代谢工程：方法与应用（“十四五”国家重点出版物出版规划项目/生物工程理论与应用前

该书属于生物工程理论与应用前沿丛书，入选“十四五”国家重点出版物出版规划项目和国家科学技术学术著作出版基金项目。

该书属于生物工程理论与应用前沿丛书，入选“十四五”国家重点出版物出版规划项目和国家科学技术学术著作出版基金项目。
该书主要内容包括代谢工程的方法策略，代谢工程改造谷氨酸棒杆菌生产氨基酸、大肠杆菌生产典型平台化合物、枯草芽孢杆菌生产营养强化剂、光滑拟球酵母生产食品添加剂、酿酒酵母生产精细化学品以及代谢工程手段改善发酵微生物胁迫抗性等；可以作为食品、生
物、发酵等相关研究领域的科研工作者和研究生的参考用书，也可作为医药、化妆品等产业的科技人员的参考用书。本书的编写是对国内外代谢工程改造方法、工具和应用的全面归纳和总结，对我国微生物代谢工程研究领域的发展起到很大的推动作用，具有重要的学术
和应用价值。

刘立明，男，1976年3月出生，江南大学生物工程学院发酵工程专业毕业，获博士学位。现为江南大学食品科学与技术国家重点实验室教授，博士生导师，中国微生物学会会员，中国生物工程学会会员。
李树波，副教授，博士，任广西大学轻工与食品工程学院食品科学与工程系主任。
张丽，中共党员，博士，副教授，硕导。江苏高校“青蓝工程”优秀青年骨干教师培养对象，江苏省高层次创新创业人才引进计划科技副总，国家级学科竞赛指导工作“优秀指导教师”，荣获校“教学标兵”、“最受学生欢迎的教师”、“先进工作者”等。

目录
第一章 绪 论
第一节 发酵工程技术的现状与展望
一、 发酵工程技术简介
二、 发酵工程的发展现状
三、 生物发酵技术主要产品
四、 发酵工程技术的展望
第二节 发酵微生物及菌种优化现状
一、 发酵工业微生物
二、 发酵微生物的分离筛选
三、 工业发酵微生物菌种选育
四、 工业微生物育种的研究进展
五、 发酵工业菌种保藏
第三节 代谢工程在发酵工程中的应用
一、 代谢工程简介
二、 代谢工程研究内容
三、 代谢工程的主要研究方法
四、 代谢工程策略的研究现状
五、 代谢工程在发酵工程中的应用展望
参考文献
第二章 代谢工程的方法策略
第一节 微生物代谢特征
一、 微生物的分解代谢
二、 微生物的呼吸作用
三、 自养微生物的氧化
四、 能量的转换
五、 微生物的合成代谢
六、 微生物的代谢调节
七、 微生物的初级代谢及其产物
八、 微生物的次级代谢及其产物
第二节 生物网络模型的构建及发展
一、 生物网络模型的构建流程
二、 第一代生物网络模型的发展
三、 第二代生物网络模型的发展
第三节 代谢通量优化方法与策略
一、 路径设计
二、 路径构建
三、 路径评估
四、 途径优化
五、 总结与展望
参考文献
第三章 代谢工程改造谷氨酸棒杆菌生产氨基酸
第一节 谷氨酸棒杆菌基因组规模代谢网络及其生理特性
一、 谷氨酸棒杆菌
二、 谷氨酸棒杆菌基因组特性及其基因组规模代谢网络的构建
三、 谷氨酸棒杆菌的表达调控系统
四、 谷氨酸棒杆菌的研究中存在的科学问题
