代谢工程在工业微生物育种中的应用
微生物代谢与工业应用
微生物代谢与工业应用微生物代谢是指微生物细胞内部的一系列生物化学反应，其中包括两种反应，一种是将外界物质转化为自身所需要的生物大分子，例如蛋白质、核酸、细胞壁等等，另一种是将细胞内生产的分子分解成能量或者废物排泄出细胞体外，同时这些反应还会产生一些副产物，例如某些酶活性物质等等。
而这些微生物代谢反应具有广泛的应用，尤其是在工业生产中的应用更为广泛。
因此，本文将从微生物代谢的角度出发，探讨微生物在工业应用中的潜力。
1. 微生物代谢与生物质转化微生物代谢将外界物质转化为自身所需要的生物大分子是微生物的一项非常重要的功能，尤其是在二代生物质材料转化中，微生物代谢反应在其中扮演了重要的角色。
例如将银杏叶子进行发酵，包括酸、碱、中性条件下的发酵，可以得到具有降糖效果的二代银杏素，以及更为纯净的银杏酯和银杏酸等等。
通过微生物代谢，人们可以转换生命体系中的各种成分，将不同来源、性质和结构的物质，通过微生物代谢反应的转化作用，转变为人体所需要的各种化合物，如蛋白质、脂肪、糖类等等，可以说是生物技术的一个创新方向。
2. 微生物代谢与工业废水处理红色P革兰氏菌是一种常被用于工业废水处理的微生物，它可以分解水中的有机物，例如含有甲苯、丙酮等有毒有机物的废水。
而在其中，微生物代谢反应扮演了关键角色，不论是出现在甲烷、硝酸盐、硫酸盐还是乙酸盐中，都是需要微生物代谢作用来帮助废物分解的，通过这个方式的利用，工业废水处理可以更为高效地进行。
3. 微生物代谢与发酵生产微生物代谢反应在发酵生产中也大有作用。
例如，柠檬酸的生产离不开微生物代谢反应。
其生产过程基于真菌Aspergillus Niger的发酵代谢反应，通过这个过程，可以高效生产出大量的柠檬酸。
同样的，酱汁生产离不开微生物代谢反应，在酱汁制备过程中，微生物通过代谢反应，将所需原料转化为所需的产物，例如葱、姜、蒜等等的代谢将转化为一种有味道的调味品。
4. 微生物代谢与生物降解技术生物降解技术是指利用微生物代谢反应来降解污染物的一种方法，它在石油类有机污染物、聚合物含量高的物质、金属复合污染物、染料类有机污染物等领域都有很大的应用。
工业微生物的代谢工程研究
工业微生物的代谢工程研究在当今的工业生产领域，微生物正发挥着日益重要的作用。
而工业微生物的代谢工程研究，作为一门融合了生物学、化学、工程学等多学科知识的前沿领域，为提高微生物的生产性能、开发新型生物产品以及解决一系列工业生产中的难题提供了强大的理论支持和技术手段。
工业微生物的代谢工程，简单来说，就是通过对微生物细胞内代谢途径的深入研究和精准调控，实现对微生物代谢过程的优化和改进。
其目的是使微生物能够更高效地合成我们所需要的产品，例如生物燃料、药物、食品添加剂等。
为了实现这一目标，研究人员首先需要对微生物的代谢网络有一个全面而深入的了解。
这就好比要熟悉一座城市的交通网络，需要知道每条道路的走向、连接点以及交通流量。
微生物的代谢网络由一系列复杂的生化反应组成，这些反应相互关联、相互影响，共同构成了一个动态的平衡体系。
通过现代生物技术手段，如基因组测序、转录组分析、蛋白质组学等，研究人员能够获取微生物代谢网络的详细信息，从而为后续的代谢工程改造提供基础。
在了解了微生物的代谢网络之后，接下来的关键步骤就是对其进行合理的设计和改造。
这就像是对城市的交通网络进行重新规划和建设，以提高交通效率。
研究人员可以通过基因编辑技术，如 CRISPRCas9系统，对微生物的基因组进行精准修饰，从而改变特定基因的表达水平或者引入新的基因，实现对代谢途径的优化。
例如，如果我们希望微生物能够大量合成某种特定的产物，就可以增强与该产物合成相关的基因的表达，或者敲除那些竞争代谢途径中的关键基因，从而使代谢流更多地流向目标产物的合成方向。
除了基因层面的改造，对微生物的培养条件和发酵工艺进行优化也是代谢工程研究的重要内容。
不同的培养条件，如温度、pH 值、溶氧水平等，会对微生物的代谢过程产生显著影响。
通过对这些培养条件的精细调控，可以有效地提高微生物的生产性能。
此外，发酵工艺的改进，如采用连续发酵、固定化细胞发酵等技术，也能够提高生产效率、降低生产成本。
代谢工程在生物制造中的应用
代谢工程在生物制造中的应用随着生物技术的快速发展，人们对代谢工程在生物制造中的应用越来越重视。
代谢工程包括利用遗传、途径和代谢网络改良、优化代谢途径，以及筛选出更高效率具有工业应用价值的微生物等手段，可以用于生产批量化的工业化产品，如药物、食品、生物燃料和化学品等。
代谢工程在药物生产中的应用：以抗生素生产为例，代谢工程可以通过基因工程技术，通过改变微生物基因组并优化遗传信息来提高其抗生素产量。
比如，利用基因重组技术将青霉素合成途径中的关键酶进行改变和删减，用以改进青霉素的合成途径并提高其产量，使得酵母在相同的培养条件下即可生产出更高品质的青霉素。
代谢工程在食品工业中的应用：利用代谢工程，人们可以通过改造微生物代谢途径来生产更多健康安全的食品成分，如人体所需的氨基酸、有机酸等。
例如，利用大肠杆菌等氨基酸生产菌株，满足人体对必需氨基酸的需求。
代谢工程在生物燃料中的应用：通过代谢工程，人们可以利用微生物转化废弃物和生物质为环保型的生物燃料，例如生物气和生物柴油。
其中，利用各种微生物对废弃物进行分解和转化，将废弃物转化为有用的能源。
代谢工程在化学工业中的应用：代谢工程在化学工业中的应用主要在由微生物催化合成各类高分子化合物中发挥作用。
例如聚乳酸、聚乙二醇等高分子化合物的合成，可以利用代谢工程，通过选择合适的微生物及培养条件，来进行催化合成，使得生产效率得到提高。
代谢工程应用的优点和未来的趋势：代谢工程应用有许多的优点，其中最为突出的就是其生产效率高、成本低、环保性好等闪闪发光的特点。
此外，代谢工程技术人机模型紧密结合，从而能够快速、高效地实现对遗传途径调控、代谢调控以及代谢表达调控等技术，进而促进微生物代谢功能的进一步优化，提高微生物的应用价值。
未来，代谢工程应用将会更加深入，如微生物之间的协同作用、代谢物的基因调控等技术将会更加成熟，得以进一步提高生产效率和产品质量。
同时也有人们更多关注代谢工程技术在医疗、农业和环保等领域中的应用，以期推动生物技术和代谢工程技术的不断发展，让或让科学对世界发展之路做出更大的贡献。
微生物代谢工程的应用与前景
微生物代谢工程的应用与前景微生物代谢工程是一种基于生物学的工程学科，旨在利用微生物的天然代谢途径，设计和构建生成某些有用化合物的生物转化过程。
代谢工程利用生物学的知识，通过基因改造，可控调节微生物的代谢途径，使之合成一些新的分子，这些分子可用于制药、化学工业、能源等领域。
