代谢网络与信号转导网络

㈠ 代谢能支撑假说、代谢网络假说和细胞经济假说的理解并请提出你的工业发酵菌种选育和工艺控制的思路是

1）微生物生命活动的三个基本假说：
①代谢能支撑假说：微生物细胞生命活动的驱动原理（微生物能学）
②代谢网络假说：代谢网络与代谢物流图（微生物第二解剖学）
③细胞经济假说：细胞经济运行与生存保障原理（细胞经济学）。
2）代谢能支撑假设挑明了微生物生命活动的前提，即微生物细胞代谢能的持续供应问题；代谢网络假设梳理了微生物生命活动的内容，具体化了微生物细胞的能量、物质的转化关系；细胞经济假设揭示微生物生命活动的经济管理原则，这些原则是人和微生物合作成功的基础。
3）三个基本假说是反映微生物生命运动客观规律的基本假说，分别认定了发酵工程的生物学属性，论证了生物产品与其有机原料在代谢网络上联网的可能性和现实性，理出了可用来解决微生物生存利益与人类的经济利益之间矛盾的基本思路。
4）人们在代谢网络假说、微生物细胞机器的工作模式和微生物代谢的五段式的基础上提出工业发酵菌种选育和工艺控制的思路：
①进：促进细胞对碳源等营养物质的吸收；
②通：使来自上游和各个注入分支的碳架物质能畅通地流向目的产物；
③节：阻塞与目的产物的形成无关或关系不大的代谢支流，使碳架物质相对集中地流向目的产物；
④堵：消除或削弱目的产物进一步代谢的途径；
⑤出：促进目的产物向胞外空间分泌。

㈡ 如何绘制代谢网络图

1、准备阶段：确定目标，调查研究，项目分解，工作方案设计；
2、绘制网络阶段：逻辑关系分析，网络构；
3、计算参数：工作持续时间和搭接时间，其他时间参数，确定关键线路；
4、编制可行网络计划阶段：检查与修正，可行网络计划编制；
5、确定正式的网络计划阶段：网络计划优化，网络计划的确定；
6、网络计划的实施与控制阶段：网络计划的贯彻，检查和数据采集，控制与调整；
7、收尾阶段：分析，总结

㈢ 系统生物学的灵魂

——整合
作为后基因组时代的新秀，系统生物学与基因组学、蛋白质组学等各种“组学”的不同之处在于，它是一种整合型大科学。首先，它要把系统内不同性质的构成要素 （基因、mRNA、蛋白质、生物小分子等） 整合在一起进行研究。系统生物学研究所的第一篇研究论文，就是整合酵母的基因组分析和蛋白质组分析，研究酵母的代谢网络[2]。由于不同生物分子的研究难度不一样，技术发展程度不一样，对它们的研究水平有较大的差距。例如，基因组和基因表达方面的研究已经比较完善，而蛋白质研究就较为困难，至于涉及生物小分子的代谢组分的研究就更不成熟。因此，要真正实现这种整合还有很长的路要走。
对于多细胞生物而言，系统生物学要实现从基因到细胞、到组织、到个体的各个层次的整合。《科学》周刊系统生物学专集中一篇题为“心脏的模型化——从基因到细胞、到整个器官”的论文，很好地体现了这种整合性[3]。我们知道，系统科学的核心思想是：“整体大于部分之和”；系统特性是不同组成部分、不同层次间相互作用而“涌现”的新性质；对组成部分或低层次的分析并不能真正地预测高层次的行为。如何通过研究和整合去发现和理解涌现的系统性质，是系统生物学面临的一个带根本性的挑战。
系统生物学整合性的第三层含义是指研究思路和方法的整合。经典的分子生物学研究是一种垂直型的研究，即采用多种手段研究个别的基因和蛋白质。首先是在DNA水平上寻找特定的基因，然后通过基因突变、基因剔除等手段研究基因的功能；在基因研究的基础上，研究蛋白质的空间结构，蛋白质的修饰以及蛋白质间的相互作用等等。基因组学、蛋白质组学和其他各种“组学”则是水平型研究，即以单一的手段同时研究成千上万个基因或蛋白质。而系统生物学的特点，则是要把水平型研究和垂直型研究整合起来，成为一种“三维”的研究。此外，系统生物学还是典型的多学科交叉研究，它需要生命科学、信息科学、数学、计算机科学等各种学科的共同参与。
系统生物学的整合性可以体现在两种不同的策略上。第一种就是切奇（Church） 和后来胡德（Hood）的系统生物学研究所采用的方式，选定一个较为简单的系统，如单细胞生物酵母，然后分析尽可能多的构成成分——基因组、转录组、蛋白质组、相互作用组，以揭示整个系统的行为。另外一种策略是吉尔曼 (A. G. Gilman) 领导的“信号转导联军”采用的，以一个较为复杂的系统 (G 蛋白介导的和与其相关的细胞信号转导系统） 为研究对象，采用尽可能多的研究手段去进行分析 （详细介绍见本刊 2002 年第 02 期第 36 页）。

