大肠杆菌甘油发酵代谢的定量分析
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.动力学理论和模型构建 三.模型模拟 四.实验验证
一、研究背景
甘油是生物柴油、油脂化合物、生物乙醇 等工业生产的副产物，因此它容易获得， 价格便宜，另外甘油具有较高的还原度。 基于以上优点，甘油成为具有吸引力的燃 料和化学品合成碳源。
本文通过构建动力学模型和利用MCA对 甘油在E.coli中的发酵代谢进行定量分析， 进而寻找基因操作的主要目标来提高产物 合成。
模拟了233个时间点：
弹性系数：
弹性系数：
代谢通量控制分析 通量控制连接定理： 通量控制加和定理：
环路的通量控制连接定理：
E1
X
A
Q
E3
E2
R
E4 P
B E5 Y
四.实验证实
基于以上模拟结果，过表达甘油脱 氢酶（glyDH）和二羟基丙酮激酶 （DHAK）应该能够显著地增加甘 油利用和乙醇合成的代谢通量。
二.动力学理论和模型构建
代谢通量控制分析 通量控制系数： 弹性系数： 通量控制连接定理： 通量控制加和定理：
质量平衡方程
质量平衡方程：
反应动力学方程：
三.模型模拟
表一中的质量平衡方程（包括胞外代谢物甘油、乙醇、 生物量和11种胞内代谢物）是14个常微分方程。 ——Matlab ode23t 。 主要步骤为： 1.在Matlab中编写函数名为model的m文件 2.在Command Window (命令窗口)中输入： X0=[11.07*1000/92,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,0.1623]; [t X]= ode23t(@model,[0 360000],X0);
本文进一步证实了过表达glpF 、 tpiA 、pflB、 adhE对于甘油利用没有显著地改善。
这一研究可以改善代谢工程策略，从而提高乙醇 的产率。通过过表达这两种酶可以将甘油生产乙 醇的效率提高到20g/L,是理论最大产率的92%。
赵鑫尹静张文倩王冠一徐志博杨晓娜袁倩倩报告人袁倩倩2012621甘油是生物柴油油脂化合物生物乙醇等工业生产的副产物因此它容易获得价格便宜另外甘油具有较高的还原度
大肠杆菌甘油发酵 代谢的定量分析
小组成员：赵鑫、尹静、张文倩 王 冠一、徐 志博、杨晓娜、袁倩倩 、 贾斌 报告人—袁倩倩
2012-6-21
本研究用野生型E. coli MG1655过 表达两种酶
单独过表达两种酶时，对甘油代谢只有微弱的影响， 但是同时过表达两种酶时效率提高了2.4倍。
总结：
大肠杆菌中甘油发酵代谢的定量分析利用动力学 模型和代谢控制分析揭示了甘油脱氢酶（glyDH） 和二羟基丙酮激酶（DHAK）是控制甘油代谢酶。 过表达两种酶显著提高了甘油利用率和乙醇生成 率。
一、研究背景
甘油是生物柴油、油脂化合物、生物乙醇 等工业生产的副产物，因此它容易获得， 价格便宜，另外甘油具有较高的还原度。 基于以上优点，甘油成为具有吸引力的燃 料和化学品合成碳源。
本文通过构建动力学模型和利用MCA对 甘油在E.coli中的发酵代谢进行定量分析， 进而寻找基因操作的主要目标来提高产物 合成。
模拟了233个时间点：
弹性系数：
弹性系数：
代谢通量控制分析 通量控制连接定理： 通量控制加和定理：
环路的通量控制连接定理：
E1
X
A
Q
E3
E2
R
E4 P
B E5 Y
四.实验证实
基于以上模拟结果，过表达甘油脱 氢酶（glyDH）和二羟基丙酮激酶 （DHAK）应该能够显著地增加甘 油利用和乙醇合成的代谢通量。
二.动力学理论和模型构建
代谢通量控制分析 通量控制系数： 弹性系数： 通量控制连接定理： 通量控制加和定理：
质量平衡方程
质量平衡方程：
反应动力学方程：
三.模型模拟
表一中的质量平衡方程（包括胞外代谢物甘油、乙醇、 生物量和11种胞内代谢物）是14个常微分方程。 ——Matlab ode23t 。 主要步骤为： 1.在Matlab中编写函数名为model的m文件 2.在Command Window (命令窗口)中输入： X0=[11.07*1000/92,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,0.1623]; [t X]= ode23t(@model,[0 360000],X0);
本文进一步证实了过表达glpF 、 tpiA 、pflB、 adhE对于甘油利用没有显著地改善。
这一研究可以改善代谢工程策略，从而提高乙醇 的产率。通过过表达这两种酶可以将甘油生产乙 醇的效率提高到20g/L,是理论最大产率的92%。
赵鑫尹静张文倩王冠一徐志博杨晓娜袁倩倩报告人袁倩倩2012621甘油是生物柴油油脂化合物生物乙醇等工业生产的副产物因此它容易获得价格便宜另外甘油具有较高的还原度
大肠杆菌甘油发酵 代谢的定量分析
小组成员：赵鑫、尹静、张文倩 王 冠一、徐 志博、杨晓娜、袁倩倩 、 贾斌 报告人—袁倩倩
2012-6-21
本研究用野生型E. coli MG1655过 表达两种酶
单独过表达两种酶时，对甘油代谢只有微弱的影响， 但是同时过表达两种酶时效率提高了2.4倍。
总结：
大肠杆菌中甘油发酵代谢的定量分析利用动力学 模型和代谢控制分析揭示了甘油脱氢酶（glyDH） 和二羟基丙酮激酶（DHAK）是控制甘油代谢酶。 过表达两种酶显著提高了甘油利用率和乙醇生成 率。