01 第一章 代谢控制发酵绪论.ppt

第1页：代谢控制发酵绪论封面

本页为《代谢控制发酵》课程绪论封面，标示课程名称与绪论章节的起始。绪论部分将依次讲述本课程的研究对象与任务、代谢工程的发展、发酵工程的发展沿革、学习目的与主要参考书。

第2页：第一节 代谢控制发酵的研究对象和任务

代谢控制发酵是发酵生理学的重要部分，是生物工程的重要专业基础课。它是利用遗传学或其它生物化学的方法，人为地在脱氧核糖核酸（DNA）的分子水平上，改变和控制微生物的代谢，使有用的代谢产物大量生成、积累的发酵技术。

第3页：几个基本概念

本节先界定几个基本概念：

• 生理学（Physiology）
• 工业微生物（Industrial Microbiology）
• 微生物生理学（Microbial Physiology）
• 发酵生理学（Fermentation Physiology）
• 发酵（Fermentation）

第4页：生理学

生理学（Physiology）

研究生物的功能的科学。按生物类别分为人体生理学、动物生理学、植物生理学、微生物生理学等分科；按生理学研究的观点和水平分为比较生理学、器官生理学、细胞生理学和分子生理学。

第5页：工业微生物

工业微生物（Industrial Microbiology）

指在发酵工业上已经应用或具有潜在应用价值的微生物，包括细菌、放线菌、酵母菌、霉菌，也包括藻类和病毒，其范畴随科学技术的发展而不断扩大。

第6页：微生物生理学

微生物生理学（Microbial Physiology）

是微生物学的一个分支，是从生理生化的角度研究微生物细胞的形态、结构和功能以及微生物生命活动（及代谢）规律的学科。

第7页：发酵生理学

发酵生理学（Fermentation Physiology）

是微生物生理学和生物工艺学（发酵工艺）的交叉分支，从生理、生化及发酵工艺角度研究工业微生物细胞的形态、结构和功能以及微生物生命活动（主要是代谢活动）规律。

第8页：发酵的概念

发酵（Fermentation）

（1）早期的概念：微生物在无氧时的代谢进程。有机物通过另一个有机物还原而将自身氧化的生物学过程，脱氢体和受氢体均是有机物。

（2）利用微生物生长和代谢活动生产多种有用物质。

（3）利用微生物或通过细胞工程、酶工程、基因工程等获得的生命体生产各种有用物质。

第9页：代谢调节控制

代谢调节控制（调控）

是研究生物体内生命物质相互制约、彼此协调及控制规律的科学。它的主要内容是揭示各类调节的分子基础，并阐明调节过程与机能相联系的机制。

第10页：代谢控制发酵

代谢控制发酵（Metabolic Control Fermentation）

采用分子生物学（基因重组技术）或其它生物化学的方法，人为地在DNA水平上改变和控制微生物的特性，使有用的代谢产物生成和积累的发酵技术。

第11页：代谢工程导览

二、代谢控制发酵的发展——代谢工程（Metabolic engineering）

1. 代谢工程定义
2. 代谢工程研究的内容
3. 代谢工程研究的任务

第12页：代谢工程定义

1.代谢工程定义：采用重组DNA技术和高精度的分析生物学技术相关的遗传学方法，进行精确目标的基因操作，改变微生物原有调节系统，实现提高目的代谢活性和目的代谢产物量。

第13页：代谢工程研究的内容

2.代谢工程研究的内容：

• 在微生物体内建立新的代谢途径以获得新的代谢物（如链霉菌的聚乙酮）
• 生产异源蛋白（如人体胰岛素、人血清白蛋白）
• 改变已存在的途径（如抗生素、工业酶、氨基酸、有机酸等的生产）

第14页：代谢工程研究的任务

3.代谢工程研究的任务：对已知途径而言，是了解生物过程环境变化时对代谢流及其分布的影响，确定流向终产物的比例；对未知途径而言，是鉴别主要途径，了解副产物途径，以便指导遗传操作来克服微生物自身的遗传机制，去除副途径等。

第15页：代谢工程研究的目的

代谢工程研究的目的是构建新的代谢途径，生产特定目的代谢物或具有过量生产能力的工程菌并应用于工业生产。根据微生物的不同代谢特征，一般采用：

• 改变代谢流向
• 扩展代谢途径流量
• 构建新的代谢途径

第16页：第二节 发酵工程的发展与课程要求

第二节 发酵（工程）的发展和学习本课程的目的要求及参考书

1. 发酵（工程）的发展沿革
2. 研究对象
3. 研究任务
4. 目的要求
5. 主要参考书

第17页：发酵工程发展沿革表

一、发酵（工程）的发展沿革：下表按年代对照学科发展、发酵技术（生物技术）与发酵工业产品的演变。

第18页：本课程的研究对象

二、研究对象：研究的主要对象是为人类生产大量抗生素、酶、氨基酸、有机酸、溶剂、醇类、多糖、维生素、蛋白质、生理活性物质、色素等有用产物的工业微生物及培养技术，主要是细菌、放线菌、酵母、霉菌等，现在又扩大到藻类、病毒、植物、动物等的培养技术。

第19页：研究任务及内容

三、研究任务及内容：主要研究微生物的生长、繁殖、发育、分化、代谢等生命活动的规律，以及和周围环境之间的关系，从而控制工业微生物的生命活动（代谢途径），为提高发酵过程的生产、效率和创立新的发酵过程奠定理论基础。

本课程讲授的主要内容：

1. 微生物代谢
2. 微生物代谢调节机制的分子基础
3. 微生物代谢调节的模式
4. 代谢调控理论在工业发酵上的应用

第20页：目的要求

四、目的要求：代谢控制发酵（微生物代谢调控学）是在微生物学、微生物生理学、生物化学、分子生物学基础上开设的一门专业必（限）修课，复习巩固并深化提高已学知识。着重从代谢及代谢控制理论出发，有目的、人为地改造控制微生物的发酵过程，达到提高发酵水平和质量之目的。

第21页：主要参考书

五、主要参考书：下表列出本课程的主要参考书目。

说明：第7条参考书在源文件中仅留存“陶文沂等《”字样，书名、出版社与年份缺失，表中以“—”占位，建议对照原课件图片补全。