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代谢工程名词解释
代谢工程
代谢工程是一门研究利用生物技术手段对生物体代谢进行优化和调控的学科。
它综合运用生物学、生物化学、分子生物学、计算机科学等多学科知识，利用基因工程、蛋白工程、酶工程等技术手段，旨在通过调节代谢途径、改变代谢产物生成、提高生物反应器效率等方法，达到提高生产效率、生产新化合物或降低资源消耗的目的。
代谢途径
代谢途径是生物体内进行物质转化和能量转换的路线。
常见的代谢途径包括糖分解途径、脂肪酸合成途径、氨基酸代谢途径等。
通过对代谢途径的研究，代谢工程可以发现调控点并进行优化，从而实现对特定化合物的高效生产。
基因工程
基因工程是利用DNA重组和修改技术来改变生物体的遗传信息。
在代谢工程中，基因工程常用于改变代谢途径中的限速酶活性、优化底物转化率等。
通过定向改变特定基因的表达水平或引入外源基因，可以实现对代谢产物的调控。
蛋白工程
蛋白工程是通过改变蛋白质的结构和功能来改变生物体的代谢性能。
代谢工程中常利用蛋白工程技术改变代谢途径中的酶的催化性能，提高酶的稳定性和活性。
蛋白工程手段包括点突变、重组蛋白表达等。
酶工程
酶工程是通过改变酶的结构和功能来改变生物体的代谢性能。
代谢工程中常利用酶工程技术改变代谢途径中的催化酶的特性，提高底物转化效率和产物选择性。
酶工程手段包括蛋白工程、酶的固定化等。
代谢工程是应用基因工程和生物化学等技术手段来改造和优化生物代谢途径，以实现特定目标的过程。
在代谢工程操作中，有一些常见的步骤和操作需要进行。
以下是代谢工程操作的一般流程：1.目标设定：首先确定要实现的代谢工程目标，例如生产特定化合物、增强代谢活性或优化代谢产率等。
2.代谢通路分析：对目标代谢途径进行深入研究和分析，包括了解底物、产物、中间体以及相关酶的特性和调控机制等。
3.基因筛选和编辑：根据目标代谢途径，选择合适的基因进行编辑或添加。
这包括基因的克隆、表达和调控等操作。
4.代谢工程载体构建：将所需的基因组装到适当的载体中，以便将其导入到宿主生物中。
这可能涉及到质粒构建、转化、筛选和验证等步骤。
5.宿主选择与优化：选择和优化适合于目标代谢工程的宿主生物，如细菌、酵母、真菌或植物等。
这需要考虑宿主的生长特性、代谢能力和基因操作的可行性。
6.培养条件优化：通过调整培养基组成、温度、pH值、氧气供应等环境因素，优化宿主生物的生长和代谢产物的积累。
7.监测和分析：利用生物化学和分子生物学技术，对培养物中的代谢途径和产物进行监测和分析，以了解代谢工程的效果和调控策略。
8.优化和改进：根据监测和分析结果，对代谢工程操作进行优化和改进，进一步提高产物产率、选择性和纯度等。
9.生产规模扩大：在实验室中验证成功后，可以将代谢工程操作进行放大，并进行工业化生产，以满足实际需求。
以上是代谢工程操作的一般流程，具体的操作步骤可能根据不同的目标和具体情况有所差异。
在进行代谢工程操作时，需要严格遵循实验室安全规范和法律法规，确保操作的安全性和合法性。
![[新版]代谢工程学](https://uimg.taocdn.com/27c6850bc381e53a580216fc700abb68a982adff.webp)
代谢工程学代谢工程学（Metabolic engineering）又称途径工程，一般定义为通过某些特定生化反应的修饰来定向改善细胞的特性，或是利用重组DNA技术来创造新的化合物。
它使指利用基因工程或是分子生物学技术，将生体内之代谢路径改变，通常改变生体内化学反应之酶。
