發(fā)酵學(xué)基本理論框架課件

1、發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章礦述循皿臭介逝艱猛嗣炊慕槽輯毅慮汪獺磅酞瘧撒喊浙嗜檀歉桶韭頁(yè)崖芭5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架第1頁(yè)，共95頁(yè)。本章提示：1.對(duì)于學(xué)科來(lái)說(shuō)，其基本理論的建立往往是其走向成熟的標(biāo)志嗎？能不能說(shuō)發(fā)酵原理課程是發(fā)酵學(xué)科向生物工程學(xué)科系統(tǒng)升級(jí)的關(guān)鍵課程？2.發(fā)酵工程的基本理論的組成。3.試述自然規(guī)律（the order of nature）的含義，并比較自然規(guī)律與假說(shuō)這兩個(gè)概念。4.什么叫創(chuàng)新？什么叫創(chuàng)新思路？5.試述真理的含義，并比較相對(duì)真理和絕對(duì)真理這兩個(gè)概念。魯鉀逗娟龜尹坑夏助稻婉熏制馬孫廠昌稼烽吵用曲嗆與垃以敗召獎(jiǎng)乳性稱5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第

2、五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.82*第2頁(yè)，共95頁(yè)。 對(duì)于學(xué)科來(lái)說(shuō)，其基本理論的建立，往往是其走向成熟的標(biāo)志。 柳遍絲巫嗚樣榮瀕速率骯嚴(yán)對(duì)蛇毖翰斗每當(dāng)繃尸慢陵畦見(jiàn)畝又堪從拳拴歐5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.83*第3頁(yè)，共95頁(yè)。 上個(gè)世紀(jì)下半葉，有關(guān)發(fā)酵工程的科學(xué)研究已經(jīng)顯示了發(fā)酵學(xué)科與其相關(guān)學(xué)科的相互交叉和融合；21世紀(jì)這種交叉和融合將更加突出。發(fā)酵科學(xué)研究中，生物化學(xué)、分子生物學(xué)、微生物代謝生理學(xué)、細(xì)胞學(xué)等生物學(xué)分支學(xué)科的相互交叉和融合，發(fā)酵學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)的相互交叉和融合，以及自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)和哲學(xué)的相互交叉和融合，正在推動(dòng)發(fā)酵科學(xué)理論和方法的發(fā)

3、展。這樣的相互交叉和融合催生了發(fā)酵學(xué)基本理論框架，并正在促進(jìn)發(fā)酵學(xué)科的成熟和發(fā)酵學(xué)的形成。 駕廈村托片昔酗裁最鯨抓鉀揖綱啟首塹孰俺勺涪疏形竟路俄退購(gòu)講捻漠鍺5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.84*第4頁(yè)，共95頁(yè)。 本章將要對(duì)發(fā)酵學(xué)基本理論框架作一個(gè)歸納性的小結(jié)，目的不但在于使已學(xué)過(guò)的知識(shí)系統(tǒng)化，更重要的是讓您沿著研究者走過(guò)的思想之路走一遍，用自己的頭腦好好想一想，該怎樣去發(fā)現(xiàn)發(fā)酵科學(xué)的規(guī)律，該怎樣去建立發(fā)酵科學(xué)自成系統(tǒng)的理論。 天云貢凡淫撩乎陪霓雷仔采扁湖犢究徊閨疚頻贓帥鋼絞腎喊笛辣屯居猿庇5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.85*第5頁(yè)

4、，共95頁(yè)。第一節(jié) 科學(xué)研究與科學(xué)方法酞炭撞滑膳據(jù)哩側(cè)撰挫犀綱顛報(bào)窮井絨邱循造觸即鈉口氣遂兆雷營(yíng)防兜澎5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架第6頁(yè)，共95頁(yè)。 另有課前講座科學(xué)研究和科學(xué)方法，緊接在緒論后面講。自今媽吼親產(chǎn)舍污悅瘋臼半典衛(wèi)性渡巷橇援搶抨誡二暮萎秘帶滓欽嚏佐堡5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.87*第7頁(yè)，共95頁(yè)。第二節(jié) 發(fā)酵工程的基本理論貝標(biāo)么瘍婦隨小寸呵霓翟袱骸宙罩甚男督舉綽籌芹輿誤吧茶唆氏座畔躬贊5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架第8頁(yè)，共95頁(yè)。 發(fā)酵工程的基本理論由自然規(guī)律、應(yīng)用性預(yù)測(cè)和創(chuàng)新思路等部分組成，目

5、前已形成以下框架結(jié)構(gòu)：自然規(guī)律：微生物生命活動(dòng)的三個(gè)基本假說(shuō)（分析自然現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律）；應(yīng)用性預(yù)測(cè)：工業(yè)發(fā)酵的八個(gè)預(yù)測(cè)（出于人類功利，預(yù)測(cè)未來(lái)生產(chǎn)）；創(chuàng)新思路：細(xì)胞機(jī)器的工作模式；微生物代謝的五段式；工業(yè)發(fā)酵的五字策略。 峪梳顱轉(zhuǎn)碧署搗贓突煞訊茵睡凡粘帆箭纏凜猾鴛迸躥膏枯胰羞罐詫捉蛛娥5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.89*第9頁(yè)，共95頁(yè)。5.2.1 自然規(guī)律： 微生物生命活動(dòng)的三個(gè)基本假說(shuō)5.2.2 應(yīng)用性推理： 工業(yè)發(fā)酵的八個(gè)預(yù)測(cè)5.2.3 創(chuàng)新思路 偏敞淑劍闖示妖雇絹痙泊烽圍瀕耽間莎末霉硝貧鏟耀借劊琺央侶越鉀燙淵5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基

6、本理論框架2004.810*第10頁(yè)，共95頁(yè)。5.2.1 自然規(guī)律：微生物生命 活動(dòng)的三個(gè)基本假說(shuō) 累鵝橙涕橡棺吹莎感妻滄撿靴溫琉截圖坑袖讀齡瀉巳諒照畔九纂季芝閃進(jìn)5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.811*第11頁(yè)，共95頁(yè)。 在上個(gè)世紀(jì)70年代形成的現(xiàn)代生物學(xué)關(guān)于物質(zhì)流動(dòng)、能量流動(dòng)、以及信息流動(dòng)這三種流動(dòng)的觀點(diǎn)的啟發(fā)下，跨出了認(rèn)真研究工業(yè)發(fā)酵復(fù)雜系統(tǒng)的第一步。 褐虐服供仔介肺臺(tái)招薪介晦頹屹牲但源湊長(zhǎng)悶黎闌酵彌傣咎醉南候靈竄粒5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.812*第12頁(yè)，共95頁(yè)。 工業(yè)發(fā)酵是微生物群體活動(dòng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程。此過(guò)程靠如下

7、三種流動(dòng)來(lái)維系，即伴隨能量形式的轉(zhuǎn)換而發(fā)生的電子流動(dòng)、伴隨異化和同化作用而發(fā)生的物質(zhì)流動(dòng)以及伴隨不同水平上的代謝調(diào)節(jié)而發(fā)生的信息流動(dòng)。 慷尹景蚌捌又勁膠戰(zhàn)緬柔處僳壞儒宏寂營(yíng)刃氟蘊(yùn)侖著蹈暖楊點(diǎn)零挫葷與換5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.813*第13頁(yè)，共95頁(yè)。 關(guān)于微生物生命活動(dòng)的三個(gè)基本假說(shuō)，是在分析自然現(xiàn)象（微生物的初級(jí)代謝）的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)的關(guān)于微生物初級(jí)代謝的自然規(guī)律。因?yàn)檫@三個(gè)基本假說(shuō)以工業(yè)發(fā)酵為切入點(diǎn)，在工業(yè)發(fā)酵領(lǐng)域應(yīng)用，所以把它們稱為發(fā)酵學(xué)假說(shuō)。但蝴刀噬叢挾掛寵盲頌鈾哨直阻故鉑侗嗎吮唇們藤蛹米萄火達(dá)苦螺苞柜皋5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本

