Enzymes and enzyme engineering

第一篇酶理论
1酶与酶工程
1.1酶学研究概况
1.2酶工程
1.2.1酶结构与功能的研究
1.2.2生物催化过程的研究
1.2.3改造酶的催化特性及新酶设计
1.2.4应用酶工程
参考文献
2酶的分类组成及结构特征
2.1酶的分类和命名
2.1.1酶学委员会的分类系统
2.1.2酶学委员会推荐的命名法
2.1.3同工酶
2.1.4多酶体系
2.2酶的组成及结构特征
2.3酶作为催化剂的特点
2.3.1酶的催化能力及酶活性
2.3.2酶的专一性
2.3.3酶的调节性
2.4酶的辅（助）因子
参考文献
3酶作用动力学和酶的抑制作用
3.1酶的基本动力学
3.1.1MichaelisMenten方程
3.1.2BriggsHaldane修饰的MichaelisMenten方程
3.1.3米氏方程的意义
3.1.4米氏方程中Km、Vmax的测定
3.1.5可逆反应的Haldane关系式
3.2KingAltman法推导酶动力学方程
3.3酶的抑制动力学
3.3.1酶的可逆抑制
3.3.2酶的不可逆抑制
参考文献
4酶的作用机制
4.1酶催化的化学机制
4.1.1酸碱催化
4.1.2共价催化
4.1.3多元催化
4.1.4金属离子催化
4.1.5微观可逆原理
4.2酶催化的专一性与高效性
4.2.1过渡态和活化能
4.2.2酶和底物的结合作用
4.2.3邻近和定向效应
4.2.4底物的形变和酶的诱导契合模型
4.2.5微环境的影响
4.3酶的活性部位柔性的假说
4.3.1酶的活性丧失和整体构象变化的关系
4.3.2酶活性部位的柔性
4.3.3酶活性部位柔性和整体结构刚性的实例
4.4辅因子在酶促反应中的作用
4.4.1金属激活酶和金属酶
4.4.2辅酶
4.5酶作用机制的研究方法
4.5.1动力学研究
4.5.2“捕捉”酶底物复合物
4.5.3X射线晶体衍射法
4.5.4质谱法
4.5.5氨基酸侧链的化学修饰
4.5.6定点突变
4.6酶反应机制实例
4.6.1丝氨酸蛋白酶
4.6.2乳酸脱氢酶
4.6.3超氧化物歧化酶
4.6.4基质金属蛋白酶
参考文献
5酶活性的调节和酶的转换
5.1通过配体诱导酶构象改变的活性调节
5.1.1配体和蛋白质的结合
5.1.2变构酶
5.2通过酶共价结构改变的活性调节
5.2.1共价结构不可逆改变的活性调节
5.2.2共价结构可逆改变的活性调节
5.3代谢途径中酶活性的调节
5.3.1磷酸果糖激酶
5.3.2磷酸化酶
5.4酶的转换
5.4.1酶合成的调节
5.4.2酶降解的调节
参考文献
第二篇酶工程
6酶分析法
6.1酶活力测定
6.1.1初速度
6.1.2酶反应条件的设计
6.2酶活力测定方法
6.2.1中止法测定酶活力
6.2.2连续法测定酶活力
6.2.3酶活力的定义与表示方法
6.2.4酶活性测定实例
6.3酶法分析
6.3.1终点法
6.3.2动力学法
6.3.3实例
参考文献
7酶的分离工程
7.1酶分离纯化的一般原则
7.1.1建立一个可靠和快速的测活方法
7.1.2酶原料的选择
7.1.3酶的提取
7.1.4酶的提纯
7.1.5酶的纯度检验
7.2酶提取方法的选择
7.2.1生物材料的破碎
7.2.2抽提方法
7.3酶纯化方法的选择
7.3.1调节酶溶解度的方法
7.3.2根据酶分子大小、形状不同的分离方法
7.3.3根据酶分子电荷性质的分离方法
7.3.4根据酶分子的专一性结合的方法
7.3.5酶的结晶
7.3.6对各种纯化方法的评价
7.4酶纯度的评价
7.4.1酶纯度的检验
7.4.2酶活性的检验
7.4.3酶活性部位确定
参考文献
8酶的生产
8.1酶的生产方法
