途径工程 第三代基因工程PDF电子书下载

1 概述 1

1.1 途径工程的基本概念 1

1.1.1 途径工程和基本定义 1

1.1.2 途径工程的基本过程 3

1.1.3 途径工程的基本原理 5

1.2 途径工程的研究内容 7

1.2.1 途径工程的研究概要 7

1.2.2 途径工程的研究技术 8

1.2.3 途径工程的研究战略 8

1.3 途径工程的研究意义 11

1.3.1 生物工程的学科体系 11

1.3.2 途径工程的重要地位 12

1.3.3 途径工程的发展前景 17

2 细胞代谢途径的解析与控制 20

2.1 细胞代谢的基本概念 20

2.1.1 胞内代谢概况 20

2.1.2 胞内代谢的物料平衡与数据的重现必 23

2.2 代谢途径的组合 24

2.3 细胞代谢流的分析与测定 28

2.3.1 细胞代谢流分析的基本理论 28

2.3.2 解脂假丝酵母柠檬酸发酵代旋流的分析 31

2.3.3 细胞代谢流的测定 32

2.4 代谢网络的结构分析及其应用 33

2.4.1 代谢网络结构组成的基本概念 33

2.4.2 代谢刚性 34

2.4.3 代谢网络结构的基本类型 35

2.4.4 代谢网络的节点 36

2.4.5 网络应答(Network Response) 38

2.4.6 主要节点刚性的评估 39

2.4.7 1,6-二磷酸果糖的超量生产 39

2.5 代谢控制分析 44

2.5.1 代谢控制分析的基本理论 44

2.5.2 代谢途径分析的应用 46

2.5.3 代谢控制分析的局限性 48

3 途径操作的基本原理与技术 50

3.1 原核生物的同源重组 50

3.1.1 原核细菌的基因转移程序 50

3.1.2 与同源重组有关的原核生物基因 54

3.1.3 同源重组途径 57

3.1.4 同源重组模型 58

3.1.5同源重组的影响因素 60

3.1.6 同源重组在途径操作中的实际应用 60

3.2 真核生物的基因打靶 66

3.2.1 真核细胞的基因导入法 66

3.2.2 基因打靶的战略 76

3.2.3 提高基因打靶效率的途径 80

3.2.4 基因敲除的实际应用 81

3.3 转座子与转座作用 81

3.3.1 插入顺序 82

3.3.2 复合元件 83

3.3.3 转座的分子机制 84

3.4 逆转录病毒与逆座子 86

3.4.1 包含类似转座过程的逆转录病毒生活周期 87

3.4.2 酵母转座子Ty元件的结构与功能 92

3.4.3 逆座子的基本特性 93

4 初级代谢的途径 95

4.1 乙醇 95

4.1.1 发酵生产乙醇的 95

4.1.2 酵母菌属乙醇发酵途径的改良 98

4.1.3 移动发酵单胞菌中戊糖代谢途径的引入 100

4.1.4 梭菌属生产乙醇的可行性分析 101

4.1.5 生产乙醇的重组大肠杆菌的构建 102

4.1.6 产酸克雷伯氏菌中乙醇生成途径的引入 104

4.1.7 直接利用太阳能合成乙醇的光合细菌途径设计 105

4.2 有机酸醇 106

4.2.1 丙酮丁醇 107

4.2.2 1,2-丙一醇 109

4.2.3 1,3-丙二醇 110

4.2.4 丙三醇(甘油) 111

4.2.5 木糖醇 112

4.2.6 琥珀酸 112

4.2.7 乳酸 114

4.2.8 联乙酰 115

4.3 氨基酸 116

4.3.1 氨基酸途径工程的操作战略 117

4.3.2 苏氨酸工程菌的构建 117

4.3.3 导亮氨酸工程菌的构建 120

4.3.4 芳香族氨基酸工程菌的构建 121

4.3.5 赖氨酸工程菌的构建 123

4.3.6 丙氨酸工程菌的构建 126

4.4 维生素 126