8、理論框架2004.814*第14頁(yè)，共95頁(yè)。5.2.1.1 發(fā)酵學(xué)第一假說(shuō) 代謝能支撐假說(shuō) 微生物是工業(yè)發(fā)酵的靈魂，沒(méi)有微生物就沒(méi)有工業(yè)發(fā)酵；微生物細(xì)胞的生命活動(dòng)必須由代謝能來(lái)支撐（持續(xù)地供應(yīng)代謝能），工業(yè)發(fā)酵必須由活的微生物細(xì)胞來(lái)支撐。因此，代謝能支撐假說(shuō)確定了工業(yè)發(fā)酵的生物學(xué)屬性。 裸枝哺臣閱滯庭銻巳充抖襖侮兢釩曹撫床忌乃籠真銀稚湛喉?yè)朊匪芑贱棿?第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.815*第15頁(yè)，共95頁(yè)。代謝能支撐假說(shuō)： 能直接推動(dòng)生命活動(dòng)（做細(xì)胞功）的能量形式叫做代謝能。微生物細(xì)胞依靠其自備的能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，把化學(xué)能或光能持續(xù)地轉(zhuǎn)化成代謝能，并直接用來(lái)支撐其

9、自身的生命活動(dòng)。 祭恨砸競(jìng)暫徊緩嗎漾瘩怨憶求冕檔悄也烈始鈉座蠅芳杖妒饅展絢掠長(zhǎng)邊粹5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.816*第16頁(yè)，共95頁(yè)。 因?yàn)槲⑸锛?xì)胞獨(dú)立存在自主生存，微生物細(xì)胞的生命活動(dòng)需要的代謝能要靠微生物細(xì)胞自己解決，其解決的辦法就是用它自備的能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)把其他形式的能量轉(zhuǎn)化成代謝能。工業(yè)發(fā)酵的過(guò)程是依靠微生物細(xì)胞生命活動(dòng)獲得目的產(chǎn)物的過(guò)程，從根本上區(qū)別于化學(xué)合成工業(yè)和生化工業(yè)。饞姜樣酚齡喻劇募炸陪無(wú)臨酒箔柑揪也不誅塹瑚枚虧抒半代登漲緬褪鷹鍵5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.817*第17頁(yè)，共95頁(yè)。代謝能支撐假說(shuō)提示：

10、 工業(yè)發(fā)酵成功的底線是要有微生物生命活動(dòng)。 局北朔吉慕溜洞甘吐瓷酒端罐蟹抄醬切翌椅瓣隆嘛肢夠慕桃掙鰓控柵倆懊5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.818*第18頁(yè)，共95頁(yè)。討論要點(diǎn)什么是“代謝能”？什么是“細(xì)胞功”？什么是“自備的能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)”？支撐的含義是什么？ 址慣腳品嚼致綻卯酪屜理匯喻粱訖僥癌義易窄屯墳展唉疇撒鏡債鐘吻旨寺5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.819*第19頁(yè)，共95頁(yè)。5.2.1.2 發(fā)酵學(xué)第二假說(shuō) 代謝網(wǎng)絡(luò)假說(shuō) 代謝網(wǎng)絡(luò)假說(shuō)描述了代謝網(wǎng)絡(luò)的存在方式和代謝的雙重功能，對(duì)碳架物質(zhì)在微生物細(xì)胞內(nèi)的有序流動(dòng)的現(xiàn)象做出了解釋。

11、妮楊雪較降咐違度惹硫揀嘎莢剮同泰爵違芹娘攻懂遁掣對(duì)煉醞賒牢募翌痛5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.820*第20頁(yè)，共95頁(yè)。代謝網(wǎng)絡(luò)假說(shuō)： 代謝途徑與輸送系統(tǒng)在蛋白質(zhì)水平上整合、在輔因子水平上協(xié)調(diào)而形成的橫跨微生物活細(xì)胞內(nèi)外的代謝網(wǎng)絡(luò)，是可調(diào)節(jié)的、無(wú)尺度的網(wǎng)絡(luò)，代謝網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)整體來(lái)承擔(dān)微生物細(xì)胞的物質(zhì)代謝和能量代謝。默燭猾妖淤篩帥糞慢境送餓邯嫂捶著賤喪蝕芝燙嬌涯至揀畜掄鈕枝缺苗愚5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.821*第21頁(yè)，共95頁(yè)。 由生化反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)和跨膜輸送系統(tǒng)組成的代謝網(wǎng)絡(luò)既沒(méi)有絕對(duì)的起點(diǎn)，也沒(méi)有絕對(duì)的終點(diǎn)，可以認(rèn)為代謝網(wǎng)絡(luò)

12、是類似于互聯(lián)網(wǎng)的無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于工業(yè)發(fā)酵來(lái)說(shuō)，代謝網(wǎng)絡(luò)假設(shè)把代謝形象化為一個(gè)虛擬的網(wǎng)絡(luò)新原料和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的藍(lán)圖。 榷皺鐮贅熬玫叼瞅禱瞎廓甄磷弛請(qǐng)汽輕藤練員言爺簿元足背眾寡淮撿蹦碩5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.822*第22頁(yè)，共95頁(yè)。代謝網(wǎng)絡(luò)假說(shuō)提示： 工業(yè)發(fā)酵是可以操作的，開(kāi)拓新產(chǎn)品和新原料是有理論根據(jù)的。 脫墑滴劉沮莉龜尸漱娠兔作鹵級(jí)榨堤臆勒送中籍崖訪謊挪筏物媚霓作洞摯5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.823*第23頁(yè)，共95頁(yè)。討論要點(diǎn)：什么是代謝網(wǎng)絡(luò)？它有什么特點(diǎn)？為什么代謝網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)整體？代謝網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)什么任務(wù)？明確概念：代

13、謝途徑，載流途徑、載流路徑、網(wǎng)絡(luò)板塊、亞網(wǎng)絡(luò)。蔓鬃粳斂爆咆泡烯與嚏血蹋丹保謬姜廢傭距登汀蹤剪洋吁材拇妹裹驢城苔5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.824*第24頁(yè)，共95頁(yè)。5.2.1.3發(fā)酵學(xué)第三假說(shuō) 細(xì)胞經(jīng)濟(jì)假說(shuō) 細(xì)胞經(jīng)濟(jì)假說(shuō)闡述了微生物細(xì)胞為了生存和競(jìng)爭(zhēng)而進(jìn)行自身調(diào)整的保障機(jī)制。微生物是自然界長(zhǎng)期進(jìn)化的產(chǎn)物，它之所以能生存至今，自然有它的獨(dú)特的優(yōu)越性。在我們對(duì)微生物改造之前，它們自身已經(jīng)形成了完整的細(xì)胞經(jīng)濟(jì)體系。 仙昆臥投杉梆川坦赴地扎驅(qū)把啄割祭踐陽(yáng)秒純訛偷份罕鉤帶韓碉訝狽評(píng)邦5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.825*第25頁(yè)，共95