㈣ 求救：发酵过程在线检测的方法是什么

首先看参数。

1. ph、do溶氧用的是在线电极，可以高温在位灭菌，原理是极谱电极详见网络极谱法

2. 温度也是在线电极，这个很常规具体的可以网络知道

3. 压力用的压力传感器，类型非常多

4. 营养指标：糖浓度可以用在线生化分析仪

5. 细胞浓度，OD：有在线的活细胞分析仪
   

㈤ 代谢工程学的研究内容

与其他传统的工程领域相比，途径工程同样强调解析与组合两个特定的步骤，然而在很大程度上途径操作过程基本上是分子生物学原理的一种技术表现形式，真正意义上的工程方面的成份并不占主导地位。严格地讲，生化反应过程的有关内容并不能定义为途径工程。更多更显着的工程成份只是反映在途径工程的分析部分，如怎样辨认能反映细胞生理状态的主要参数？怎样利用这些信息组织一个代谢网络的控制设计，并确定合理靶点以修饰构建特定的物种？怎样进一步评估基因或酶的真实修饰效果，以实施新一轮的途径修饰直到最佳状态的确立？取代普通的定向靶点筛选程序，怎样预测一个合理的过程以确定途径操作的最有效靶点？上述问题是途径工程分析部分应解决的问题。
途径工程的一个崭新观点是关注代谢途径的组合而非单一的反应，因此它必须考察完整的生化反应网络，重视途径和目标产物的热力学可行性、代谢流及其控制。从传统的单一酶反应分析向相互作用的生化反应系统转移是这一组合观点的精髓，其中代谢网络的概念尤其重要，只有这样，生物体代谢运动和细胞功能的图视效果才能被强化。因此，途径工程第一步的工作利用在广泛而深入的研究中获得的技术信息进行组合设计。
虽然生化代谢和细胞生理学理论为分析反应途径提供了主要依据，但代谢流确定及其控制的研究结果具有更大的实用性。途径工程最突出的特征也许就是强调生化反应途径与代谢流及其体内条件下的控制相关联。将代谢流的定量分析方法与代谢流控制的分子生物学技术完美结合在一起，系统合理地修饰生物细胞的遗传性状，这是途径工程的基石。在代谢途径和代谢流的结构体系中，途径工程的一个基本目标是阐明代谢流控制的因素和机制，对代谢流控制的全面理解是代谢途径修饰的基础。系统研究代谢流及其控制机制有三大基本步骤：第一，建立一种能尽可能多地观察途径并测定其流量的方法。为了做到这一点，通常从测定细胞外代谢物的浓度入手进行简单的物料平衡。这里必须强调的是，一个代谢途径的代谢流并不等于该途径中一个或多个酶的活性。事实上，酶法分析并不能提供途径真正的代谢流信息，除非相应的酶在体外分析条件下存在并具有活性。在代谢分析中，酶法分析经常会错误地显示相似数量级的代谢流，导致产生不正确的结论。第二，在生化代谢网络中施加一个已知的扰动，以确定在系统松散之后达到新的稳态时的途径代谢流。常采用的扰动方式包括启动子的诱导、底物补加脉冲、特定碳源消除或物理因素变化等。虽然任何有效的扰动对代谢流的作用都是可以接受的，但扰动应该定位于紧邻途径节点的酶分子上。一种扰动往往能提供多个节点上的信息，这对于精确描述代谢网络控制结构所必需的最小实验量是至关重要的。第三，系统分析代谢流扰动的结果。如果某个代谢流的扰动对其下游代谢流未能造成可观察的影响，那么就可以认为该处的节点对上游扰动的反应是刚性（Rigid）的，与之相反的情况则称为柔性（Fluxible）。在刚性节点处，试图通过改变上游酶活性来影响下游代谢流的做法是徒劳的。
除了上述对代谢途径的物质流和能量流进行分析之外，途径工程的概念同样适用于分析信息流，如信号转导途径等。随着分子生物学研究的不断深入，生物体内各种形式的信号转导途径作用机制得以阐明和积累，更进一步的意义在于合理设计、修饰甚至更换受体分子、信号分子、驿站分子以及基因表达调控的顺式元件，构建崭新的信号转导途径，最终形成途径工程新的分支——信号转导途径工程。
途径工程中的基因操作部分已经相当成熟，基因重组、克隆和表达的成功率在很大程度上依赖于生物材料与试剂。唯一值得研究的是重组DNA分子在目标生物体染色体上的整合机制、频率以及整合子的遗传稳定性，而后者又涉及到细胞生理代谢途径的综合平衡、外源基因表达程度与时段的调控设计、以及细胞对目标产物的耐受性等相关问题，因此是途径工程应用的限制性因素。

