目錄
叢書序
前言
1 酶與酶工程 1
1.1 酶工程的發(fā)展歷程 1
1.2 酶作為催化劑的特點 3
1.2.1 酶的高效催化能力 3
1.2.2 酶的專一性 4
1.2.3 酶的作用條件溫和 5
1.2.4 酶的活性可調(diào)節(jié) 5
1.3 酶的命名及分類 5
1.4 酶催化功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 8
1.4.1 酶的高級結(jié)構(gòu)是其發(fā)揮活性的基礎(chǔ) 9
1.4.2 酶的活性中心 9
1.4.3 酶的活性部位模型假說 10
1.5 酶催化反應(yīng)的本質(zhì) 11
1.5.1 酶促反應(yīng)的過渡態(tài) 11
1.5.2 鄰近效應(yīng)和定向效應(yīng) 13
1.5.3 共價催化 14
1.5.4 酸堿催化 15
1.5.5 金屬離子催化 15
1.5.6 微環(huán)境影響 16
1.6 酶動力學(xué) 16
1.6.1 影響酶反應(yīng)速率的因素 17
1.6.2 單底物反應(yīng) 17
1.6.3 雙底物反應(yīng)動力學(xué) 18
1.6.4 失活(穩(wěn)定性)動力學(xué) 20
1.7 酶的穩(wěn)定性 21
1.7.1 酶的失活模型 22
1.7.2 酶蛋白不穩(wěn)定的原因 22
1.7.3 穩(wěn)定酶的方法 25
1.8 非水酶學(xué) 26
1.8.1 非水介質(zhì)中酶催化反應(yīng)的特征 26
1.8.2 非水介質(zhì)中酶的催化基礎(chǔ) 27
1.8.3 底物特異性 31
【思考題】 33
【參考文獻】 34
2 酶的生產(chǎn)、分離純化和制劑 37
2.1 原料的選擇 37
2.2 產(chǎn)酶微生物發(fā)酵技術(shù) 39
2.2.1 培養(yǎng)基 39
2.2.2 發(fā)酵工藝控制 41
2.3 工程菌的高密度發(fā)酵 43
2.3.1 基因工程菌的構(gòu)建 44
2.3.2 基因工程菌的培養(yǎng)方式 45
2.3.3 高密度發(fā)酵工藝 46
2.4 提高酶產(chǎn)量的方法 49
2.4.1 酶合成的調(diào)控機理 49
2.4.2 通過條件控制提高酶產(chǎn)量 51
2.4.3 通過基因突變提高酶產(chǎn)量 52
2.4.4 通過體內(nèi)基因重組提高酶產(chǎn)量 54
2.4.5 通過體外基因重組提高酶產(chǎn)量 54
2.4.6 定向進化提高酶產(chǎn)量 55
2.5 酶分離純化的原理與方法 55
2.5.1 酶分離純化的基本原則 55
2.5.2 目標(biāo)蛋白從生物機體內(nèi)的釋放 58
2.5.3 粗分離 59
2.5.4 根據(jù)相對分子質(zhì)量不同的純化方法 60
2.5.5 根據(jù)分子電荷不同的純化方法 63
2.5.6 根據(jù)分子極性不同的純化方法 65
2.5.7 根據(jù)蛋白質(zhì)親和力不同的純化方法 66
2.6 酶的劑型與保存 69
2.6.1 酶的劑型 69
2.6.2 酶的穩(wěn)定性與保存 70
【思考題】 71
【參考文獻】 71
3 酶的固定化和酶反應(yīng)器 73
3.1 酶的固定化 73
3.1.1 酶固定化的方法 73
3.1.2 固定化酶性質(zhì)的表征 89
3.1.3 固定化酶的應(yīng)用 94
3.2 酶反應(yīng)器 99
3.2.1 酶反應(yīng)器的類型 99
3.2.2 酶反應(yīng)器的設(shè)計原則與性能評價 107
3.2.3 酶反應(yīng)器的操作 109
3.2.4 酶反應(yīng)器的模型化與規(guī)模放大 112
3.2.5 酶反應(yīng)器的各種應(yīng)用 120
【思考題】 125
【參考文獻】 125
4 酶的分子改造 131
4.1 酶的化學(xué)修飾 131
4.1.1 酶分子側(cè)鏈基團的化學(xué)修飾 132
4.1.2 修飾反應(yīng)類型和反應(yīng)條件 138
4.1.3 親和標(biāo)記 138
4.1.4 酶的化學(xué)交聯(lián) 140
