了得網研究生_生物催化劑工程：原理及應用(許建和)

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生物催化劑工程：原理及應用(許建和)
該商品所屬分類：研究生 -> 理學
【市場價】	222-323元
【優惠價】	139-202元
【作者】	許建和、郁惠蕾
【所屬類別】	圖書教材研究生/本科/專科教材理學
【出版社】	化學工業出版社
【ISBN】	9787122258601
【折扣說明】	一次購物滿999元台幣免運費+贈品一次購物滿2000元台幣95折+免運費+贈品一次購物滿3000元台幣92折+免運費+贈品一次購物滿4000元台幣88折+免運費+贈品
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內容介紹

開本：16開

紙張：膠版紙

包裝：平裝

是否套裝：否

國際標準書號ISBN：9787122258601

作者：許建和、郁惠蕾

出版社：化學工業出版社

出版時間：2016年04月

內容簡介

本書章介紹了生物催化的發展概況和新技術進展；第2-5章圍繞生物催化劑的發現和改造進行闡述，包括傳統的發現方法和生物信息學的發現手段，包括蛋白質工程和酶工程的改造方式，包括不同酶的高通量篩選方法；第6-12章分別針對生物催化常用的幾類酶，從酶的結構分類、催化機理、性質表征、合成應用及其新典型案例展開。本書從原理到應用，結構嚴謹，內容緊跟前沿，知識面廣，且有一定的理論深度，充分反應了世界發展動態，體現了新興生物催化領域的新發展趨勢。

作者簡介

許建和，華東理工大學生物反應器工程國家重點實驗室主任、生物工程學院副院長，教授博導副院長，華東理工大學生物催化特聘教授、博士生導師。生物反應器工程國家重點實驗室主任、生物工程學院副院長。兼任5本SCI學術刊物的編委或副主編、6家國家或省部級重點實驗室的學術委員。榮獲談家楨生命科學創新獎(2008)、*自然科學二等獎(2007,第1完成人)，享受國務院政府特殊津貼(2006)。研究方向1.新酶的篩選、發酵、純化與表征; 2.高效酶催化劑的制備與改性技術; 3.生物催化立體選擇性的調控方法; 4.非水相酶反應工藝與反應器工程; 5.手性產品的酶促合成與拆分技術; 6.天然產物的生物轉化與生物加工.

第1章緒論/1
1.1生物加工與生化工程1
1.2生物催化工程2
1.2.1生物催化工程的學科背景2
1.2.2生物催化工程的內涵與外延2
1.2.3我國生物催化發展概況5
1.3生物催化在手性合成中的應用8
1.3.1生物催化的不對稱氧化還原11
1.3.2水解酶催化的對映選擇性合成14
1.4工業生物催化發展動態及名家觀點15
1.4.1生物催化的技術進展16
1.4.2生物催化的成功實例20
1.4.3生物催化的未來21
參考文獻/24第1章緒論/1
1.1生物加工與生化工程1
1.2生物催化工程2
1.2.1生物催化工程的學科背景2
1.2.2生物催化工程的內涵與外延2
1.2.3我國生物催化發展概況5
1.3生物催化在手性合成中的應用8
1.3.1生物催化的不對稱氧化還原11
1.3.2水解酶催化的對映選擇性合成14
1.4工業生物催化發展動態及名家觀點15
1.4.1生物催化的技術進展16
1.4.2生物催化的成功實例20
1.4.3生物催化的未來21
參考文獻/24

第2章生物催化劑的發現/27
2.1概述27
2.1.1生物催化劑的基本概念27
2.1.2生物催化劑的來源與多樣性27
2.2生物催化劑的發現和篩選28
2.2.1生物催化劑篩選的一般策略30
2.2.2建立有效和方便的篩選分析方法31
2.2.3生物催化劑的發現和篩選途徑32
2.3總結與展望39
參考文獻/39

第3章生物催化劑的改造/41
3.1概述41
3.2生物催化劑的理性設計42
3.2.1理性設計的工具42
3.2.2理性設計的目標44
3.2.3融合蛋白質46
3.2.4模擬計算的進展46
3.2.5小結與展望47
3.3生物催化劑的定向進化47
3.3.1定向進化的方法48
3.3.2親本酶的選擇55
3.3.3不同策略決定進化路徑55
3.3.4生物催化劑的高通量篩選56
3.3.5小結與展望57
3.4理性設計與定向進化的組合應用57
3.4.1理性設計與定向進化的組合——半理性設計58
3.4.2不同進化方向采用不同策略59
參考文獻/60

