第一章 酶学与酶工程 001
第一节 酶工程概述 001
一、酶与酶工程 001
二、酶工程简介 002
第二节 酶的分类、组成、结构特点和作用机制 003
一、酶的分类 003
二、酶的组成和结构特点 004
三、酶的作用机制 005
第三节 酶催化剂的特点 009
一、高效性 010
二、专一性 010
三、可调节性 011
第四节 影响酶活力的因素 013
一、酶活力测定方式 013
二、酶联测定法 013
三、酶反应速度 014
四、底物浓度 014
五、酶浓度 014
六、温度 015
七、pH 015
第五节 酶反应动力学和抑制作用 015
一、米-曼氏模式 015
二、Lineweaver-Burk作图 016
三、酶的抑制作用 016
第六节 酶的制备 018
一、酶的来源 018
二、蛋白质表达常见问题及解决方式 020
第七节 蛋白质、酶和重组蛋白的分离纯化 025
一、蛋白质纯化的一般考虑 025
二、蛋白质的粗分离 027
三、蛋白质的大规模分离纯化 030
第八节 酶活力的实时调控 034
一、微波技术 035
二、超声波 040
三、交变磁场 043
四、近红外线 045
总结 049
习题 049
参考文献 050
第二章 非水酶学 053
第一节 概述 053
第二节 非水酶学中的反应介质 053
一、非水酶学中的常规反应介质 054
二、非水酶学中的新型反应介质 056
第三节 非水介质中酶的结构与性质 063
一、非水介质中酶的结构 063
二、非水介质中酶的性质 066
第四节 影响非水介质中酶催化的因素以及调控策略 069
一、有机溶剂 069
二、水 072
三、添加剂 075
四、生物印迹 075
五、化学修饰 075
六、固定化酶 076
七、反应温度 076
八、pH和离子强度 077
第五节 非水介质中酶催化技术的应用 077
一、酯的合成 077
二、肽的合成 079
三、功能高分子的酶促合成 079
四、光学活性化合物的制备 083
总结 084
习题 084
参考文献 085
第三章 酶的化学修饰 088
第一节 化学修饰的方法学 088
一、修饰反应专一性的控制 088
二、修饰程度和修饰部位的测定 090
三、化学修饰结果 091
第二节 酶蛋白侧链的修饰 092
一、羧基的化学修饰 092
二、氨基的化学修饰 092
三、精氨酸胍基的修饰 093
四、巯基的化学修饰 094
五、组氨酸咪唑基的修饰 094
六、色氨酸吲哚基的修饰 095
七、酪氨酸残基和脂肪族羟基的修饰 095
八、甲硫氨酸甲硫基的修饰 096
第三节 酶的亲和修饰 096
一、亲和标记 096
二、外生亲和试剂与光亲和标记 097
第四节 酶化学修饰的应用 097
一、化学修饰在酶的结构与功能研究中的应用 098
二、化学修饰酶在医药和生物技术中的应用 100
三、酶化学修饰的局限性 111
第五节 酶化学修饰的研究进展 111
一、非特异性的化学修饰 111
二、位点专一性的化学修饰 112
三、结合定点突变的位点选择性化学修饰 112
四、酶蛋白的亚硝基化修饰 113
总结 113
习题 114
参考文献 114
第四章 人工酶 116
第一节 引言 116
第二节 人工酶概述 117
一、概念 117
二、理论基础 117
第三节 合成酶 118
一、主-客体酶模型 118
二、肽酶 127
三、半合成酶 129
四、聚合物人工酶 132
五、智能人工酶 134
第四节 印迹酶 138
一、概述 138
二、分子印迹酶 145
三、生物印迹酶 148
第五节 人工酶研究进展 151
总结 152
习题 153
参考文献 153
第五章 纳米酶 156
第一节 概述 156
第二节 纳米酶的分类 158
一、金属纳米酶 158
二、金属氧化物纳米酶 159
三、碳基纳米酶 160
四、金属-有机骨架纳米酶 161
五、单原子（双原子）纳米酶 162
第三节 纳米酶的构效关系及类酶活性调控策略 164
一、尺寸效应 164
二、晶体形貌 165
三、表面电荷 166
四、表面修饰 167
五、其它因素 169
第四节 纳米酶的应用 170
一、在检测方面的应用 170
二、在医学领域的应用 173
三、在环境保护领域的应用 176
第五节 纳米酶的研究进展及展望 177
总结 178
习题 178
参考文献 179
第六章 酶非专一性催化 182
第一节 酶非专一性简介 182
第二节 酶反应条件非专一性 182
一、非水介质中酶催化 182
二、气固相生物反应器 183
三、无溶剂酶促反应 184
四、极端条件下的酶促反应 184
第三节 酶的底物非专一性 185
第四节 酶催化非专一性 185
第五节 酶催化非专一性的应用实例 186
一、酶催化aldol加成反应 186
二、酶催化Michael加成反应 189
三、酶催化Knoevenagel反应 191
四、酶催化Mannich反应 192
五、酶催化Henry反应 193
六、酶催化Diels-Alder反应 194
七、酶催化Markovnikov反应 195
八、酶催化氧化反应 196
九、酶催化Biginelli反应 198
十、酶催化Baylis-Hillman反应 198
十一、酶催化不对称卡宾转移反应 199
十二、酶催化SiOSi键合成 201
十三、酶催化环氧开环反应 201
十四、酶催化多组分串联反应 202
总结 204
