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1．微生物生长与调节 1

1．1．微生物的生长 1

1．1．1．生长的形成 1

1．1．2．生长的测量 6

1．1．3．环境对生长的影响 15

1．1．4．生长的变量和约束 23

1．2．细胞周期 25

1．2．1．染色体复制与细胞分裂的调节 25

1．2．2．染色体复制的启动 26

1．2．3．细胞周期的研究方法 27

1．2．4．生长速率与细胞大小的关系 29

1．2．5．生长速率对细胞内DNA含量的影响 30

1．2．6．生长速率对细胞组分的影响 31

1．3．生长效率 31

1．3．1．得率系数 31

1．3．2．测定生长效率时应注意的实际问题 34

1．3．3．基本代谢流——同化与异化 34

1．3．4．对细胞得率的化学计量限制 35

1．3．5．用于生物量形成的能量需求 35

1．3．6．细胞组分 36

1．3．7．碳源的运输 37

1．3．8．呼吸效率 38

1．3．9．维持能与环境因素的关系 39

1．4．生长调节 43

1．4．1．菌丝顶端生长 44

1．4．2．菌丝分枝规律 45

1．4．3．微生物生长分化的调节 46

1．5．运输过程 49

1．5．1．载体概念 49

1．5．2．溶质运输的机制与能学 50

1．5．3．运输动力学 53

1．5．4．大分子的运输 53

参考文献 54

2．1．1．能量代谢的热力学 56

2．1．能量代谢原理 56

2．微生物的基础代谢 56

2．1．2．能量的产生与耦合 59

2．2．微生物的分解代谢 63

2．2．1．葡萄糖分解代谢 63

2．2．2．多糖和单糖的利用 66

2．2．3．厌氧代谢过程 67

2．2．4．脂肪酸、脂烃和芳香烃的氧化 74

2．2．5．氮的循环和氨基酸的降解 75

2．2．6．硫的代谢 76

2．2．7．核苷酸的降解和有机磷的代谢 77

2．2．8．聚合物的氧化 78

2．3．微生物的组成代谢 79

2．3．1．C1的同化 80

2．3．2．分子氮的同化 81

2．3．3．硝酸盐的同化 82

2．3．4．氨的同化 82

2．3．5．硫酸盐的同化 83

2．3．6．氨基酸的生物合成 83

2．3．7．核苷酸的生物合成 90

2．3．8．脂质的生物合成 93

2．3．9．聚类异戊二烯化合物的合成 99

2．3．10．甾类化合物 101

2．3．11．糖磷酸酯与糖核苷酸 104

2．3．12．多糖的生物合成 105

参考文献 106

3．代谢调节与代谢工程 107

3．1．酶活性的调节 108

3．1．1．代谢调节的部位 108

3．1．2．共价修饰 108

3．1．3．变构控制 110

3．1．4．其他调节方式 113

3．2．酶合成的调节 114

3．2．1．诱导作用 115

3．2．2．分解代谢物阻遏 119

3．2．3．反馈调节 123

3．2．4．微生物的代谢调节方式 127

3．2．5．避开微生物固有代谢调节，过量生产代谢产物 135

3．3．代谢系统的分子控制机制 138

3．3．1．遗传控制 138

3．3．2．DNA结合蛋白：激活剂与阻遏物 139

3．3．3．二元调节系统 140

3．3．4．RNA水平的调节机制：衰减器模型 140

3．4．代谢调节 141

3．4．1．糖代谢调节 141

3．4．2．氨基酯合成的调节 146

3．4．3．核苷酸合成的调节 147

3．5．2．代谢流（物流、信息流）的概念 149

3．5．1．概论 149

3．5．代谢工程 149

3．5．3．代谢物流分析 152

3．5．4．代谢控制分析 154

3．5．5．代谢工程的应用 158

参考文献 163

4．微生物次级代谢与调节 165

4．1．引论 165

4．1．1．微生物次级代谢的特征 165

4．1．2．次级代谢产物的类型 166

4．1．3．抗生素的生源学 168

4．2．次级代谢物生物合成的前体 170

4．2．1．前体的概况 170

4．1．4．初级与次级代谢途径相互连接 170

4．2．2．前体的作用 179

4．2．3．前体的限制性 182

4．3．次级代谢物生物合成原理 183

4．3．1．把前引入次级代谢物生物合成的专用途径 183

4．3．2．前体聚合作用过程 184

