節(jié) 代謝工程改造谷氨酸棒桿菌生產(chǎn) L-纈氨酸 
一、 L-纈氨酸概述 
二、 谷氨酸棒桿菌生物合成 L-纈氨酸 
?、 全局調(diào)控因子 Lrp 對谷氨酸棒桿菌合成 L-纈氨酸的影響 
四、 代謝途徑改造對細胞合成 L-纈氨酸的影響 
五、 C. glutamicum ATCC13869 高產(chǎn) L-纈氨酸系統(tǒng)的構(gòu)建 
參考文獻 
第四章 代謝工程改造大腸桿菌生產(chǎn)典型平臺化合物 
第一節(jié) 大腸桿菌基因組規(guī)模代謝網(wǎng)絡(luò)模型及其生理特性解析 
一、 大腸桿菌基因組規(guī)模代謝網(wǎng)絡(luò)模型 
二、 大腸桿菌基因組規(guī)模代謝網(wǎng)絡(luò)模型生理特性解析 
三、 基因組規(guī)模代謝網(wǎng)絡(luò)模型展望 
第二節(jié) 代謝工程改造大腸桿菌生產(chǎn) D-乳酸 
一、 D-乳酸概述 
二、 D-乳酸的應(yīng)用領(lǐng)域 
三、 D-乳酸的生產(chǎn)方法 
四、 D-乳酸發(fā)酵菌株 
五、 代謝工程改造大腸桿菌生產(chǎn) D-乳酸 
六、 代謝工程改造大腸桿菌生產(chǎn) D-乳酸展望 
第三節(jié) 代謝工程改造大腸桿菌生產(chǎn)硫酸軟骨素 
一、 硫酸軟骨素概述 
二、 硫酸軟骨素的生產(chǎn)方法 
三、 大腸桿菌生產(chǎn)硫酸軟骨素 
四、 利用大腸桿菌生產(chǎn)硫酸軟骨素的展望 
第四節(jié) 代謝工程改造大腸桿菌生產(chǎn) L-蘋果酸
一、 L-蘋果酸概述 
二、 L-蘋果酸的應(yīng)用領(lǐng)域 
三、 L-蘋果酸的生產(chǎn)方法 
四、 代謝工程改造大腸桿菌生產(chǎn) L-蘋果酸 
五、 代謝工程改造大腸桿菌生產(chǎn) L-蘋果酸展望 
第五節(jié) 代謝工程改造大腸桿菌生產(chǎn) 5-氨基乙酰丙酸 
一、 5-氨基乙酰丙酸概述 
二、 5-氨基乙酰丙酸的應(yīng)用領(lǐng)域 
三、 5-氨基乙酰丙酸的生產(chǎn)方法 
四、 代謝工程改造大腸桿菌生產(chǎn) 5-氨基乙酰丙酸 
五、 代謝工程改造大腸桿菌生產(chǎn) 5-氨基乙酰丙酸展望 
第六節(jié) 代謝工程改造大腸桿菌生產(chǎn)異戊二烯 
一、 異戊二烯概述 
二、 異戊二烯的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域 
三、 異戊二烯的生產(chǎn)工藝 
四、 代謝工程改造大腸桿菌生產(chǎn)異戊二烯 
五、 代謝工程改造大腸桿菌生產(chǎn)異戊二烯展望 
參考文獻 
第五章 代謝工程改造枯草芽孢桿菌生產(chǎn)營養(yǎng)強化劑 
第一節(jié) 枯草芽孢桿菌基因組規(guī)模代謝網(wǎng)絡(luò)模型及其生理特性解析 
一、 枯草芽孢桿菌基因組尺度代謝網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu) 
二、 枯草芽孢桿菌代謝工程操作系統(tǒng) 
三、 枯草芽孢桿菌基因組的簡化 
第二節(jié) 代謝工程改造枯草芽孢桿菌合成核黃素
一、 核黃素概述 
二、 核黃素生物合成途徑及其調(diào)控機制的解析 
三、 高產(chǎn)核黃素枯草芽孢桿菌的構(gòu)建策略 
四、 代謝工程改造戊糖磷酸途徑對細胞合成核黃素的影響 
五、 代謝工程改造核黃素代謝途徑對合成核黃素的影響 