14、頁(yè)。細(xì)胞經(jīng)濟(jì)假說(shuō)： 微生物細(xì)胞是個(gè)遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)的不平衡的開(kāi)放體系，是在物競(jìng)天擇的基礎(chǔ)上形成的細(xì)胞經(jīng)濟(jì)體系。細(xì)胞經(jīng)濟(jì)體系是微生物細(xì)胞生存的保障體系，它為細(xì)胞的適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性和代謝的持續(xù)性提供保障。粥虐癸锨表括改夏喉耽似膊小抱誤物婿寡穿漲冷鈾甩人賒晝貳底攘徑香砂5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.826*第26頁(yè)，共95頁(yè)。 細(xì)胞經(jīng)濟(jì)假說(shuō)是建立在代謝能支撐假說(shuō)和代謝網(wǎng)絡(luò)假說(shuō)基礎(chǔ)上，又是為代謝能支撐假說(shuō)和代謝網(wǎng)絡(luò)假說(shuō)服務(wù)的。細(xì)胞經(jīng)濟(jì)假說(shuō)為代謝能的開(kāi)支、代謝網(wǎng)絡(luò)中各種代謝物庫(kù)的大小，以及代謝流中碳架物質(zhì)的流量大小和分支處的流量分配提供了解釋的依據(jù)。滄壕島罕義屈內(nèi)苗控蓮寓身線早

15、啼射熾闊薪悸儈猶蠟病億殉閡氦丈磐狙廬5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.827*第27頁(yè)，共95頁(yè)。細(xì)胞經(jīng)濟(jì)假說(shuō)提示： 人的主觀能動(dòng)性的發(fā)揮是建立在對(duì)微生物代謝的充分了解的基礎(chǔ)之上的。 大嶼改炸酣瞳床累撒熒由琳諒訪務(wù)最界駒汗銜淑粘習(xí)早賓宜攘亨晾攫紛既5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.828*第28頁(yè)，共95頁(yè)。討論要點(diǎn)：什么是細(xì)胞經(jīng)濟(jì)體系？為什么說(shuō)細(xì)胞經(jīng)濟(jì)體系是微生物細(xì)胞生存的保障體系？為什么說(shuō)細(xì)胞經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀況可以改變，管理原則不會(huì)改變？瞅文瘍玖辭鐮姆位遼津籽哈冕戴御嘩裂戴坑員叛醬袁恫屁黎故劣辱盈褪漣5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)

16、基本理論框架2004.829*第29頁(yè)，共95頁(yè)。5.2.1.4 基本假說(shuō)之間的關(guān)系 微生物活細(xì)胞是遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)的、不平衡的開(kāi)放體系，又是個(gè)實(shí)現(xiàn)能量形式轉(zhuǎn)換和支配有限資源的經(jīng)濟(jì)實(shí)體，它的生命過(guò)程就是在代謝能支撐下的經(jīng)代謝網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行能量代謝和物質(zhì)代謝的過(guò)程，即細(xì)胞的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行過(guò)程。 盜塔答遇寞紀(jì)筏陳鑷絹乓瑤匙架淑聯(lián)脖癡簾蹭廢供蝶階室深馳少冕栽鷗洪5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.830*第30頁(yè)，共95頁(yè)。 微生物生命活動(dòng)的第一假設(shè)反映微生物生命活動(dòng)的前提（代謝能的持續(xù)供應(yīng)），第二假設(shè)體現(xiàn)微生物生命活動(dòng)的內(nèi)容（能量、物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系），第三假設(shè)揭示微生物生命活動(dòng)的法則（人和

17、微生物合作的切入點(diǎn)）。 檀浚鐘綻逸嗓葷椰逛脂躥筆盼茬閡幅雇訣憑森冉質(zhì)漬兼噓柬畫詩(shī)氟猛鹵怖5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.831*第31頁(yè)，共95頁(yè)。 三個(gè)假說(shuō)是相互聯(lián)系的有機(jī)整體，其中物質(zhì)流是基礎(chǔ)，能量是實(shí)現(xiàn)這一流動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力，而信息則是使物質(zhì)和能量向著預(yù)定的方向流動(dòng)的總指揮棒。三個(gè)假說(shuō)分別從能量，物質(zhì)和信息三個(gè)角度支撐發(fā)酵工業(yè)的“細(xì)胞機(jī)器”的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。籮享窺器愁捻勺龍犢暈該詩(shī)瀉挖詢嗜管準(zhǔn)閑掘改燙瑞淪囊集賀穿編撰國(guó)廚5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.832*第32頁(yè)，共95頁(yè)。 微生物生命活動(dòng)的三個(gè)基本假設(shè)從三個(gè)不同的角度來(lái)分析同一個(gè)問(wèn)題

18、（微生物的生命活動(dòng)的問(wèn)題），并體現(xiàn)了三者的相互聯(lián)系和相互協(xié)調(diào)。第一假設(shè)從生物能學(xué)和代謝能對(duì)生命活動(dòng)的支撐的角度認(rèn)定微生物細(xì)胞是代謝能轉(zhuǎn)換器，第二假設(shè)從生化學(xué)和代謝的角度認(rèn)定微生物細(xì)胞是生化反應(yīng)器和生物材料加工器，第三假設(shè)從生物信息學(xué)和代謝調(diào)節(jié)的角度認(rèn)定微生物細(xì)胞是生物信息編碼器，信息傳感、傳遞和處理系統(tǒng)。訂啤犬掇枝吼剎名鞋純已遁捧韓母珊渾佳核奧巨煩己琉罰吉諺齒猙勉窯點(diǎn)5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.833*第33頁(yè)，共95頁(yè)。 綜上所述，能量代謝需借助代謝網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)，代謝網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行需要代謝能的支撐。能量代謝和物質(zhì)代謝相互交叉，并且都受細(xì)胞經(jīng)濟(jì)規(guī)律的規(guī)范和制約。 俐

19、篷獄肆寸殖鍵焦律瘴沼劣剔橇諄每奈慰妥執(zhí)禁專恤賤榷故催昔啤抖苛絹5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.834*第34頁(yè)，共95頁(yè)。5.2.2 應(yīng)用性推理：工業(yè) 發(fā)酵的八個(gè)預(yù)測(cè)穗菇鴦窟話平重敦供脫尿港燕寄槽疊贈(zèng)詐鐐背才掠鉸徘樣寒九淀琴擄摹青5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.835*第35頁(yè)，共95頁(yè)。 現(xiàn)代發(fā)酵工程建立在對(duì)代謝能支撐、代謝網(wǎng)絡(luò)和細(xì)胞經(jīng)濟(jì)等三個(gè)基本假設(shè)的深刻研究的基礎(chǔ)上。代謝網(wǎng)絡(luò)中代謝流的流動(dòng)依賴于代謝能支撐，受制于細(xì)胞經(jīng)濟(jì)規(guī)律；而對(duì)代謝能支撐和細(xì)胞經(jīng)濟(jì)的研究，又必須借助于它們的載體代謝網(wǎng)絡(luò)。 很孫羹朋洛迭坡皖捷頑寶革挑武鈴旋鉗斜肺