4.1.5 單功能聚合物化學(xué)修飾 142
4.1.6 小分子化合物化學(xué)修飾 145
4.1.7 輔因子引人 146
4.1.8 化學(xué)修飾突變 146
4.1.9 結(jié)合定點突變的化學(xué)修飾 147
4.1.10 酶化學(xué)修飾的應(yīng)用 148
4.2 酶的蛋白質(zhì)工程 150
4.2.1 蛋白質(zhì)工程的基本流程 150
4.2.2 蛋白質(zhì)分子設(shè)計 151
4.2.3 定位誘變技術(shù) 158
4.2.4 蛋白質(zhì)工程改造酶分子的實際應(yīng)用 162
4.3 酶的定向進化 169
4.3.1 酶定向進化的原理和步驟 169
4.3.2 酶定向進化中隨機突變的策略 171
4.3.3 酶定向進化中的篩選和選擇策略 174
4.3.4 定向進化的應(yīng)用 178
【思考題】 179
【參考文獻】 179
5 酶的模擬 183
5.1 模擬酶的理論基礎(chǔ)和策略 183
5.1.1 模擬酶的酶學(xué)基礎(chǔ) 183
5.1.2 主客體化學(xué)和超分子化學(xué) 184
5.2 模擬酶的分類 184
5.3 主-客體酶模型 184
5.3.1 冠醚模型 184
5.3.2 環(huán)糊精模型 185
5.3.3 杯芳烴模型 187
5.4 分子印跡酶模型 188
5.4.1 分子印跡概念 188
5.4.2 分子印跡技術(shù)的原理 189
5.4.3 分子印跡酶 190
5.4.4 生物印跡酶 194
5.5 抗體酶 195
5.5.1 抗體和酶的差別 195
5.5.2 抗體酶的理論基礎(chǔ) 196
5.5.3 抗體酶的設(shè)計策略 197
5.5.4抗體酶的制備方法 201
5.5.5 抗體酶的應(yīng)用和挑戰(zhàn) 204
【思考題】 205
【參考文獻】 205
6 酶與生物催化 209
6.1 藥物合成中的生物轉(zhuǎn)化 209
6.1.1 生物轉(zhuǎn)化與手性藥物合成 209
6.1.2 脂肪酶在制藥工業(yè)中的應(yīng)用 219
6.1.3 醇脫氫酶在制藥工業(yè)中的應(yīng)用 231
6.1.4 環(huán)氧化物水解酶在制藥工業(yè)上的應(yīng)用 240
6.1.5 其他一些酶在制藥工業(yè)中的應(yīng)用 249
6.2 有機合成中的生物轉(zhuǎn)化 252
6.2.1 腈水合酶催化合成丙烯酰胺 253
6.2.2 嗜熱菌蛋白酶催化合成阿斯巴甜 254
6.2.3 氨基酰化酶制備L-氨基酸 255
6.2.4 乳糖酶制備脫乳糖牛奶 257
【思考題】 257
【參考文獻】 258
7 酶與生物降解 260
7.1 生物易降解性物質(zhì) 260
7.1.1 淀粉的分解 260
7.1.2 果膠質(zhì)的分解 262
7.1.3 蛋白質(zhì)的分解 264
7.2 生物難降解物質(zhì) 266
7.2.1 纖維素的降解 266
7.2.2 木質(zhì)素的降解 268
7.2.3 半纖維素的降解 269
7.2.4 環(huán)境污染物降解 270
7.2.5 塑料的降解 291
【思考題】 293
【參考文獻】 293
8 酶與代謝工程 295
8.1 代謝工程的實質(zhì) 295
8.1.1 代謝工程的定義 295
8.1.2 代謝工程的實質(zhì) 296
8.2 酶對代謝途徑的調(diào)控 298
8.2.1 酶活力的調(diào)節(jié) 298
8.2.2 酶量的調(diào)節(jié) 305
8.3 酶與次級代謝產(chǎn)物的生物合成 307
8.3.1 聚酮類化合物的生物合成機制及其代謝工程的應(yīng)用 308
8.3.2 非核糖體肽類化合物的生物合成機制和代謝工程的應(yīng)用 314
8.3.3 聚酮-聚肽雜合化合物的生物合成機制及代謝工程的應(yīng)用 316
8.3.4 其他次級代謝產(chǎn)物的生物合成 317
8.4 代謝工程的應(yīng)用 318
8.4.1 乙醇 318
8.4.2 脂肪酸 320
8.4.3 青蒿素 322
【思考題】 324
【參考文獻】 324
索引 327