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绪论1

0.1 酶工程研究内容1

0.2 酶工程研究的历史与现状1

目录1

0.3 酶工程在现代生物技术领域中的地位3

0.4 酶工程研究的技术方法3

0.5 酶工程的发展趋势4

思考题5

第1章 酶学基础6

1.1 酶的结构与性质6

1.1.1 酶的命名与分类6

1.1.2 酶的化学本质及其组成9

1.1.3 酶的分子结构12

1.1.4 酶催化作用的特点15

1.1.5 酶的作用机制22

1.2.2 底物浓度对酶反应的影响27

1.2 酶反应动力学27

1.2.1 酶催化反应速率27

1.2.3 酶浓度对酶促反应的影响34

1.2.4 温度对酶促反应的影响34

1.2.5 pH对酶促反应的影响35

1.2.6 抑制剂对酶促反应的影响35

1.2.7 激活剂对酶促反应的影响41

1.3 酶活力及其测定42

1.3.1 酶活力42

1.3.2 酶活力的测定43

思考题44

第2章 产酶微生物的分离和选育45

2.1 产酶微生物45

2.1.1 产酶微生物的种类45

2.1.2 微生物酶的种类47

2.1.3 产酶微生物的来源54

2.1.4 产酶微生物的工业化要求及安全性55

2.2 产酶微生物的分离和筛选56

2.2.1 样品的采集56

2.2.2 富集培养56

2.2.3 分离57

2.2.4 初筛57

2.2.5 复筛59

2.3 产酶微生物优良菌种的选育59

2.3.1 优良菌种的诱变育种59

2.3.2 突变株的分离与筛选63

2.4 产酶微生物原生质体融合育种70

2.4.1 原生质体融合程序71

2.4.2 原生质体融合的亲本、培养基和遗传标记的选择72

2.4.3 原生质体制备与再生73

2.4.4 原生质体融合与融合体再生78

2.4.5 融合体和重组体的检出81

2.5 基因工程育种84

2.5.1 基因工程在微生物育种中的意义84

2.5.2 基因工程育种的基本原理84

2.5.3 基因工程常用的载体系统85

2.5.4 基因工程常用的酶89

2.5.5 基因重组技术一般步骤94

2.5.6 目的基因的表达98

思考题100

第3章 酶的生物合成与发酵生产101

3.1 酶生物合成的调节102

3.1.1 酶的生物合成102

3.1.2 酶生物合成的调节104

3.1.3 生物酶产量提高的策略109

3.2 酶发酵动力学112

3.2.1 细胞生长动力学112

3.2.2 基质消耗动力学113

3.2.3 产酶动力学114

3.3 酶发酵生产的工艺控制117

3.3.1 酶发酵生产的一般工艺117

3.3.2 发酵罐117

3.3.3 培养基及培养基灭菌117

3.3.4 种子培养120

3.3.5 发酵工艺条件控制121

3.4 动、植物细胞发酵产酶127

3.4.1 植物细胞发酵127

3.4.2 动物细胞发酵131

思考题132

第4章 酶的分离与纯化133

4.1 酶的分离134

4.1.1 发酵液预处理134

4.1.2 细胞破碎137

4.1.3 酶的提取142

4.1.4 离心分离143

4.1.5 沉淀分离147

4.1.6 萃取分离153

4.2 酶的精制158

4.2.1 膜分离159

4.2.2 凝胶过滤法170

4.2.3 离子交换层析180

4.2.4 疏水层析187

4.2.5 吸附层析190

4.2.6 亲和层析194

4.2.7 反相层析199

4.3 电泳202

4.3.1 电泳的基本理论202

4.3.2 聚丙烯酰胺凝胶电泳205

4.3.3 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳209

4.3.4 等电聚焦210

4.3.5 制备电泳（大柱电泳）211

4.4 酶的浓缩212

4.4.1 酶的浓缩212

4.4.2 酶的干燥213

4.5 酶结晶214

4.5.1 概述214

4.5.2 基本原理214

4.5.3 结晶的条件214

4.5.4 结晶方法216

思考题217

第5章 酶与细胞的固定化219

5.1 酶与细胞的固定化219

5.1.1 固定化酶和固定化细胞的定义220

5.1.2 固定化酶和固定化细胞的制备原则222

5.1.3 酶和细胞的固定化方法222

5.2.1 固定化酶的性质229

5.2 固定化酶和固定化细胞的性质与表征229

5.2.2 固定化细胞的性质232

5.2.3 固定化酶（细胞）的评价指标232

5.3 固定化酶与固定化细胞的应用234

5.3.1 固定化酶在基础理论研究中的作用234

5.3.2 固定化酶在工农业生产上的应用235

5.3.3 固定化酶在医药上的应用236

5.3.4 固定化酶在分析检测中的应用237

5.3.5 其他239

思考题239

第6章 酶反应器240

6.1 酶反应器的类型与基本工程概念240

6.1.1 酶反应器的类型240

6.1.2 酶反应器的基本工程概念244

6.2 均相酶反应器和固定化酶反应器246

6.2.1 均相酶反应器246

6.2.2 固定化酶反应器248

6.3 酶反应器的选择和使用253

6.3.1 酶反应器的选择253

6.3.2 酶反应器的使用254

思考题255