微生物代谢工程的发展，有着广泛的应用与前景。
1. 新型药物的研究开发目前，利用微生物代谢工程技术进行生产，已成为许多药物的主要生产手段。
比如，利用大肠杆菌代谢途径合成抗生素、激素、抗癌药物等效果显著。
此外，利用微生物代谢工程制备的药物，其质量更加稳定，纯度更高，相对于化学合成的药物，其环保、低成本，可持续性等优点更加明显。
而这一方法的发展还具有极大的潜力，可以将对某些疾病治疗效果显著的天然化合物和酶类生物合成的化合物产业化，例如，对于抗糖尿病的化合物、抗肿瘤化合物等。
2. 新型绿色能源生产微生物代谢工程技术也可应用于绿色能源领域。
例如，某些微生物可以利用光合作用产生生物燃料，并将其转化为生物质燃料、氢气等能源。
而与传统化石能源不同，这些燃料产生的二氧化碳循环利用，具有无排放、无化学污染等绿色环保优势。
这些新型绿色生物燃料和绿色能源，将为环保事业和可持续发展做出巨大的贡献。
3. 次世代高附加值化工原料微生物代谢工程技术的应用，拓展了化工原料生产的新思路，打破了对传统化工原料生产的依赖，例如，某些微生物中的酶、蛋白质、代谢物等，已经成为生产高附加值原料的重要来源，这一趋势逐渐引起了人们的关注。
放眼未来，如果将微生物代谢工程技术整合进化学合成的流程，将会获得更多次世代高附加值化工原料。
总的来说，微生物代谢工程技术的发展具有广阔的前景。
将此技术应用于新药的研发、绿色能源和新型原料的产生，有助于解决环保及可持续发展等相关问题。
在此背景下，微生物代谢工程技术在科学研究以及商业领域中的应用前景非常广泛，它将为人类可持续发展和生态环境保护做出越来越大的贡献。
微生物和代谢工程的应用
微生物和代谢工程的应用生命体的正常运转，离不开生物代谢，而代谢的过程中，微生物的作用显得尤为重要。
微生物不仅能够消化有机物质，还能够合成蛋白质、抗生素等物质。
代谢工程则能够在微生物基础上，修改其代谢途径，实现人工构建微生物的功能改造，进而为人类创造出更多实用价值。
微生物和代谢工程的应用有哪些呢？一、微生物生产抗生素抗生素作为一类特殊的药物，能够抑制和杀灭细菌等微生物的生长。
抗生素的合成，大部分来源于微生物。
例如，青霉素类抗生素来自青霉菌，土霉素则来自土壤中的一些微生物。
不过，目前市场上常见的抗生素生产方式，都是通过人工合成或者提取、分离纯化的方式获得。
这种方法，全部化学合成的成本高昂，且合成物复杂度高，并且生产难度较大，工艺不稳定，选用微生物合成可以绕开这些困难。
二、微生物生产乳酸乳酸是一种常用的食品和化妆品原料，也被广泛应用于工业生产中。
采用微生物代谢的方法，可以实现高效、稳定、无污染、低成本地生产乳酸。
以糖为碳源的发酵过程中，革兰氏阳性菌可以稳定、高效地发酵产生优质乳酸。
因此，采用微生物代谢工程的方案是该领域的一个重要趋势。
三、微生物生产氢气氢气作为一种高品质、清洁能源，具有极高的应用价值。
采用微生物代谢工程的方案，能够实现通过生物发酵的方式生产氢气。
这个方法被称为“生物水解”，主要是指利用微生物对废弃物和有机废料等物质进行水解和发酵，产生氢气。
具体而言，微生物首先将废弃物或有机废料中的有机物质分解为简单的小分子，然后通过代谢生成氢气。
这种方法不仅资源利用率高，还能够在处理废弃物的同时提供一种清洁能源。
四、微生物生产氨基酸氨基酸是一类重要的生物大分子，具有广泛的应用场景。
采用微生物代谢工程的方法，可以实现氨基酸的高效合成。
这种方法的基本思路是，利用微生物转化酵素将底物转化成氨基酸。
目前常用的氨基酸生产微生物有革兰氏阳性菌、大肠杆菌等。
五、微生物生产蛋白质利用微生物的生产力，可以实现高效的蛋白质生产。
微生物代谢工程的应用和发展
微生物代谢工程的应用和发展随着生物技术的不断发展，微生物代谢工程成为了一个研究热点。
微生物代谢工程是利用生物反应器等技术手段对微生物进行代谢调控的过程。
通过改造微生物代谢通路，可以实现微生物合成物质的定向调控，从而实现高效、低成本的工业生产。
在食品、医药、生物燃料等领域，微生物代谢工程具有广泛的应用前景。
微生物代谢工程的基础微生物代谢工程的基础是深入了解微生物代谢通路。
微生物代谢通路是微生物在生长过程中进行物质转化的通道。
通过了解微生物代谢通路，可以明确不同物质在微生物体内的合成途径，进而进行代谢调控。
微生物代谢通路主要包括糖类代谢通路、氨基酸代谢通路、脂肪代谢通路等。
对不同微生物代谢通路的特点、反应条件等进行深入探究，可以为微生物代谢工程提供基础。
应用领域微生物代谢工程已经在许多领域展现出了应用前景。
食品工业微生物代谢工程在食品工业中的应用主要集中在糖醇和酸类的生产。
糖醇是一种低热量的甜味剂，可以替代传统的蔗糖和糖精，具有广阔的应用前景。
利用微生物代谢工程，可以实现糖醇的高效、低成本生产。
酸类是食品品质的重要指标之一。
传统的酸类生产方式往往需要大量的能源和原材料，成本较高。
微生物代谢工程可以通过调控微生物代谢通路，实现酸类的高效生产。
医药工业微生物代谢工程在医药工业中的应用主要集中在抗生素和蛋白质的生产。
抗生素是医疗领域中重要的药物之一，但是传统的生产方式往往需要使用大量的抗生素原料，其成本和环境压力都比较大。
微生物代谢工程可以通过改造微生物代谢通路，实现抗生素生产的高效、低成本。
蛋白质是生物药物的重要成分之一，但是传统的蛋白质生产方式需要从动物和植物中提取，成本较高。
微生物代谢工程可以利用微生物进行蛋白质的大规模生产，提高生产效率，降低成本。
生物燃料工业微生物代谢工程在生物燃料工业中的应用主要集中在生物柴油和生物乙醇的生产。
生物柴油是一种新型的清洁能源，可以降低空气污染和温室气体排放。
生物柴油的生产需要使用大量的生物油脂，但是传统的生产方式往往需要使用大量的化学合成剂，成本较高。
第六章 工业微生物代谢控制育种
葡萄糖 6-P-葡萄糖 6-P-葡萄糖酸
ATP ADP
NAD+ NADH+H+ NAD+
5 -P-核酮糖
NADH+H+
异构化作用
5 -P-木酮糖
磷酸戊糖酮解酶
乙酰磷酸 3 -P-甘油醛
NAD+ NADH+H+ 2ADP+Pi Pi CoA
2ATP
乙酰CoA
-2H
丙酮酸
-2H
乙醛 CO2 乳酸 乙醇
-2H
或有氧条件下均能发生。
2、HMP途径
又称戊糖磷酸途径、己糖单磷酸途径。
可与EMP途径或ED途径同时存在，在厌氧 或有氧条件下均能发生。 特点：葡萄糖不经EMP途径和TCA循环而彻 底氧化。
HMP途径的生理意义
供应合成原料
产还原能力 作为固定CO2的中介 扩大碳源利用范围 连接EMP途径
4、TCA途径
即三羧酸循环、又称Krebs循环或柠檬酸循环。