20、鎢四幟攆醬豪漁熔洗禮稻鬼伶5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.836*第36頁(yè)，共95頁(yè)。 代謝能支撐假設(shè)揭示了工業(yè)發(fā)酵的原動(dòng)力，揭示了化能異養(yǎng)型微生物細(xì)胞能量代謝的氧化還原本質(zhì)；代謝網(wǎng)絡(luò)假設(shè)把代謝途徑和跨膜載體系統(tǒng)的有序組合作為一個(gè)整體，稱為代謝網(wǎng)絡(luò)，以有利于從宏觀上把握微生物的代謝，為工業(yè)發(fā)酵中原料的利用和產(chǎn)物的合成提供了分析的依據(jù)和實(shí)際操作的指導(dǎo)；細(xì)胞經(jīng)濟(jì)的概念的提出，為正確處理工業(yè)發(fā)酵中人的主觀愿望與微生物生命活動(dòng)的客觀規(guī)律的對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系提供了理論依據(jù)。轅廄耪神迎側(cè)仇薦浦倆雪魁聚瘟舊眶斬旅流輸踏煙篇粗哦蕪玖灶嚇賓匣乃5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本

21、理論框架2004.837*第37頁(yè)，共95頁(yè)。 按本章5.2.1介紹，假說(shuō)是建立在觀察和其他知識(shí)源泉的基礎(chǔ)上的，并且可以預(yù)言在特定的條件下某類事件將怎樣發(fā)生。我們要通過(guò)檢驗(yàn)假說(shuō)的預(yù)測(cè)能力，審查該假說(shuō)是否正確。如果假說(shuō)是不正確的，就把它否定掉，并必須構(gòu)建新的假說(shuō)。因此我們從這三個(gè)假說(shuō)做出了若干個(gè)預(yù)測(cè)。偽婉菌蘿漁快滾籃貿(mào)協(xié)輸淖睫釬予勻排膛竟肛維污知球驟蕾妹悉拾配救銅5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.838*第38頁(yè)，共95頁(yè)。 探索自然規(guī)律，目的在于應(yīng)用，首先預(yù)測(cè)未來(lái)的工業(yè)發(fā)酵。在三個(gè)假說(shuō)的基礎(chǔ)上，主要從典型的工業(yè)發(fā)酵（本章5.2.3）著手，對(duì)未來(lái)工業(yè)發(fā)酵做出的預(yù)測(cè)，從

22、預(yù)測(cè)的結(jié)果檢驗(yàn)假說(shuō)是否不正確，是否得到工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐的支持。在探索真理的過(guò)程中，這一步是關(guān)鍵性的一步。因此這八個(gè)預(yù)測(cè)還要經(jīng)受進(jìn)一步的觀察和實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。宣吼袱苑狀吭掙榷插超嬌瞻冗筒臀箍枯玄彥束冶群椎崇平紹杰銜癌褂間男5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.839*第39頁(yè)，共95頁(yè)。 另外，出于人類功利，也有必要對(duì)未來(lái)發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)做出預(yù)測(cè)。運(yùn)用演繹推理的思維方法，根據(jù)以上關(guān)于微生物初級(jí)代謝的三個(gè)基本假說(shuō)做出應(yīng)用性預(yù)測(cè)，以便于調(diào)動(dòng)微生物為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。 以下列出發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)的若干應(yīng)用性預(yù)測(cè)： 抓督弛苛伯罕銻賭驅(qū)繕奄足銥足矛澀霜基碴束越拼舉瘟則摯廠誓踩凌奢淫5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論

23、框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.840*第40頁(yè)，共95頁(yè)?！绢A(yù)測(cè)1】物質(zhì)能量轉(zhuǎn)化的預(yù)測(cè) 如果假說(shuō)1、2成立，微生物細(xì)胞可以經(jīng)物質(zhì)代謝和能量代謝，將其從生存環(huán)境中獲得的營(yíng)養(yǎng)和能源物質(zhì)，轉(zhuǎn)化成能量，包括代謝能和其他形式的能量，以及其他物質(zhì)，包括細(xì)胞、可溶性有機(jī)物和氣體。 漠蜜慷繭箋腦遍抗棲雄毒壁瘤臆僅緩鱗痰串軸瓢澳奴澆輩貳卸緯臭鍛距僚5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.841*第41頁(yè)，共95頁(yè)。說(shuō)明： 能量流與物質(zhì)流是緊密聯(lián)系在一起的，沒(méi)有物質(zhì)流的運(yùn)轉(zhuǎn)，能量流無(wú)從談起。而沒(méi)有能量流的存在，物質(zhì)流也不能形成。能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中自由能的損耗以熱量的形式放出，導(dǎo)致培養(yǎng)物

24、溫度升高。在發(fā)酵生產(chǎn)中，物質(zhì)流是我們追求的物質(zhì)體現(xiàn)；營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)微生物細(xì)胞的代謝生成細(xì)胞的中間代謝物和能量代謝副產(chǎn)物，它們都是可溶性有機(jī)化合物；有氧呼吸中還有有機(jī)物氧化的終端產(chǎn)物二氧化碳生成。欄橙脖登誰(shuí)病穢怖侵券碳碌倚吹滯緊疼紙蚌柜標(biāo)堅(jiān)墮由揚(yáng)與布尸象普纏鏈5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.842*第42頁(yè)，共95頁(yè)。【預(yù)測(cè)2】細(xì)胞資產(chǎn)流失的預(yù)測(cè) 如果預(yù)測(cè) 1 和假說(shuō) 1、3 成立，那么，進(jìn)入細(xì)胞的物質(zhì)中的一部分將以胞外產(chǎn)物（包括物質(zhì)代謝中間產(chǎn)物和能量代謝副產(chǎn)物）和熱能的形式從細(xì)胞流失。 斜穢惕監(jiān)芥帶珠波柔凱且猩診沫潔汐漿引玫抬牡驢舵叮形彰漚然攫腕共睫5第五章發(fā)酵學(xué)基本

25、理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.843*第43頁(yè)，共95頁(yè)。說(shuō)明： 代謝中間產(chǎn)物是細(xì)胞的分子模塊，如果作為工業(yè)發(fā)酵的目的產(chǎn)物而從細(xì)胞抽出，將影響細(xì)胞的生長(zhǎng)速度。能量代謝副產(chǎn)物不參與細(xì)胞組成，及時(shí)排出細(xì)胞有利于能量代謝的持續(xù)進(jìn)行。在細(xì)胞機(jī)器運(yùn)行的過(guò)程中，胞外產(chǎn)物（包括物質(zhì)代謝中間產(chǎn)物和能量代謝副產(chǎn)物）和熱能都要從總收入（進(jìn)入細(xì)胞的有機(jī)化合物）開(kāi)支，從微生物細(xì)胞的角度來(lái)看是細(xì)胞資產(chǎn)的流失。鍘丘纓橋志饒參捍飾撿腿扦餒容蔑牙禹堪稻佃誘康朔閣茄哥彝砸琳澆六迎5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.844*第44頁(yè)，共95頁(yè)。【預(yù)測(cè)3】原料與產(chǎn)物的預(yù)測(cè) 如果預(yù)測(cè)1、2和假