代谢工程技术目前以微生物利用为主，改变工业微生物之代谢路径，生产所需要的化学物质，如抗生素。
这一概念由美国学者BaileyJE于1991年首先提出。
其将代谢工程定义为：用重组DNA技术来操纵细胞的酶运输和调节功能从而改进细胞的活性。
Stephanopouls等认为，代谢工程是一种提高菌体生物量或代谢物产量的理性化方法。
Cameron等的定义则精炼一些，即用重组DNA技术有目的地改造中间代谢。
目录[隐藏]∙ 1 研究内容∙ 2 研究意义∙ 3 参考文献代谢工程学-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。
更多更显著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。
代谢工程概念一、名词解释：1代谢工程：应用重组DNA技术和分析生物学相关的遗传学手段进行有精确目标的遗传操作，改变酶的功能或输送体系的功能，甚至产能系统的功能，以改进细胞某些方面的代谢活性的整套操作工作（包括代谢分析、代谢设计、遗传操作、目的代谢活性的实现）。
代谢工程是生物化学反应代谢网络有目的的修饰。
它属于基因工程的一个重要的分支。
2代谢控制发酵技术：利用遗传学的方法或生物化学方法，人为地在DNA分子水平上改变和控制微生物的代谢，使目的产物大量的生成、积累的发酵。
3生物技术：是应用自然科学及工程学的原理，依靠微生物、动物、植物体作为反应器将物料进行加工以提供产品来为社会服务的技术。
4代谢网络的节点（Node）：微生物代谢网络中的途径的交叉点（代谢流的集散处）称作节点。
在不同条件下，代谢流分布变化较大的节点称为主节点。
根据节点下游分支的可变程度，节点分为柔性、弱刚性、强刚性三种。
5柔性节点（Flexible Node）：是节点的一种类型，是流量分配容易改变并满足代谢需求的一类节点。
（指由节点流向各分支的代谢流量分割率随代谢要求发生相应的变化，去除产物的反馈抑制后，该分支的代谢流量分割率大大增加）。
6强刚性节点：若一个节点的一个或多个分支途径的流量分割率受到严格控制，那么这类节点就称为强刚性节点。
（指由节点流向某一分支或某些分支的代谢流量分割率是难以改变的，这是由产物的反馈抑制及对另一分支酶的反式激活的相互作用所致。
）。
7弱刚性节点：若一个节点的流量分配由它的某一分支途径的分支动力学所控制，则称该节点是弱刚性节点，介于柔性节点和强刚性节点之间。
8代谢流（Flux）：定义为流入代谢物被途径加工成流出代谢物的速率。
9途径工程（Pathway Engineering）：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遗传修饰，进而完成细胞特性改造的应用性学科。
10合成生物学：简单地说，合成生物学是通过设计和构建自然界中不存在的人工生物系统来解决能源、材料、健康和环保等问题的一门新兴学科。
如何在生物化学中进行代谢工程生物化学中的代谢工程是一门充满活力和挑战的学科，它旨在通过对细胞代谢网络的理性设计和改造，实现生物体系的优化和创新。
这不仅有助于提高生物生产过程的效率和产量，还为解决能源、环境和医疗等领域的问题提供了新的思路和方法。
那么，如何在生物化学中进行代谢工程呢？首先，我们需要深入了解代谢途径和代谢网络。
代谢途径是一系列酶催化的化学反应，它们协同作用，将底物转化为产物。
而代谢网络则是由众多代谢途径相互连接形成的复杂体系。
要进行代谢工程，就必须清楚地知道目标产物在代谢网络中的生成途径，以及与之相关的其他代谢途径的关系。
这需要我们掌握生物化学、微生物学、分子生物学等多学科的知识，并运用各种实验技术和分析方法，如酶活性测定、代谢物分析、基因测序等，来获取代谢网络的信息。