在大多数好氧微生物中都发现该条途径的 功能和完整的循环；但在兼性厌氧微生物中只 在有氧的条件下完整的TCA循环才有功能。许 多厌氧微生物有一个不完整的TCA循环，用于 生产生物合成的前体。
TCA的生物学意义
是生物体代谢糖的主要方式，具有普遍性。
无机磷阻遏大肠杆菌中磷酯酶的合成，……
含硫氨基酸阻遏黑曲酶蛋白酶的合成，……
（五）反馈调节
指调节代谢过程中酶的活性。
降解酶通常受到诱导和分解代谢物调节的控制，合 成酶主要受反馈调节的控制。
反馈抑制和反馈阻遏
二、微生物的初级代谢与次级代谢
微生物代谢工程的研究与应用
微生物代谢工程的研究与应用微生物代谢工程是一种将微生物的代谢途径进行改造，以生产特定化合物的技术。
这种技术在生物制药、食品工业、化学工业等领域都有广泛的应用。
本文将介绍微生物代谢工程的研究与应用。
微生物代谢工程的研究主要涉及到以下几个方面：1. 代谢通路的构建代谢通路是微生物生产化合物的关键步骤。
通过对微生物代谢途径的分析，可以构建出新的代谢通路，从而实现对目标化合物的生产。
例如，通过对大肠杆菌代谢途径的研究，可以构建出一条新的代谢通路，使其能够生产出丙酮酸乙酯等有用化合物。
2. 基因工程技术基因工程技术是微生物代谢工程中不可或缺的一环。
通过基因工程技术，可以对微生物的基因组进行改造，以实现对代谢通路的调控。
例如，利用CRISPR-Cas9技术可以实现对微生物基因组的精确编辑，从而改变其代谢途径，并生产出目标化合物。
3. 代谢调控策略代谢调控策略是指通过调节微生物代谢途径中的关键酶活性，以实现对目标化合物的生产。
例如，在乳酸菌中，通过调节丙酮酸酶和乳酸脱氢酶活性，可以实现对乳酸和丙酮酸产量的调控。
4. 代谢工程模型代谢工程模型是指利用数学模型来预测微生物代谢途径中各个环节的反应速率和代谢产物的生成量。
通过建立精确的代谢工程模型，可以更好地预测微生物在特定条件下的代谢行为，并优化其代谢通路，以实现对目标化合物的高效生产。
微生物代谢工程在许多领域都有广泛的应用。
以下是其中几个领域的应用案例：1. 生物制药微生物代谢工程在生物制药领域有着广泛的应用。
例如，利用大肠杆菌等微生物进行重组蛋白质的生产，已经成为一种常见的制药方法。
通过对微生物代谢通路的改造，可以实现对重组蛋白质的高效生产，并降低制药成本。
2. 食品工业微生物代谢工程在食品工业中也有着广泛的应用。
例如，利用乳酸菌进行酸奶等乳制品的发酵，已经成为一种常见的食品加工方法。
通过对乳酸菌代谢途径的改造，可以实现对乳制品发酵过程中产酸量和口感等方面的调控。
现代工业微生物育种
现代工业微生物育种一、诱变育种诱变育种是通过使用物理或化学方法，如紫外线、X射线、化学诱变剂等，诱导微生物发生基因突变，从而产生具有新性状的菌株。
这种方法可以大幅度提高微生物的变异频率，为育种工作提供了丰富的材料。
二、基因工程育种基因工程育种是通过人工构建基因表达载体，将其导入到微生物中，从而实现基因的转移和表达。
这种方法可以定向地改造微生物的遗传物质，使其表达出所需的性状。
基因工程育种具有高度定向性和可预测性，是现代工业微生物育种的重要手段之一。
三、代谢工程育种代谢工程育种是通过改变微生物的代谢途径，提高其代谢产物的产量或改变代谢产物的性质，从而获得所需的菌株。
这种方法需要对微生物的代谢过程有深入的了解，并能够精确地调控其代谢网络。
代谢工程育种在现代工业微生物育种中具有重要的应用价值。
四、组合生物合成育种组合生物合成育种是通过构建多个基因的组合文库，并筛选出具有所需性状的菌株。
这种方法类似于基因工程育种，但具有更高的遗传复杂性，可以创造出更丰富的变异类型。
组合生物合成育种在现代工业微生物育种中已经成为一种重要的策略。
五、定向进化育种定向进化育种是一种模拟自然进化过程的育种方法。
它通过对大量随机突变体进行筛选和选择，以实现所需性状的定向进化和优化。
定向进化育种可以在短时间内获得高度适应特定条件的优良菌株，具有很高的应用价值。
六、菌种保藏与复壮菌种保藏与复壮是工业微生物育种的重要环节。
通过科学的保藏方法，可以保持菌种的活力和遗传稳定性；而复壮则是通过一定的手段使保藏的菌种恢复活力，以保证其用于生产的性能。
七、基因组编辑育种基因组编辑育种是利用基因编辑技术对微生物基因组进行精确的编辑和改造，以实现定向改良和创造新品种的目的。
目前常用的基因组编辑技术包括CRISPR-Cas9系统、ZFNs和TALENs等。
基因组编辑育种具有高度精确性和可控性，为现代工业微生物育种提供了强有力的工具。
微生物代谢工程技术与应用
微生物代谢工程技术与应用随着科技的不断发展，微生物代谢工程技术越来越成熟，并在各个领域得到了广泛应用。
作为生命科学的一个分支，微生物代谢工程技术主要研究微生物的代谢过程，利用生物反应器等工具，对微生物的代谢过程进行控制和调节，从而生产出有用的化学物质或者改良已有的微生物。
下面将从微生物代谢工程技术的基本原理、技术特点以及应用举例等方面进行探讨。
微生物代谢工程技术的基本原理微生物代谢工程技术是通过改变微生物的代谢过程，使其产生特定的化学物质，或者消耗掉某些有害物质，以达到工业、医药、环保等领域的需求。
代谢过程包括营养过程、生长过程以及产物合成过程。
改变微生物的代谢过程，主要是通过改变生物体内一些关键酶的活性，影响酶催化代谢反应过程，从而控制微生物产物的形成。
例如，将合成某种化学物质的基因导入到微生物的遗传物质中，使得微生物能够产生这种物质。
与此类似，如果想要微生物消耗掉某种有害废物，就需要改变微生物的代谢途径，引导其将废物转化为无害的物质，并进而分解和去除废物。
微生物代谢工程技术的技术特点与传统的化学合成方法相比，微生物代谢工程技术有以下的优点：1. 变化多样：利用不同的代谢途径及微生物种类，可以合成出各种不同的有机物，使得微生物代谢工程技术可以应用于生物医药、环保、食品工业等多个领域。
2. 选择性强：微生物代谢工程技术可以通过改变微生物代谢途径、基因重组等手段，使得微生物只合成污染物、药品的单一对映体，从而提高合成物的纯度和药品的效果。
3. 生产安全：微生物代谢工程技术是基于天然生物代谢途径开展的，不存在过程过程和中间物质产生的偏离情况，可以有效避免有机合成过程中产生的毒性物质。
微生物代谢工程技术的应用微生物代谢工程技术的应用可以分为以下几个方面：1. 生物药物制造：微生物代谢工程技术在生物医药制药领域的应用是最广泛的。
比如，利用大肠杆菌(E.coli)产生人类胰岛素、人类生长激素等生物药物。
2. 化学物质合成：微生物代谢工程技术可以利用原材料来合成多种化学物质，如丙酮、乙二醇、纤维素等。
代谢工程改造微生物合成生物基单体的进展与挑战