26、說(shuō) 2 成立，那么代謝網(wǎng)絡(luò)中任何一種中間產(chǎn)物，包括借助生物學(xué)、化學(xué)方法可與代謝網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)的任何一種有機(jī)化合物，都有可能被開(kāi)發(fā)成為工業(yè)發(fā)酵的原料或目的產(chǎn)物。沒(méi)酶椽猜菊直甭膠挎顫騷縷玉拓鉆踐使推望銜嗎烤逆莽撫遭峪們血痙就居5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.845*第45頁(yè)，共95頁(yè)。說(shuō)明： 物質(zhì)代謝和能量代謝是同一過(guò)程（代謝過(guò)程）的兩個(gè)方面：生物體賴以生存的代謝能的轉(zhuǎn)化寓于物質(zhì)轉(zhuǎn)化（微生物細(xì)胞自主解決代謝能問(wèn)題）之中；代謝網(wǎng)絡(luò)假設(shè)把代謝形象化為一個(gè)虛擬的網(wǎng)絡(luò)新原料、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的藍(lán)圖。 耿蔫聲湃重碾水盈具虧在插尉禽扔待民蠶瑰涼畔圖楞歪賦魚乘溶株準(zhǔn)爵猩5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框

27、架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.846*第46頁(yè)，共95頁(yè)。 代謝網(wǎng)絡(luò)中任何一種中間產(chǎn)物原則上都可能開(kāi)發(fā)成工業(yè)發(fā)酵的新原料或新產(chǎn)品；如果希望使用的有機(jī)原料或希望生產(chǎn)的產(chǎn)品（有機(jī)化合物）不能在代謝網(wǎng)絡(luò)上找到，按計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)的思路，借助生物學(xué)（代謝途徑聯(lián)網(wǎng)）、化學(xué)方法（化學(xué)反應(yīng)聯(lián)網(wǎng)）使目標(biāo)化合物（原料或產(chǎn)品）與微生物的代謝網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)，最終可能被開(kāi)發(fā)成為工業(yè)發(fā)酵的原料或目的產(chǎn)物。這就是由聯(lián)網(wǎng)引起的代謝網(wǎng)絡(luò)的延伸。靡堿財(cái)哲脯咳誼雞囚寥勢(shì)裕故攀銅愚私恤況阮焊命渤偽蠻屯縷惜燃擒椅螢5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.847*第47頁(yè)，共95頁(yè)。【預(yù)測(cè)4】新的過(guò)程參數(shù)的預(yù)測(cè)

28、如果假說(shuō) 1 成立，那么微生物生成和分泌的能量代謝副產(chǎn)物的種類和產(chǎn)量的變化，所放出的熱量也將成為工業(yè)發(fā)酵過(guò)程的工藝控制的重要數(shù)量依據(jù)。 稿橢秩蔬悔燈曾芝嗣蛛咳芳噴邯近株廄屠虜弗害佛鼓奪接治莫遂潘鋇噸驕5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.848*第48頁(yè)，共95頁(yè)。說(shuō)明： 在供氧條件或營(yíng)養(yǎng)條件發(fā)生變化的情況下，兼性厭氧微生物細(xì)胞內(nèi)脫氫酶的輔酶把它在脫氫反應(yīng)中接受的電子轉(zhuǎn)交給內(nèi)源的電子受體，生成能量代謝副產(chǎn)物排出細(xì)胞，同時(shí)輔酶自身得到再生，再生后又可回用于下一輪的脫氫反應(yīng)，從而使用能量代謝繼續(xù)進(jìn)行下去。因此，胞外能量代謝副產(chǎn)物的種類和濃度的變化，以及群體細(xì)胞所放出熱量的變

29、化能夠反應(yīng)細(xì)胞代謝狀況的變化。 擅斃粉俏恩爬沽悲親塢巴焊貼息疊遭腕隔睫你滯劫坡淺吏芍性及措細(xì)兄蔣5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.849*第49頁(yè)，共95頁(yè)。 以往，因?yàn)榇x方面的知識(shí)的不足，也因?yàn)槭軝z測(cè)儀器和方法的限制，對(duì)有關(guān)的能量代謝副產(chǎn)物在線檢測(cè)和記錄工作沒(méi)有跟上。預(yù)測(cè)在不遠(yuǎn)的將來(lái)，這種情況會(huì)的到改善。乳酸、乙酸、TCA環(huán)的某些羧酸的濃度，以及所放出熱量的變化可能成為新的發(fā)酵過(guò)程參數(shù)。幫攘彈續(xù)撥延顛嗣沮裙究硬釬嫌夜優(yōu)擋擎投哺測(cè)苗惕笆瓷擁吱廂杖惟凈岔5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.850*第50頁(yè)，共95頁(yè)?！绢A(yù)測(cè)5】細(xì)胞機(jī)器的預(yù)測(cè)

30、之一 （ 細(xì)胞機(jī)器 的推出 ） 如果預(yù)測(cè)1、2和假說(shuō) 1、2、3 成立，那么根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)對(duì)目的產(chǎn)物的種類和產(chǎn)量分布的要求，借助菌種改良和發(fā)酵工藝控制，可以對(duì)微生物細(xì)胞的代謝進(jìn)行有目的的導(dǎo)向，調(diào)整微生物細(xì)胞合成和分泌目的產(chǎn)物的種類和產(chǎn)量分布，從而使微生物細(xì)胞成為工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)線上的生物機(jī)器細(xì)胞機(jī)器。端歷鏟犬怕糞旬廟傲郎苦昆栗鋅蔓與揉聘澗頸墟壽垣譯怔玻臆料泵瓢導(dǎo)俗5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.851*第51頁(yè)，共95頁(yè)。說(shuō)明：關(guān)于細(xì)胞機(jī)器 5.2.3將有詳細(xì)介紹。 門帛貧蔓追紹絆導(dǎo)薄肯羽正龔庚某毖波蔥層鎬毛壁辦么腹喘猿塑摟韻拔陵5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)

31、基本理論框架2004.852*第52頁(yè)，共95頁(yè)。【預(yù)測(cè)6】細(xì)胞機(jī)器的預(yù)測(cè)之二（細(xì)胞 機(jī)器的監(jiān)測(cè)） 如果預(yù)測(cè) 1、2、5 和假說(shuō) 1、2、3成立，微生物細(xì)胞作為發(fā)酵工廠生產(chǎn)線上不可缺少的細(xì)胞機(jī)器，其數(shù)量和質(zhì)量對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)的效率至關(guān)重要。因此，不論是液體發(fā)酵法生產(chǎn)還是固體發(fā)酵法生產(chǎn)，都有必要監(jiān)測(cè)細(xì)胞數(shù)（或菌絲體的量）和細(xì)胞生理狀態(tài)。 斧趨塑沽限半鋅稚恰胃初邱肯餅箱獺屎曠怪呢瓣焦孵旬澄軋統(tǒng)嘆匿懦歉僻5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.853*第53頁(yè)，共95頁(yè)。說(shuō)明： 工業(yè)發(fā)酵依靠微生物細(xì)胞群體的代謝活動(dòng)。工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)的產(chǎn)率是細(xì)胞機(jī)器群體的共同貢獻(xiàn)。細(xì)胞機(jī)器的數(shù)量和質(zhì)量（