㈥ 代谢网络的作为代谢通道是有起讫点的

（3）代谢网络没有绝对的起点和终点，代谢路径作为代谢通道是有起讫点的
对于延续的微生物生命来讲，代谢网络没有绝对的起点，也没有绝对的终点，形成细胞的4个反应群（产能反应群、生物合成反应群、多聚反应群、组装反应群）环环相扣，初级代谢的三大板块（向心板块、中心板块、离心板块）两两相接，成一个整体。
微生物的代谢网络就像有许多铁路线组成的各个铁路局和铁路交通网。当我们使用指定的原料生产某特定的发酵产品时，我们期望有机物流经最有利于高产的途径（理想载流路径）声称发酵产物；正如我们乘火车去某城市就要选定一条合适的铁路线一样。全国铁路网被分成几个铁路局辖区，相当于代谢网络分成三个板块；铁路线可以跨铁路局，相当于载流路径可以跨网络板块。微生物细胞机器的工作模式把细胞机器运行阶段的载流路径描写成由向心途径、中心途径和离心途径三者依次首尾衔接而贯通的一条“通道”。

㈦ 精氨酸的代谢网络着急

精氨酸是鸟氨酸循环中的一个组成成分，具有极其重要的生理功能。多吃精氨酸，可以增加肝脏中精氨酸酶的活性，有助于将血液中的氨转变为尿素而排泄出去。所以，精氨酸对高氨血症、肝脏机能障碍等疾病颇有效果。

精氨酸是一种双基氨基酸，对成人来说虽然不是必需氨基酸，但在有些情况如机体发育不成熟或在严重应激条件下，如果缺乏精氨酸，机体便不能维持正氮平衡与正常的生理功能。病人若缺乏精氨酸会导致血氨过高，甚至昏迷。婴儿若先天性缺乏尿素循环的某些酶，精氨酸对其也是必需的，否则不能维持其正常的生长与发育。

精氨酸的重要代谢功能是促进伤口的愈合作用，它可促进胶原组织的合成，故能修复伤口。在伤口分泌液中可观察到精氨酸酶活性的升高，这也表明伤口附近的精氨酸需要量大增。精氨酸能促进伤口周围的微循环而促使伤口早日痊愈。

精氨酸的免疫调节功能，可防止胸腺的退化（尤其是受伤后的退化），补充精氨酸能增加胸腺的重量，促进胸腺中淋巴细胞的生长。

补充精氨酸还能减少患肿瘤动物的体积，降低肿瘤的转移率，提高动物的活存时间与存活率。

在免疫系统中，除淋巴细胞外，吞噬细胞的活力也与精氨酸有关。加入精氨酸后，可活化其酶系统，使之更能杀死肿瘤细胞或细菌等靶细胞 鸟氨酸循环详细过程过程 又称“尿素循环”。机体对氨的一种解毒方式。肝脏是鸟氨酸循环的重要器官。 ①NH3、CO2、ATP缩合生成氨基甲酰磷酸 ②瓜氨酸的合成 ③精氨酸的合成 ④ 精氨酸水解生成尿素 总反应式： NH3+CO2+3ATP+Asp+2H2O→ 尿素+2ADP+2Pi+AMP+PPi+延胡索酸 该循环要点： ①尿素分子中的氮，一个来自氨甲酰磷酸（或游离的NH3），另一个来自天冬氨酸（Asp）； ②每合成1分子尿素需消耗4个高能磷酸键； ③循环中消耗的Asp可通过延胡索酸转变为草酰乙酸，再通过转氨基作用，从其他a-氨基酸获得氨基而再生； ④在鸟氨酸循环中，精氨酸代琥珀酸合成酶活性相对较小，所以该酶被认为是鸟氨酸循环的限速酶

㈧ 生命科学科研工作者应该学会使用哪些软件

文献管理与分析：
EndNote X1，文献管理软件，平时方便论文管理，写文章的时候插入文献也是相当的方便；
RefViz 2.1，文献分析软件，与EndNote结合使用，分析文献，可以省掉大把自己看自己归纳的时间；
ReferenceManager似乎很久没有更新了，Thomoson看来以后可能只管EndNote了。

