代谢工程是一个新出现的多学科交叉领域，是应用于化学品、燃料、材料、医药及环境等领域中菌种改进一种平台技术。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。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。本书最主要的内容包括途径集成和把代谢通量作为细胞生理学的基本决定因素来考虑的重要性。代谢工程把数学的复杂性减到最小，并同时提供一些必要的补充说明作为不同数学运算的背景材料。书中描述了途径分析的计算工具，书后还附有专业术语词汇，这些都有利于生物化学、分子生物学、微生物学、生物化学工程、生物医学工程等方面的科学研究人员、教师、研究生物学、微生物学、生物化学工程、生物医学工程等方面的科学研究人员、教师、研究生及高年级本科生使用本书。 |
| 符号说明 第1章代谢工程的实质1 11代谢工程的重要性5 12本书的概要8 参考文献11 第2章细胞代谢综述12 21细胞代谢概述12 22运输过程15 221被动运输15 222促进扩散17 223主动运输19 23供能反应21 231糖酵解21 232发酵途径26 233tca循环和氧化磷酸化28 234回补途径30 235脂类、有机酸和氨基酸的分解代谢32 24生物合成反应33 241氨基酸的生物合成33 242核酸、脂肪酸和其它结构单元的生物合成36 .25聚合反应38 26生长能学41 参考文献44 第3章细胞反应的综合模型48 31细胞反应的化学计量学48 32反应速率52 33动态质量平衡54 34产率系数与线性速率方程59 参考文献66 第4章物质平衡与数据一致性67 41黑箱模型67 42元素平衡方程式68 43热平衡73 44超定系统的分析过失测量误差的识别75 参考文献83 第5章代谢途径的调控85 51酶活性的调控86 511酶动力学概述87 512简单可逆抑制系统90 513不可逆抑制94 514别构酶95 52酶浓度调节98 521转录起始的控制98 522翻译的控制101 53总体调控：在完整细胞水平上的调控102 54代谢网络的调控107 541分支点分类110 542耦合反应与总体流通代谢物的作用112 参考文献114 第6章途径操作实例代谢工程实践116 61产品得率及生产能力的提高116 611乙醇117 612氨基酸121 613溶剂126 62扩大底物范围128 621戊糖代谢生产乙醇的代谢工程128 622纤维素半纤维素解聚作用132 623乳糖和乳清利用132 624蔗糖利用134 625降解淀粉的微生物134 63扩展产物范围，增加新产品135 631抗生素135 632聚酮化合物136 633维生素139 634生物聚合物140 635生物色素145 636氢146 637戊糖：木糖醇147 64细胞性能的改进148 641氮代谢的改造148 642提高氧的利用148 643过度代谢的防止149 644底物吸收的改变151 645遗传稳定性的维持152 65异生物的降解152 651多氯联苯（pcbs）153 652苯、甲苯和对二甲苯混合物（btx）154 参考文献156 第7章代谢途径合成166 71代谢途径合成算法167 72算法综述173 73实例研究赖氨酸生物合成176 731草酰乙酸的作用179 732其它替代途径179 733关于最高得率的限制179 74算法的讨论180 参考文献181 第8章代谢通量分析182 81理论184 82超定系统196 83不定系统线性规划201 84敏感性分析204 参考文献206 第9章利用同位素标记实验测定代谢通量的方法207 91根据标记富集度分数直接确定通量208 911根据瞬时强度测量确定代谢通量208 912代谢稳态和同位素稳态实验209 92涉及同位素标记代谢物完全列出的应用214 921来自标记丙酮酸的tca循环同位素标记代谢物的分布216 922来自标记乙酸的tca循环同位素标记代谢物的分布221 923实验数据整理222 93碳平衡232 931直接碳平衡232 932原子作图矩阵的应用237 参考文献240 第10章代谢通量分析的应用241 101由谷氨酸细菌生产氨基酸242 1011谷氨酸菌的生物化学与调节242 1012理论得率的计算245 1013cglutamicum菌中赖氨酸生物合成网络的代谢通量分析250 1014cglutamicum特定缺失突变株的代谢通量分析257 102哺乳动物细胞培养中的代谢通量261 1021胞内通量的确定261 1022通过13c标记研究证实通量估计265 1023通量分析在细胞培养基设计中的应用268 参考文献268 第11章代谢控制分析270 111代谢控制分析的基础271 1111控制系数和加和定理272 1112弹性系数和连接定理274 1113mca理论的一般化276 112通量控制系数的确定277 1121确定通量控制系数的直接法279 1122确定通量控制系数的间接法282 1123瞬态代谢物测量的应用284 1124动力学模型286 113线性途径的mca286 114分支途径的mca291 115大偏差理论299 1151未分支的网络299 1152分支网络304 1153对营养物浓度和外部效应物变化的响应307 1154讨论307 参考文献308 第12章代谢网络的结构分析311 121在单一分支点处通量分布的控制313 122反应分组316 1221组通量控制系数316 1222独立途径的识别317 123实例研究芳香族氨基酸的生物合成途径322 1231scerevisiae中芳香族氨基酸生物合成模型322 1232独立途径的确定326 1233连接代谢物的识别和组通量确定328 参考文献338 第13章代谢网络的通量分析339 131组控制系数与单个控制系数之间的关系（自下而上法）339 132由通量测量确定组控制系数（自上而下法）341 1321从三个扰动确定gfccs341 1322从已表征的扰动确定gfccs343 1323gcccs的确定344 1324扰动的可观察性344 133实例研究345 1331组控制系数的解析确定（自下而上法）345 1332gfccs实验确定的模拟(自上而下法)350 134交叉代谢物反应组控制分析的扩展352 1341扰动常数352 1342多分支点上重叠反应组的分析352 1343实例研究354 135通量扩增的优化355 1351优化算法的推导355 1352实例研究357 136一致性检验与实验证实359 1361利用多次扰动发展一致性检验360 1362对预苯酸分支点的应用363 1363测量误差的影响364 参考文献365 第14章细胞过程热力学366 141热力学原理：综述366 142热力学可行性371 1421算法372 1422利用基团贡献法确定δg0′377 143非平衡热力学384 144热动力学在代谢控制分析中的应用396 参考文献400 专业词汇402 |
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