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 8 期代谢工程改造微生物合成生物基单体的进展与挑战高聪，陈城虎，陈修来，刘立明（江南大学食品科学与技术国家重点实验室，江苏 无锡 214122）摘要：单体是合成聚合物所用的小分子基础原料，目前主要来源于化石燃料。
利用微生物制备生物基单体具有生产条件温和、环境友好、可持续的优势，是实现高分子材料行业绿色制造的重要途径。
借助代谢工程和合成生物学元件，目前已经实现了多种单体的微生物制造，然而与石油基生产工艺相比，这些单体微生物细胞工厂的生产性能普遍较低。
围绕代谢工程改造微生物合成生物基单体过程中存在的瓶颈问题，本文基于具体案例分析，从廉价底物的高效利用、提高生物基单体合成效率、强化细胞环境耐受性三个方面，总结了改造微生物合成单体的最新研究进展。
同时，讨论了单体微生物细胞工厂目前存在的挑战和未来发展方向。
关键词：微生物细胞工厂；塑料单体；底物利用；调控策略；环境耐受性中图分类号：Q815; TQ92 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）08-4123-13Progress and challenges of engineering microorganisms to producebiobased monomersGAO Cong ，CHEN Chenghu ，CHEN Xiulai ，LIU Liming(State Key Laboratory of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, Jiangsu, China)Abstract: Monomers are the basic raw materials used in the synthesis of polymers, which mainly come from fossil fuels. Engineering microorganisms to synthesize monomers has the advantages of mild production conditions, environmental friendliness, and sustainability, which is an important way to achieve green manufacturing in the material industry. With the help of metabolic engineering and synthetic biology parts, microbial manufacturing of various monomers has been realized at present. However, compared with petroleum-based production processes, the production performance of these microbial cell factories is limited. Focusing on the bottleneck problems in engineering microorganisms to synthesize bioplastic monomers, this review summarizes the latest research progress in the metabolic engineering of microorganisms to produce monomers from three aspects: efficient utilization of cheap substrates, improvement of monomer synthesis efficiency, and enhancement of cell environment tolerance,based on specific case studies. At the same time, the current challenges and future direction of the microbial monomer cell factory are discussed.Keywords: microbial cell factories; bioplastic monomer; substrate utilization; regulation strategy;environmental tolerance特约评述DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0289收稿日期：2023-02-28；修改稿日期：2023-04-08。
微生物的代谢途径及其在工业上的应用
微生物的代谢途径及其在工业上的应用微生物是一类微小的生命体，其代谢途径包含了多种类型，包括糖代谢、氨基酸代谢、脂肪代谢等。
微生物代谢途径的特点是灵活性强、适应能力强，很容易适应环境的变化。
在工业上，微生物的代谢途径被广泛应用于制造食品、药物、化学品等领域。
1. 糖代谢糖代谢是微生物最常用的代谢途径之一。
常见的糖类物质包括葡萄糖、果糖、糖苷等。
微生物将糖类物质通过发酵的方式转化成酸、醇、酮、醛等有机物质。
其中，乳酸、丙酮酸、酒精等物质是最常见的产物。
在工业上，糖类物质的发酵可以用于酿造酒类饮料，如啤酒、葡萄酒等。
此外，糖类物质的发酵还可以用于生产醋、面包、酸奶等食品。
2. 氨基酸代谢氨基酸是构成蛋白质的基本单位，微生物通过代谢氨基酸来合成蛋白质。
同时，氨基酸代谢的副产物还可以用于生产抗生素、色素、草酸等有机物质。
在工业上，微生物酵母可以利用氨基酸代谢途径，制造酵母提取物。
酵母提取物具有抗氧化、抗炎、保湿等功效，在化妆品、保健品等领域得到广泛应用。
此外，氨基酸代谢途径还被应用于生产谷氨酸等保健品。
3. 脂肪代谢微生物可以利用脂肪储备产生能量，同时也可以将脂肪代谢途径用于生产脂肪酸、甘油等物质。
在工业上，微生物的脂肪代谢途径被广泛应用于生产生物柴油。
生物柴油是一种由微生物发酵合成的燃料，与传统柴油相比，其燃烧效率更高，排放更为环保。
此外，脂肪代谢途径还可以用于生产皂基、甘油三酯等物质。
总结：微生物的代谢途径具有多种类型，历经数十年的发展，已经被应用到了工业上的各个领域，包括生物制药、生物能源、化工等。
在未来的发展中，相关领域的科学研究人员将探索更为灵活、高效的微生物代谢途径，并将其应用于更为广泛的生产领域。
代谢工程提高产量的方法
