酶工程原理和方法

《酶工程原理和方法》是2024年化學工業出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：酶工程原理和方法
• 出版時間：2024年1月1日
• 出版社：化學工業出版社
• ISBN：9787122432124

內容簡介

本書通過從酶學和酶工程學的基本原理出發，深入淺出地論述使學生掌握酶工程經典方法和最新技術進展，特別是重點突出近來年的重要發展即酶工程的最新方法及其套用，並對未來發展趨勢也做出展望，從而保證教材的系統性、科學性和前瞻性。教材內容涵蓋全面豐富並且重點突出，每一章都按概述、基本原理（理論）、基本方法、重要套用的結構層次進行展開，使閱讀更具連貫性和層次性，便於學習和掌握。書內容共12章，分為三個主題，全面系統的介紹當代酶工程的基本原理、方法和套用及其最新進展和發展趨勢。在第一部分聚焦酶工程基礎，系統講述酶定向進化、酶的理性設計、融合酶、酶的化學修飾、酶的固定化等技術；在第二部分聚焦多酶系統，包括多酶級聯反應、多酶組裝系統、輔因子的再生和循環；在第三個部分聚焦酶工程的最新發展動向，包括人工酶、化學-酶級聯催化、酶分子馬達及趨化作用。

本書可用於高等院校生物工程、生物技術、製藥工程、食品工程以及相關專業本科生和研究生的教材，也可供從事酶工程工作及研究的有關人員參考。

圖書目錄

1 緒論 001

1．1 酶 001

1．1．1 概論 001

1．1．2 酶的基本性質 001

1．1．3 酶的套用 002

1．2 酶催化 003

1．2．1 酶催化原理簡介 003

1．2．2 酶催化反應動力學 005

1．2．3 酶失活動力學 007

1．3 酶工程 008

1．3．1 酶工程的目標 008

1．3．2 酶分子工程 009

1．3．3 多酶系統工程 011

1．4 本章總結 013

參考文獻 013

2 酶的理性設計 014

2．1 酶理性設計的發展 014

2．2 酶理性設計的理論基礎 016

2．2．1 酶的進化模型 016

2．2．2 酶與底物的結合 018

2．2．3 過渡態理論 019

2．2．4 B因子 021

2．2．5 電子和質子傳遞網路 024

2．3 理性設計方法 025

2．3．1 序列比對 025

2．3．2 蛋白質結構預測 028

2．3．3 分子對接 031

2．3．4 分子動力學模擬 033

2．3．5 去摺疊能計算 037

2．3．6 量子力學 039

2．3．7 結合自由能計算 042

2．4 酶的理性設計實例 045

2．4．1 基於結構分析的理性設計 045

2．4．2 基於催化機制的理性設計 048

2．5 酶理性設計的問題和挑戰 053

2．5．1 活性與穩定性的平衡 053

2．5．2 遠端效應 053

2．5．3 突變的異位顯性 054

2．6 本章總結 054

參考文獻 055

3 酶的定向進化 061

3．1 概述 061

3．2 酶定向進化的基本原理和流程 062

3．3 基因文庫構建方法 063

3．3．1 體外構建 064

3．3．2 體內構建 070

3．4 高通量選擇/篩選方法 072

3．4．1 微孔板法 073

3．4．2 表面展示 073

3．4．3 體外區室化 074

3．4．4 螢光激活細胞分選 075

3．4．5 液滴微流控 076

3．5 套用 077

3．5．1 提高酶的催化活性 077

3．5．2 構建新催化活性 077

3．5．3 創造非生物化學反應的催化活性 078

3．5．4 提高酶穩定性 079

3．5．5 改變底物特異性和反應特異性 079

3．5．6 改變反應的立體選擇性 080

3．5．7 進化核酶和人工酶 081

3．6 本章總結 081

參考文獻 082

4 融合酶 086

4．1 概述 086

4．2 融合酶的構建 087

4．2．1 直接順序融合 087

4．2．2 基於連線肽的順序融合 088

4．2．3 插入融合 090

4．2．4 蛋白質水平融合 093

4．3 影響融合酶性能的主要因素 093

4．3．1 連線肽種類 093

4．3．2 連線肽長度 095

4．3．3 酶的融合順序 096

4．4 融合酶的套用 097

4．4．1 促進蛋白質的可溶性表達 097

4．4．2 蛋白質的純化和固定化 098

4．4．3 提高酶的催化性能 099

4．4．4 構建固定化蛋白支架 103

4．4．5 酶的組裝 105

4．4．6 代謝途徑調控及輔酶再生 106

4．4．7 促進酶與底物的結合 107

4．5 本章總結 109

參考文獻 109

5 酶的化學修飾 114

5．1 概述 114

5．1．1 酶化學修飾技術的發展 114

5．1．2 酶化學修飾基團和反應的種類 115

5．2 酶化學修飾的基本反應 115

5．2．1 氨基的修飾反應 115

5．2．2 羧基的修飾反應 116

5．2．3 巰基的修飾反應 117

5．2．4 其他側鏈基團的修飾反應 119

5．2．5 影響酶修飾反應的主要因素 120

5．3 修飾酶的表征 123

5．3．1 修飾程度分析 123

5．3．2 修飾位點測定 123

5．3．3 修飾酶結構表征 124

5．4 酶的聚合物修飾 125

5．4．1 聚合物修飾反應及表征 125

5．4．2 聚乙二醇修飾 127

5．4．3 聚合物接枝 128

5．4．4 聚合物修飾酶的主要特性 130

5．5 本章總結 130

參考文獻 131

6 固定化酶 135

6．1 概述 135

6．1．1 固定化酶的定義及特點 135

6．1．2 固定化酶的發展史 135

6．1．3 固定化酶製備的一般原則 136

