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第一篇 基础酶学2

第一章 酶学与酶工程2

第一节 酶工程概述2

一、酶与酶工程2

二、酶工程简介3

第二节 酶的分类、组成、结构特点和作用机制4

一、酶的分类4

二、酶的组成和结构特点5

三、酶的作用机制6

第三节 酶催化剂的特点11

一、高效性11

二、专一性11

三、可调节性13

第四节 影响酶活性的因素14

一、酶活测定方式14

二、酶联测定法15

三、酶反应速率15

四、底物浓度16

五、酶浓度16

六、温度16

七、pH16

第五节 酶反应动力学和抑制作用17

一、米－曼氏模式17

二、Lineweaver-Burk作图18

三、酶的抑制作用18

第六节 酶的制备20

一、酶的来源20

二、蛋白质表达常见问题及解决方式21

第七节 蛋白质、酶和重组蛋白的分离纯化26

一、蛋白质纯化的一般考虑26

二、蛋白质的粗分离28

三、蛋白质的大规模分离纯化32

总结与展望36

参考文献36

第二篇 实践酶学40

第二章 非水酶学40

第一节 概述40

第二节 传统非水酶学中的反应介质40

一、水－有机溶剂单相系统40

二、水－有机溶剂两相系统41

三、含有表面活性剂的乳液或微乳液系统41

四、微水有机溶剂单相系统42

五、无溶剂或微溶剂反应系统42

六、气相反应介质43

第三节 非水介质中酶的结构与性质43

一、非水介质中酶的结构43

二、非水介质中的酶学性质46

第四节 影响非水介质中酶催化的因素以及调控策略49

一、有机溶剂49

二、水51

三、添加剂55

四、生物印迹55

五、化学修饰55

六、固定化酶56

七、反应温度57

八、pH和离子强度57

第五节 非水介质中酶催化的应用57

一、酯的合成57

二、肽的合成59

三、高分子的合成与改性60

四、光学活性化合物的制备63

第六节 非水酶学的最新研究技术64

一、非水酶学中的新型反应介质64

二、非水酶学中的新技术76

三、寻找和改造耐有机溶剂的酶83

总结与展望85

参考文献85

第三章 酶的化学修饰91

第一节 化学修饰的方法学91

一、修饰反应专一性的控制91

二、修饰程度和修饰部位的测定93

三、化学修饰结果94

第二节 酶蛋白侧链的修饰95

一、羧基的化学修饰95

二、氨基的化学修饰95

三、精氨酸胍基的修饰96

四、巯基的化学修饰96

五、组氨酸咪唑基的修饰97

六、色氨酸吲哚基的修饰98

七、酪氨酸残基和脂肪族羟基的修饰98

八、甲硫氨酸甲硫基的修饰99

第三节 酶的亲和修饰99

一、亲和标记100

二、外生亲和试剂与光亲和标记100

第四节 酶化学修饰的应用101

一、化学修饰在酶的结构与功能研究中的应用101

二、化学修饰酶在医药和生物技术中的应用103

三、酶化学修饰的局限性113

第五节 酶化学修饰的研究进展114

一、非特异性的化学修饰114

二、位点专一性的化学修饰115

三、结合定点突变和化学修饰的位点选择性化学修饰115

总结与展望115

参考文献116

第四章 人工酶118

第一节 引言118

第二节 人工酶概述119

一、人工酶的概念119

二、人工酶的理论基础119

第三节 合成酶120

一、主－客体酶模型121

二、肽酶127

三、半合成酶128

四、聚合物人工酶132

五、智能人工酶134

第四节 印迹酶137

一、分子印迹技术概述137

二、分子印迹酶142

三、生物印迹酶144

第五节 人工酶研究进展146

总结与展望147

参考文献148

第五章 纳米酶151

第一节 概述151

一、纳米酶的概念151

二、纳米酶的理论基础151

三、纳米酶的应用领域154

第二节 用于纳米酶的纳米材料154

一、金属纳米材料155

二、磁性纳米材料155

三、碳基纳米材料156

四、其他纳米材料158

第三节 影响纳米酶催化的因素以及调控策略160

一、纳米材料的尺寸160

二、纳米材料的形貌161

三、表面包覆和修饰162

四、活化和抑制163

五、其他因素163

第四节 纳米酶的应用进展164

一、H2O2检测164

二、葡萄糖检测165

三、DNA检测165

四、生物传感器166

五、免疫分析166

第五节 纳米酶研究进展167

总结与展望169

参考文献169

第六章 酶非专一性催化173

一、酶非专一性简介173

二、酶反应条件非专一性173

三、酶的底物非专一性175

四、酶催化非专一性176

五、酶催化非专一性的应用实例177

总结与展望195

参考文献195

第七章 酶稳定化与固定化198

第一节 酶蛋白的稳定性及其变性机制198

一、酶蛋白稳定性的分子原因198

二、测定蛋白质稳定性的方法199

三、蛋白质不可逆失活的原因和机制201