2.分子生物学综合软件：
Vector NTI 10.3，分子生物学的综合软件，什么功能几乎都全了；
BioEdit 7，杂七杂八的功能凑在一起的一个分子生物学软件，有些罕见的Vector NTI所没有的功能；
DNAMAN 6，与Vector NTI类似的一个软件，但是图型化上做的很差，集成度和序列的管理功能比Vector NTI差的不是一点点，罕用，但有时候有些序列的格式非得要用它的样子排，没有办法；

3. 大分子二维/三维结构绘图软件：
PyMol 0.99，有1.0，可惜要钱了，也没有P-J。蛋白质三维结构查看软件，神奇的就在于它可以编辑小范围内的结构；
DeepViewer 3.7，PDB Viewer的换汤不换药升级版，在预测功能上有所突破，期待新版本的出现令其可与PyMol有的一拼，谁叫PyMol在Windows下开始收钱呢？为了一个PyMol装个Linux似乎还没有这样大的动力；
RNADraw 1.1，RNA和DNA二级结构的分析软件，可以分析做PCR的时候的引物的二聚体，更直观一些；
Accelery Insight II，Linux下的大型三维结构模拟软件，2.1 G！据称是非常强大。为了这个装个Linux似乎还说的过去。

4. 质粒绘图软件：
Vector NTI和DNAMAN其实也可以画，但是不如下面这几个来的专业或方便：
SimVector 4，与Primer Premier同一家公司的软件，画质粒的一个软件，效果还行，与VectorNTI画出来的风格不一样，有的杂志喜欢；
WinPlas 2.7，很老的质粒绘图软件，很久没有升级了，画出来的质量非常差，可是小，比较快；
Visual Cloning 3.2.4，一个界面豪华的质粒及克隆整个过程的画图软件，大而慢，选用。

5. 引物设计软件：
Primer premier 5，引物设计软件，大家都用，我也用；
Oligo 6.7包1，引物设计软件，大家都用，我还用，设计Fusion PCR和In-Fusion连接的引物的时候，比Primer premier直观一些；
Allele ID 6.0/Beacon Designer 7.0，RT-PCR设计软件，与Primer Premier同一家公司的软件，软件界面非常相似，到现在也没有搞清楚两个有什么区别，不知道有什么意思，具体还需要试一下；

6. 办公软件：
Microsoft WORD 2003，不说了；
Microsoft Excel 2003，不说了；
Microsoft PowerPoint 2003，不说了；
Adobe Acrobat Professional 8.1，不说了；
PDF2Office 2.0，把PDF转成WORD，中文支持大大的好，但页面格局往往破坏的一塌糊涂；
Alt PDF Password Recovery 2.3，看名字就知道干什么的了，相当强大，加密的PDF往往不能取词不能打印；
SolidPDFConverter 3.0，把PDF转成WORD，中文支持大大的不好；

7. 凝胶分析软件：
QuantityOne 4.6.2，BioRad的凝胶成像仪自带的电泳图像软件，算很好上手的了；
GelPro Analyzer 4.5，跑胶和杂交以及菌落的分析软件，已有6.0版，可惜我这里没有破解版；
PDQuest 8.0.1 Advance，BioRad的二维电泳分析软件，算好用的，功能上没用过其它的，真的不好说；

代谢网络和信号传导分析软件：
CellNetAnalyzer 6.0，以前叫FluxAnalyzer，基于MatLab的代谢网络和信号传导网络分析模块，大部分论文中的代谢网络分析都是或明或暗的用这个分析的；
PathwayStudio 5.0，蛋白质相互作用、细胞信号转导和代谢分析的软件；

8. 图片处理：
图片是用来表达思想最有力的工具了，所以在这里就多了一些。
Adobe Photoshop CS3 Extended，修改图片，可以做出以假乱真的效果，功能非常强大，但在画示意图上不是很方便，对线条和几何图形的支持尤为不便；
Adobe Streamline 4，好久没有升级的一个软件，把位图转成矢量图的一个软件，很好用；
Image-Pro Plus 6.0，对图象进行加工处理并得到数据的软件，专业，相当的专业，已有6.2版，可惜我这里没有破解版；
Adobe Fireworks CS3/Illustrator CS3，矢量图和位图工具二合一，可以画一些复杂的图，像GENE，MCB上面的很多图都可以很轻松的用Fireworks/Illustrator画出来，流程图，细胞结构，各种复杂的示意图等等都没有问题，矢量工具非常好用。Fireworks更适合入门。Illustrator是纯粹的矢量软件，新手用起来可能会有点不适应，特别是从Photoshop转过来的新手；
ChemSketch 10，画分子结构式的，几乎可以胜任所有的化学结构式的任务了；
SnagIt 8.5，抓图软件，同类软件里面最好用的一个了，连续截屏和延迟截屏是最大特色；

