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第一章 绪论1

第一节 酶学和酶工程的发展史1

一、酶在古代的应用1

二、酶学研究的早期历史1

三、开创现代酶技术4

第二节 酶是生物催化剂5

一、酶是一种特殊的催化剂5

二、酶在有机体内的重要性6

三、酶的化学本质7

第三节 酶学与基础理论8

一、酶学与现代化学的关系8

二、酶学与现代物理的关系8

三、酶学与近代生物的关系8

第四节 酶与生产实践9

一、酶在食品工业领域中的应用9

二、酶在饲料工业领域中的应用11

三、酶在轻纺工业领域中的应用13

四、酶在化工工业领域中的应用16

五、酶在医药工业领域中的应用19

六、酶在科学研究领域中的应用24

第二章 酶学基础27

第一节 酶的结构与功能27

一、酶的活性中心27

二、酶的一级结构与催化功能的关系31

三、酶的二级和三级结构与催化功能的关系32

四、酶的四级结构与催化功能的关系34

第二节 酶催化作用的基本理论34

一、酶-底物复合物35

二、酶作用的专一性机制36

三、酶作用的高效性机制38

第三节 影响酶促反应速度的因素41

一、底物浓度的影响41

二、酶浓度的影响41

三、温度的影响42

四、pH的影响42

五、激活剂和抑制剂43

第四节 酶在生物体内存在的几种形式46

一、单体酶、寡聚酶、多酶复合体46

二、同工酶（isonzyme）47

三、别构酶与修饰酶48

四、结构酶与诱导酶50

五、胞内酶与胞外酶50

第五节 酶的命名和分类51

一、酶的命名51

二、酶的分类和编号51

第六节 酶活测定53

一、酶的活力单位53

二、酶的比活力54

三、常用的酶活力测定方法原理54

第三章 酶催化反应动力学57

第一节 单底物酶催化反应动力学57

一、“快速平衡”假设的Michaelis--Menten方程59

二、“拟稳态”假设的Briggs-Haldane方程60

三、米氏方程的讨论62

四、酶催化反应动力学参数求取63

第二节 酶催化反应的抑制动力学66

一、抑制剂抑制66

二、底物抑制75

三、产物抑制77

第三节 多底物酶反应动力学77

一、顺序反应机制77

二、乒乓反应机制80

第四节 别构酶催化反应动力学81

第五节 pH和温度对酶催化反应的影响82

一、pH对酶催化反应的影响82

二、温度对酶催化反应的影响84

第四章 固定化酶反应动力学86

第一节 酶和细胞的固定化87

一、酶的固定化方法87

二、细胞的固定化方法92

三、固定化酶的性质93

第二节 固定化酶反应动力学94

一、影响固定化酶反应动力学的因素94

二、外扩散速率对酶催化反应速率的限制96

三、固定化酶颗粒内的物质扩散99

四、内外扩散同时控制105

第五章 酶反应器108

第一节 酶反应器的类型和操作方式108

一、酶反应器的类型及操作方式108

二、搅拌罐反应器109

三、固定床反应器109

四、膜式反应器109

五、流化床反应器110

六、鼓泡塔反应器110

第二节 酶反应器的设计和分析111

一、反应器设计概论111

二、均相酶反应器的基本设计方程113

三、固定化酶反应器的基本设计方程115

第三节 停留时间分布与非理想反应器模型120

一、停留时间分布120

二、生化反应器的非理想流动模型123

第四节 酶反应器的动态特性127

第五节 酶反应器的发展127

一、含有辅助因子再生的酶反应器127

二、两相或多相反应器128

三、固定化多酶反应器129

第六章 酶的生产132

第一节 产酶微生物的筛选和育种132

一、菌样采集132

二、富集132

三、菌种纯化和分离133

四、新种性能的测试134

五、高产菌株的选育134

第二节 酶的生产方式135

一、固体发酵法135

二、液体发酵法136

第三节 培养基137

一、培养基的营养要求137

二、培养基的种类139

三、培养基的选择140

第四节 灭菌141

一、培养基灭菌141

二、空气过滤除菌146

三、防止染菌和检查杂菌的方法151

第五节 发酵过程控制153

一、发酵过程中的代谢变化153

二、影响产酶的几个重要条件154

三、发酵过程的中间补料157

第六节 酶的工业提取158

一、生物组织的破碎158

二、发酵液预处理161

三、发酵液过滤163

四、酶液浓缩167

五、盐析沉淀法168

六、有机溶剂沉淀法169

七、酶的干燥170

第七节 酶的纯化和精制171

一、纯化方案的设计171

二、纯化方法172

三、酶纯化水平的评判179

第七章 酶的化学修饰181

一、化学修饰的目的181

二、化学修饰的基本原理182

三、酶化学修饰过程中的有关内容182

四、酶化学修饰的方法185

五、修饰酶的性质特性193

第八章 酶抑制剂198

第一节 酶抑制剂的种类198

一、按抑制剂的化学性质分类199