第4章酶的高通量篩選方法/63
4.1概述63
4.2氧化還原酶的高通量篩選方法64
4.2.1脫氫酶64
4.2.2氧化酶類66
4.2.3加氧酶68
4.2.4漆酶71
4.3轉氨酶的高通量篩選方法72
4.3.1基於底物和產物性質的篩選方法72
4.3.2基於NAD(P)H再生的篩選方法73
4.3.3pH指示法73
4.4水解酶的高通量篩選方法74
4.4.1使用顯色底物直接測定74
4.4.2pH 指示劑——偶合反應間接測定法74
4.4.3選擇性的估算和測定78
4.5總結84
參考文獻/84

第5章酶和細胞的固定化/90
5.1生物催化劑固定化技術的出現及發展90
5.1.1遊離酶的缺陷90
5.1.2酶固定化技術的出現及發展90
5.1.3細胞固定化技術的出現及發展91
5.2固定化生物催化劑的命名及形式91
5.3固定化生物催化劑制備的原則92
5.4固定化酶的制備方法93
5.4.1非共價載體結合法93
5.4.2共價載體結合法95
5.4.3包埋法97
5.4.4無載體固定化法99
5.4.5組合固定化100
5.4.6酶固定化方法的優缺點100
5.5固定化酶的性質100
5.5.1酶活性101
5.5.2穩定性101
5.5.3固定化酶適溫度的變化102
5.5.4固定化酶適pH的變化102
5.5.5底物專一性102
5.5.6固定化酶的優缺點103
5.6細胞的固定化103
5.6.1固定化細胞的特點103
5.6.2細胞固定化方法105
5.7固定化生物催化劑的應用107
5.7.1固定化催化劑在工業生產中的應用107
5.7.2固定化酶在酶傳感器中的應用110
5.7.3固定化酶在臨床檢驗方面的應用110
參考文獻/110

第6章單加氧酶/112
6.1細胞色素P450單加氧酶112
6.1.1細胞色素P450單加氧酶的結構分類112
6.1.2細胞色素P450單加氧酶的羥化反應催化機理114
6.1.3細胞色素P450單加氧酶的性質表征114
6.1.4細胞色素P450單加氧酶的分子改造116
6.1.5細胞色素P450單加氧酶催化的反應117
6.2黃素依賴的單加氧酶121
6.2.1黃素依賴型單加氧酶的分類121
6.2.2黃素依賴型單加氧酶的催化機理122
6.2.3黃素依賴型單加氧酶催化的反應123
6.3非血紅素單加氧酶124
6.3.1甲烷單加氧酶124
6.3.2ω羥化酶繫統125
6.4總結126
參考文獻/126

第7章還原酶/132
7.1生物催化還原反應132
7.2羰基的不對稱還原132
7.2.1生物催化羰基不對稱還原的機理132
7.2.2輔酶的再生134
7.2.3羰基還原酶的發現及改造137
7.2.4生物催化羰基不對稱還原反應的應用139
7.3還原氨化反應142
7.4羧酸的還原143
7.5碳碳雙鍵的還原145
7.6總結147
參考文獻/147

第8章脂肪酶/酯酶/156
8.1脂肪酶/酯酶簡介156
8.2脂肪酶/酯酶的結構分類157
8.2.1脂肪酶/酯酶的結構157
8.2.2脂肪酶/酯酶的分類157
8.3脂肪酶/酯酶的催化機理160
8.4脂肪酶/酯酶的分子改造160
8.5脂肪酶/酯酶的合成應用162
8.5.1手性醇的合成162
8.5.2手性酸的合成163
8.5.3手性胺的合成164
8.6脂肪酶/酯酶的典型應用案例165
8.6.1普瑞巴林的合成165
8.6.2地爾硫中間體的合成166
參考文獻/167