9. 流程图软件：
Microsoft Visio 2003，画流程图和一些复杂的示意图，与SmartDraw类似，但是在PPT里面的显示效果远胜SmartDraw，因为与PPT是一家的，兼容性更好，更方便；
SmartDraw 7.7，画流程图和一些复杂的示意图；
ConceptDraw 7.5 Professional，SmartDraw在接下来一段时间内的强有力的竞争对手，虽然SmartDraw 8 Professional进行了升级，但是却不再支持中文，相当让人失望，ConceptDraw这时候具有了天然的竞争优势了；

10. 数学统计软件：
OriginPro 8.0 SP1，画各种各样的曲线图，兼做简单的数据处理；
SigmaPlot 10.0，与Origin类似，画出来的图风格不大一样，OriginPro 8.0推出之后，SigmaPlot已经渐显颓势，期待新版本了；
SigmaStat 3.5，分析为主的一个小统计软件，在SigmaPlot中可以调用它，如果不用SigmaPlot，个人感觉其没有任何意义；
SPSS 16，大型的分析软件，几乎拥有所有的统计分析功能；
MatLab 7.1，呵呵，这样说吧，数学里面的，几乎什么都可以；
SAS JMP 7.0，SAS公司为了解决SAS难用而开发的一个软件，据一位专业级的统计分析人物推荐，觉得SPSS太不中用，还是SAS家的东西可靠些。
另外还有很多常见的分析软件如SAS 9.1，Statistica 7.0， SysStat 12.0等等，功能上都差不多，都很强大，但我们还是实验为主，能完成任务即可，实际上学精任何一个都足够用了。

其它：
UltraEdit 13.10a，取代记事本的一个强大软件，很多时候会用到，比如把CNKI的数据导到EndNote，有些软件的16进制下的P-J；
这些软件目前而言，应该可以对付从科研到发文章的所有的事情了。

㈨ 节点的工作原理

节点”一概念被广泛应用于许多领域。电力学中，节点是塔的若干部件的汇合点。机械工程学中，节点是在一对相啮合的齿轮上，其两节圆的切点。在网络拓扑学中，节点是网络任何支路的终端或网络中两个或更多支路的互连公共点。生化工程中，代谢网络分流处的代谢产物称为节点。在程序语言中，节点是XML文件中有效而完整的结构的最小单元。在作图软件MAYA中，节点是最小的单位。每个节点都是一个属性组。节点可以输入，输出，保存属性。 ★在装修构造中，那些以一种或多种材料组合并通过某种造型所形成的连接点，常称作节点。它是交待设计造型的重要环节，同时也是体现设计细部的重要因素。在图纸中常以局部剖面的形式体现，重点交待尺寸、构造、材质等具体细节。

★在CorelDraw等软件中，线段的两端为节点，节点以小方块表示。

★在网络中，任何计算机或其它设备（如打印机)。

Internet上的任何计算机，一个主机(host)。

每一个工作站﹑网络传真机﹑网络打印机﹑档案服务器﹑或任何其它拥有自己唯一网络地址的设备都是节点。它们是怎样获得网络地址的呢﹖从网络卡那里获得。每一张网络卡在出厂的时候都会被厂家分配一个地址﹐使用者是不可能变更此地址的。

这样的地址安排就如我们日常的家庭地址一样﹐是用来区分各自的身份的。您的网络必须有能力去区别这一个地址有别于其它的地址。在网络里面﹐有很多资料封包会由一个节点传送到另一个节点﹐同时要确定封包会被正确的传达目的地﹐而这个目的地就必须依靠这个网络卡地址来认定了。

节点是一个很抽象和应用很广泛的概念，通俗的说就是某个大环境中的一个点或者一段，好比公交车线路中的一个站台。

节点类型分为：一对多，多对一，多对多等方式。任何一个节点都是由输入输出和中间计算三部分构成的。一般情况下，一个节点会从另一个节点取得数据作为自身计算的依据，然后在内部进行计算，最后将计算结果按要求交给下一个节点。其实节点就好象一个电视机，一端输入的是无线电信号，另一端则输出的是声音和图象。从无线电信号转变为声光信号的过程是在电视机的内部完成的。虽然大多数的人不知道电视机是怎样转换的，但它并不影响我们的使用。一个节点可以有个一个输入属性，也可以有一组输入属性。输出也是一样。