本书系统梳理了工业合成生物学领域主要产品的发展现状与未来趋势。全书共分为十章，在概述工业合成生物学发展概况的基础上，重点围绕八类具有代表性的产品展开深入探讨，包括氨基酸、有机酸、维生素、有机醇、长链脂肪酸、芳香族化合物、健康糖与甜味剂、甾体药物。这些产品也是当前工业合成生物学研究最具代表性的产品类型。通过对这些典型产品的合成生物学研究进展进行系统阐述，旨在为其他产品类型的工业化开发提供有益借鉴和参考。
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2003-09--2008-07 中国科学院昆明动物研究所 博士
1999-09--2003-07 武汉工业学院 学士2008年09月-2012年08月，美国康奈尔大学营养科学系，博士后；
2012年09月至今，中国科学院天津工业生物技术研究所，研究员。新酶设计和酵母基因组工程2021-10-01-2026-10-31,中国微生物学会分子微生物学及生物工程, 专业委员会委员
2020-09-01-今,中国生物工程学会青年工作委员会, 副主任委员
2019-12-31-2023-12-30,合成生物学编辑委员会, 委员
2019-11-10-2024-12-30,载人航天工程空间科学与应用领域, 空间生命科学与生物技术专家组专家
2019-10-25-2023-09-29,中国医药生物技术协会合成生物技术分会, 第一届委员会常务委员
目录
第1章 概述 1
第2章 氨基酸工业合成生物学 3
2.1 引言 3
2.2 大宗氨基酸 4
2.2.1 L-谷氨酸 4
2.2.2 L-赖氨酸 7
2.2.3 L-苏氨酸 8
2.3 含硫氨基酸 10
2.3.1 L-甲硫氨酸 10
2.3.2 L-半胱氨酸 13
2.4 芳香族氨基酸 16
2.5 支链氨基酸 19
2.5.1 消除关键酶的反馈调节 21
2.5.2 优化BCAA合成途径 22
2.5.3 改善辅助因子供应 23
2.5.4 调节BCAA转运蛋白 24
2.6 其他氨基酸 24
2.6.1 L-丙氨酸 24
2.6.2 L-脯氨酸 26
2.6.3 5-氨基乙酰丙酸 27
2.7 总结与展望 29
参考文献 30
第3章 有机酸工业合成生物学 39
3.1 引言 39
3.2 传统有机酸 39
3.2.1 柠檬酸 39
3.2.2 L-乳酸 40
3.2.3 衣康酸 42
3.3 新型有机酸 43
3.3.1 C2有机酸：乙醇酸 43
3.3.2 C3有机酸 45
3.3.3 C4有机酸 49
3.3.4 C5有机酸：戊二酸 56
3.3.5 C6有机酸：己二酸 57
3.4 总结与展望 58
参考文献 59
第4章 维生素工业合成生物学 62
4.1 引言 62
4.1.1 脂溶性维生素 62
4.1.2 水溶性维生素 63
4.2 维生素C 63
4.2.1 维生素C概述 63
4.2.2 维生素C的经典生产方法 64
4.2.3 维生素C的合成生物育种 68
4.3 维生素B2 71
4.3.1 维生素B2概述 71
4.3.2 维生素B2的传统育种方法 72
4.3.3 维生素B2的生产菌株及生物合成途径 73
4.3.4 维生素B2的合成生物育种 76
4.4 维生素B12 78
4.4.1 维生素B12概述 78
4.4.2 维生素B12的传统育种方法 80
4.4.3 维生素B12的合成生物育种 81
4.5 总结与展望 85
参考文献 86
第5章 有机醇工业合成生物学 89
5.1 引言 89
5.1.1 有机醇的主要类别 89
5.1.2 有机醇主要生产菌 91
5.2 C2有机醇 94
5.2.1 发展燃料乙醇的意义 94
5.2.2 燃料乙醇的分类 94
5.2.3 国内外燃料乙醇生产现状 95
5.2.4 纤维素乙醇的研究进展 98
5.2.5 纤维素乙醇发酵微生物的改造 103
5.3 C3有机醇 107
5.3.1 化学工业中的三碳醇 107
5.3.2 1,3-丙二醇的特性及应用 108
5.3.3 1,3-丙二醇的合成 109
5.3.4 利用天然微生物合成1,3-丙二醇 110
5.3.5 利用基因工程菌合成1,3-丙二醇 111
5.4 C4有机醇 114
5.4.1 丁醇 114
5.4.2 异丁醇 116
5.4.3 1,4-丁二醇 117
5.5 总结与展望 121
参考文献 122
第6章 长链脂肪酸工业合成生物学 129
6.1 引言 129
6.2 脂肪酸类生物燃料的微生物制造 130
6.2.1 脂肪酸酯类生物燃料 131
6.2.2 脂肪醇类生物燃料 133
6.2.3 烷烃类生物燃料 135
6.3 功能营养品类脂肪酸的微生物合成 136
6.3.1 功能脂肪酸合成微生物底盘细胞 138
6.3.2 功能脂肪酸的微生物合成途径 138
6.4 长链二元酸等生物基材料化学品的微生物合成 143
6.4.1 长链二元酸的微生物合成 145
6.4.2 ω-氨基十二烷酸的微生物合成 148
6.5 总结与展望 150
参考文献 150
第7章 芳香族化合物工业合成生物学 159
7.1 引言 159
7.2 芳香族化合物生物合成代谢关键酶与途径设计构建 160
7.2.1 关键酶的设计合成与调控 160
7.2.2 重要转运蛋白与转录因子调控 163
7.2.3 生物合成途径设计构建 164
7.3 芳香族化合物生物合成底盘细胞创制 168
7.3.1 原核微生物底盘细胞 168
7.3.2 真核微生物底盘细胞 169
7.4 芳香族化合物生物合成研究策略 170
7.4.1 基因精细表达调控 170
7.4.2 辅因子工程 172
7.4.3 产物毒性控制 172
7.4.4 高通量筛选 174
7.4.5 动态调控 176
7.5 芳香族化合物生物合成 176
7.5.1 芳香族化合物的生物合成方式 176
7.5.2 莽草酸途径化合物及其衍生物的生物合成 178
7.5.3 芳香族氨基酸衍生物的生物合成 180
7.5.4 复杂芳香族天然产物的生物合成 184
7.6 总结与展望 186
参考文献 187
第8章 健康糖与甜味剂生物合成 191
8.1 引言 191
8.2 低热量稀少糖与功能性糖醇生物合成 192
8.2.1 低热量稀少糖 192
8.2.2 功能性糖醇 196
8.3 功能性寡糖生物合成 198
8.3.1 功能性寡糖发展趋势 198
8.3.2 功能性寡糖生物合成技术 200
8.4 天然高倍甜味剂生物合成 205
8.4.1 萜类甜味剂生物合成 206
8.4.2 黄酮类甜味剂生物合成 212
8.4.3 蛋白类甜味剂生物合成 212
8.5 总结与展望 215
参考文献 216
第9章 合成生物学技术在甾体药物合成中的应用 223
9.1 引言 223
9.2 生物技术对甾体药物起始原料的影响 224
9.3 合成生物技术在甾体药物关键中间体生产中的应用 233
9.4 生物技术对甾体药物原料药生产的影响 241
9.5 总结与展望 244
参考文献 244
第10章 工业合成生物学展望 250
10.1 第三代生物制造研究进展 252
10.2 新酶、新途径设计研究进展 257
参考文献 262
后记 266
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