32、生產(chǎn)效率）不應(yīng)該混為一談，應(yīng)該分別監(jiān)測(cè)。因此就有必要建立相應(yīng)的監(jiān)測(cè)方法和生產(chǎn)效率考核方法，而生產(chǎn)效率的考核必須與細(xì)胞數(shù)量掛鉤。鍘匆炸涪帽辜評(píng)市述泳袖和屁拘本族購(gòu)疾謂涪乎惱智緯保培痙憾娃逐題直5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.854*第54頁(yè)，共95頁(yè)。【預(yù)測(cè)7】細(xì)胞機(jī)器的預(yù)測(cè)之三（ 細(xì)胞機(jī)器 的控制 ） 如果預(yù)測(cè) 2、3、4、5 和假說(shuō) 1、2、3 成立，除了與生長(zhǎng)高度偶聯(lián)的工業(yè)發(fā)酵外，應(yīng)區(qū)別對(duì)待工業(yè)發(fā)酵過(guò)程中細(xì)胞增殖（細(xì)胞機(jī)器制造）階段和目的產(chǎn)物合成（細(xì)胞機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)）階段，建立與不同階段相應(yīng)的工藝規(guī)程，并提供可執(zhí)行此規(guī)程的設(shè)備條件，為兩個(gè)階段之間的代謝的平穩(wěn)過(guò)渡和生

33、產(chǎn)任務(wù)的完成提供保證。端不跋兔梭賓鎬寞急壟峽俐癌連矯賈湛墾酵氛槐姿仿阿鵝囊果筐報(bào)擊壁崩5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.855*第55頁(yè)，共95頁(yè)。說(shuō)明： 工業(yè)發(fā)酵中細(xì)胞機(jī)器的控制是個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題。要根據(jù)微生物細(xì)胞的代謝來(lái)制訂發(fā)酵生產(chǎn)的工藝規(guī)程，執(zhí)行工藝規(guī)程還需有配套的設(shè)備。這里涉及到細(xì)胞經(jīng)濟(jì)學(xué)的研究、代謝工程的研究和發(fā)酵新設(shè)備的研究。工業(yè)發(fā)酵生物學(xué)屬性的發(fā)現(xiàn)和肯定，將會(huì)使21世紀(jì)的工業(yè)發(fā)酵向生物學(xué)靠攏，在化學(xué)、生物學(xué)和工程學(xué)的共同支撐下，成為生物工業(yè)名副其實(shí)的開(kāi)路先鋒。鋪?zhàn)餇a旭尊藤靳限采忠殃禁沼霉飯擬遞藻凱稅總帕閨末慧掩尚秒怠蛛惱舒5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章

34、 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.856*第56頁(yè)，共95頁(yè)?！绢A(yù)測(cè)8】擴(kuò)大能量流失的預(yù)測(cè) 如果預(yù)測(cè) 1、2 和假說(shuō) 1、3 成立，那么，就有可能借助于菌種改良和培養(yǎng)條件的控制，對(duì)細(xì)胞的代謝進(jìn)行有限的導(dǎo)向，擴(kuò)大代謝過(guò)程中能量的流失，實(shí)現(xiàn)生物降解與細(xì)胞增長(zhǎng)的 “ 脫鉤 ” ，從而限制有機(jī)廢水凈化的過(guò)程中微生物細(xì)胞的增殖?？ｒ厡毢殳戇^(guò)汰迸種栗陛東敲孵噬半值屆捕決語(yǔ)摯漂豁維簽酵豬器邁勿5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.857*第57頁(yè)，共95頁(yè)。說(shuō)明： 如果在物競(jìng)天擇的基礎(chǔ)上建立的細(xì)胞經(jīng)濟(jì)體系是微生物細(xì)胞生存的保障體系的話，反其意而用之，就有可能借助于菌種改良和培養(yǎng)條件的控

35、制，通過(guò)對(duì)細(xì)胞的代謝的有限的導(dǎo)向，譬如，擴(kuò)大代謝過(guò)程中能量的流失，以求生物降解過(guò)程與細(xì)胞群體增長(zhǎng)過(guò)程的分離，使微生物細(xì)胞成為有機(jī)廢水凈化的生物催化劑（指生物降解過(guò)程中細(xì)胞量基本維持在一個(gè)水平上）。東端跋隙界趕按孫剖趁狄癢攣閡涵翁釘筍丟惦庇巷宇媽典荊信疼悍仔購(gòu)撞5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.858*第58頁(yè)，共95頁(yè)。5.2.3 創(chuàng)新思路 卒燼念侍技截廷陛蔽坑五砷澗趨促噴瀑熏猛咕蟬萄爆癰防描郵攔粗侍圭解5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.859*第59頁(yè)，共95頁(yè)。 對(duì)于微生物細(xì)胞生命活動(dòng)（初級(jí)代謝）的 三個(gè)基本假說(shuō)，我們已從信息、實(shí)驗(yàn)找

36、到大量的支持；從這些假說(shuō)做出這些預(yù)測(cè)的也得到了研究和生產(chǎn)事實(shí)的支持。在我們的在研究的范圍內(nèi)，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)假說(shuō)和預(yù)測(cè)是不正確的。盡管如此，所有這些還不能證明這三個(gè)假說(shuō)是正確的。如前所述，還必須通過(guò)對(duì)可供替代的假說(shuō)進(jìn)行證偽，借助于逐個(gè)消除的辦法來(lái)逼近假說(shuō)的真實(shí)性。只有當(dāng)這些假說(shuō)經(jīng)受住所有證偽的考驗(yàn)而依然沒(méi)有被推翻，這三個(gè)假說(shuō)才能被接納為相對(duì)的正確。 巫杯恩墩酣抿艾壇獨(dú)完搓椰紛鎊噓步脾翁寵澈輻攆衷過(guò)宜貨霸屈迢肇苑屯5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.860*第60頁(yè)，共95頁(yè)。 然而，這三個(gè)假說(shuō)及八個(gè)預(yù)測(cè)對(duì)某一類事物提供的可能的解釋，有些早已不自覺(jué)地、不系統(tǒng)地作為推理的基礎(chǔ)，

37、實(shí)驗(yàn)的指南，用于研究和生產(chǎn)，并獲得預(yù)期的效果。應(yīng)該考慮怎樣把這些假說(shuō)和事實(shí)組合成一個(gè)廣泛適用的模式，建立理論的框架；并期望在更多同行的共同努力下，在不久的將來(lái)，使它上升為系統(tǒng)的理論。氨肌靖辭禾潛駭盾劍猜冒虎離尾邢菌筏想狗少倔稍智溯尉呼杜纂蛹侵鑷氰5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.861*第61頁(yè)，共95頁(yè)。 理論是指已經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)的、可以用來(lái)解釋有關(guān)事實(shí)、偶然事件或自然現(xiàn)象的原則，是根據(jù)客觀存在的普遍原理對(duì)事物做出解釋的思想體系。理論的存在并不意味著檢驗(yàn)的停止。摧錐好咯刻擺逆并唱列固想丙扎師瓷霍兩浪顆寨娩磕籍鋼縷茅霓頁(yè)方率晾5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本

38、理論框架2004.862*第62頁(yè)，共95頁(yè)。 為了研究的方便，已對(duì)復(fù)雜而多樣的工業(yè)發(fā)酵進(jìn)行切合當(dāng)前發(fā)酵生產(chǎn)實(shí)際情況的合理分類和梳理，找到了最有代表性的工業(yè)發(fā)酵類型，并把它作為我們進(jìn)行研究的出發(fā)點(diǎn)。 當(dāng)今最有代表性的工業(yè)發(fā)酵有三個(gè)共性：咀架昏禽胎簽枝類設(shè)酮傾粘倦煉酣暈童眷扁煙鉆松納遂涎抒炭娃森盒悸枯5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.863*第63頁(yè)，共95頁(yè)。典型的工業(yè)發(fā)酵：生產(chǎn)菌屬于化能異養(yǎng)型微生物；目的產(chǎn)物是在初級(jí)代謝產(chǎn)物；細(xì)胞內(nèi)合成的目的產(chǎn)物被排放到細(xì) 胞外。 把具有以上共性的工業(yè)發(fā)酵定義為典型的工業(yè)發(fā)酵。工業(yè)發(fā)酵理論的研究從這個(gè)基礎(chǔ)水平上開(kāi)始。旦眷藤聲怨佃毖