第二节 酶蛋白质的稳定化205

一、固定化206

二、非共价修饰208

三、化学修饰210

四、蛋白质工程212

第三节 酶的固定化214

一、固定化酶的定义214

二、固定化酶的制备原则215

三、酶的固定化方法215

四、辅因子的固定化223

五、固定化酶的性质变化229

六、影响固定化酶性质的因素231

第四节 酶稳定化与固定化的研究进展234

一、生物化学及分子生物学基础研究234

二、生物传感器236

三、亲和分离系统238

四、纳米材料241

五、其他技术与方法的应用242

总结与展望247

参考文献248

第八章 抗体酶253

第一节 引言253

第二节 抗体酶概述253

第三节 抗体酶的制备方法255

一、稳定过渡态法255

二、抗体与半抗原互补法255

三、熵阱法256

四、多底物类似物法257

五、抗体结合部位修饰法257

六、蛋白质工程法258

七、抗体库法258

第四节 抗体酶活性部位修饰259

一、定点突变259

二、化学修饰法260

第五节 抗体酶的结构260

第六节 抗体酶的应用263

一、抗体酶在有机合成中的应用263

二、阐明化学反应机制263

三、抗体酶在天然产物合成中的应用263

四、抗体酶在新药开发中的应用264

第七节 抗体酶研究进展265

一、半抗原设计265

二、抗体酶的化学筛选266

三、抗体酶催化的化学转化268

四、计算机辅助设计抗体酶271

五、与兴奋剂相关的抗体酶制备271

六、化学程序化的抗体酶271

七、抗体酶在癌症治疗中的应用273

总结与展望276

参考文献277

第九章 核酸酶280

第一节 核酶280

一、自身剪切类核酶280

二、自身剪接类核酶284

三、核开关核酶284

第二节 脱氧核酶286

一、分裂RNA的脱氧核酶287

二、分裂DNA的脱氧核酶288

三、具有激酶活性的脱氧核酶289

第三节 核酸酶的筛选与进化290

一、技术和历史290

二、适体的选择292

第四节 核酸酶的应用研究进展294

一、核酸酶在医学上的应用294

二、核酸酶与生物传感器295

三、核酸酶在其他方面的应用296

总结与展望296

参考文献296

第十章 进化酶298

第一节 引言298

第二节 酶的合理设计298

一、定点突变299

二、模块组装299

第三节 酶的定向进化300

一、基本策略301

二、多样化的基本方法303

三、多样性文库的构建308

四、文库选择或筛选309

第四节 自然界中蛋白质进化机制311

一、基因复制311

二、串联复制312

三、环状变换312

四、寡聚化313

五、基因融合313

六、结构域募集313

七、外显子改组313

第五节 环境库和噬菌体展示库的构建314

一、环境库（宏基因组文库）的构建314

二、噬菌体展示库的构建316

第六节 环境库和噬菌体展示库的筛选318

一、环境库的筛选318

二、噬菌体展示库的选择319

第七节 酶定向进化的应用320

一、提高酶分子的催化活力320

二、创造新的酶活性（功能）320

三、提高酶分子的稳定性321

四、适应特定的催化系统或环境321

五、提高底物专一性或拓宽特异性底物范围322

六、改变对映体选择性322

总结与展望322

参考文献323

第三篇 应用酶学330

第十一章 酶制剂的应用330

第一节 概论330

一、酶制剂的市场和发展历史330

二、酶制剂的来源及特点332

第二节 酶在食品加工方面的应用334

一、制糖工业335

二、啤酒发酵338

三、蛋白制品加工339

四、水果加工339

五、酶改善食品的品质、风味和颜色340

六、乳品工业341

七、肉类和鱼类加工342

八、蛋品加工342

九、面包烘焙与食品制造343

十、食品保藏343

十一、其他344

第三节 酶在轻工方面的应用344

一、原料处理345

二、轻工产品方面的应用346

三、加酶增加产品的使用效果350

第四节 酶在医学中的应用352

一、疾病诊断352

二、疾病治疗354

三、药物生产358

四、生物医学工程361

第五节 在分析检测方面的应用363

一、单酶反应检测364

二、多酶偶联反应检测364

三、酶联免疫反应检测365

第六节 酶在能源开发方面的应用366

一、乙醇生产366

二、生物柴油368

三、氢气370

四、生物电池371

五、沼气的生产372

第七节 酶在环境保护方面的应用372

一、水净化373

二、石油和工业废油374

三、白色污染375

四、环境监测376

第八节 极端酶的应用376

一、极端微生物与极端酶377

二、嗜热酶的应用378

三、嗜冷酶的应用379

四、嗜盐酶的应用379

五、嗜碱酶的应用380

六、嗜酸酶的应用380

七、其他嗜极酶的应用381

总结与展望381

参考文献381