习题 204
参考文献 204
第七章 酶稳定化与固定化 207
第一节 酶蛋白的稳定性及其变性机理 208
一、酶蛋白稳定性的分子原因 208
二、测定蛋白质稳定性的方法 209
三、蛋白质不可逆失活的原因和机理 211
第二节 酶蛋白质的稳定化 216
一、固定化 216
二、非共价修饰 219
三、化学修饰 220
四、蛋白质工程 224
第三节 酶的固定化 227
一、固定化酶的定义 227
二、固定化酶的制备原则 227
三、酶的固定化方法 228
四、辅因子的固定化 236
五、细胞的固定化 242
六、固定化酶的性质变化 246
七、影响固定化酶性质的因素 248
第四节 酶稳定化与固定化的研究进展 252
一、生物学基础研究 252
二、生物传感器 255
三、亲和分离系统 260
四、纳米材料 263
五、药物控释载体 265
六、其他技术与方法 267
总结 276
习题 277
参考文献 277
第八章 抗体酶 282
第一节 引言 282
第二节 抗体酶概述 282
第三节 抗体酶的制备方法 283
一、稳定过渡态法 284
二、抗体与半抗原互补法 284
三、熵阱法 285
四、多底物类似物法 286
五、抗体结合部位修饰法 287
六、蛋白质工程法 288
七、抗体库法 288
第四节 抗体酶活性部位修饰 290
一、定点突变 290
二、化学修饰 291
第五节 抗体酶的结构 293
第六节 抗体酶的应用 295
一、在有机合成中的应用 295
二、阐明化学反应机制 296
三、在天然产物合成中的应用 297
四、在新药开发中的应用 297
第七节 抗体酶研究进展 299
一、半抗原设计 300
二、抗体酶的化学筛选 301
三、抗体酶催化的化学转化 303
四、计算机辅助设计抗体酶 305
五、与兴奋剂相关的抗体酶制备 307
六、化学程序化的抗体酶 309
七、抗体酶在癌症治疗中的应用 309
总结 311
习题 312
参考文献 312
第九章 核酸酶 316
第一节 核酶 316
一、自身剪切类核酶 316
二、自身剪接类核酶 320
三、核开关核酶 321
第二节 脱氧核酶 321
一、切割型脱氧核酶 322
二、连接型脱氧核酶 326
三、其他类型脱氧核酶 326
第三节 核酸酶的应用 328
一、基因治疗 328
二、分子检测及胞内成像 330
三、DNA纳米材料组装 333
四、DNA逻辑电路 335
总结 336
习题 337
参考文献 337
第十章 酶的改造与进化 339
第一节 引言 339
第二节 酶的理性设计 340
一、定点突变 340
二、模块组装 340
第三节 酶的定向进化 342
一、基本策略 343
二、多样化的基本方法 344
三、多样性文库的构建 348
四、文库选择或筛选 350
第四节 自然界中蛋白质进化机理 351
一、基因重复 351
二、串联重复 352
三、环状变换 352
四、寡聚化 353
五、基因融合 353
六、结构域募集 353
七、外显子改组 353
第五节 环境库和噬菌体展示库的构建 354
一、环境库的构建 354
二、噬菌体展示库的构建 356
第六节 环境库和噬菌体展示库的筛选 357
一、环境库的筛选 357
二、噬菌体展示库的筛选 358
第七节 酶定向进化的应用 359
一、提高酶分子的催化活力 359
二、创造新的酶活性（功能） 359
三、提高酶分子的稳定性 360
四、适应特定的催化系统或环境 360
五、提高底物专一性或拓宽特异性底物范围 360
六、改变对映选择性 361
总结 361
习题 362
参考文献 363
第十一章 酶制剂的应用 366
第一节 概论 366
一、酶制剂的市场和发展历史 367
二、酶制剂的来源及特点 367
第二节 酶在食品加工方面的应用 370
一、制糖工业 371
二、啤酒发酵 375
三、蛋白质制品加工 375
四、水果加工 376
五、改善食品的品质、风味和颜色 377
六、乳品工业 377
七、肉类和鱼类加工 378
八、蛋品加工 378
九、面包烘焙与食品制造 379
十、食品保藏 380
十一、其他 380
第三节 酶在轻工方面的应用 381
一、原料处理 381
二、轻工产品 383
三、加酶增强产品的使用效果 386
第四节 酶在医学中的应用 388
一、疾病诊断方面的应用 388
二、疾病治疗方面的应用 389
三、在药物生产方面的应用 394
四、酶与生物医学工程 396
第五节 在分析检测方面的应用 399
一、单酶反应检测 399
二、酶偶联反应检测 400
三、酶联免疫反应检测 401
第六节 酶在能源开发方面的应用 401
一、燃料乙醇生产 402
二、生物质燃料制造 403
三、氢气生产 406
四、生物电池 407
五、沼气生产 408
第七节 酶在环境保护方面的应用 409
一、水净化 409
二、石油和工业废油处理 410
三、白色污染处理 411
四、环境监测 412
五、生物修复 412
第八节 极端酶的应用 414
一、极端微生物与极端酶 414
二、嗜热酶的应用 414
三、嗜冷酶的应用 416
四、嗜盐酶的应用 417
五、嗜碱酶的应用 417
六、嗜酸酶的应用 418
七、其他嗜极酶的应用 418
总结 419
习题 419
参考文献 419
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