代谢工程提高产量的方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：代谢工程是一种利用现代生物技术手段来调控微生物代谢途径，从而提高产量的方法。
在工业生产中，代谢工程可以被广泛应用于生物制荂行、食品生产、药物合成等领域，通过对微生物代谢途径的调控，实现产物的高效合成和提高产量。
本文将探讨代谢工程在提高产量方面的作用和方法，希望能给相关领域的研究者提供一些参考。
一、代谢工程的作用代谢工程通过对微生物基因组的改造，调控其代谢途径，提高目标产物的合成效率和产量。
在传统工业生产中，通过代谢工程，可以实现优势微生物的基因组重组，使其在生长过程中能够更有效地利用底物合成所需的产物。
在食品工业中，代谢工程可以优化微生物发酵过程，提高食品的口感和品质。
在药物合成领域，代谢工程可以帮助合成更复杂的有机分子，提高药物的生产效率和质量。
二、代谢工程提高产量的方法1. 选择适合的微生物在进行代谢工程之前，首先要选择适合生产目标产物的微生物。
不同微生物的代谢途径和代谢产物可能存在差异，选择合适的微生物能够更好地实现产物的高效合成。
一些优势微生物如大肠杆菌、枯草芽孢杆菌等被广泛应用于代谢工程中。
2. 基因组重组代谢工程的核心方法是对微生物基因组进行重组，调控其代谢途径。
通过基因敲除、添加以及调控，可以优化微生物的代谢途径，使其更有效地合成目标产物。
通过了解微生物基因组结构和功能，可以有针对性地进行基因组重组，实现产物的高效合成。
3. 代谢通路优化在进行代谢工程时，研究者可以通过调控微生物的代谢途径，优化产物的合成通路。
通过引入新的代谢途径或调控现有途径的酶活性，可以增加底物的利用率，提高产物的合成效率和产量。
此外，对代谢通路中的限速步骤进行优化，也可以进一步提高产物的合成效率。
4. 压力适应在进行代谢工程时，微生物可能面临外界环境不利的压力，如温度、酸碱度等变化。
研究者可以通过调控微生物的代谢途径，提高其对外界压力的适应能力。
通过优化微生物的生长环境，控制生产过程中的外部压力，可以保证产物的高效合成。
生物代谢工程技术的开发及其在产业化中的应用
生物代谢工程技术的开发及其在产业化中的应用随着生物技术的不断进步，代谢工程技术的研发和应用也逐渐成为热门话题。
作为一种重要的生物技术手段，代谢工程技术已经在诸多领域取得了广泛的应用，其研究和应用在工业生产、医疗、环境保护等领域具有重要意义。
在下文中将就生物代谢工程技术的开发及其在产业化中的应用进行探讨。
一、生物代谢工程技术的概念代谢工程技术，简单来说，就是通过人为的改变某个生物体内代谢通路的结构和调节机制，使其产生更多有用的物质。
所以，其主要任务是在保证代谢网络平衡的基础上，通过改变某些环节反应速率的限制因素，使代谢过程向理想的方向转化，从而调整代谢产物的比例和产量。
二、生物代谢工程技术的开发生物代谢工程技术的开发一般可以分为三个阶段：1. 采集信息：对微生物代谢网络进行分析和建模，寻找关键酶和网络拓扑信息。
2. 优化代谢通路：一般可以通过基因工程技术来实现，比如改变基因序列或基因的表达方式，优化代谢通路以达到理想的产量目标。
3. 改进生产工艺：基于生物过程的工艺技术与设备的开发与优化，例如利用发酵器，设备调试等来提高代谢产物的产量和纯度。
三、生物代谢工程技术在产业化中的应用生物代谢工程技术在医疗领域、环保领域、能源领域、食品领域等诸多领域都有着广泛的应用，其中最为突出的应用领域包括以下几个方面：1. 医疗领域代谢工程技术在医药领域的应用，可以通过改变某些基因表达，实现生物合成抑制剂或治疗药物的产生；也可以通过生物合成激动剂，增强机体免疫功能；还可以通过生物合成酶，改善药性，增强生物稳定性，从而提高该药物疗效的效果。
2. 环保领域生物代谢工程技术在环保领域的应用一般采用微生物代谢网络，来实现有机废水的降解。
相比传统化学法，生物降解具有处理后工艺环境友好，化学废料产量少等优点。
3. 能源领域生物代谢工程技术在能源领域的应用，可以通过改变微生物代谢通路，提高微生物合成酶的活性和特异性。
由此可以合成一些有价值的油类燃料、生物燃料和化学品，从而达到节能减排的目的。
代谢工程在微生物生产中的应用
代谢工程在微生物生产中的应用在当今的生物技术领域，代谢工程作为一种强大的工具，正为微生物生产带来革命性的变化。
微生物以其高效的代谢能力和易于操控的特点，成为生产各种有价值化合物的理想“工厂”。
而代谢工程则像是一位精明的“工程师”，通过对微生物代谢途径的精心设计和改造，实现了对微生物生产过程的精准调控和优化。
代谢工程的核心在于深入理解微生物的代谢网络，并运用各种策略对其进行改造。
微生物的代谢网络就像是一张错综复杂的交通图，包含了各种物质的合成和分解途径。
通过分析这些途径，我们可以找到关键的节点和瓶颈，然后有针对性地进行干预。
比如，在生产某种特定的氨基酸时，我们可以通过增加相关酶的表达量，来提高氨基酸的合成速率。
这就好比在交通繁忙的路口增加交警，指挥更多的车辆通过，从而加快物质的流动。
或者，我们可以阻断竞争途径，避免资源的浪费。
就像在道路上设置关卡，阻止无关的车辆进入，确保关键物质能够顺利流向目标产物。
基因工程技术是实现代谢工程的重要手段之一。
通过基因克隆、基因敲除和基因重组等技术，我们可以精确地改变微生物的基因组，从而实现对代谢途径的重塑。
例如，在生产抗生素的过程中，科学家们利用基因工程技术，将负责抗生素合成的基因导入到特定的微生物中，并对其进行优化，大大提高了抗生素的产量。
代谢工程在生物燃料的生产中也发挥着重要作用。
随着能源需求的不断增长和环境问题的日益严峻，开发清洁、可再生的能源成为当务之急。
微生物可以将生物质转化为乙醇、丁醇等生物燃料。
通过代谢工程的手段，我们可以优化微生物的代谢途径，提高生物燃料的产量和质量。
以乙醇生产为例，我们可以对微生物进行改造，使其能够更有效地利用纤维素等复杂的生物质原料。
同时，通过调节代谢途径，减少副产物的生成，提高乙醇的产率。
此外，还可以对微生物的耐受性进行改造，使其能够在恶劣的环境条件下生长和生产，降低生产成本。
在医药领域，代谢工程同样具有广阔的应用前景。
许多药物的前体或活性成分都可以通过微生物来生产。
微生物代谢途径和产物研究及其在工业领域中的应用
微生物代谢途径和产物研究及其在工业领域中的应用微生物代谢是微生物生存的基础，同时也是产生微生物代谢产物的关键步骤。
通过对微生物代谢途径和产物的研究，可以探索其在工业领域中的应用价值。
下面我们将从三个方面解读微生物代谢途径和产物的研究及其在工业领域中的应用。
一、微生物代谢途径的研究微生物代谢途径研究是探究微生物基本生理过程的重要手段。
微生物代谢途径分为两种类型：厌氧代谢途径和有氧代谢途径。
