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1酶与酶工程1

1.1酶工程的发展历程1

1.2酶作为催化剂的特点3

1.2.1酶的高效催化能力3

1.2.2酶的专一性4

1.2.3酶的作用条件温和5

1.2.4酶的活性可调节5

1.3酶的命名及分类5

1.4酶催化功能的结构基础8

1.4.1酶的高级结构是其发挥活性的基础9

1.4.2酶的活性中心9

1.4.3酶的活性部位模型假说10

1.5酶催化反应的本质11

1.5.1酶促反应的过渡态11

1.5.2邻近效应和定向效应13

1.5.3共价催化14

1.5.4酸碱催化15

1.5.5金属离子催化15

1.5.6微环境影响16

1.6酶动力学16

1.6.1影响酶反应速率的因素17

1.6.2单底物反应17

1.6.3双底物反应动力学18

1.6.4失活（稳定性）动力学20

1.7酶的稳定性21

1.7.1酶的失活模型22

1.7.2酶蛋白不稳定的原因22

1.7.3稳定酶的方法25

1.8非水酶学26

1.8.1非水介质中酶催化反应的特征26

1.8.2非水介质中酶的催化基础27

1.8.3底物特异性31

【思考题】33

【参考文献】34

2酶的生产、分离纯化和制剂37

2.1原料的选择37

2.2产酶微生物发酵技术39

2.2.1培养基39

2.2.2发酵工艺控制41

2.3工程菌的高密度发酵43

2.3.1基因工程菌的构建44

2.3.2基因工程菌的培养方式45

2.3.3高密度发酵工艺46

2.4提高酶产量的方法49

2.4.1酶合成的调控机理49

2.4.2通过条件控制提高酶产量51

2.4.3通过基因突变提高酶产量52

2.4.4通过体内基因重组提高酶产量54

2.4.5通过体外基因重组提高酶产量54

2.4.6定向进化提高酶产量55

2.5酶分离纯化的原理与方法55

2.5.1酶分离纯化的基本原则55

2.5.2目标蛋白从生物机体内的释放58

2.5.3粗分离59

2.5.4根据相对分子质量不同的纯化方法60

2.5.5根据分子电荷不同的纯化方法63

2.5.6根据分子极性不同的纯化方法65

2.5.7根据蛋白质亲和力不同的纯化方法66

2.6酶的剂型与保存69

2.6.1酶的剂型69

2.6.2酶的稳定性与保存70

【思考题】71

【参考文献】71

3酶的固定化和酶反应器73

3.1酶的固定化73

3.1.1酶固定化的方法73

3.1.2固定化酶性质的表征89

3.1.3固定化酶的应用94

3.2酶反应器99

3.2.1酶反应器的类型99

3.2.2酶反应器的设计原则与性能评价107

3.2.3酶反应器的操作109

3.2.4酶反应器的模型化与规模放大112

3.2.5酶反应器的各种应用120

【思考题】125

【参考文献】125

4酶的分子改造131

4.1酶的化学修饰131

4.1.1酶分子侧链基团的化学修饰132

4.1.2修饰反应类型和反应条件138

4.1.3亲和标记138

4.1.4酶的化学交联140

4.1.5单功能聚合物化学修饰142

4.1.6小分子化合物化学修饰145

4.1.7辅因子引入146

4.1.8化学修饰突变146

4.1.9结合定点突变的化学修饰147

4.1.10酶化学修饰的应用148

4.2酶的蛋白质工程150

4.2.1蛋白质工程的基本流程150

4.2.2蛋白质分子设计151

4.2.3定位诱变技术158

4.2.4蛋白质工程改造酶分子的实际应用162

4.3酶的定向进化169

4.3.1酶定向进化的原理和步骤169

4.3.2酶定向进化中随机突变的策略171

4.3.3酶定向进化中的筛选和选择策略174

4.3.4定向进化的应用178

【思考题】179

【参考文献】179

5酶的模拟183

5.1模拟酶的理论基础和策略183

5.1.1模拟酶的酶学基础183

5.1.2主客体化学和超分子化学184

5.2模拟酶的分类184

5.3主-客体酶模型184

5.3.1冠醚模型184

5.3.2环糊精模型185

5.3.3杯芳烃模型187

5.4分子印迹酶模型188

5.4.1分子印迹概念188

5.4.2分子印迹技术的原理189

5.4.3分子印迹酶190

5.4.4生物印迹酶194

5.5抗体酶195

5.5.1抗体和酶的差别195

5.5.2抗体酶的理论基础196

5.5.3抗体酶的设计策略197

5.5.4抗体酶的制备方法201

5.5.5抗体酶的应用和挑战204

【思考题】205

【参考文献】205

6酶与生物催化209

6.1药物合成中的生物转化209

6.1.1生物转化与手性药物合成209

6.1.2脂肪酶在制药工业中的应用219

6.1.3醇脱氢酶在制药工业中的应用231

6.1.4环氧化物水解酶在制药工业上的应用240

6.1.5其他一些酶在制药工业中的应用249

6.2有机合成中的生物转化252

6.2.1腈水合酶催化合成丙烯酰胺253

6.2.2嗜热菌蛋白酶催化合成阿斯巴甜254

6.2.3氨基酰化酶制备L-氨基酸255

6.2.4乳糖酶制备脱乳糖牛奶257

【思考题】257

【参考文献】258

7酶与生物降解260

7.1生物易降解性物质260

7.1.1淀粉的分解260

7.1.2果胶质的分解262

7.1.3蛋白质的分解264

7.2生物难降解物质266

7.2.1纤维素的降解266

7.2.2木质素的降解268

7.2.3半纤维素的降解269

7.2.4环境污染物降解270

7.2.5塑料的降解291

【思考题】293

【参考文献】293

8酶与代谢工程295

8.1代谢工程的实质295

8.1.1代谢工程的定义295

8.1.2代谢工程的实质296

8.2酶对代谢途径的调控298

8.2.1酶活力的调节298

8.2.2酶量的调节305

8.3酶与次级代谢产物的生物合成307

8.3.1聚酮类化合物的生物合成机制及其代谢工程的应用308

8.3.2非核糖体肽类化合物的生物合成机制和代谢工程的应用314

8.3.3聚酮-聚肽杂合化合物的生物合成机制及代谢工程的应用316

8.3.4其他次级代谢产物的生物合成317

8.4代谢工程的应用318

8.4.1乙醇318

8.4.2脂肪酸320

8.4.3青蒿素322

【思考题】324

【参考文献】324

索引327