第二节 代谢工程改造谷氨酸棒杆菌生产 L-赖氨酸
一、 赖氨酸概述
二、 L-赖氨酸的生产
三、 微生物发酵法生产 L-赖氨酸的研究现状
四、 1,6-二磷酸果糖酶和果糖激酶对 L-赖氨酸合成的影响
五、 代谢调控 L-赖氨酸前体物和 NADPH 供应对 L-赖氨酸合成的影响
六、 代谢改造 L-赖氨酸终端生物合成途径对 L-赖氨酸合成的影响
第三节 代谢工程改造谷氨酸棒杆菌生产 L-甲硫氨酸
一、 L-甲硫氨酸概述
二、 L-甲硫氨酸的生产概况
三、 L-甲硫氨酸的生物合成代谢
四、 代谢工程改造 L-甲硫氨酸转运系统对 L-甲硫氨酸合成的影响
五、 强化合成途径对细胞合成 L-甲硫氨酸的影响
六、 增加胞内 NADPH 供应对细胞合成 L-甲硫氨酸的影响
第四节 代谢工程改造谷氨酸棒杆菌高产 L-异亮氨酸
一、 L-异亮氨酸概述
二、 L-异亮氨酸的生产方法及研究现状
三、 过量表达具有抗反馈抑制能力 TD 和 AHAS 对细胞合成
L-异亮氨酸的影响
四、 过量表达全局调控因子Lrp和双组分分泌系统BrnFE对细胞合成L-异亮氨酸的影响
五、 强化代谢途径和 NADPH 供应对细胞合成 L-异亮氨酸的影响
第五节 代谢工程改造谷氨酸棒杆菌生产 L-缬氨酸
一、 L-缬氨酸概述
二、 谷氨酸棒杆菌生物合成 L-缬氨酸
?、 全局调控因子 Lrp 对谷氨酸棒杆菌合成 L-缬氨酸的影响
四、 代谢途径改造对细胞合成 L-缬氨酸的影响
五、 C. glutamicum ATCC13869 高产 L-缬氨酸系统的构建
参考文献
第四章 代谢工程改造大肠杆菌生产典型平台化合物
第一节 大肠杆菌基因组规模代谢网络模型及其生理特性解析
一、 大肠杆菌基因组规模代谢网络模型
二、 大肠杆菌基因组规模代谢网络模型生理特性解析
三、 基因组规模代谢网络模型展望
第二节 代谢工程改造大肠杆菌生产 D-乳酸
一、 D-乳酸概述
二、 D-乳酸的应用领域
三、 D-乳酸的生产方法
四、 D-乳酸发酵菌株
五、 代谢工程改造大肠杆菌生产 D-乳酸
六、 代谢工程改造大肠杆菌生产 D-乳酸展望
第三节 代谢工程改造大肠杆菌生产硫酸软骨素
一、 硫酸软骨素概述
二、 硫酸软骨素的生产方法
三、 大肠杆菌生产硫酸软骨素
四、 利用大肠杆菌生产硫酸软骨素的展望
第四节 代谢工程改造大肠杆菌生产 L-苹果酸
一、 L-苹果酸概述
二、 L-苹果酸的应用领域
三、 L-苹果酸的生产方法
四、 代谢工程改造大肠杆菌生产 L-苹果酸
五、 代谢工程改造大肠杆菌生产 L-苹果酸展望
第五节 代谢工程改造大肠杆菌生产 5-氨基乙酰丙酸
一、 5-氨基乙酰丙酸概述
二、 5-氨基乙酰丙酸的应用领域
三、 5-氨基乙酰丙酸的生产方法
四、 代谢工程改造大肠杆菌生产 5-氨基乙酰丙酸
五、 代谢工程改造大肠杆菌生产 5-氨基乙酰丙酸展望
第六节 代谢工程改造大肠杆菌生产异戊二烯
一、 异戊二烯概述
二、 异戊二烯的工业应用领域
三、 异戊二烯的生产工艺
四、 代谢工程改造大肠杆菌生产异戊二烯