厌氧代谢途径可以分为七种，包括糖酵解、乳酸发酵、醇发酵、丙酮酸发酵、丁酸发酵、乳酸菌发酵和硫酸盐还原。
有氧代谢途径包括TCA循环、呼吸链、异氰酸酯途径和光学显微镜等。
在微生物代谢途径研究中，选择适合产物产生的代谢途径是非常重要的。
举个例子，工程菌E. coli常用于生产丙酮酸的工业过程中。
利用代谢工程技术，将丙酮酸代谢通路的副产物减少，并将更多碳源引入丙酮酸产生过程中，从而增加丙酮酸产量。
这种方法可以通过对微生物代谢途径的深入研究来实现。
二、微生物代谢产物的研究微生物代谢产物研究是指对微生物代谢产物化学成分、结构、活性和代谢途径的研究。
微生物代谢产物种类繁多，包括抗生素、酶、激素、有机酸、氨基酸、维生素等。
由于微生物代谢产物种类繁多、生物活性强、易于提取和加工，因此在食品、医药等领域中有广泛应用。
以抗生素为例，它是由微生物生产的一种广谱抗菌药物，广泛应用于临床治疗中。
目前，历经几十年的研究和开发，已经有上千种不同类型的抗生素问世。
微生物代谢产物的研究正是实现这些抗生素问世的基础。
三、微生物代谢产物在工业领域中的应用微生物代谢产物在工业领域中的应用主要集中在三个领域：食品、医药和化工。
在食品领域中，微生物发酵技术广泛应用于牛奶、酸奶、豆腐、面包和啤酒等食品的生产。
以啤酒为例，啤酒中的麦芽是通过微生物发酵生产出来的，而微生物发酵的过程中还会产生很多与口感和营养成分有关的微生物代谢产物，因此啤酒的口感和营养成分在一定程度上取决于微生物代谢途径和产物的研究。
工业微生物的代谢工程与应用研究
工业微生物的代谢工程与应用研究在现代工业领域中，工业微生物的代谢工程正发挥着日益重要的作用。
它不仅为我们提供了新的生产方式和产品，还在解决资源短缺、环境保护等全球性问题方面展现出巨大的潜力。
工业微生物是指那些能够在工业生产条件下进行大规模培养和利用的微生物，如细菌、真菌和酵母等。
这些微生物具有独特的代谢途径和生理特性，通过对其代谢过程的深入研究和改造，可以实现对目标产物的高效合成和生产。
代谢工程是一门融合了生物学、化学、工程学等多学科知识的交叉领域。
其核心目标是通过对微生物细胞内代谢网络的分析和设计，运用基因工程、蛋白质工程等现代生物技术手段，对微生物的代谢途径进行有目的的修饰和调控，以提高目标产物的产量、质量或生产效率。
在工业微生物的代谢工程中，首先需要对微生物的代谢网络进行全面的解析。
这包括了解微生物细胞内各种代谢反应的相互关系、物质和能量的流动规律以及关键代谢节点的调控机制。
通过基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等组学技术的综合运用，可以获取微生物代谢的大量信息，为后续的代谢工程改造提供理论依据。
基因工程技术是实现工业微生物代谢工程改造的重要手段之一。
通过基因克隆、基因敲除、基因过表达等方法，可以对微生物细胞内的关键基因进行操作，从而改变代谢途径中酶的活性和表达水平。
例如，将编码某种特定酶的基因导入微生物细胞中，使其过量表达，从而促进相关代谢反应的进行，提高目标产物的产量。
除了基因工程，蛋白质工程也是代谢工程中的关键技术。
通过对酶的结构和功能进行改造，可以提高酶的催化效率、稳定性和特异性。
例如，利用定点突变技术对酶的活性位点进行修饰，可以改善酶的催化性能，使其更适合工业生产的需求。
在代谢工程的实践中，还需要考虑微生物细胞的整体生理特性和环境适应性。
微生物细胞是一个复杂的系统，其代谢过程受到多种因素的影响，如营养物质的供应、培养条件（温度、pH 值、溶氧等）、细胞内的代谢调控机制等。
因此，在进行代谢工程改造时，需要综合考虑这些因素，以确保改造后的微生物能够在工业生产条件下稳定生长和高效生产目标产物。
代谢工程在工业微生物育种中的应用
代谢工程在工业微生物育种中的应用摘要：传统的诱变育种仍是目前发酵工业菌种选育中最常用的育种技术，以基因工程技术为主的多元化育种方式的发展，为代谢途径操作引入了全新的理念和方法，使代谢工程得以发展。
代谢工程是对细胞代谢网络的代谢流量及代谢控制进行定量地、系统地分析，并通过DNA重组技术和相关的遗传学手段对微生物细胞进行代谢改造，提高其目的产物代谢量。
本文论述了微生物代谢工程的理论基础及其在发酵工业微生物育种中的应用现状。
关键词：代谢工程；代谢途径；菌种选育发酵工业自20世纪40年代发展至今，在青霉素等抗生素的发酵生产、赖氨酸等一系列氨基酸的发酵生产以及核苷酸、有机酸等物质的发酵产业发展中起了极其重要的作用。
在工业微生物育种的过程中，对个别基因进行改造的经典基因工程技术不能保证对微生物代谢网络结构和功能的准确分析和高效利用，影响了相关行业的生产效率的稳定和经济效益的提高。
目前，几乎所有重要工业微生物模式菌种的基因组全序列已经或即将公布，转录组、蛋白质组、代谢组、通量组等数据资源正在迅速扩展。
充分利用组学数据中包含的有用信息，可以更有效地改造和控制细胞性能、提高底物利用以及产品的产率、改善微生物工业适应性，促进工业生物技术发展[1]。
菌种筛选和持续不断的改良贯彻于发酵生产过程的始终，以基因工程为核心的现代生物技术正越来越显示出其在菌种改良上的魅力，将最终成为微生物育种的主导技术[2]。
建立在重组DNA技术基础之上的代谢工程技术，可以更容易地选择菌种的改良靶点，构建具有新的代谢途径的微生物细胞，提高其发酵性能，生产特定目的产物，从而可以推动发酵工业的发展。
一、代谢工程概述代谢工程（Metabolic engineering），又称途径工程（Pathway engineering），是指利用生物学原理，系统地分析细胞代谢网络，并通过DNA重组技术合理设计细胞代谢途径，通过遗传修饰，完成细胞特性改造的应用性学科。
代谢工程技术及其在微生物育种的应用
代谢工程技术及其在微生物育种的应用张红岩;辛雪娟;申乃坤;莫永生;孙文波【期刊名称】《酿酒》【年(卷),期】2012(039)004【摘要】代谢工程（Metabolic Engineering）,亦称途径工程（Pathway Engineering）,是一门利用分子生物学原理系统地分析细胞代谢网络,并通过DNA 重组技术合理设计细胞代谢途径及遗传修饰,进而完成细胞特性改造的应用性学科。
代谢工程综合了生物化学、化学工程、数学分析等多学科内容,是当前国内外学者研究热点之一。
论述了代谢工程的发展过程、基本原理及特点以及该项技术在微生物育种的最新应用进展,并展望了未来发展前景。