4.4.1 维生素C 127

4.4.2 生物素 128

4.4.3 维生素A 129

4.4.4 辅酶Q 130

4.5 生物色素 136

4.5.1靛蓝 136

4.5.2 类胡萝卜素 136

4.6 多聚物 141

4.6.1 聚羟烷酸酯(PHAS) 142

4.6.2聚羟丁酯戊酯共聚物(PHBV) 143

4.6.3产多聚物的转基因植物 144

4.6.4果聚糖 145

4.6.5黄原胶 146

4.7 氢气 149

5 次级代谢的途径工程 151

5.1 聚酮类抗生素的生物合成途径 151

5.1.1 红霉素 151

5.1.2 雷帕霉素 156

5.1.3 得福霉素 158

5.1.4 除虫菌素 160

5.1.5 泰乐菌素 162

5.1.6 道诺红菌养和阿霉素 164

5.1.7 丁省霉素 166

5.1.8 放线菌紫素 167

5.1.9 光神霉素 168

5.1.10 乌达霉素 170

5.2 聚酮生物合成的途径操作 170

5.2.1 聚酮生物合成的分子机制 171

5.2.2 聚酮合酶各组成模件的操作战略 171

5.2.3 聚酮生物合成基因的异源表达 174

5.3 非核糖体肽类化合物的途径操作 175

5.3.1 非核糖体肽合成酶结构与催化剂制 176

5.3.2 杂合肽-聚酮天然产物的生物合成 177

5.3.3 NRPS和PKS功能杂合模式的遗传学 184

5.3.4 杂合肽-聚酮类代旋物途径操作的发展前景 187

5.4 -内酰胺类抗生素的途径操作 188

5.4.1 青霉素和头孢菌素的生物合成途径 188

5.4.2 青霉素和头孢菌素的途径代谢流控制 191

5.4.3 青霉素和头孢菌素的途径设计 192

5.4.4 克拉维酸的生物合成途径 193

5.4.5 碳青霉烯类抗生素的生物合成途径 194

5.5 氨基糖苷类抗生素的生物合成途径 197

5.6 林可胺类抗生素的生物合成途径 199

6 细胞遗传特性修饰的途径工程 202

6.1 非生物物质的降解 202

6.1.1 微生物物降解非生物物质的战略 202

6.1.2 聚氯联苯的降解 204

6.1.3 氯代烯烃的降解 205

6.1.4 苯、甲苯和对二甲苯混合物的降解 209

6.2 碳氮代谢途径设计 211

6.2.1 氮代谢途径的优化 212

6.2.2 底物吸收的改善 212

6.2.3 底物利用范围的扩展 213

6.2.4 糖酵解途径的修饰 218

6.2.5 葡萄糖效应的解除 218

6.2.6 辅助因子工程 220

6.3 微生物生理特性改良 221

6.3.1 氧利用率的提高 221

6.3.2 超代谢流的防止 222

6.3.3 遗传稳定性的维持 224

6.3.4 蛋白质加工过程的强化 227

6.3.5 生物过程性能的改良 227

6.4 植物遗传特性修饰 228

6.4.1 控制果实成熟的转基因植物 230

6.4.2 抗虫害的转基因植物 231

6.4.3 抗病毒的转基因植物 232

6.4.4 抗除草剂的转基因植物 233

6.4.5 改变花型花色的转基因植物 234

6.4.6 抗环境压力的转基因植物 234

6.4.7 产生高品质产物的转基因植物 234

6.5 转基因动物构建 235

6.5.1 转基因鼠 235

6.5.2 转基因兔、猪、和羊 236

6.5.3 转基因牛 237

6.5.4 转基因鸡 237

6.5.5 转基因鱼 237

6.6 基因治疗 238

6.6.1 基因治疗的基本战略 239

6.6.2 治疗基因的选择 240

6.6.3 基因转移的方式 241

6.6.4 转基因表达的控制 243

6.6.5 遗传病的治疗 243