6．2 固定化載體 136

6．2．1 無機和有機載體 137

6．2．2 複合材料 144

6．3 傳統固定化方法 145

6．3．1 吸附法 146

6．3．2 共價結合法 147

6．3．3 包埋法 149

6．3．4 交聯法 153

6．3．5 固定化酶方法的比較 154

6．4 固定化方法的發展 155

6．4．1 多重固定化 155

6．4．2 仿生礦化法 158

6．4．3 生物印跡固定化酶 163

6．4．4 基於酶修飾的固定化酶 164

6．4．5 定向固定化 166

6．5 微納馬達及其對固定化酶反應的促進作用 177

6．5．1 微納馬達概述 177

6．5．2 微納馬達分類 177

6．5．3 微納馬達促進酶催化過程 179

6．5．4 酶反應驅動微納馬達的自促進現象 182

6．5．5 微納馬達固定化酶的套用潛力及限制 183

6．6 固定化酶性能分析 184

6．6．1 固定化酶的評價 184

6．6．2 固定化酶活性和催化反應動力學 184

6．6．3 最佳反應條件 185

6．6．4 穩定性 187

6．6．5 底物特異性 187

6．7 固定化酶的套用 188

6．7．1 生物醫藥 188

6．7．2 食品工業 192

6．7．3 環境保護 193

6．7．4 生物能源 194

6．7．5 有機合成 196

6．8 本章總結 197

參考文獻 197

7 酶分子的自驅動和酶驅微納馬達 208

7．1 概述 208

7．2 酶分子馬達及其原理 209

7．2．1 生物分子馬達 209

7．2．2 酶分子馬達的自驅動機理 210

7．2．3 酶分子馬達運動的觀測方法 213

7．3 酶驅微納馬達與微泵 214

7．3．1 概述 214

7．3．2 酶驅微納馬達運動機理 215

7．3．3 酶驅微納馬達分類 217

7．3．4 酶驅微納馬達的控制 223

7．3．5 酶驅微納馬達特性 225

7．3．6 酶驅微泵 226

7．4 酶的趨化行為 228

7．4．1 酶分子的趨化性 229

7．4．2 酶驅微納馬達的趨化行為 230

7．5 酶驅微納馬達和微泵的套用 231

7．5．1 藥物遞送 231

7．5．2 感測檢測 232

7．5．3 其他套用 232

7．6 本章總結 233

參考文獻 233

8 多酶級聯催化反應 238

8．1 概述 238

8．1．1 多酶級聯催化及其發展 238

8．1．2 多酶級聯催化的意義 239

8．2 多酶級聯催化反應的種類 239

8．2．1 線性級聯反應 239

8．2．2 正交級聯反應 246

8．2．3 平行級聯反應 247

8．2．4 循環級聯反應 247

8．3 多酶級聯催化體系的構建 248

8．3．1 構建原則 248

8．3．2 多酶級聯體系的鄰近效應 249

8．3．3 多酶級聯體系的底物通道效應 252

8．3．4 構建方法 254

8．4 本章總結 263

參考文獻 263

9 多酶組裝系統 267

9．1 概述 267

9．1．1 多酶組裝的背景及意義 267

9．1．2 構建多酶組裝系統的原理和特點 267

9．2 基於蛋白質支架的多酶組裝系統 268

9．2．1 Cohesin-Dockerin系統 268

9．2．2 蛋白質納米籠 271

9．2．3 增殖細胞核抗原系統 274

9．3 基於多肽自組裝的多酶組裝系統 276

9．3．1 捲曲螺旋（coiled-coil）系統 276

9．3．2 β摺疊股（β-strand）系統 281

9．4 基於多肽-蛋白質相互作用的多酶組裝系統 284

9．4．1 Catcher-Tag共價系統 284

9．4．2 蛋白質及其肽配體系統 287

9．5 基於核酸支架的多酶組裝系統 291

9．5．1 DNA支架系統 291

9．5．2 RNA支架系統 296

9．6 基於脂質支架的多酶組裝系統 298

9．7 本章總結 300

參考文獻 301

10 輔酶再生和循環利用 305

10．1 概述 305

10．1．1 輔酶及其分類 305

10．1．2 非煙醯胺類輔酶及其在酶催化中的作用 305

10．1．3 煙醯胺類輔酶及其在酶催化中的作用 307

10．1．4 NAD(P)的檢測方法 308

10．2 輔酶再生 309

10．2．1 輔酶再生和輔酶轉換數 309

10．2．2 體內合成再生 309

10．2．3 酶促再生 311

10．2．4 化學再生 312

10．2．5 電化學再生 314

10．2．6 光催化再生 317

10．3 輔酶循環利用 317

10．3．1 輔酶循環利用的原理 317

10．3．2 物理法 318

10．3．3 化學法 324

10．4 本章總結 327

參考文獻 328

11 化學-酶級聯催化 331

11．1 概述 331

11．2 化學-酶級聯催化的分類及原理 332

11．2．1 金屬-酶級聯催化 333

11．2．2 有機-酶級聯催化 335

11．2．3 光-酶級聯催化 337

11．3 化學-酶級聯催化體系的構建 345

11．3．1 催化劑工程 345

11．3．2 介質工程 349

11．4 化學-酶級聯催化體系的套用 351

11．4．1 基於類過氧化物酶的比色感測檢測 351

11．4．2 腫瘤的多模式協同治療 352

11．4．3 有機磷化合物的級聯降解和資源化 354

11．4．4 手性化合物的合成 355

11．4．5 高附加值化學品的合成 357

11．4．6 綠色碳中和技術：光-酶級聯催化CO2轉化 359

11．5 本章總結 363

參考文獻 363

縮寫詞表 367

索引 380