第三節(jié) 代謝工程改造枯草芽孢桿菌合成 N-乙酰氨基葡萄糖 
一、 N-乙酰氨基葡萄糖概述 
二、 枯草芽孢桿菌中 N-乙酰氨基葡萄糖合成途徑的設(shè)計與構(gòu)建 
三、 空間組織工程優(yōu)化 N-乙酰氨基葡萄糖合成途徑 
四、 基于模塊途徑工程優(yōu)化 N-乙酰氨基葡萄糖合成代謝網(wǎng)絡(luò) 
五、 基于靶向代謝組學(xué)解析 N-乙酰氨基葡萄糖合成對細胞代謝的影響 
六、 基于 N-乙酰氨基葡萄糖合成途徑動力學(xué)特征鑒定限速步驟 
第四節(jié) 代謝工程改造枯草芽孢桿菌生產(chǎn)莽草酸
一、 莽草酸概述 
二、 莽草酸生產(chǎn)方法的研究進展
三、 代謝工程改造枯草芽孢桿菌莽草酸代謝途徑 
四、 基于13C 同位素示蹤和 GC-MS 揭示枯草芽孢桿菌胞內(nèi)莽草酸代謝流分布 
五、 基于代謝工程優(yōu)化枯草芽孢桿菌中莽草酸代謝途徑 
第五節(jié) 代謝工程改造枯草芽孢桿菌生產(chǎn)尿苷 
一、 尿苷概述 
二、 微生物中嘧啶核苷的合成途徑及其調(diào)節(jié)機制 
三、 尿苷生產(chǎn)菌株的育種策略 
四、 不同代謝工程改造策略對B. subtilis 合成尿苷的影響 
參考文獻 
第六章 代謝工程改造光滑球擬酵母生產(chǎn)食品添加劑 
第一節(jié) 光滑球擬酵母基因組規(guī)模代謝網(wǎng)絡(luò)模型及其生理特性解析 
一、 光滑球擬酵母生理特性 
二、 光滑球擬酵母 CCTCC M202019 全基因組測序與特征分析 
三、 光滑球擬酵母基因組規(guī)模代謝網(wǎng)絡(luò)模型 iNX804 的構(gòu)建與應(yīng)用 
四、 光滑球擬酵母基因組規(guī)模轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建與分析 
第二節(jié) 代謝工程改造光滑球擬酵母生產(chǎn)丙酮酸
一、 丙酮酸概述
二、 ATP 合成酶亞基缺失對光滑球擬酵母合成丙酮酸的影響 
三、 異源 NAD / H 再生系統(tǒng)對丙酮酸發(fā)酵的影響 
四、 異源 NAD / H 再生系統(tǒng)對丙酮酸合成途徑的影響 
五、 異源 NAD / H 再生系統(tǒng)對丙酮酸分解途徑的影響 
第三節(jié) 代謝工程改造光滑球擬酵母生產(chǎn)富馬酸 
一、 富馬酸概述 
二、 重構(gòu)胞質(zhì) TCA 還原路徑生產(chǎn)富馬酸前體蘋果酸 
三、 定向改造富馬酸酶生產(chǎn)富馬酸 
四、 重構(gòu)線粒體 TCA 氧化路徑生產(chǎn)富馬酸 
五、 重構(gòu)尿素循環(huán)和嘌呤核苷酸循環(huán)對富馬酸合成的影響 
六、 模塊路徑工程優(yōu)化多基因合成路徑生產(chǎn)富馬酸 
第四節(jié) 代謝工程改造光滑球擬酵母生產(chǎn) 3-羥基丁酮 
一、 3-羥基丁酮概述 
二、 構(gòu)建胞質(zhì)丙酮酸脫羧途徑對 3-羥基丁酮合成的影響 
三、 構(gòu)建線粒體丙酮酸脫羧途徑對 3-羥基丁酮合成的影響 
四、 代謝工程改造丙酮酸裂解途徑對 3-羥基丁酮合成的影響 
第五節(jié) 代謝工程改造光滑球擬酵母生產(chǎn) α-酮戊二酸 
一、 α-酮戊二酸概述 
二、 抑制 α-KGDH 活性對細胞合成 α-酮戊二酸的影響 
三、 調(diào)控 α-KGDH 活性對細胞合成 α-酮戊二酸的影響 
四、 過量表達 ACS2 提高對 α-酮戊二酸合成的影響 
五、 過量表達 PDC1 對 α-酮戊二酸合成的影響 