4．3．3．次级代谢物结构的后几步修饰 184

4．3．4．复合抗生素中不同部分的装配 184

4．3．5．次级代谢物合成酶的专一性 185

4．4．1．以短链脂肪酸为前体的抗生素 186

4．4．抗生素的生物合成 186

4．4．2．以氨基酸为前体的抗生素 199

4．4．3．以经修饰的糖为前体的抗生素 207

4．5．微生物次级代谢作用的调控 213

4．5．1．微生物的次级代谢与其生命活动的关系 213

4．5．2．次级代谢产物生物合成的调节与控制 215

4．5．3．基因工程在提高生产性能上的应用 225

参考文献 228

5．发酵过程控制与优化 230

5．1．发酵过程技术原理 230

5．1．1．分批发酵 230

5．1．2．补料-分批发酵 234

5．1．4．连续发酵 236

5．1．3．半连续发酵 236

5．1．5．与产物回收结合的培养 240

5．1．6．高细胞密度培养 248

5．1．7．混合共培养系统 250

5．2．发酵条件的影响及其控制 250

5．2．1．培养基对发酵的影响 251

5．2．2．灭菌情况 261

5．2．3．种子质量 262

5．2．4．温度对发酵的影响 262

5．2．5．pH的影响 263

5．2．6．氧的供需对发酵的影响及其控制 266

5．2．7．二氧化碳和呼吸商 274

5．2．8．加糖，补料对发酵的影响及其控制 276

5．2．9．比生长速率的作用与控制 279

5．2．10．混合效果 281

5．2．11．物理因素对发酵的影响 283

5．3．泡沫对发酵的影响及其控制 283

5．3．1．泡沫的产生及其影响 283

5．3．2．发酵过程中泡沫的消长规律 284

5．3．3．泡沫的控制 284

5．4．发酵终点的判断与自溶的监测 286

5．4．1．发酵终点的判断 286

5．4．2．自溶的临测 286

5．4．3．影响自溶的因素 287

5．5．2．染菌的判断和防治 288

5．5．1．染菌的途径分析 288

5．5．发酵染菌的防治及处理 288

5．5．3．生产技术管理对染菌防止的重要性 290

5．6．基因工程菌培养与表达 290

5．6．1．源自克隆基因的蛋白 290

5．6．2．干扰素 293

5．6．3．氨基酸 295

5．6．4．肌苷酸和鸟苷酸 297

5．6．5．微生物多糖 298

参考文献 298

6．发酵过程参数检测与计算机监控 302

6．1．发酵过程参数监测的研究概况 302

6．1．3．间接参数 303

6．1．1．设定参数 303

6．1．2．状态参数 303

6．1．4．离线发酵分析方法 304

6．1．5．在线发酵仪器的研究概况 305

6．2．生物过程的控制特征 305

6．2．1．GMP与市场压力下的发展 306

6．2．2．在线发酵仪器的研究进展 306

6．2．3．计算机在发酵监控方面的应用 308

6．3．用于控制的生物过程建模 309

6．3．1．传统过程模型 309

6．3．2．基于线性黑箱模型估算法 310

6．3．3．非线性“黑箱”模型 311

6．4．1．传统的基于模型的估算 312

6．4．发酵过程估算技术 312

6．4．2．基于线性黑箱模型的估算 313

6．4．3．基于非线性黑箱模型的估算 314

6．5．发酵过程的控制策略 314

6．5．1．发酵过程的PID控制 314

6．5．2．发酵过程的推理控制 315

6．5．3．发酵过程的适应性（预估）控制 316

6．5．4．发酵过程的非线性控制 316

6．5．5．发酵的优化和优化控制 316

6．5．6．用于发酵监督与控制的知识库系统 317

6．6．用于发酵诊断和控制的数据分析 318

6．5．7．工业规模的发酵故障分析系统 318

6．6．1．发酵测量与估算变量分类 319

6．6．2．代谢速率（生理变量，PVs）的计算 322

6．6．3．不能直接测量的生物过程参数的估算 326

6．6．4．积分与平均数量的计算 337

6．6．5．生理状态变量（PSVs）的计算 337

6．7．基于模式识别技术的新方法 341

6．7．1．模式识别 341

6．7．2．模式识别方法到数据分析的概述 341

6．7．3．用于监督和控制的时间量变曲线的实时趋势分析 343

6．8．结论 348

参考文献 348