第9章環氧水解酶/172
9.1概述172
9.2環氧水解酶的生理功能172
9.2.1哺乳動物環氧水解酶的生理功能173
9.2.2植物、昆蟲、微生物環氧水解酶的生理功能174
9.3環氧水解酶的結構分類及催化機理175
9.3.1環氧化物的開環反應175
9.3.2α/β折疊環氧水解酶的結構及催化機理175
9.3.3LEH類環氧水解酶的結構及催化機理177
9.3.4白三烯A4水解酶的結構及催化機理178
9.4環氧水解酶的性質表征179
9.4.1環氧水解酶的純化及生化性質表征179
9.4.2環氧水解酶催化反應的區域選擇性179
9.4.3環氧水解酶區域選擇性的表征180
9.5環氧水解酶生物催化劑的開發及其合成應用181
9.5.1一些高選擇性的環氧水解酶生產菌株181
9.5.2天然來源環氧水解酶的生產183
9.5.3環氧水解酶的基因克隆及重組表達184
9.5.4環氧水解酶的蛋白質工程改造185
9.5.5環氧水解酶應用於經典動力學拆分187
9.5.6內消旋環氧化物的去對稱化191
9.5.7環氧水解酶催化的對映會聚水解192
9.5.8非天然親核試劑參與的環氧開環193
9.6環氧水解酶反應工程194
9.6.1單一水相催化194
9.6.2兩相催化195
9.6.3膜反應器轉化195
9.7總結與展望196
參考文獻/197

第10章腈水合酶和腈水解酶/207
10.1概述207
10.2腈水解酶簡介208
10.3腈水合酶簡介209
10.3.1Fe-型腈水合酶209
10.3.2Co-型腈水合酶211
10.3.3腈水合酶的水合機理211
10.4具有腈水解酶或腈水合酶活性的微生物212
10.5腈水解酶和腈水合酶的選擇性214
10.5.1化學選擇性214
10.5.2立體選擇性214
10.5.3區域選擇性214
10.6影響酶催化腈水解的主要因素215
10.6.1誘導劑的影響215
10.6.2底物和產物的抑制215
10.6.3反應介質的影響216
10.7腈水解酶和腈水合酶的應用216
10.8氰水解酶和氰水合酶的簡介220
10.9在生物降解與生物修復中的應用221
10.10總結222
參考文獻/222

第11章羥腈裂解酶/230
11.1羥腈裂解酶簡介230
11.2羥腈裂解酶的研究進展231
11.2.1羥腈裂解酶的來源和篩選231
11.2.2羥腈裂解酶的反應機理231
11.2.3羥腈裂解酶的理性設計和定向進化233
11.3羥腈裂解酶在有機合成中大規模應用的實例235
11.4總結與展望237
參考文獻/238

第12章醛縮酶/241
12.1醛縮酶的催化機理與分類241
12.2DHAP依賴性醛縮酶244
12.2.1DHAP依賴性醛縮酶的分類與性質244
12.2.2DHAP依賴性醛縮酶的合成應用246
12.2.3使用不帶有磷酸基團的底物作為供體的醛縮酶248
12.3丙酮酸和磷酸烯醇式丙酮酸依賴性醛縮酶248
12.3.1丙酮酸依賴性醛縮酶的分類和性質248
12.3.2丙酮酸依賴性醛縮酶的合成應用250
12.4乙醛依賴性醛縮酶252
12.4.1乙醛依賴性醛縮酶的分類與性質252
12.4.2乙醛依賴性醛縮酶的合成應用253
12.5甘氨酸依賴性醛縮酶253
12.5.1甘氨酸依賴性醛縮酶的分類253
12.5.2甘氨酸依賴性醛縮酶的合成應用254
12.6其他新的具有醛縮酶活性的催化劑255
12.6.1非醛縮酶催化的醛縮反應255
12.6.2計算機從頭設計新的醛縮酶255
12.7總結和展望257
參考文獻/258