在了解代谢网络的基础上，我们可以运用数学模型来模拟和预测代谢过程。
数学模型可以帮助我们定量地描述代谢网络中各物质的流动和变化规律，从而更好地理解代谢过程的动态特性。
通过建立数学模型，我们可以预测不同基因操作或环境条件对代谢产物产量的影响，为代谢工程的设计提供理论依据。
目前，常用的数学模型包括基于代谢物平衡的稳态模型、基于动力学方程的动态模型以及基于基因组规模的代谢网络模型等。
接下来，就是确定代谢工程的目标和策略。
目标可以是提高某种代谢产物的产量、改变代谢产物的比例、合成新的代谢产物等。
策略则包括基因工程、蛋白质工程、发酵工程等多种手段。
例如，如果我们的目标是提高某种代谢产物的产量，可以通过增强相关代谢途径中关键酶的基因表达，或者敲除竞争途径中的关键基因，来增加目标产物的合成通量。
此外，还可以对关键酶进行蛋白质工程改造，提高其催化效率和稳定性。
基因工程是代谢工程中最常用的手段之一。
通过基因克隆、基因敲除、基因过表达等技术，可以对细胞内的基因进行精确的操作。
在进行基因工程操作时，需要选择合适的载体和宿主细胞，并优化基因的表达调控元件，以确保基因能够在宿主细胞中高效表达。
1.微生物代谢工程定义、研究内容和研究手段。
（1）定义：代谢工程是利用重组DNA技术或其他技术,有目的地改变生物中已有的代谢网络和表达调控网络,以更好地理解细胞的代谢途径,并用于化学转化、能量转移及大分子装配过程。
（2）研究内容：生物合成相关代谢调控和代谢网络理论；代谢流的定量分析；代谢网络的重新设计；中心代谢作用机理及相关代谢分析；（3）研究手段:代谢工程综合了基因工程、微生物学、生化工程等领域的最新成果。
①基因操作技术：在代谢工程中，代谢网络的操作实质上可以归结为基因水平上的操作：涉及几乎所有的分子生物学和分子遗传学实验技术，如基因和基因簇的克隆、表达、调控，DNA 的杂交检测与序列分析，外源DNA的转化，基因的体内同源重组与敲除，整合型重组DNA 在细胞内的稳定维持等。
②分析手段：组学技术(X-omics)：工业微生物基因组测序与功能基因组分析；基于基因芯片的转录组学分析；蛋白质组学技术；基于同位素技术的代谢通量组学。
③检测技术：常规的化学和生物化学检测手段都可用于代谢工程的研究，如物料平衡、同位素标记示踪法、酶促反应动力学分析法、光谱学法、生物传感器技术。
2.代谢改造思路和代谢设计原理。
（1）代谢改造思路：代谢工程研究的重点在于改造代谢网络，以便生产特定目的代谢产物或具有过量生产能力的工程菌应用于工业生产。
根据微生物的不同代谢特性，常采用改变代谢流、扩展代谢途径和构建新的代谢途径三种方法。
a改变代谢途径的方法：加速限速反应，增加限速酶的表达量，来提高产物产率。
改变分支代谢途径流向，提高代谢分支点某一分支代谢途径酶活力，使其在与其它的分支代谢途径的竞争中占据优势，从而提高目的代谢产物的产量。
b扩展代谢途径的方法：在宿主菌中克隆和表达特定外源基因，从而延伸代谢途径，以生产新的代谢产物和提高产率。
扩展代谢途径还可使宿主菌能够利用自身的酶或酶系消耗原来不消耗的底物。
c转移或构建新的代谢途径：通过转移代谢途径、构建新的代谢途径等方法来实现。
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。
生物发酵工程中的新技术生物发酵工程是利用微生物代谢产生的化学反应来生产有价值的物质或将原有物质转换成其它化合物的科学技术。
随着生物技术的快速发展，原本单一的发酵工艺转变为多技术相结合的综合技术研究，引入了许多新技术，促进了生物发酵工程的发展。