%Metabolic Engineering, also named Pathway Engineering, is a applied subject utilizing molecular biology principle to systematically analysis cell metabolic network and using recombinant DNA technology to design reasonably cell metabolic pathway and genetic modification, further completing the reconstructionof cell characters. Metabolic engineering exploit biochemistry, chemical engineering and mathematical analysis, so it offers researchers of different field new contents, at the same time becomes a hotspot presently. This review summarizes about the elementary theories of metabolic engineering including the produce and principle, the applications in microbial breeding, as well as the recent developments and new trends.【总页数】5页(P17-21)【作者】张红岩;辛雪娟;申乃坤;莫永生;孙文波【作者单位】广西科学院生物研究所,广西南宁530003;潍坊市第一中学,山东潍坊261000;广西科学院非粮生物质酶解国家重点实验室,广西南宁530007;广西科学院生物研究所,广西南宁530003;广西科学院生物研究所,广西南宁530003【正文语种】中文【中图分类】Q819;TQ920.1【相关文献】1.酿酒微生物太空育种及在生产中的应用研究(Ⅰ)己酸菌太空育种及在生产中的应用 [J], 张彬;庄名扬;武金华;杨涛2.酿酒微生物太空育种及在生产中的应用研究（Ⅱ）芝麻香型白酒酿造功能微生物的太空育种 [J], 张彬;杨涛;管桂臻;庄名扬;吕明霞;吴林蔚3.代谢工程技术调控3-羟基丁酸与3-羟基己酸共聚酯PHBHHx的微生物合成 [J], 欧阳少平;丘远征;卢晓云;吴琼;陈国强4.细胞工程技术和基因工程技术在我国家畜繁殖育种上的应用 [J], 岳奎忠5.细胞工程技术和基因工程技术在我国家畜繁殖育种上的应用 [J], 岳奎忠因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
代谢工程在工业微生物育种中的应用摘要：传统的诱变育种仍是目前发酵工业菌种选育中最常用的育种技术，以基因工程技术为主的多元化育种方式的发展，为代谢途径操作引入了全新的理念和方法，使代谢工程得以发展。
代谢工程是对细胞代谢网络的代谢流量及代谢控制进行定量地、系统地分析，并通过DNA重组技术和相关的遗传学手段对微生物细胞进行代谢改造，提高其目的产物代谢量。
本文论述了微生物代谢工程的理论基础及其在发酵工业微生物育种中的应用现状。
关键词：代谢工程；代谢途径；菌种选育发酵工业自20世纪40年代发展至今，在青霉素等抗生素的发酵生产、赖氨酸等一系列氨基酸的发酵生产以及核苷酸、有机酸等物质的发酵产业发展中起了极其重要的作用。
在工业微生物育种的过程中，对个别基因进行改造的经典基因工程技术不能保证对微生物代谢网络结构和功能的准确分析和高效利用，影响了相关行业的生产效率的稳定和经济效益的提高。
目前，几乎所有重要工业微生物模式菌种的基因组全序列已经或即将公布，转录组、蛋白质组、代谢组、通量组等数据资源正在迅速扩展。
充分利用组学数据中包含的有用信息，可以更有效地改造和控制细胞性能、提高底物利用以及产品的产率、改善微生物工业适应性，促进工业生物技术发展[1]。
菌种筛选和持续不断的改良贯彻于发酵生产过程的始终，以基因工程为核心的现代生物技术正越来越显示出其在菌种改良上的魅力，将最终成为微生物育种的主导技术[2]。
建立在重组DNA技术基础之上的代谢工程技术，可以更容易地选择菌种的改良靶点，构建具有新的代谢途径的微生物细胞，提高其发酵性能，生产特定目的产物，从而可以推动发酵工业的发展。
一、代谢工程概述代谢工程（Metabolic engineering），又称途径工程（Pathway engineering），是指利用生物学原理，系统地分析细胞代谢网络，并通过DNA重组技术合理设计细胞代谢途径，通过遗传修饰，完成细胞特性改造的应用性学科。
1974年，Chakrabarty在假单胞菌属的两个菌种中分别引入几个稳定的重组质粒，从而提高了对樟脑和萘等复杂有机物的降解活性，这成为代谢工程技术的第一个应用实例。
代谢工程的概念是1991年由生化工程专家James E. Bailey首次提出的。
生物体的代谢过程在不打破其平衡的情况下，都是以满足自身生长发育为基础的，利用调控网络经济划算地生成代谢产物。
如果需要积累某种代谢产物，就要打破生物体原有的代谢平衡状态，从代谢网络着手改变细胞的代谢途径，代谢网络是将细胞的生化反应以网络整体来考虑。
代谢工程的设计主要是在对细胞的整个代谢网络代谢流进行定性、定量分析的基础上，改变代谢流、扩展代谢途径、构建新的代谢途径。
由于代谢工程的核心内容是对细胞代谢网络进行功利性修饰，所以要完成这一过程，首先要对细胞的分解代谢和合成代谢中的多步级联反应进行合理设计，然后利用重组DNA技术强化和(或)灭活控制代谢途径的相关基因。
从这一点上来说，代谢工程也是基因工程的一个重要分支，而且通常是一个多基因的基因工程[2]。
近年来，随着组学（基因组、蛋白质组、代谢组等）和高通量筛选技术的大幅发展，让人们可以逐渐了解细胞内错综的次级代谢调控网络。
大量微生物全基因组序列的测定和功能基因组学技术的涌现，能够从整体上认识微生物代谢网络；从基因、RNA、蛋白质、代谢物、代谢通量等多个层次系统地分析微生物代谢，极大地推动了代谢工程和微生物发酵工业的发展。
代谢工程的发展主要体现在高通量组学分析技术的产生，基因组水平代谢网络模型的建立。
代谢工程技术目前已经发展到可以从全局的角度分析改造细胞、设计合成新的生物元件，并且能够改造已经存在的生物系统。
二、代谢工程设计策略代谢工程的主要目标是识别特定的遗传操作和环境条件的控制，以增强生物技术过程的产率及生产能力，或对细胞性质进行总体改造。
在代谢工程发展的初期，代谢工程首先从分析细胞代谢网络结构着手，依据已知的生化反应找到代谢过程中的节点；然后采取合适的分子改造方法进行遗传改造，从而调整细胞的代谢网络；最后对改造后的细胞生理、代谢等状态进行综合分析，确定后续代谢工程的相关工作。
