代谢工程：原理与方法

　　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。本书有如下主要特点：·用途径分析的大量实例证明示范代谢工程正在起着日益重要的作用；·包括识别代谢网络中关键酶的方法；·提供了代谢生物化学的全面综述；·在基因、酶、操纵子和细胞水平讨论代谢调控；·清楚解释代谢途径化学计量学、动力学和热力学的基本概念；·使数学复杂性减小到最小；·可通过网络交流更新有关代谢工程的软件及讨论课后作业。

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第1章 代谢工程的实质
1.1 代谢工程的重要性
1.2 本书的概要

第2章 细胞代谢综述
2.1 细胞代谢概述
2.2 运输过程
2.3 供能反应
2.4 生物合成反应
2.5 聚合反应
2.6 生长能学第3章 细胞反应的综合模型
3.1 细胞反应的化学计量学
3.2 动态质量平衡
3.3 动态质量平衡
3.4 产率系数与线性速率方程

第4章 物质平衡与数据一致性
4.1 黑箱模型
4.2 元素平衡方程式
4.3 热平衡
4.4 超定系统的分析——过失测量的识别

第5章 代谢途径的调控
5.1 酶活性的调控
5.2 酶浓度调节
5.3 总体调控：在完整细胞水平上的调控
5.4 代谢网络的调控

第6章 途径操作实例——代谢工程实践
6.1 产品得率及生产能力的提高
6.2 扩大底物范围
6.3 扩展产物范围，增加新产品
6.4 细胞性能的改进
6.5 异生物的降解

第7章 代谢途径合成
7.1 代谢途径合成算法
7.2 算法综述
7.3 实例研究——赖氨酸生物合成
7.4 算法的讨论

第8章 代谢通量分析
8.1 理论
8.2 超定系统
8.3 不定系统-线性规划
8.4 敏感性分析第9章 利用同位素标记实验测定代谢通量的方法
9.1 根据标记富集度分数直接确定通量
9.2 涉及同位素标记代谢物完全列出的应用
9.3 碳平衡

第10章 代谢通量分析的应用
10.1 由谷氨酸细菌生产氨基酸
10.2 哺乳动物细胞培养中的代谢通量

第11章 代谢控制分析
11.1 代谢控制分析的基础
11.2 通量控制系数的确定
11.3 线性途径的mca
11.4 分支途径的mca
11.5 大偏差理论

第12章 代谢网络的结构分析
12.1 在单一分支点处通量分布的控制
12.2 反应分组
12.3 实例研究——芳香族氨基酸的生物合成途径

第13章 代谢网络的通量分析
13.1 组控制系数与单个控制系数之间的关系（自下而上法）
13.2 由通量测量确定组控制系数（自上而下法）
13.3 实例研究
13.4 交叉代谢物反应组控制分析的扩展
13.5 通量扩增的优化
13.6 一致性检验与实验证实

第14章 细胞过程热力学
14.1 热力学原理：综述
14.2 热力学可行性
14.3 非平衡热力学
14.4 热动力学在代谢控制分析中的应用