本文将讨论几项新技术在生物发酵工程中的应用，其中包括代谢工程、基因工程、微流控技术、及其他最新的技术。
1. 代谢工程代谢工程是一种用于改变细胞代谢的技术，通过改变代谢通路中的基因表达、代谢物输送以及酶的活性来控制细胞的代谢过程，最终达到产物的效率和产量的提升。
例如，通过改变其代谢通路，使酵母菌生产了更多的乙醇。
代谢工程在食品加工、药物、化妆品等领域中也被广泛应用。
2. 基因工程基因工程是一种技术，它允许有选择地修改细胞的基因组，改变某些重要的表现型(trait)。
在生物发酵工程中，基因工程常用于制备高效产量的重要化学物质。
基因工程可以通过大规模改变细胞代谢通路来实现，同时育种多样性也得到了提高。
3. 微流控技术微流控技术是一种让液体在微型管内流动的技术。
与传统液体流动技术相比，微流控技术可以产生更高的控制和调节流动环境的精度。
在生物发酵工程中，微流控技术可以用于高通量筛选技术，比如在筛选大量的细胞、菌株、蛋白质组、代谢产物上进行。
4. 其他最新技术其他最新技术还包括单细胞测序技术，从单个克隆中获取V(D)J的序列的高通量测序技术;表观遗传学技术，揭示滋味菌株产生多种多样品牌饮料时抑制和激活基因;系统生物学，集合数学、生化、工程学等多种专业知识，探究生物系统内部信号传输、信号整合、信号执行等细胞代谢的整个过程。
总之，新技术的不断涌现，使得生物发酵工程的研究更加多样化，同时也为这个领域带来了更多的机遇和挑战。
这些新技术的应用，对于不同行业及领域的发展，都产生了不可忽视的重要影响。
未来的发酵工程研究，一定会鼓励更多的人关注这些最新技术，推动技术创新和产业升级，迎接未来的发展挑战。
生物技术中的酶工程与代谢工程在现代生物技术领域，酶工程和代谢工程是两个十分重要的分支，它们在生物制药、食品工业、环境保护等领域都有着广泛应用。
酶工程是指利用酶反应催化原理进行工业生产的技术，酶是一种生物催化剂，可以加速化学反应速度，从而达到提高生产效率和降低生产成本的目的。
酶工程的核心在于酶的筛选和优化。
科学家们可以通过对酶的结构和机理进行研究，筛选出具有良好催化效果的酶，并通过基因工程等手段对酶进行改造，提高其催化效率和稳定性，从而应用于实际生产当中。
酶工程在生命科学、医学、食品工业、环境保护等领域都有着广泛的应用。
例如，酶工程可以用于生产抗癌药物、抗生素等各种药品，在食品工业中可以用于酿造啤酒、面包、奶酪等，在环境保护领域中可以用于处理污水和固体废物等。
与酶工程不同，代谢工程是一种利用代谢途径和代谢产物进行工业生产的技术。
代谢途径是指在生物体内一系列化学反应所构成的途径，代谢产物是指生物体在代谢途径中生成的特定化合物。
代谢工程的核心在于对代谢途径和代谢产物的控制和优化。
科学家们可以通过基因工程等手段调控代谢途径中特定的关键酶和代谢产物的合成过程，实现对生物体代谢产物的高效生产。
代谢工程同样应用广泛，在生物制药、化妆品、食品工业等领域都有着重要作用。
例如，代谢工程可以用于生产抗生素、合成植物激素、生产食品添加剂等。
总的来说，酶工程和代谢工程是利用生物技术对生物体内化学反应进行控制和优化的重要手段，它们在生命科学、医学、食品工业等领域都有着广泛应用，对推动现代生产方式的转型升级具有十分重要的意义。
未来，随着生物技术的不断发展和完善，酶工程和代谢工程的应用前景将会更加广阔，为人们的生活带来更多便利和福祉。
代谢工程
科技名词定义
中文名称：代谢工程
英文名称：metabolic engineering
定义：通过基因工程的方法改变细胞的代谢途径。
所属学科：生物化学与分子生物学（一级学科）；新陈代谢（二级学科）