前言

隨著資源、環境問題的日益加劇，可持續發展已成為全社會的共同目標。當今社會對“可持續發展”、“綠色化學”以及“環境友好制造”的呼聲越來越高。以節能、降耗、減排和高效生產為目標，基於工業酶催化劑的綠色制造過程也越來越多地受到學術界和產業界的關注。微生物基因組學、生物信息學、分子生物學及發酵過程全局優化等現代生物技術的迅猛發展，為酶制劑的高效制備和生產應用提供了理論基礎和技術支撐，使得更多工業規模的生物催化合成成為可能。隨著資源、環境問題的日益加劇，可持續發展已成為全社會的共同目標。當今社會對“可持續發展”、“綠色化學”以及“環境友好制造”的呼聲越來越高。以節能、降耗、減排和高效生產為目標，基於工業酶催化劑的綠色制造過程也越來越多地受到學術界和產業界的關注。微生物基因組學、生物信息學、分子生物學及發酵過程全局優化等現代生物技術的迅猛發展，為酶制劑的高效制備和生產應用提供了理論基礎和技術支撐，使得更多工業規模的生物催化合成成為可能。
隨著基因組測序技術、生物信息學和高通量篩選技術的發展，目前人們分析基因序列和發現新酶的速度是10年前無法想像的。美國輝瑞制藥公司采用基因組挖掘的方法迅速構建了一個脫氧核糖磷酸醛縮酶(DERA)的基因文庫，並從中發現了一個全新的DERA酶，可催化非天然底物的縮合反應合成他汀類藥物的手性側鏈。在酶結構和功能關繫未知的情況下，利用定向進化技術可對酶進行人工進化，為酶的結構改造提供了一個富有前景的手段，大大加速了人類改造酶的原有功能和開發新功能的步伐。同時，隨著人們對蛋白質認識的加深，加上基因組學和蛋白質組學所提供的大量結構與功能信息，對酶分子的改造也從以往的隨機突變，逐漸發展到理性或半理性設計，包括基於序列的酶重構設計、基於結構的酶重構設計和基於計算的酶重構設計,大量的組合文庫逐步被小且功能豐富的文庫所替代。一些為克服酶定向進化過程中分子雜交效率低、需要大規模篩選等缺點的新技術不斷被開發出來，如結合傳統理性設計的半理性酶分子設計方法，對鄰近有限位點進行組合隨機突變的CASTing方法、QSAR、外顯子改組等。大量計算方法如ProSAR、SCHEMA、Rosseta等軟件的應用，大大提高了突變體設計和分析效率及準確性。在突變文庫的構建方面，也出現了迭代飽和突變和簡化密碼子表、基於簡並密碼子的限制性文庫方法等。這些技術在增加酶的反應多樣性、改變酶的各種性能等方面已有許多成功應用的案例。例如，為了實現綠色酶催化替代原有金屬催化生產治療糖尿病新藥——西他列汀，美國默克制藥公司與專門從事生物催化劑改造的Codexis公司合作，利用基於蛋白質結構的酶分子改造技術，對節杆菌轉氨酶重新設計，通過分子模擬和定點飽和突變擴張酶的活性中心口袋，使活性中心能夠結合底物西他列汀前體，結合定向進化技術逐步改造得到了較理想的活性酶。該突變酶底物適應範圍廣，具有較高的活性和>995% ee的立體選擇性，而且具有很強的環境耐受能力(反應溫度45～50℃、50% DMSO、底物濃度200g/L)，而一般的篩選方法幾乎不可能得到具備如此優異性能的酶。
在新興技術發展日新月異的同時，生物催化與生物轉化技術作為新一代工業生物技術的主體被列入我國2006—2020年中長期科技發展規劃，在國家重點基礎研究計劃973計劃和國家高技術研究發展計劃863計劃持續和高強度的經費支持下，生物催化與生物轉化技術在我國也獲得了長足的進步。目前國內院校紛紛為生物化工、發酵工程等專業的研究生或高年級生物技術、生物工程或化學工程的本科生開設了生物催化方面的課程。生物催化劑是生物催化技術的核心，本書結合近十年來的新進展，聚焦於生物催化劑的發現和改造。本書在出版過程中，得到了江南大學孫志浩教授和倪曄教授、中國科學院上海植物生理生態研究所楊晟研究員、南京工業大學何冰芳教授、廣西大學劉幽燕教授、常州大學何玉財副教授、德國馬普研究所李愛濤博士以及華東理工大學嚴希康教授、趙健教授、鄭高偉副教授、李春秀副教授、潘江博士、張志鈞博士、倪燕博士、孔旭東博士、欒政嬌博士、焦學成博士等從事生物催化劑教學、科研和產業化應用的專家及一線科研人員的大力支持和參與。
由於編者水平有限，書中疏漏在所難免，懇請廣大讀者和同行專家批評指正。

許建和郁惠蕾
2015年9月於上海

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