微生物生命活动的三个基本假说（发酵学三假说

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张星元：微生物生命活动的三个基本假说


微生物生命活动的三个基本假说是本博文作者1997年针对发酵工程领域提出的三个基本假说，也就是微生物生命活动的三个基本假设。发酵学三假说（见于科学出版社2005年出版的发酵原理一书）内容全文如下：

假说一 代谢能支撑假说：
    能直接推动生命活动（做细胞功）的能量形式叫做代谢能。微生物细胞依靠其自备的能量换转机构，把化学能或光能持续的转化成代谢能，并直接用来支撑其自身的生命活动。
假说二 代谢网络假说：
    代谢途径和输送系统在代谢物分子水平上整合、在辅因子水平上协调，形成横跨微生物或细胞内外的代谢网络。代谢网络是细胞自主调节的无尺度网络，它作为一个整体来承担微生物细胞的物质代谢和能量代谢。


假说三 细胞经济假说：
    微生物细胞是个远离平衡状态的不平衡的开放体系，是在物竞天择的基础上形成的细胞经济体系。细胞经济体系是微生物细胞生存的保障体系，它为细胞的适应性、经济性和代谢的持续性提供保障。


  
  微生物生命活动的三个基本假说是一个整体，主要表现为：
① 一个完整的思想体系：微生物生命活动的三个基本假设（代谢能支撑假设、代谢网络假设和细胞经济假设）以及以它们为前提做出的推理构成了一个完整的思想体系。第一假设反映微生物生命活动的前提（可以点击蓝色文字而阅读相关博文：代谢能的持续供应），第二假设体现微生物生命活动的内容（可以点击蓝色文字而阅读相关博文：能量、物质的转化关系），第三假设揭示微生物生命活动的法则（可以点击蓝色文字而阅读相关博文：人和微生物合作的基础）。这三个基本假设从三个不同的角度来分析同一个问题，微生物的生命活动的问题，体现了三者的相互联系和相互协调。第一假设从生物能学和代谢能对生命活动的支撑的角度认定微生物细胞是代谢能转换器，第二假设从生化学和代谢的角度认定微生物细胞是生化反应器和生物材料加工器，第三假设从生物信息学的角度认定微生物细胞是生物信息编码器、信息传感器和信息处理器。
②三个假设相互支持、相互制约，相互补充：能量代谢需借助代谢网络来实现，代谢网络的运行需要代谢能的支撑，能量代谢和物质代谢相互交叉，并且都受细胞经济规律的规范和制约。代谢网络中代谢物的流动依赖于代谢能支撑，受制于细胞经济规律；而对代谢能支撑和细胞经济的研究，又必须借助于它们的载体——代谢网络。
③发酵工程的自然辩证法：工业发酵建立在对代谢能支撑、代谢网络和细胞经济等三个基本假设的深刻研究上。代谢能支撑假设揭示了工业发酵的原动力；代谢网络假设把代谢途径（酶蛋白）和多种蛋白系统的有序组合作为一个整体，称为代谢网络（物质代谢网络），以有利于从宏观上把握微生物的代谢和生理，为工业发酵中原料的利用和产物的合成，提供分析的依据和实际操作的位点；细胞经济的概念的提出为正确处理工业发酵中人的主观愿望与微生物生命活动的客观规律之间的对立统一关系提供了理论依据。
　　④学科的交叉渗透：将化学、生物化学、微生物学、分子生物学、细胞学等学科的知识与物理学、物理化学、化工原理、电工学、生物学、经济学、哲学和自然辩证法等学科的知识渗透、交叉、交融起来，互相支撑，融会贯通，建立发酵学科的新概念。