本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布
代谢工程书籍图
代谢工程（Metabolic engineering）是生物工程的一个新的分支。
代谢工程把量化代谢流及其控制的工程分析方法和用以精确制订遗传修饰方案并付之实施的分子生物学综合技术结合起来，以上述“分析——综合”反复交替操作、螺旋式逼近目标的方式，在较广范围内改善细胞性能，以满足人类对生物的特定需求的生物工程。
目录
发展前沿
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编辑本段发展
为了满足人类对生物的特定需求而对微生物进行代谢途径操作，已有将近半个世纪的历史了。
在氨基酸、抗生素、溶剂和维生素的发酵法生产中，都可以找到一些典型实例。
操作的主要方法是，用化学诱变剂处理微生物，并用创造性的筛选技术来检出已获得优良性状的突变菌株。
尽管这种方法已被广泛地接受并已取得好的效果，但对突变株的遗传和代谢性状的鉴定是很不够的，更何况诱变是随机的，科学不足技巧补！
DNA重组的分子生物学技术的开发把代谢操作引进了一个新的层面。
遗传工程使我们有可能对代谢途径的指定酶反应进行精确的修饰，因此，有可能构建精心设计的遗传背景。
DNA重组技术刚进入可行阶段不久，就出现了不少可用来说明这种技术在定向的途径修饰方面的潜在应用的术语。
如分子育种（1981年），体外进化（1988年），微生物工程或代谢途径工程（1988~1991年），细胞工程（1991年）和代谢工程（1991年）。
尽管不同的作者提出不完全相同的定义，这些定义均传达了与代谢工程的总目标和手段相似的含义。
我们曾经把代谢工程定义为，代谢工程就是用DNA重组技术修饰特定的生化反应或引进新的生化反应，直接改善产物的形成和细胞的性能的学科。
这样定义代谢工程强调了代谢工程工作目标的确切性。
也就是说，先要找到要进行修饰或要引进的目标生化反应，一旦找准了目标，就用已建立的分子生物学技术去扩增、去抑制或删除、去传递相应的基因或酶，或者解除对相应的基因或酶调节，而广义的DNA重组只是常规地应用于不同步骤中，以便于达到这些目标。
编辑本段优势与研究方向
优势
尽管在所有的菌种改良方案中都有某种定向的含义，但与随机诱变育种相比较，在代谢工程中工作计划的定向性更加集中更加有针对性。
这定向性在酶的目标的选择，实验的设计，数据的分析上起着支配的作用。
不能把细胞改良中的所谓“定向” 解释为合理的途径设计和修饰，因为“定向选择”与随机诱变之间没有直接关系。
相反地我们可借助于“逆行的代谢工程”（reverse metabolic engineering）, 从随机诱变而获得的突变株及其性状的实验结果，来提取途径及其控制的判断信息（critical information）。
研究方向
与所有传统的工程领域一样，代谢工程也包含“分析” 和“综合”两个基本步骤。
因为代谢工程借助于DNA重组技术作为一种启用技术而出现，所以一开始人们的注意力仅仅放在这个领域的综合方面，譬如：新的基因
在不同寄主中的表达，内酶的扩增，基因的删除，酶活力修饰，转录的解
调或酶的解调等。
这样前面定义的代谢工程，在相当程度上似乎是应用分
子生物学技术表现形式，几乎没有工程的内容，因此从生物过程的角度来
衡量，并不是够格的代谢工程。
而更加重要的工程内容存在于代谢工程的
分析方面。
譬如，怎样确定定义生理状态的参数？怎样用这信息解释代谢
网络控制的结构体系，进而提出达到某个目标的合乎道理的修饰位点？怎
样进一步评估这些遗传修饰和酶的修饰的真实的生化效果，以便进行下一
轮的途径修饰，直到达到目的？能不能提出一个可用来确定代谢修饰的最