8.1.1提取法
8.1.2生物合成法
8.1.3化学合成法
8.2酶生产的工艺过程
8.2.1原料选择
8.2.2微生物酶制剂的发酵
8.2.3酶的提取
8.2.4酶的纯化
8.3酶工业化生产实例
8.3.1L天冬酰胺酶
8.3.2尿激酶
8.3.3胰蛋白酶
8.3.4超氧化物歧化酶
参考文献
9酶的固定化技术
9.1概述
9.1.1酶的固定化
9.1.2微生物酶的固定化
9.1.3微生物生活细胞的固定化
9.1.4细胞器及动植物细胞的固定化
9.2酶的固定化方法
9.2.1酶的固定化方法
9.2.2微生物的固定化方法
9.2.3整细胞的固定化方法
9.2.4细胞器的固定化方法
9.2.5动植物细胞的固定化
9.3固定化酶（细胞）的性质及评价指标
9.3.1固定化酶（细胞）的性质
9.3.2固定化酶（细胞）的评价指标
9.4固定化酶（细胞）反应器
9.4.1填充床反应器
9.4.2恒流搅拌罐反应器
9.4.3流化床反应器
9.4.4空心纤维反应器
9.4.5其他类型反应器
9.5固定化酶（细胞）的应用
9.5.1固定化酶（细胞）在工业上的应用
9.5.2固定化酶在酶传感器方面的应用
9.5.3固定化酶（细胞）在食品工业上的应用
9.5.4固定化酶（细胞）的应用趋势
参考文献
10非水介质中酶的催化反应
10.1非水介质中酶的催化反应及其特征
10.2非水介质中酶的结构与性质
10.2.1非水介质中酶的结构
10.2.2非水介质中的酶学性质
10.3微水有机溶剂的影响与反应介质工程
10.3.1水的作用及其调控
10.3.2有机溶剂的影响与反应介质工程
10.3.3酶的选择与催化剂工程
10.4“pH值记忆”与“分子印迹”技术
10.5反向胶团的酶学研究
10.5.1反向胶团的形成与酶的包覆
10.5.2反向胶团包覆酶的催化特性
10.5.3反向胶团的酶学应用
10.6水有机溶剂两相体系
10.6.1两相体系的特点与构成
10.6.2固定化催化剂在两相体系中的应用
10.6.3两相体系的应用
10.7酶在非水介质中的催化反应
10.7.1酶催化反应的类型
10.7.2脂肪酶及其对映体的催化作用原理
10.8应用实例
10.8.1光学活性化合物的制备
10.8.2旋光性高分子
10.8.3功能高分子的合成
10.8.4用于生产精细化工产品的酶
参考文献
11酶的分子工程
11.1设计酶化学修饰的注意点
11.2影响酶化学修饰的主要因素
11.2.1影响酶蛋白功能基的反应性
11.2.2影响修饰剂的反应性
11.3酶化学修饰方法
11.3.1修饰反应专一性的控制
11.3.2修饰程度和修饰部位的测定
11.4酶分子侧链基团的化学修饰
11.4.1几种重要的修饰反应
11.4.2特定氨基酸残基侧链基团的化学修饰
11.4.3化学修饰反应的条件控制
11.5酶的亲和修饰
11.5.1亲和标记
11.5.2外生亲和试剂与光亲和标记
11.6有机大分子对酶的化学修饰
11.6.1聚乙二醇
11.6.2右旋糖酐及右旋糖酐硫酸酯
11.6.3糖肽
11.6.4具有生物活性的大分子物质
11.6.5酶的化学交联
11.6.6蛋白质类及其他
11.7酶化学修饰实例---SOD的化学修饰
11.7.1修饰剂与修饰方法
11.7.2修饰SOD的性质
11.8修饰酶的性质及特点
11.8.1热稳定性
11.8.2抗原性
11.8.3最适pH值
11.8.4酶学性质的变化
11.8.5对组织的分布能力变化
参考文献
12核酶
12.1核酶的分类
12.2大分子核酶的结构及催化机理
12.2.1Ⅰ型内含子的自我剪接
12.2.2Ⅱ型内含子的自我剪接
12.2.3RnaseP核酶
12.3小分子核酶的结构及催化机理
