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第一章酶学概论 1

目录 1

1.1．酶的结构和功能 2

1.1.1．酶催化功能的结构基础 3

1.1.2．酶的催化机制 8

1.2．酶的专一性和有关学说 12

1.2.1．专一性的分类 12

1.2.2．锁钥学说和诱导契合学说 15

1.3．酶反应动力学 17

1.3.1．单底物动力学 17

1.3.2．双底物动力学 24

1.3.4．pH对酶反应速度的影响 28

1.3.3．酶浓度对酶反应速度的影响 28

1.3.5．温度对酶反应速度的影响 29

1.3.6．抑制剂对酶反应速度的影响 29

1.3.7．激活剂对酶反应速度的影响 38

1.4．酶的分类及命名 39

1.4.1．习惯命名法 39

1.4.2．国际系统命名法和酶的分类 39

1.5．酶活的测定 41

1.5.1．酶活单位和酶的比活 41

1.5.2．影响酶活测定的因素 42

1.5.3．常用的酶活测定方法原理 43

参考文献 45

2.1．菌种的分离筛选与遗传育种〔1～8〕 46

第二章酶的生产 46

2.1.1．含菌样品的采集 49

2.1.2．富集培养 50

2.1.3．菌种纯化 50

2.2．菌种变异〔9～13〕 52

2.2.1．用物理或化学方法诱变 52

2.2.2．用基因操作技术提高菌株的产酶能力 54

2.3．酶的生产〔14～26〕 55

2.3.1．原料 56

2.3.2．培养方法 58

2.3.3．影响酶产生的一些因素 60

2.3.4．酶制剂的工业提取法 65

参考文献 69

第三章酶的分离与纯化 71

3.1．引言〔1～12〕 71

3.1.1．概述 71

3.1.2．酶分离提纯技术的分类 72

3.2．液－液双水相抽提〔1～2,5,13～22〕 73

3.2.1．原则 74

3.2.2．液－液双水相抽提技术的应用特点 79

3.2.3．发展 81

3.3．凝胶过滤〔1,2,4,23～26〕 84

3.3.1．原理 84

3.3.2．影响分离效果的因素 87

3.3.3．应用 92

3.4．疏水层析〔1,2,27～33〕 92

3.4.1．疏水层析介质 93

3.4.2．疏水层析应用的方法及其影响因素 95

3.4.3．应用 99

3.5．染料配基层析〔2,22,26,37,38〕 100

3.5.1．概述 100

3.5.2．染料配基的化学结构、性质与作用机理 104

3.5.3．影响染料层析的应用及其选择性的因素 107

3.6．硼酸盐配基层析〔2,39,40〕 110

3.6.1．原理 110

3.6.2．硼酸盐配基层析的进展——“肩背层析”（piggybackchromatography） 113

3.6.3．应用 114

3.7．亲和层析〔1,2,4,22,26,33～36〕 116

3.7.1．发展和原理 116

3.7.2．载体介质 118

3.7.3．配基（ligand） 119

3.7.4．手臂（spacerarms） 121

参考文献 122

第四章固定化生物催化剂 125

4.1．酶的固定化方法〔1～4〕 127

4.1.1．概述 127

4.1.2．利用天然高分子载体的固定化 136

4.1.3．利用无机载体的固定化 142

4.1.4．利用合成高分子载体的固定化 147

4.2．辅酶的固定化方法〔2,5〕 154

4.2.1．辅基的固定化 155

4.2.2．辅酶的固定化 158

4.3．固定化酶的性质〔1,2,4,6〕 165

4.3.1．固定化酶基础动力学 166

4.3.2．温度影响 172

4.3.3．pH的影响 174

4.3.4．稳定性 175

参考文献 180

第五章酶的化学修饰 181

5.1．前言 181

5.1.1．为什么要搞酶的化学修饰 181

5.1.2．酶的化学修饰的发展 183

5.2．酶化学修饰的基本原理 183

5.2.1．如何增强酶天然构象的稳定性与耐热性 183

5.2.2．如何保护酶活性部位与抗抑制剂 184

5.2.4．如何消除酶的抗原性及稳定酶的微环境 185

5.2.3．如何维持酶功能结构的完整性与抗蛋白水解酶 185

5.3．酶化学修饰的方法及修饰剂 187

5.3.1．糖及糖的衍生物 188

5.3.2．聚乙二醇 193

5.3.3．合成大分子多聚物 200

5.3.4．具有生物活性的大分子物质 203

5.3.5．蛋白质类与其它 205

5.3.6．小分子修饰剂与其它 211

5.4．修饰酶的性质特征 214

5.4.1．热稳定性 214

5.4.2．抗各类失活因子 216

5.4.3．抗原性 216

5.4.4．体内半衰期 217

5.4.5．最适pH 218

5.4.7．对组织的分布能力 220

5.4.6．酶学性质的变化 220

5.5．酶化学修饰的前景 222

参考文献 223