经典的系统代谢工程的策略有以下3个步骤：1、构建起始工程菌。
分析了局部代谢网络结构后，对其代谢途径进行改造，优化细胞生理性能等。
2、基因组水平系统分析和计算机模拟代谢分析。
通过高通量组学分析技术的使用，可以将能提高细胞发酵性能的基因和代谢途径有效地鉴定出来。
基因组水平代谢网络模型的构建，也可以模拟分析出另外一些靶点基因。
3、对工业水平发酵过程进行优化，使目的产物代谢达到较高的工业化生产水平[3]。
三、代谢工程在发酵工业中的应用随着对微生物代谢网络研究的深入及DNA重组技术的日趋完善，通过基因克隆技术改变微生物代谢途径的某些关键步骤，大大提高了产物产率；通过基因重组技术改变微生物的代谢途径，还生产出传统发酵工业无法获得的新产品。
微生物基因组学和代谢组学的快速发展，对代谢工程有极大的推动作用[4]。
代谢工程在工业微生物育种领域的应用，主要体现在以现代基因工程技术为优化手段，对微生物进行定向的改造，集中于细胞代谢流的控制，以提高目的代谢物的产量或产率。
根据微生物的不同代谢特性，代谢工程的应用主要表现在以下三个方面：1、扩展代谢途径在宿主细胞中引入外源基因，使原来的代谢途径向后延伸，产生新的末端代谢产物，或是使代谢途径向前延伸，能利用新的原料合成代谢产物，提高产量。
张勤等[5]从自然样品中筛选分离得到一株能在pH 2.5的培养基中生长且不利用乳酸的酵母菌，将外源的乳酸脱氢酶编码基因ldhA插入含有G418抗性基因的酵母穿梭载体，构建重组质粒，导入后筛选获得一株具有产L-乳酸能力的重组菌株；通过发酵实验表明，该重组菌产L-乳酸的最适pH为3.5，并在pH 2.5时能正常发酵产乳酸。
从自然界筛选的耐高浓乳酸的耐酸酵母菌，并以此为宿主菌构建了具有生产L-乳酸能力的耐酸重组酵母，成功地为以耐酸酵母菌高产L-乳酸进行探索。
该耐酸酵母菌株不能利用乳酸，采用代谢工程技术，在耐酸酵母中表达乳酸脱氢酶基因，使原来的代谢途径向后延伸，增加了乳酸合成代谢途径，代谢葡萄糖生成乳酸。
2、重新分配代谢流如果要利用微生物细胞内的脂肪酸以及脂肪酸代谢中间产物生产生物柴油，中断其β-氧化降解途径是必要的。
在大肠杆菌中，编码β-氧化降解途径第一步的脂酰辅酶A合成酶的基因被称为fadD。
敲除fadD，脂肪酸的产量能大大提高。
此外，敲除编码β-氧化降解途径第二步的脂酰辅酶A脱氢酶的基因fadE，对脂肪酸的合成也有很大的影。
因此，可以通过抑制β-氧化降解途径以达到积累脂肪酸的目的[6]。
以上的例子说明了在代谢工程中，改变代谢途径即改变分支代谢途径的流向，阻断其他代谢产物的合成，可以达到提高目标产物的目的。
在工业微生物育种过程中，改变代谢途径可采用下列不同的方法：1）加速限速反应，将编码限速酶的基因通过基因扩增。
对青霉素生物合成的代谢控制分析表明，代谢流量的控制主要发生在δ- （L-α-氨基己二酰）-L-半肤氨酰-D-缬氨酸合成酶（ACVS）和异青霉素N合成酶（IPNS）两个酶上。
要想提高青霉素合成途径的代谢流量，必须在发酵的前期增加ACVS的活性，而在发酵后期要增加IPNS的活性。
而且用代谢工程技术同时增加编码ACVS和NS的基因剂量及表达水平，比起单一基因扩增来说、有可能取得更好的效果[7]。
Lum等[8]分析泰乐菌素高产菌株的基因组表达情况发现编码酰基辅酶A脱氢酶的aco基因和编码异丁酰辅酶A变位酶的icmA基因的转录水平较野生型菌株有很大提高，增加这两个基因的拷贝数能为泰乐菌素的生产提供更多的脂肪酸前体，这种方法相当于补加前提类似物。
无论是增大限速酶基因的拷贝数还是增加其表达活性，都能通过加速限速加大整个代谢流的反应速度，提高目的代谢物的产量或产率。
2）通过改变分支代谢途径的流向，提高代谢分支点的某一代谢途径酶系的活性。
在色氨酸的生物合成途径中存在3-脱氢莽草酸（DHS）、莽草酸（SHIK）等一系列具有重要工业价值的中间产物。
对于DHS、SHIK的生物合成，主要是通过中心代谢途径改造，增加前体物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）和赤藓糖-4-磷酸（E4P）的供应，以及阻断芳香族氨基酸共有途径中目标产物之后的反应而实现的[9]。
通过提高PEP和EP4这两条中酶活性，控制分支代谢途径的流向，提高了目的代谢中间产物的产量。
3）构建代谢旁路。
在酵母发酵产生乙醇的过程中最大的副产物就是甘油。
甘油产生的主要原因是在厌氧条件下，呼吸链不能起作用，这样使NADH还原成NAD+的唯一途径就是形成甘油醇，来维持细胞内氧化还原电势的平衡。
通过转移代谢途径，在氨基酸合成过程中改变辅助因子的需求，可以降低甘油形成。
在野生型的菌株中存在由GDH1编码的NADPH依赖型的谷氨酸脱氢酶催化完成的反应；而在酒酵母中存在另外两种分别由GDH2和GDH3编码的依赖NADH的谷氨酸脱氢酶催化完成的反应，同时在酿酒酵母中存在另外一种合成谷氨酸的系统，由GLT1编码的谷氨酸合酶和GLN1编码的谷氨酰氨合酶催化。
赵志军等[10]构建了一株敲除掉GDH1，但是过量表达GDH2或GLT1和GLN1的菌株TN19，结果乙醇的产率提高了10 %，甘油的产率降低了38%。
在整个过程中，以强化铵盐的代谢流来达到提高乙醇产量的目的。
4）改变能量代谢途径。
Li等[11]敲除了枯草芽孢杆菌的呼吸链中的cyd基因，其产能相对较低，从而降低了维持能，提高了能量途径中的合成效率和磷酸戊糖途径（PP）的通量，很大程度上调节了糖酵解途径以及TCA循环相关代谢途径的链式反应，降低了能量的消耗，核黄素的生物合成的能力得到了有效提高。
3、转移或构建新的代谢途径乙醇的生产是由传统的发酵工业发展而来的，传统的乙醇生产采用的菌种为酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae），由于乙醇对酵母细胞的毒性、酵母对底物利用的局限性以及大量副产物的生成等原因使得乙醇的产率不高，生产效率低下。
罗进贤等[12]克隆了黑曲霉糖化酶基因和α -淀粉酶基因，并用这两种基因共同和分别转化酿酒酵母，获得多株含双基因和单基因的酵母工程菌。
随后，他们将黑曲霉糖化酶GAI cDNA用PCR技术改造以后，重新引人酿酒酵母，在相同的调控元件的调节下获得了较高的表达。
改造后的糖化酶基因在酵母中的表达、分泌水平及水解淀粉的能力都高于未改造的基因。
酿酒酵母由于缺少水解淀粉所需的酶类，不能直接利用淀粉作底发酵生产乙醇，通过构建新的淀粉代谢途径，突破了酵母对底物利用的局限性。
利用代谢工程技术可以通过构建新的代谢途径，提高工业微生物对胁迫的抗性。