二、按抑制酶的类型分类200

三、按对疾病治疗作用分类200

四、按与酶作用机制分类200

第二节 不可逆作用的酶抑制剂201

一、指向活性部位的不可逆抑制剂201

二、基于机制的不可逆抑制剂（自杀性底物）203

第三节 可逆作用的酶抑制剂205

一、别嘌呤醇抑制黄嘌呤氧化酶205

二、阿糖胞苷抑制DNA聚合酶205

三、5-氟尿嘧啶抑制胸苷酸合成酶206

第四节 过渡态类似物的酶抑制剂207

一、一般原理207

二、糖苷酶抑制剂209

三、丝氨酸蛋白酶抑制剂209

四、含金属的蛋白酶抑制剂211

第五节 微生物来源酶抑制剂的制备212

一、产酶抑制剂的微生物212

二、酶抑制剂的筛选213

三、快速筛选技术213

第六节 具代表性的酶抑制剂217

一、β-内酰胺酶抑制剂217

二、HMG-CoA还原酶抑制剂228

三、人类免疫缺陷病毒（HIV）复制抑制剂232

四、脲酶抑制剂（ureaseinhibitor）234

第九章 生物催化与手性技术239

第一节 概述239

一、生物催化与手性技术的基本概念239

二、生物催化与手性技术的产生与发展239

三、手性与手性化合物的重要意义240

四、生产单一对映体手性药物的方法241

五、生物催化的手性化学243

第二节 微生物转化246

一、概述246

二、微生物转化的方法248

三、微生物转化反应的应用254

第三节 非水相生物催化263

一、概述263

二、生物催化反应的非水介质体系265

三、非水介质对酶催化的影响267

四、非水相生物催化反应的酶276

五、非水相生物催化反应的应用277

第四节 生物催化的手性合成286

一、生物催化手性合成的一般方法287

二、典型的不对称生物催化反应287

三、生物催化手性合成的应用292

第十章 酶基因工程302

第一节 基因工程技术相关的工具酶302

一、限制性内切酶303

二、DNA聚合酶305

三、DNA连接酶307

四、SI核酸酶307

五、Bal31核酸酶307

六、碱性磷酸酶308

七、逆转录酶308

第二节 酶基因克隆308

一、酶的异源表达309

二、酶结构与功能311

三、其他研究312

四、展望312

第三节 酶基因克隆的研究实例313

一、纤维素酶基因克隆及其功能性氨基酸研究313

二、其他酶的基因克隆研究316

第四节 分子酶工程学和酶的体外定向进化320

一、定向进化的原理320

二、随机突变的策略321

三、定向进化的选择策略323

四、定向进化的优势、现状和未来323

第十一章 极端酶328

第一节 极端酶的种类和应用328

一、天然极端酶328

二、人工极端酶334

第二节 极端酶的结构特点与作用机制336

一、极端微生物和极端酶336

二、极端酶结构基础的研究进展337

三、极端酶工程338

第十二章 核酶342

第一节 概述342

一、核酶的发现342

二、核酶的分类343

三、核酶作用的特点345

第二节 剪接型核酶346

一、剪接机制346

二、结构与功能的关系348

第三节 剪切型核酶351

一、自身催化剪切型RNA351

二、异体催化剪切型355

第四节 脱氧核酶357

一、脱氧核酶的体外筛选357

二、脱氧核酶的分类及性质358

三、脱氧核酶的催化特性360

第五节 核酶的应用361

一、在基础理论研究方面的应用361

二、在医学领域的应用361

三、核酶在植物抗病毒方面的应用362

四、核酶技术面临的问题及展望363

第十三章 抗体酶366

第一节 抗体酶的催化特征366

一、抗体酶的理论基础及研究背景366

二、抗体酶的特点366

三、抗体酶和非催化性抗体作用的比较367

第二节 抗体酶的催化作用机理368

一、过渡态理论与抗体酶368

二、抗体酶催化的三种重要反应机制369

三、抗体酶催化反应的介质效应370

四、抗体酶催化的动力学模型371

第三节 抗体酶的催化反应类型371

一、转酰基反应371

二、水解反应372

三、Claisen重排反应373

四、酰胺合成反应374

五、Diels-Alde反应374

六、转酯反应375

七、光诱导反应375

八、氧化还原反应376

九、脱羧反应376

十、金属螯合反应377

十一、顺反异构化反应377

第四节 抗体酶的制备377

一、抗体酶的结构377

二、抗体酶的制备原则378

三、抗体酶的制备方法379

四、抗体酶的筛选方法381

第五节 抗体酶的应用、存在的问题及其对策381

一、抗体酶研究的前景382

二、抗体酶的应用382

三、抗体酶应用中存在的问题及可能的对策383

第十四章 模拟酶386

第一节 模拟酶的理论基础386

一、模拟酶的概念386

二、模拟酶的理论基础386

三、模拟酶的分类387

第二节 主-客体酶模型388

一、环糊精模型388

二、其他的主-客体酶模型391

第三节 印迹酶393

一、分子印迹酶393

二、生物印迹酶401