第六章酶反应器 226

6.1．引言〔1～6,7,12〕 226

6.2．生物反应器的特点〔1～6〕 228

6.3．生物反应器的设计〔1～6,8,9〕 230

6.4．酶反应器的类型〔10,11,13～21〕 233

6.4.1．膜反应器 233

6.4.2．液固反应器 238

6.4.3．气液固三相反应器 240

6.5.1．概述 241

6.5．第二代生物反应器的发展〔22～26〕 241

6.5.2．辅助因子的再生 244

6.5.3．两相或多相反应器 247

6.5.4．组合反应器 250

6.5.5．多酶反应器 253

参考文献 255

第七章酶技术在半合成抗生素工业上的应用 257

7.1．在半合成青霉素方面的研究与应用 257

7.1.1．酶法裂解青霉素制备6－氨基青霉烷酸（6-APA） 257

7.1.2．酶法缩合制备半合成青霉素 261

7.2．在头孢菌素方面的研究与应用 263

7.2.1．酶法制备7-ACA和7-ADCA的研究 264

7.2.2．酶法缩合制备半合成头孢菌素 268

7.2.3．头孢菌素C8位上脱乙酰基反应 275

7.3．在半合成抗生素侧链制备上的应用〔1〕 277

7.4．其它 278

参考文献 280

第八章酶在食品和轻化工业方面的应用 283

8.1．概述 283

8.2．酶用于食品加工〔5,11,16,20,21〕 287

8.2.1．淀粉加工 287

8.2.2．乳品工业〔16,20,21〕 300

8.2.3．酶用于果蔬加工〔13,15,20〕 302

8.2.4．酶用于酿酒工业〔3,15,22,23〕 305

8.2.5．酶用于制糖工业〔20〕 306

8.2.6．酶用于肉类和鱼类加工 308

8.2.7．酶用于蛋品加工 309

8.2.8．酶用于面包烤焙食品制造〔20,21〕 311

8.2.9．酶用于食品保藏 312

8.2.10．酶用于甜味剂制造〔11〕 312

8.2.11．固定化酶在食品工业上的应用 314

8.3．酶在氨基酸生产上的应用〔11,26〕 315

8.3.1．合成DL－氨基酸的光学拆分 315

8.3.2．L－赖氨酸的酶法合成 317

8.3.3．由富马酸酶法合成天门冬氨酸 318

8.3.4．酶法合成L－丙氨酸 319

8.3.5．酶法合成色氨酸 320

8.3.6．苯丙氨酸的酶法合成 321

8.4.1．苹果酸的酶法合成 322

8.4．有机酸的酶法合成〔11,27〕 322

8.4.2．酒石酸的酶法合成 323

8.4.3．长链二羧酸 324

8.4.4．用酶水解腈生产相应有机酸 324

8.5．酶在轻化工业中的应用〔11,3，29〕 325

8.5.1．酶用于洗涤剂制造〔28〕 325

8.5.2．酶用于制革毛皮工业〔29〕 327

8.5.3．酶在造纸和感光胶片工业上的应用 328

8.5.4．酶用于牙膏、化妆品的生产 328

8.5.5．酶用于制造明胶和胶原纤维 329

8.5.6．酶用于废物废水处理和饲料加工 329

8.5.7．酶用于纺织工业 330

8.6．酶的工业生产与应用有关的安全法规 331

参考文献 334

第九章酶技术在医学方面的应用 336

9.1．引言 336

9.2．药用酶 337

9.2.1．药用酶分类、剂型及其给药方式 337

9.2.2．药用酶的固定化技术 339

9.3．酶与生物医学工程 346

9.3.1．体外循环装置〔8,14〕 346

9.3.2．植入式微型输入泵〔10〕 349

9.3.3．医学工程中抗血栓等问题 350

9.3.4．酶控药物释放系统〔13〕 351

9.4．诊断用酶〔18〕 353

9.4.1．酶的来源及纯度要求 353

9.4.2．酶的反应系统的建立 358

9.4.3．酶盒的研制 366

9.4.4．酶电极 367

9.4.5．酶标免疫测定试剂 370

参考文献 376

第十章酶技术在能源开发中的应用 378

10.1．利用酶技术从生物质生产燃料〔1～7〕 379

10.1.1．生产乙醇 379

10.1.2．生成氢气 380

10.1.3．生产甲烷 381

10.1.4．微生物电池 383

10.2．在石油和铀资源开发中的应用〔8,9〕 385

10.2.1．石油勘探 385

10.2.3．石油微生物精炼 386

10.2.2．二次采油 386

10.2.4．利用细菌浸溶贫铀矿和废铀矿 387

参考文献 388

第十一章酶技术在环境工程上的应用 389

11.1．酶在环境净化中的作用 389

11.1.1．生物法净化废水 389

11.1.2．生物净化过程和机制 391

11.2．环境工程中酶技术的应用 396

11.2.1．用酶法提高净化效率 396

11.2.2．应用固定化酶处理废水 397

11.2.3．脱氢酶检测生物活性和废水可生化性 399

11.2.4．酶电极在环境监测中的应用 401

参考文献 402