五、 代谢工程改造大肠杆菌生产异戊二烯展望
参考文献
第五章 代谢工程改造枯草芽孢杆菌生产营养强化剂
第一节 枯草芽孢杆菌基因组规模代谢网络模型及其生理特性解析
一、 枯草芽孢杆菌基因组尺度代谢网络的重构
二、 枯草芽孢杆菌代谢工程操作系统
三、 枯草芽孢杆菌基因组的简化
第二节 代谢工程改造枯草芽孢杆菌合成核黄素
一、 核黄素概述
二、 核黄素生物合成途径及其调控机制的解析
三、 高产核黄素枯草芽孢杆菌的构建策略
四、 代谢工程改造戊糖磷酸途径对细胞合成核黄素的影响
五、 代谢工程改造核黄素代谢途径对合成核黄素的影响
第三节 代谢工程改造枯草芽孢杆菌合成 N-乙酰氨基葡萄糖
一、 N-乙酰氨基葡萄糖概述
二、 枯草芽孢杆菌中 N-乙酰氨基葡萄糖合成途径的设计与构建
三、 空间组织工程优化 N-乙酰氨基葡萄糖合成途径
四、 基于模块途径工程优化 N-乙酰氨基葡萄糖合成代谢网络
五、 基于靶向代谢组学解析 N-乙酰氨基葡萄糖合成对细胞代谢的影响
六、 基于 N-乙酰氨基葡萄糖合成途径动力学特征鉴定限速步骤
第四节 代谢工程改造枯草芽孢杆菌生产莽草酸
一、 莽草酸概述
二、 莽草酸生产方法的研究进展
三、 代谢工程改造枯草芽孢杆菌莽草酸代谢途径
四、 基于13C 同位素示踪和 GC-MS 揭示枯草芽孢杆菌胞内莽草酸代谢流分布
五、 基于代谢工程优化枯草芽孢杆菌中莽草酸代谢途径
第五节 代谢工程改造枯草芽孢杆菌生产尿苷
一、 尿苷概述
二、 微生物中嘧啶核苷的合成途径及其调节机制
三、 尿苷生产菌株的育种策略
四、 不同代谢工程改造策略对B. subtilis 合成尿苷的影响
参考文献
第六章 代谢工程改造光滑球拟酵母生产食品添加剂
第一节 光滑球拟酵母基因组规模代谢网络模型及其生理特性解析
一、 光滑球拟酵母生理特性
二、 光滑球拟酵母 CCTCC M202019 全基因组测序与特征分析
三、 光滑球拟酵母基因组规模代谢网络模型 iNX804 的构建与应用
四、 光滑球拟酵母基因组规模转录调控网络模型的构建与分析
第二节 代谢工程改造光滑球拟酵母生产丙酮酸
一、 丙酮酸概述
二、 ATP 合成酶亚基缺失对光滑球拟酵母合成丙酮酸的影响
三、 异源 NAD + / H 再生系统对丙酮酸发酵的影响
四、 异源 NAD + / H 再生系统对丙酮酸合成途径的影响
五、 异源 NAD + / H 再生系统对丙酮酸分解途径的影响
第三节 代谢工程改造光滑球拟酵母生产富马酸
一、 富马酸概述
二、 重构胞质 TCA 还原路径生产富马酸前体苹果酸
三、 定向改造富马酸酶生产富马酸
四、 重构线粒体 TCA 氧化路径生产富马酸
五、 重构尿素循环和嘌呤核苷酸循环对富马酸合成的影响
六、 模块路径工程优化多基因合成路径生产富马酸
第四节 代谢工程改造光滑球拟酵母生产 3-羟基丁酮
一、 3-羟基丁酮概述
二、 构建胞质丙酮酸脱羧途径对 3-羟基丁酮合成的影响
三、 构建线粒体丙酮酸脱羧途径对 3-羟基丁酮合成的影响
四、 代谢工程改造丙酮酸裂解途径对 3-羟基丁酮合成的影响
