摘要：本文讨论了代谢工程的一些基本概念和基本原理，以及代谢工程原理在次级代谢产物的设计育种中的应用；并结合近年来在代谢工程领域所开展的一些次级代谢产物的育种工作，介绍了抗生素代谢途径分析和修饰的研究进展以及提高抗生素产量和改善菌种生产性能的新思路。

摘要：酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)作为"细胞动力车间"能够生产生物燃料和工业产品,2,3-丁二醇(2,3-BD)是其重要的一种次级代谢产物,广泛应用于工业化生产。但野生型***合成2,3-BD的效率低,制约着工业化生产进程,因此,应用代谢工程法优化代谢途径来解决这一问题极其重要。该研究对近年来利用代谢工程手段来提高*** 2,3-BD产量的策略进行了总结,主要包括:过表达2,3-BD合成途径中的关键酶编码基因;敲除编码乙醇、甘油、乙酸等分支途径的关键酶基因;利用可再生能源合成2,3-BD;应用辅因子工程手段对***合成2,3-BD的代谢网络进行重新设计及合理改造等。对***未来的研究方向进行了展望,为实现生物燃料2,3-BD的工业化生产提供了保障。

摘要：植物挥发性物质在植物之间和植物与昆虫间的化学通讯中起着重要作用。有关这些次生物质的生物合成、代谢调控、生理功能以及与环境相互作用的研究近十多年来取得了重要进展。迄今为止,已经有30多种植物挥发性物质的合成酶基因被克隆。这些基因调控着植物萜类、芳香化合物、脂肪酸衍生物这三大类主要挥发性物质的生物合成。由于潜在的应用价值,近几年该领域颇受注目,特别是应用基因工程技术设计植物释放特殊气味物质,诸如特定的驱避剂或者其它控制植物或昆虫行为的特殊气味乃至与人类健康相关的药用气味物质。该文就植物挥发性物质的生物合成、生理和生态功能以及基因工程方面的研究进展作一概述。

摘要：L-酪氨酸属于芳香氨基酸,广泛应用于食品、医药以及化工等领域。由于天然微生物合成积累L-酪氨酸的能力很低,近几年利用代谢工程的方法进行途径改造和全局代谢途径优化取得了显著成效。解除反馈抑制、增加前体供应、阻断竞争途径以及调控转运等代谢改造策略非常有效地提高了L-酪氨酸的产量。而模块化工程、全局转录装置工程、小RNA工程等新技术使L-酪氨酸产量更上一个水平。L-酪氨酸代谢途径是多基因和多调控方式协同控制的复杂代谢网络,随着生物技术的发展,重新合理设计、人工合成和全局优化将是未来L-酪氨酸代谢工程发展的方向。

摘要：芳香族化合物广泛应用于化工、食品及医药等领域,多来自于化工合成或天然产物提取。天然微生物也具有合成芳香族化合物的能力,以维持自身生命活动代谢需求,但其积累能力较低。近几年利用代谢工程的方法对微生物特别是大肠杆菌进行途径优化、设计、改造等方法在提高其芳香族化合物的发酵产量方面取得了显著成效,并且创新地生产出多种有价值的芳香族衍生物。这些研究成果对于未来以合成生物学和细胞工厂为基础利用可再生资源进行工业生物制造,解决化石能源危机和天然产物提取等问题具有重要意义。

摘要：“代谢工程”是生物工程专业本科生与研究生的专业核心课程,无论是应对新兴产业的“智能制造”,还是针对传统发酵工业的升级改造,都能体现其“新工科”的特点。“代谢工程”更注重于培养学生综合运用专业知识来解决实践问题的能力,即合理进行代谢途径与调控网络的设计,实现目的产物的“生物智造”。基于“代谢工程”综合性、时效性、应用性都很强的特点,我们通过明确课程定位、注重经典内容、紧跟学科发展、突出实际应用、强调师生互动等教学方式,不断优化教学体系和教学内容,提出了注重衔接、案例启发、前沿展示、归纳总结等多种教学思路,在教学过程中有效地激发了学生学习兴趣,增强了学生的学习效果,为高层次“新工科”创新人才培养奠定了基础。

摘要：ω-7脂肪酸(C16:1△9,C18:1△11,C20:1△13),特别是棕榈油酸(C16:1△9)具有重要的工业、营养和医药价值。这些珍稀脂肪酸大多在一些野生植物的种子中合成,不能商业化生产。对普通油料作物的油脂代谢途径进行遗传修饰,使其种子大量合成并积累ω-7脂肪酸,已成为生物技术和可再生资源研究的一个热点领域。基因操作的主要靶标包括:不同来源的△9脱氢酶的应用、提高底物(C16:0)的浓度、共表达质体型和内质网型?9脱氢酶以及代谢物流的优化等。该文在解析ω-7脂肪酸生物合成途径及其调控网络的基础上,重点论述了ω-7脂肪酸代谢工程的技术策略、研究进展和存在的问题,并进一步讨论了油脂物组学和转基因组学等组学技术在鉴定参与ω-7脂肪酸生物合成途径及其调控的特异基因和优化油脂代谢工程设计上的应用前景。

摘要：异戊二烯主要用于生产合成橡胶,还用于生产多种精细化工品及黏合剂和润滑剂。目前异戊二烯完全由石化原料生产。随着全球气候变暖和化石资源的日益短缺,构建以廉价生物质或CO2为原料的异戊二烯生物法合成线路已引起研究者的极大关注。中国科学院上海植物生理生态研究所杨琛课题组在蓝细菌中构建异戊二烯合成途径,利用代谢流量分析和代谢组学分析指导蓝细菌中异戊二烯合成途径的设计和改造,通过循环鉴定合成途径限速步骤和解除限速步骤,逐步提高异戊二烯合成途径的代谢通量,最终经过一系列改造后获得的工程菌可将光合作用所固定的碳的40%用于异戊二烯的合成,产量高达1.26 g/L。除了高效合成异戊二烯,该研究所构建的工程菌还可以作为平台,构建光合自养细胞工厂,合成各种萜类化合物。

摘要：代谢工程(MetabolicEngineering),亦称途径工程(PathwayEngineering)和代谢设计(MetabolicDesign),是一门利用分子生物学原理系统分析细胞代谢网络,并通过DNA重组技术合理设计细胞代谢途径及进行遗传修饰,进而完成细胞特性改造的应用性学科。对代谢工程中MFA、MCA进行了描述,并列举了它们在代谢网络分析和代谢工程中的应用实例。

摘要：代谢工程包括推理性代谢工程及逆代谢工程。针对限制生物活性的因素 ,从不同的途径设计代谢改变策略 ,采用重组DNA技术解除或削弱该影响 ,提高目的产物的产率 ,是生化工程学科提高生物活性的新兴研究领域。讨论了推理性代谢工程及逆代谢工程的设计及应用。