參考文獻 
第七章 代謝工程改造釀酒酵母生產(chǎn)精細化學(xué)品 
第一節(jié) 釀酒酵母基因組及其生理特性解析 
一、 釀酒酵母簡介 
二、 釀酒酵母基因組研究進展 
三、 釀酒酵母表達系統(tǒng) 
四、 后基因組時代的釀酒酵母研究策略
第二節(jié) 代謝工程改造釀酒酵母生產(chǎn)乙醇 
一、 生物燃料 
二、 釀酒酵母中原核基因表達體系的構(gòu)建 
三、 還原型戊糖代謝途徑的構(gòu)建 
四、 二氧化碳對生物乙醇發(fā)酵的影響 
第三節(jié) 代謝工程改造釀酒酵母生產(chǎn) L-鳥氨酸 
一、 鳥氨酸概述 
二、 L-鳥氨酸合成途徑的模塊化與 L-精氨酸的反饋調(diào)節(jié) 
三、 去代謝區(qū)室化及強化中心氮代謝對鳥氨酸合成的影響 
四、 調(diào)控葡萄糖效應(yīng)對鳥氨酸合成能力的影響 
第四節(jié) 代謝工程改造釀酒酵母生產(chǎn)番茄紅素
一、 番茄紅素概述 
二、 微生物發(fā)酵法合成番茄紅素的研究現(xiàn)狀 
三、 敲除基因 ypl062w 強化前體物質(zhì)供給 
四、 敲除 ypl062w 對萜類產(chǎn)物合成轉(zhuǎn)錄水平的影響研究 
五、 番茄紅素合成路徑與釀酒酵母底盤細胞的適配性研究 
第五節(jié) 代謝工程改造釀酒酵母生產(chǎn)多不飽和脂肪酸 
一、 多不飽和脂肪酸概述 
二、 脂肪酸脫氫酶的研究進展 
三、 脂肪酸延長酶的研究進展 
四、 代謝工程改造微生物生產(chǎn) PUFAs 的研究進展 
五、 多不飽和脂肪酸合成途徑中關(guān)鍵酶的克隆及其功能鑒定
六、 釀酒酵母中 Δ8 合成途徑的構(gòu)建 
參考文獻 
第八章 代謝工程手段改善發(fā)酵微生物脅迫抗性 
第一節(jié) 代謝工程策略改善工業(yè)微生物脅迫抗性 
一、 前言 
二、 工業(yè)微生物面臨的脅迫壓力及其應(yīng)答機制 
三、 提高微生物抵御環(huán)境脅迫的耐受性策略 
第二節(jié) 代謝工程改造光滑球擬酵母抵御環(huán)境脅迫 
一、 前言 
二、 代謝工程改造光滑球擬酵母抵御滲透壓脅迫 
三、 代謝工程改造光滑球擬酵母抵御高鹽脅迫 
四、 代謝工程策略改善光滑球擬酵母抵御酸脅迫的能力及其機制解析
第三節(jié) 代謝工程改造乳酸菌抵御環(huán)境脅迫 
一、 前言 
二、 代謝工程策略改善乳酸乳球菌抵御環(huán)境脅迫的能力 
三、 缺失 CcpA 基因?qū)Ρ＜永麃喨闂U菌抵御環(huán)境脅迫的影響 
四、 過量表達過氧化氫酶對嗜熱鏈球菌抵御環(huán)境脅迫的影響 
第四節(jié) 代謝工程改造釀酒酵母抵御環(huán)境脅迫 
一、 前言 
二、 釀酒酵母抵御各種環(huán)境脅迫的生理機制解析 
三、 海藻糖代謝途徑與釀酒酵母抗逆性的生理機制解析 
四、 基于胞內(nèi)蛋白質(zhì)平衡改善釀酒酵母耐熱性 
五、 過量表達關(guān)鍵酶基因?qū)︶劸平湍该{迫耐性的影響 
第五節(jié) 代謝工程改造大腸桿菌抵御環(huán)境脅迫 
一、 前言 
二、 大腸桿菌應(yīng)對環(huán)境脅迫的響應(yīng)機制 
三、 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白 IrrE 對大腸桿菌抵御鹽脅迫的生理機制解析 
四、 微生物耐熱元件的挖掘及其對細胞魯棒性的影響 
參考文獻 
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