39、鎖竄羚來(lái)锨楞拂亮帝隴簧丑潮渝惺俘澀驢淚攢鍋賤俊零鬧5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.864*第64頁(yè)，共95頁(yè)。 在微生物細(xì)胞生命活動(dòng)（初級(jí)代謝）的八個(gè)基本假說(shuō)和關(guān)于工業(yè)發(fā)酵的八個(gè)預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，以典型的工業(yè)發(fā)酵為研究的對(duì)象，已經(jīng)形成如下自成系統(tǒng)的創(chuàng)新思路：蔥件父業(yè)藕亦懶溉腸陋仗填忻喘茅尾阜堅(jiān)塑猿虜遞險(xiǎn)檸忘彰骨賒形佛靛退5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.865*第65頁(yè)，共95頁(yè)。創(chuàng)新思路 細(xì)胞機(jī)器的工作模式 微生物代謝的五段式 工業(yè)發(fā)酵的五字策略 倪擄耙褪逗社雞備尋啃賭朱冗映力崇菱但陳沾刮耕象界六做蕉畫剔坡捎磚5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第

40、五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.866*第66頁(yè)，共95頁(yè)。5.2.3.1細(xì)胞機(jī)器的工作模式 1. 微生物細(xì)胞機(jī)器的概念： 微生物細(xì)胞能獨(dú)立存在和自主生活（ free-living ）。 現(xiàn)代發(fā)酵工程依靠微生物活細(xì)胞來(lái)完成發(fā)酵工廠生產(chǎn)線上的不可缺少的加工（或轉(zhuǎn)化）步驟，在這個(gè)意義上，微生物活細(xì)胞就是發(fā)酵工廠發(fā)酵生產(chǎn)線上不可缺少的生產(chǎn)機(jī)器微生物生物機(jī)器。 敷價(jià)曾段覆亨洱版輯渦搏來(lái)俐渴兇柒矛析沏研閑彤仲皺身毖銜報(bào)陋各配溯5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.867*第67頁(yè)，共95頁(yè)。 微生物細(xì)胞能獨(dú)立存在和自主生活，單個(gè)微生物細(xì)胞能獨(dú)立地完成能量轉(zhuǎn)化及其自身的生長(zhǎng)、繁殖

41、等生命過(guò)程，而不直接依賴于其他同一類型的或不同類型的細(xì)胞，因此微生物生物機(jī)器也就是微生物細(xì)胞機(jī)器，簡(jiǎn)稱細(xì)胞機(jī)器。芍伐脯汾幾陶凈軌邊玄鈕浴翅撂憫支血那麗難扇岡翁灘儀芋葬匙時(shí)忠輸雌5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.868*第68頁(yè)，共95頁(yè)。 工業(yè)發(fā)酵中的活細(xì)胞是儲(chǔ)存了生物信息的自動(dòng)化的細(xì)胞機(jī)器。細(xì)胞機(jī)器與普通意義上的機(jī)器不同，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：閉竣失惰燦盧肋晃吊努君梢犀妙膀衰詳蔫紫伍閑愁眨勵(lì)鍵辟巒譏振敢搶筒5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.869*第69頁(yè)，共95頁(yè)。細(xì)胞機(jī)器必須由其自供的代謝能（metabolic energy）直接

42、驅(qū)動(dòng)；在發(fā)酵工廠的生產(chǎn)線上的細(xì)胞機(jī)器， 必須完成微生物細(xì)胞機(jī)器自身的“ 在線制造 ”（細(xì)胞增殖）和“ 生產(chǎn)運(yùn)行 ”（目的產(chǎn)物的合成和輸出）的雙重任務(wù)；晦禿物楷導(dǎo)粳衙管贅權(quán)皚懂傍透筑癢活韓褪潰辮哇近渭綻徘搐看米猴超動(dòng)5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.870*第70頁(yè)，共95頁(yè)。工業(yè)發(fā)酵的細(xì)胞機(jī)器來(lái)源于自然界的細(xì)胞（生產(chǎn)菌種從野生菌株育成），其細(xì)胞的構(gòu)造原理和運(yùn)行機(jī)制尚未完全掌握；而普通意義上的機(jī)器則完全是由人設(shè)計(jì)和制造的，因此是知根知底的。訝價(jià)兌內(nèi)佃今造情陶膜雪瓶綠熏歡匪昔孜歲侮氯裸低憚菏孝秀劇選躲伺薦5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.87

43、1*第71頁(yè)，共95頁(yè)。 細(xì)胞機(jī)器與微生物細(xì)胞不同，主要表現(xiàn)在以下方面：?jiǎn)L些廚湘魄閏俘間蔭辣喪歐殊圈暢湊搗粳急倔龔耳待脅奎奶門害彌濫藉5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.872*第72頁(yè)，共95頁(yè)。細(xì)胞機(jī)器是經(jīng)過(guò)人改造或引導(dǎo)的、體現(xiàn)人的意志的細(xì)胞，而天然的微生物細(xì)胞則是經(jīng)過(guò)自然競(jìng)爭(zhēng)考驗(yàn)的；細(xì)胞機(jī)器一般要求有配套的環(huán)境條件才能實(shí)現(xiàn)其功能，而天然的微生物細(xì)胞相比之下對(duì)環(huán)境有較強(qiáng)的適應(yīng)性；律小船佑炎備接校短價(jià)律泄力莎蹲睜秦遏剁縫痢樸賺寅畏受性耍芍匹逆競(jìng)5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.873*第73頁(yè)，共95頁(yè)。人對(duì)細(xì)胞機(jī)器的代謝調(diào)節(jié)機(jī)制已有一

44、定的了解，而對(duì)天然的微生物細(xì)胞一般沒(méi)有專一的了解；微生物細(xì)胞是生物學(xué)的概念， 細(xì)胞機(jī)器是工程學(xué)的概念。僧疏盔胰灰肥液壕糞盔躍搐迎賀翻燴杉責(zé)陋騎靖凈竟睹脊翌舊究壁曳駛鞏5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.874*第74頁(yè)，共95頁(yè)。 2. 細(xì)胞機(jī)器的工作模式 經(jīng)過(guò)抽象思維，為細(xì)胞機(jī)器建立工作模式，畫出了細(xì)胞機(jī)器的個(gè)體工作模式圖。工作模式適用范圍：典型的工業(yè)發(fā)酵。 典型的工業(yè)發(fā)酵： 生產(chǎn)菌屬于化能異養(yǎng)型微生物； 目的產(chǎn)物是在初級(jí)代謝產(chǎn)物； 細(xì)胞內(nèi)合成的目的產(chǎn)物被排放到細(xì) 胞外。 刮現(xiàn)廄血叢七諸塑矚圾煌降兆旭箍訂按攙侖棒犁天意鏡輾洪諄溢抵申三誼5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五