第7章 酶传感器257

7.1 概述257

7.1.1 生物传感器的概念及分类258

7.1.2 生物传感器的一般结构与工作原理258

7.1.3 生物传感器的特点259

7.1.4 生物传感器的发展260

7.2 酶传感器的类型260

7.2.1 电极传感器260

7.2.2 离子敏场效应晶体管酶传感器265

7.2.3 热敏电阻酶传感器266

7.2.4 光纤酶传感器267

7.2.5 有机相酶传感器269

7.3 酶传感器的应用273

7.3.1 在环境监测中的应用273

7.3.2 在医疗方面的应用274

7.3.3 在食品工业方面的应用276

7.3.4 在其他方面的应用277

思考题278

第8章 酶分子的化学修饰279

8.1 酶分子化学修饰的基本原理279

8.1.1 稳定酶的天然构象与增强耐热性280

8.1.2 保护酶活性部位与抗抑制剂280

8.1.3 维持酶功能结构的完整性与抗蛋白水解酶280

8.1.4 降低酶的抗原性及稳定酶的微环境281

8.1.5 改变酶学性质281

8.2 酶分子化学修饰的方法学281

8.2.1 充分认识酶分子的特性281

8.2.3 选择反应条件282

8.2.2 选择酶分子修饰剂282

8.2.5 修饰反应的一般程序283

8.2.6 测定修饰程度和修饰部位283

8.2.4 修饰反应要注意的其他问题283

8.3 肽链有限水解修饰285

8.4 酶分子侧链基团修饰285

8.4.1 化学修饰剂286

8.4.2 几种重要的修饰反应287

8.4.3 特定氨基酸残基侧链基团的化学修饰289

8.5 大分子结合修饰295

8.5.1 右旋糖酐及右旋糖酐硫酸酯295

8.5.2 糖肽297

8.5.3 PEG297

8.5.4 具有生物活性的大分子物质299

8.6 亲和标记300

8.6.1 亲和标记300

8.7.1 化学修饰在酶的结构与功能研究中的应用301

8.6.2 光化学标记301

8.7 酶分子化学修饰的应用301

8.7.2 化学修饰酶在医药领域中的应用302

8.7.3 化学修饰方法的局限性303

思考题304

第9章 酶的蛋白质工程305

9.1 概述305

9.1.1 酶的蛋白质工程的目标306

9.1.2 酶的蛋白质工程的流程306

9.1.3 酶的蛋白质工程的前景307

9.2 蛋白质结构分析与结构预测308

9.2.1 蛋白质分子的结构308

9.2.2 蛋白质结构测定310

9.2.3 蛋白质结构预测313

9.3 酶的蛋白质工程的主要手段314

9.3.1 基因突变315

9.3.2 基因剪接318

9.3.3 重组蛋白质的表达320

9.4 蛋白质工程改造的实际应用320

9.4.1 枯草杆菌蛋白酶的蛋白质工程321

9.4.2 木糖异构酶的改进322

9.4.3 溶菌酶（Lysozyme）功能特性的改善325

9.4.4 植酸酶热稳定性的提高326

9.4.5 其他326

思考题327

第10章 非水介质中酶的催化作用328

10.1 非水介质酶学基础329

10.1.1 非水介质体系与非水相生物酶学的特点329

10.1.2 非水介质中酶的结构与性质332

10.1.3 水在酶催化反应中的作用337

10.1.4 有机溶剂对酶催化反应的影响341

10.1.5 有机溶剂酶促反应动力学347

10.2 非水介质中酶催化反应与应用349

10.2.1 非水相生物催化反应的酶349

10.2.2 非水介质中生物催化反应351

10.2.3 非水介质中酶促催化的应用355

思考题364

第11章 模拟酶 核酶 极端酶365

11.1 模拟酶365

11.1.1 模拟酶的概念365

11.1.2 抗体酶366

11.2 核酶371

11.2.1 核酶的结构372

11.2.2 核酶的作用机制及切割产物372

11.2.3 影响核酶活性的因素372

11.2.4 核酶的应用373

11.3.2 极端酶的制备376

11.3.1 极端微生物和极端酶376

11.3 极端酶（extremozyme）376

11.3.3 极端酶的应用377

思考题379

第12章 酶的抑制剂380

12.1 酶抑制剂的类型380

12.1.1 酶抑制剂两大类型380

12.1.2 区别可逆抑制剂与不可逆抑制剂的实验设计与操作382

12.2 不可逆的抑制剂383

12.2.1 非专一性的不可逆剂383

12.2.2 专一性不可逆抑制剂385

12.3 可逆抑制剂作用的动力学388

12.3.1 竞争性抑制作用的动力学388

12.3.2 非竞争性抑制作用的动力学391

12.3.3 反竞争性抑制作用的动力学394

12.3.4 混合型抑制作用动力学396

思考题397

第13章 酶的稳定性398

13.1 酶稳定的分子机制398

13.1.1 酶分子折叠过程399

13.1.2 酶分子折叠机制400

13.1.3 酶稳定的分子原因402

13.1.4 酶分子变性404

13.2 影响酶稳定性的微环境因素405

13.2.1 物理因素406

13.2.2 化学因素408

13.2.3 生物因素410

13.3 改善和稳定酶的方法410

13.3.1 改造酶分子411

13.3.2 优化微环境417

思考题421

参考文献422

英文专业名词索引431