12.3.1锤头状核酶
12.3.2发夹状核酶
12.3.3肝炎δ病毒（HDV）核酶
12.3.4VS核酶
12.4脱氧核酶
12.4.1具有水解酶活性的脱氧核酶
12.4.2具有N糖基化酶活性的DRz
12.4.3具有连接酶活性的DRz
12.4.4其他酶活性
12.5核酶的应用
12.5.1抗HIV感染
12.5.2抗肝炎病毒感染
12.5.3肿瘤治疗
12.5.4其他
12.6脱氧核酶的应用
参考文献
13模拟酶
13.1环糊精模拟酶模型
13.1.1水解酶的模拟
13.1.2核酸酶的模拟
13.1.3转氨酶的模拟
13.1.4氧化还原酶的模拟
13.2大环聚醚及其模拟酶
13.2.1水解酶的模拟
13.2.2肽合成酶的模拟
13.3膜体系及其模拟酶
13.4聚合物及其模拟酶
13.4.1功能聚合物
13.4.2杯芳烃
13.5金属卟啉及其模拟酶
13.6肽酶
13.7SOD的模拟
13.7.1Cu，ZnSOD的模拟
13.7.2MnSOD的模拟
13.7.3FeSOD的模拟
13.7.4超氧化物歧化酶的功能模拟
参考文献
14抗体酶
14.1抗体酶诞生的理论基础
14.2抗体酶的制备方法
14.2.1诱导法
14.2.2引入法
14.2.3拷贝法
14.2.4基因工程方法
14.3抗体酶催化的反应类型
14.3.1磷酸酯水解反应
14.3.2磺酸酯闭环反应
14.3.3酰基转移反应
14.3.4重排反应
14.3.5氧化还原反应
14.3.6金属螯合反应
14.3.7光诱导反应
14.3.8其他反应
14.4抗体酶的应用
14.4.1有机合成手性药物拆分
14.4.2前药的应用
14.5抗体酶的研究展望
参考文献
15分子印迹酶
15.1分子印迹概念
15.2分子印迹技术的分类
15.2.1预组织法
15.2.2自组装法
15.2.3分子自组装和分子预组织相结合方法
15.2.4金属离子配位作用
15.3分子印迹聚合物的制备
15.3.1分子印迹聚合物的制备方法
15.3.2影响分子印迹聚合物选择性的因素
15.4分子印迹酶应用实例
15.4.1人工合成抗体酶
15.4.2人工模拟受体
15.4.3药物筛选
15.4.4生物印迹酶
15.4.5利用新型单体分子印迹树枝状分子聚合物
参考文献
16组合生物催化
16.1组合生物催化的理论基础和特点
16.1.1理论基础
16.1.2组合生物催化的特点
16.2组合生物催化中的酶
16.2.1生物催化组合合成
16.2.2用于组合生物催化反应的酶的特点
16.3组合生物催化的类型
16.3.1非水介质中的生物催化
16.3.2酶作为组合生物合成的脱保护工具
16.3.3固定化酶催化
16.4组合生物催化实例
16.4.1构建小分子库
16.4.2构建天然产物库
16.4.3生物催化用于组合库的后合成修饰
16.4.4结论和展望
参考文献
17酶的定向进化
17.1酶的定向进化简介
17.1.1酶分子定向进化的基本原理
17.1.2酶分子定向进化的研究史
17.1.3应用前景
17.2定向进化的策略
17.2.1易错PCR技术为代表的无性进化
17.2.2DNA改组技术为代表的有性进化
17.2.3基因家族之间的同源重组
17.3基因文库的构建与筛选
17.3.1构建理想的基因文库要考虑的因素
17.3.2突变体基因的构建策略
17.3.3构建突变基因文库的载体系统
17.3.4文库的筛选
17.4定向进化的应用
17.4.1提高酶分子的催化活力
17.4.2提高酶分子的稳定性
17.4.3提高底物专一性和增加对新底物催化活力的进化
参考文献
18蛋白酶抑制剂的设计
18.1天冬氨酸蛋白酶类抑制剂