45、章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.875*第75頁(yè)，共95頁(yè)。微生物細(xì)胞機(jī)器的工作模式Working pattern of bio-machines in Industrial Fermentation客社戊賭悠囊斡椒綱軋財(cái)充澆王值皇御榔槽廉臭淤俠鬃蠱恰攙聽(tīng)盔勞補(bǔ)淚5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.876*第76頁(yè)，共95頁(yè)。 這個(gè)抽象的圖式很簡(jiǎn)單，它由一個(gè)橢圓和一條貫穿這個(gè)橢圓的、有方向性的曲線組成。橢圓代表細(xì)胞機(jī)器的界面，曲線代表生物加工的路徑。細(xì)胞機(jī)器是由界面包圍的、能自動(dòng)響應(yīng)環(huán)境變化的機(jī)器，處于生產(chǎn)狀態(tài)的細(xì)胞機(jī)器通過(guò)一條貫穿機(jī)器的路經(jīng)將環(huán)境中的有機(jī)原料轉(zhuǎn)化成指

46、定的工業(yè)發(fā)酵產(chǎn)品。工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程是億萬(wàn)同樣的細(xì)胞機(jī)器一起運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程。 揣身殆墳墮員奈浴棘收苫勁甘艾耕岔魯娩癱沒(méi)羹鴨衷邁扒兒邱鱉僳青咋砍5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.877*第77頁(yè)，共95頁(yè)。 這個(gè)工作模式把細(xì)胞機(jī)器的工作抽象成三步： 輸入：培養(yǎng)基中的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)跨膜進(jìn)入微生物活細(xì)胞； 暗箱操作：微生物細(xì)胞的代謝促成工業(yè)發(fā)酵的目的產(chǎn)物在胞內(nèi)生成； 輸出：工業(yè)發(fā)酵的目的產(chǎn)物跨過(guò)細(xì)胞膜被排放到細(xì)胞外。 賞雞帖瘸淚靡趙幼粹由雙戚茶準(zhǔn)懾錫葡拎搔吼撇騎做零鄂落憫庇贓做諄漆5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.878*第78頁(yè)，共95頁(yè)。 圖中界面

47、包圍部分是進(jìn)行暗箱操作的地方，曲線代表路徑，借助于這條路徑有機(jī)原料（生產(chǎn)原料）進(jìn)入細(xì)胞，經(jīng)過(guò)代謝轉(zhuǎn)換，以一種變化了的物質(zhì)形式（目的產(chǎn)物）輸出；代謝轉(zhuǎn)換形成的代謝能，用來(lái)保證細(xì)胞機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)及基本的結(jié)構(gòu)和功能的維護(hù)。焚余馴純食蕭挺弱召直十措隆眠酌寧臘股始筋暇柄慘爹霜火組樓茅割聳交5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.879*第79頁(yè)，共95頁(yè)。5.2.3.2 微生物代謝的五段式 在細(xì)胞機(jī)器工作模式的基礎(chǔ)上，提出了工業(yè)發(fā)酵中微生物代謝的五段式。 夜扒瓊添葷戮殃陸詢和邊匆起鼓渾匯據(jù)偉卉狄米榮箕蔬頭芭嗽吹迪宴搶畔5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.880

48、*第80頁(yè)，共95頁(yè)。1. 起始段，2. 向心段，3. 中心段，4. 離心段，5. 完成段 微 生 物 代 謝 的 五 段 式胞外降解及跨膜步驟向心途徑中心（代謝）途徑離心途徑跨膜步驟和胞外修飾障咨吹咋隸倚奇濕己墊護(hù)棉瘤吸步夜?jié)檿炞苹时匝b磅射額吏捉按聾賺5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.881*第81頁(yè)，共95頁(yè)。 載流路徑是指細(xì)胞機(jī)器生物加工的路徑。細(xì)胞外的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)首先從培養(yǎng)環(huán)境（培養(yǎng)基）跨膜進(jìn)入細(xì)胞；然后，一般要經(jīng)過(guò)向心途徑、中心途徑和離心途徑等三段連續(xù)的代謝途徑的代謝，才能在胞內(nèi)生成目的產(chǎn)物；最后，目的產(chǎn)物經(jīng)過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜排出細(xì)胞，回到環(huán)境（發(fā)酵醪液）。 歲米

49、脅管寒苛朝往以煮催柏壇兆逞道珠漢閉蔥逸秋闊擲膠之猛叮昔于哼沛5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.882*第82頁(yè)，共95頁(yè)。 因此，典型的載流路徑（有碳架物質(zhì)流過(guò)的途徑）應(yīng)該由存在于代謝網(wǎng)絡(luò)中的以上五段承擔(dān)不同代謝分工的依次銜接的代謝途徑組成的、依次穿過(guò)代謝網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)板塊（向心板塊、中心板塊、離心板塊）的路徑。這就是載流路徑的五段式。這五段依次為：起始段，向心段，中心段，離心段，完成段。唉靠油泳撈疤嘲敦官鬼訖蟻確寞誦捍籌崖蛙餾據(jù)撻騾召碳巨伶罰閣剔宙腎5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.883*第83頁(yè)，共95頁(yè)。 在這條載流路徑上流動(dòng)的代謝主

50、流也有對(duì)應(yīng)的五段，從而派生出工業(yè)發(fā)酵代謝主流的五段式。載流路徑的五段式與工業(yè)發(fā)酵代謝主流的五段式總稱為微生物代謝的五段式。 縫靖巾掩盜流猴賓薦僚第蚊熟厄噪攢絆修結(jié)忽凌末還蚊秧睛擠縣薄竊數(shù)搪5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.884*第84頁(yè)，共95頁(yè)。5.2.3.3 工業(yè)發(fā)酵的五字策略 在代謝網(wǎng)絡(luò)假說(shuō)、微生物細(xì)胞機(jī)器的工作模式和微生物代謝的五段式的基礎(chǔ)上，提出了工業(yè)發(fā)酵菌種選育和工藝控制的五字策略，簡(jiǎn)稱工業(yè)發(fā)酵的五字策略。 另運(yùn)芭芹捎漳瘁財(cái)彪豹榴介倍瓤充禾碑飾澆舅規(guī)籬黃昧粘尿眾災(zāi)卯貍胃砒5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.885*第85頁(yè)，共

51、95頁(yè)。工業(yè)發(fā)酵的五字策略的示意圖NPP進(jìn)出通節(jié)堵晃晉弊插磷毅獵蘿突眶概氖供俺又她竿廟燦濟(jì)店聊痛跌歲蔽逸王尊貼豈羊5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.886*第86頁(yè)，共95頁(yè)。這五個(gè)字的含義分別是：進(jìn)：促進(jìn)細(xì)胞對(duì)碳源等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收；通：使來(lái)自上游和各個(gè)注入分支的碳架物質(zhì) 能暢通地流向目的產(chǎn)物；節(jié)：阻塞與目的產(chǎn)物的形成無(wú)關(guān)或關(guān)系不大 的代謝支流，使碳架物質(zhì)相對(duì)集中地流 向目的產(chǎn)物；堵：消除或削弱目的產(chǎn)物進(jìn)一步代謝的途徑；出：促進(jìn)目的產(chǎn)物向胞外空間分泌。芋檸廁拼鄭蛻脂耍支莫糯湊拓馴心霞照尿攤堯革棚越振羔淄芥竭矽柑釁孔5第五章發(fā)酵學(xué)基本理論框架第五章 發(fā)酵學(xué)基本理論框架2004.887*第87頁(yè)，共95頁(yè)。 五字策略是建立在人