发酵学基本理论框架

1、第五章第五章2004.8发酵原理2本章提示：本章提示：1.1. 对于学科来说，其基本理论的建立往往对于学科来说，其基本理论的建立往往是其走向成熟的标志吗？能不能说发酵是其走向成熟的标志吗？能不能说发酵原理课程是发酵学科向生物工程学科系原理课程是发酵学科向生物工程学科系统升级的关键课程统升级的关键课程？2.2. 发酵工程的基本理论的组成。发酵工程的基本理论的组成。3.3. 试述自然规律（试述自然规律（the order of naturethe order of nature）的含义，并比较自然规律与假说这两个概的含义，并比较自然规律与假说这两个概念。念。4.4. 什么叫创新？什么叫创新思路？什

2、么叫创新？什么叫创新思路？5.5. 试述真理的含义，并比较相对真理和绝试述真理的含义，并比较相对真理和绝对真理这两个概念。对真理这两个概念。2004.8发酵原理32004.8发酵原理4 上个世纪下半叶，有关发酵工程的科学研上个世纪下半叶，有关发酵工程的科学研究已经显示了发酵学科与其相关学科的相互交究已经显示了发酵学科与其相关学科的相互交叉和融合；叉和融合；21世纪这种交叉和融合将更加突出。世纪这种交叉和融合将更加突出。发酵科学研究中，生物化学、分子生物学、微发酵科学研究中，生物化学、分子生物学、微生物代谢生理学、细胞学等生物学分支学科的生物代谢生理学、细胞学等生物学分支学科的相互交叉和融合，发

3、酵学、化学、生物学的相相互交叉和融合，发酵学、化学、生物学的相互交叉和融合，以及自然科学、社会科学和哲互交叉和融合，以及自然科学、社会科学和哲学的相互交叉和融合，正在推动发酵科学理论学的相互交叉和融合，正在推动发酵科学理论和方法的发展。这样的相互交叉和融合催生了和方法的发展。这样的相互交叉和融合催生了发酵学基本理论框架，并发酵学基本理论框架，并正在促进发酵学科的正在促进发酵学科的成熟和发酵学的形成。成熟和发酵学的形成。 2004.8发酵原理52004.8发酵原理7 2004.8发酵原理92004.8发酵原理102004.8发酵原理112004.8发酵原理122004.8发酵原理132004.8

4、发酵原理142004.8发酵原理152004.8发酵原理16代谢能支撑假说：代谢能支撑假说： 能直接推动生命活动（做细胞能直接推动生命活动（做细胞功）的能量形式叫做代谢能。微生功）的能量形式叫做代谢能。微生物细胞依靠其自备的能量转换机构，物细胞依靠其自备的能量转换机构，把化学能或光能持续地转化成代谢把化学能或光能持续地转化成代谢能，并直接用来支撑其自身的生命能，并直接用来支撑其自身的生命活动。活动。2004.8发酵原理172004.8发酵原理18代谢能支撑假说提示：代谢能支撑假说提示： 工业发酵成功的工业发酵成功的底线是要有微生物生底线是要有微生物生命活动。命活动。 2004.8发酵原理192

5、004.8发酵原理202004.8发酵原理21代谢网络假说：代谢网络假说： 代谢途径与输送系统在蛋白质水代谢途径与输送系统在蛋白质水平上整合、在辅因子水平上协调而形平上整合、在辅因子水平上协调而形成的横跨微生物活细胞内外的代谢网成的横跨微生物活细胞内外的代谢网络，是可调节的、无尺度的网络，代络，是可调节的、无尺度的网络，代谢网络作为一个整体来承担微生物细谢网络作为一个整体来承担微生物细胞的物质代谢和能量代谢。胞的物质代谢和能量代谢。2004.8发酵原理222004.8发酵原理232004.8发酵原理242004.8发酵原理252004.8发酵原理262004.8发酵原理272004.8发酵原理

6、282004.8发酵原理292004.8发酵原理302004.8发酵原理312004.8发酵原理322004.8发酵原理332004.8发酵原理342004.8发酵原理352004.8发酵原理362004.8发酵原理372004.8发酵原理382004.8发酵原理392004.8发酵原理402004.8发酵原理412004.8发酵原理422004.8发酵原理432004.8发酵原理442004.8发酵原理452004.8发酵原理462004.8发酵原理472004.8发酵原理482004.8发酵原理492004.8发酵原理502004.8发酵原理512004.8发酵原理522004.8发酵原理

7、532004.8发酵原理542004.8发酵原理552004.8发酵原理562004.8发酵原理572004.8发酵原理582004.8发酵原理592004.8发酵原理602004.8发酵原理612004.8发酵原理622004.8发酵原理632004.8发酵原理642004.8发酵原理652004.8发酵原理662004.8发酵原理672004.8发酵原理682004.8发酵原理692004.8发酵原理702004.8发酵原理712004.8发酵原理722004.8发酵原理732004.8发酵原理742004.8发酵原理752004.8发酵原理76微生物细胞机器的工作模式微生物细胞机器的工作

8、模式Working pattern of bio-machines in Industrial Fermentation2004.8发酵原理772004.8发酵原理782004.8发酵原理792004.8发酵原理802004.8发酵原理81微微 生生 物物 代代 谢谢 的的 五五 段段 式式胞外降解胞外降解及跨膜步及跨膜步骤骤向向心心途途径径中心（代谢）途径中心（代谢）途径离离心心途途径径跨膜步骤跨膜步骤和胞外修和胞外修饰饰2004.8发酵原理82 载流路径是指细胞机器生物加工的载流路径是指细胞机器生物加工的路径。路径。细胞外的营养物质首先从培养环细胞外的营养物质首先从培养环境（培养基）跨膜进入细胞；然后，一境（培养基）跨膜进入细胞；然后，一般要经过向心途径、中心途径和离心途般要经过向心途径、中心途径和离心途径等三段连续的代谢途径的代谢，才能径等三段连续的代谢途径的代谢，才能在胞内生成目的产物；最后，目的产物在胞内生成目的产物；最后，目的产物经过细胞质膜排出细胞，回到环境（发经过细胞质膜排出细胞，回到环境（发酵醪液）。酵醪液）。 2004.8发酵原理832004.8发酵原理842004.8发酵