第五节 代谢工程改造光滑球拟酵母生产 α-酮戊二酸
一、 α-酮戊二酸概述
二、 抑制 α-KGDH 活性对细胞合成 α-酮戊二酸的影响
三、 调控 α-KGDH 活性对细胞合成 α-酮戊二酸的影响
四、 过量表达 ACS2 提高对 α-酮戊二酸合成的影响
五、 过量表达 PDC1 对 α-酮戊二酸合成的影响
参考文献
第七章 代谢工程改造酿酒酵母生产精细化学品
第一节 酿酒酵母基因组及其生理特性解析
一、 酿酒酵母简介
二、 酿酒酵母基因组研究进展
三、 酿酒酵母表达系统
四、 后基因组时代的酿酒酵母研究策略
第二节 代谢工程改造酿酒酵母生产乙醇
一、 生物燃料
二、 酿酒酵母中原核基因表达体系的构建
三、 还原型戊糖代谢途径的构建
四、 二氧化碳对生物乙醇发酵的影响
第三节 代谢工程改造酿酒酵母生产 L-鸟氨酸
一、 鸟氨酸概述
二、 L-鸟氨酸合成途径的模块化与 L-精氨酸的反馈调节
三、 去代谢区室化及强化中心氮代谢对鸟氨酸合成的影响
四、 调控葡萄糖效应对鸟氨酸合成能力的影响
第四节 代谢工程改造酿酒酵母生产番茄红素
一、 番茄红素概述
二、 微生物发酵法合成番茄红素的研究现状
三、 敲除基因 ypl062w 强化前体物质供给
四、 敲除 ypl062w 对萜类产物合成转录水平的影响研究
五、 番茄红素合成路径与酿酒酵母底盘细胞的适配性研究
第五节 代谢工程改造酿酒酵母生产多不饱和脂肪酸
一、 多不饱和脂肪酸概述
二、 脂肪酸脱氢酶的研究进展
三、 脂肪酸延长酶的研究进展
四、 代谢工程改造微生物生产 PUFAs 的研究进展
五、 多不饱和脂肪酸合成途径中关键酶的克隆及其功能鉴定
六、 酿酒酵母中 Δ8 合成途径的构建
参考文献
第八章 代谢工程手段改善发酵微生物胁迫抗性
第一节 代谢工程策略改善工业微生物胁迫抗性
一、 前言
二、 工业微生物面临的胁迫压力及其应答机制
三、 提高微生物抵御环境胁迫的耐受性策略
第二节 代谢工程改造光滑球拟酵母抵御环境胁迫
一、 前言
二、 代谢工程改造光滑球拟酵母抵御渗透压胁迫
三、 代谢工程改造光滑球拟酵母抵御高盐胁迫
四、 代谢工程策略改善光滑球拟酵母抵御酸胁迫的能力及其机制解析
第三节 代谢工程改造乳酸菌抵御环境胁迫
一、 前言
二、 代谢工程策略改善乳酸乳球菌抵御环境胁迫的能力
三、 缺失 CcpA 基因对保加利亚乳杆菌抵御环境胁迫的影响
四、 过量表达过氧化氢酶对嗜热链球菌抵御环境胁迫的影响
第四节 代谢工程改造酿酒酵母抵御环境胁迫
一、 前言
二、 酿酒酵母抵御各种环境胁迫的生理机制解析
三、 海藻糖代谢途径与酿酒酵母抗逆性的生理机制解析
四、 基于胞内蛋白质平衡改善酿酒酵母耐热性
五、 过量表达关键酶基因对酿酒酵母胁迫耐性的影响
第五节 代谢工程改造大肠杆菌抵御环境胁迫
一、 前言
二、 大肠杆菌应对环境胁迫的响应机制
三、 转录调节蛋白 IrrE 对大肠杆菌抵御盐胁迫的生理机制解析
四、 微生物耐热元件的挖掘及其对细胞鲁棒性的影响
参考文献
缩略语