有希望的靶位的合理的步骤？在综合方面，代谢工程的另一个不同寻常的
方面是它关注的是代谢途径集成的整体，而不是单个反应。
这样，代谢工
程研究的是整个生化反应网络，涉及到其自身的途径合成和热动力学可行性，还有途径流量及其控制。
我们研究的出发点正在经历从单个酶反应向
相互影响的生化反应体系转变。
因此，通过对整个反应体系而不是一个个
孤立的反应的考察就有可能获得关于代谢和细胞功能的更全面的认识，在
这个的意义上“代谢网络”的观念是最为重要的。
代谢工程让人们把注意
力转向整个体系而不是其组成部分。
因此，代谢工程使用来自还原论者的
大量的研究的技术和信息来设法进行综合和设计；而关于整个体系的运转
状态的观察，对于进一步的合理的分解和分析其自身来说，又是最好的指导。
应用
尽管代谢和细胞生理学可以为某组反应途径的分析提供主要的背景知识，应该指出流量及其控制的测定结果具有更广阔的应用范围。
因而，代
谢工程的概念除了可用来分析流经某组代谢途径的物质流和能量流，同样
可以应用于在信号传感途径的信息流量的分析。
对于信息流量尚未很好地
定义，一旦信号途径的概念得到具体化，以上观念和方法将会在信号传感
途径的相互作用的研究，以及胞外刺激控制基因表达的复杂机制的解释方
面发挥作用。
代谢流
也许代谢工程最重要的贡献在于对活体条件下代谢流及其控制的强调。
代谢流的概念本身实际上并不是新的。
代谢流及其控制引起生化研究人员
中的少数先知的注意，已有大约30年历史了。
作为他们工作的结果，代谢控制的观念成熟了，并且被严格的定义了，尽管这些观念曾经没有得到传
统的生物学家广泛地接受。
代谢工程最初被设想为特定的途径操作，很快
又变成工程师们的分析技能的预期的输出端。
发酵工程师们建立了量化代
谢流及其控制的工程分析方法，从而看到了利用代谢控制分析这个有效的平台向这个过程导入严密性的机会，以及生化工程与发酵工程在生物学领域的交叉和互补。
与途径工程的区别
代谢工程注重以酶学、化学计量学、分子反应动力学以及现代数学的理论和技术为研究手段，在细胞水平上阐明代谢途径与代谢网络之间局部与整体的关系、胞内代谢过程与胞外物质传输之间的偶联以及代谢流流向与控制的机制，并在此基础上通过工程和工艺操作达到优化细胞性能的目的；而途径工程则侧重于利用分子生物学和遗传学原理分析代谢途径各所属反应在基因水平上的表达与调控性质，并借助于DNA重组技术扩增、删除、植入、转移、调控编码途径反应的相关基因，进而筛选出具有优良遗传特性的工程菌或细胞。
编辑本段发展前沿
代谢工程是利用基因工程技术改造细胞的代谢，以改善细胞的性能的一门新兴学科。
2003年美国贝克莱大学J.Keasling，采用酵母细胞表达天然植物药箐篙素分子，实现工程微生物代谢工程制药。
采用系统生物学原理和转基因生物技术、计算机软件辅助设计技术，将细胞内次生代谢反应链重新设计、人工合成基因与基因调控网络，从而进入了代谢工程、基因工程的合成生物学 - 系统生物学基础的遗传工程时代。
最近的发展表明，它在植物、动物代谢工程及至人体组织细胞的基因治疗及代谢分析方面有重要应用。
该领域的新颖性在于分子生物技术与数学分析工具的集成，这有助于阐明基因修饰的代谢通量控制及靶标的合理选择。
通过提供对细胞生物学的准确严密的描述，代谢工程也可大大促进功能基因组学研究的深入发展。
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性。
本书最主要的内容包括途径集成和把代谢通量作为细胞生理学的基本决定因素来考虑的重要性。
代谢工程把数学的复杂性减到最小，并同时提供一些必要的补充说明作为不同数学运算的背景材料。