18.1.1血管紧张素转化酶
18.1.2HIV蛋白酶抑制剂的设计
18.2基质金属蛋白酶
18.2.1基质金属蛋白酶抑制剂
18.2.2抑制剂的设计
18.3丝氨酸蛋白酶抑制剂
18.3.1体内凝血过程中丝氨酸蛋白酶抑制剂的作用
18.3.2Xa因子的抑制剂
18.3.3组合肽库法
18.4半胱氨酸蛋白酶
18.4.1半胱氨酸蛋白酶在人体内的病理学作用
18.4.2溶酶体半胱氨酸蛋白酶（LCP）
18.4.3溶酶体半胱氨酸蛋白酶的结构和作用机理
18.4.4酶原激活
18.4.5溶酶体半胱氨酸蛋白酶的天然抑制剂
18.4.6半胱氨酸蛋白酶抑制剂的设计
18.4.7肽基醛型半胱氨酸蛋白酶抑制剂
18.4.8缩氨基脲型半胱氨酸蛋白酶抑制剂
参考文献
第三篇酶应用
19工业酶制剂的应用现状
19.1概述
19.2工业酶制剂国内外产业化现状
19.3工业酶制剂的来源及特点
20酶在医药方面的应用
20.1酶类药物
20.1.1与治疗胃肠道疾病有关的酶类药物
20.1.2与治疗炎症有关的酶类药物
20.1.3与溶解血纤维有关的酶类
20.1.4具有抗肿瘤作用的酶类
20.1.5其他药用酶
20.2诊断用酶
20.2.1根据体液内酶活力的变化诊断疾病
20.2.2用酶测定体液中某些物质的量诊断疾病
20.3酶在药物制造方面的应用
20.3.1青霉素酰化酶制造半合成抗生素
20.3.2β酪氨酸酶制造多巴
20.3.3核苷磷酸化酶制造阿糖腺苷
20.3.4无色杆菌蛋白酶制造人胰岛素
20.3.5多核苷酸磷酸化酶生产聚肌胞
20.3.6βD葡聚糖苷酶制造抗肿瘤人参皂苷
21酶在食品工业上的应用
21.1酶在食品保鲜方面的应用
21.1.1食品除氧保鲜
21.1.2蛋类制品脱糖保鲜
21.1.3食品灭菌保鲜
21.2酶在淀粉类食品生产方面的应用
21.2.1葡萄糖的生产
21.2.2果葡糖浆的生产
21.2.3饴糖、麦芽糖的生产
21.2.4糊精、麦芽糊精的生产
21.2.5环状糊精的生产
21.3酶在蛋白质类食品生产方面的应用
21.3.1水解蛋白的生产
21.3.2氨基酸的生产
21.3.3明胶的生产
21.3.4干酪的生产
21.3.5肉类的嫩化
21.3.6低乳糖奶的生产
21.4酶在果蔬类食品生产方面的应用
21.4.1柑橘制品去除苦味
21.4.2柑橘罐头防止白色浑浊
21.4.3果蔬制品的脱色
21.4.4酶在果汁生产中的应用
21.4.5酶在果酒生产中的应用
21.5酶在食品添加剂生产方面的应用
21.5.1酶在酸味剂生产中的应用
21.5.2酶在增味剂生产中的应用
21.5.3酶在甜味剂生产中的应用
21.5.4酶在乳化剂生产中的应用
21.6酶在改善食品的品质与风味方面的应用
22酶在轻工、化工方面的应用
22.1酶在原料处理方面的应用
22.1.1发酵原料的处理
22.1.2纺织原料的处理
22.1.3制浆、造纸原料的处理
22.1.4生丝的脱胶处理
22.1.5羊毛的除垢处理
22.1.6皮革的脱毛处理
22.1.7烟草原料的处理
22.1.8甜菜、糖蜜的处理
22.2酶在轻工、化工产品制造方面的应用
22.2.1酶法生产L氨基酸
22.2.2酶法生产核苷酸
22.2.3酶法生产有机酸
22.2.4酶法制酱
22.2.5酶法制革
22.2.6制造化工原料
22.3加酶增强产品的使用效果
22.3.1加酶洗涤剂
22.3.2加酶牙膏、牙粉和漱口水
22.3.3加酶饲料
22.3.4加酶护肤用品
23酶在能源开发方面的应用
23.1乙醇生产
23.2氢气
23.3生物电池
24酶在环境保护方面的应用
24.1水净化
24.2石油与工业废油
24.3白色污染
24.4环境监测
参考文献