1 緒論001
1.1 酶與生命002
1.2 酶工程005

2 酶工程基礎009
2.1 酶的分類和命名009
2.1.1 酶的國際系統(tǒng)分類009
2.1.2 國際系統(tǒng)命名法017
2.1.3 習慣名或常用名017
2.2 酶的組成、結構、篩選和生產(chǎn)018
2.2.1 酶的組成018
2.2.2 輔因子和輔酶018
2.2.3 酶的結構019
2.2.4 酶的活性中心021
2.2.5 單體酶、寡聚酶、多酶復合體和多酶融合體022
2.2.6 酶的篩選與發(fā)現(xiàn)025
2.2.7 酶的生產(chǎn)029
2.2.8 酶的分離和提純031
2.2.9 酶的無細胞表達體系制備036
2.3 酶催化原理038
2.3.1 酶催化反應的特點038
2.3.2 酶催化作用的機制041
2.4 酶催化反應動力學049
2.4.1 簡單酶催化反應動力學050
2.4.2 多底物酶催化反應動力學059
2.4.3 酶催化反應的抑制動力學062
2.5 多酶級聯(lián)催化體系073
2.5.1 多酶級聯(lián)反應的分類073
2.5.2 多酶級聯(lián)反應的構建074
2.5.3 多酶級聯(lián)反應的研究展望077

3 核酶與脫氧核酶079
3.1 核酶080
3.1.1 錘頭形核酶080
3.1.2 發(fā)夾形核酶081
3.1.3 核糖核酸酶P 081
3.1.4 GroupⅠ內(nèi)含子和GroupⅡ內(nèi)含子082
3.2 脫氧核酶083
3.2.1 10-23 脫氧核酶084
3.2.2 8-17 脫氧核酶085
3.2.3 手槍形脫氧核酶085
3.2.4 “二分”型結構脫氧核酶085
3.2.5 環(huán)狀脫氧核酶085
3.3 核酶與脫氧核酶的應用086
3.3.1 檢測中的應用086
3.3.2 在疾病治療中的應用087

4 抗體酶089
4.1 抗體酶的制備方法090
4.1.1 底物過渡態(tài)類似物免疫法090
4.1.2 拷貝法091
4.1.3 引入法091
4.1.4 基于抗體庫構建抗體酶092
4.2 抗體酶的篩選093
4.3 抗體酶催化的反應095
4.4 抗體酶的應用098
4.4.1 抗體酶用于闡明化學反應機制098
4.4.2 抗體酶在有機合成中的應用098
4.4.3 抗體酶在疾病治療中的應用100

5 模擬酶103
5.1 環(huán)糊精模擬酶103
5.2 冠醚模擬酶105
5.3 膠束模擬酶105
5.4 分子印跡模擬酶106
5.5 納米酶108
5.5.1 納米酶的催化反應類型109
5.5.2 典型納米酶的反應動力學111
5.5.3 納米酶的活性位點111
5.5.4 納米酶的催化機制112
5.5.5 納米酶的設計與調(diào)控112
5.5.6 納米酶的制備113
5.5.7 納米酶的應用115

6 酶的分子修飾和改造119
6.1 酶的化學修飾119
6.1.1 酶的化學修飾的基本原理119
6.1.2 酶的化學修飾方法學120
6.2 酶蛋白分子側鏈的修飾121
6.2.1 羧基的化學修飾122
6.2.2 氨基的化學修飾122
6.2.3 胍基的化學修飾123
6.2.4 巰基的化學修飾123
6.2.5 組氨酸咪唑基的修飾125
6.2.6 色氨酸吲哚基的修飾125
6.2.7 酪氨酸殘基和脂肪族羥基的修飾125
6.2.8 甲硫氨酸甲硫基的修飾126
6.3 酶的表面化學修飾127
6.3.1 有機大分子對酶的化學修飾127
6.3.2 小分子物質(zhì)對酶的化學修飾134
6.3.3 修飾劑對酶修飾的影響135
6.4 酶蛋白分子的親和修飾136
6.4.1 親和標記137
6.4.2 外生親和試劑與光親和標記137
6.5 酶的化學交聯(lián)138
6.6 修飾酶的性質(zhì)及特點140
6.7 酶蛋白分子的生物改造144
6.7.1 酶分子體外定向進化的基本原理145
6.7.2 酶分子體外定向進化的基本策略145
6.7.3 酶分子體外定向進化的應用148
6.7.4 酶分子體內(nèi)定向進化與應用149
6.7.5 酶半理性設計150
6.7.6 酶理性設計150
6.7.7 機器學習算法151
6.7.8 酶分子從頭設計152

7 酶的固定化和固定化酶反應動力學155
7.1 酶的固定化155
7.1.1 固定化酶的定義155
7.1.2 固定化酶的制備方法156
7.2 輔基與輔酶的固定化164
7.2.1 輔基的固定化164
7.2.2 輔酶的固定化166
7.2.3 輔酶的再生167
7.3 固定化酶催化反應動力學168
7.3.1 固定化對酶活性及酶反應系統(tǒng)的影響168
7.3.2 固定化酶反應動力學171

8 非水介質(zhì)中的酶催化反應183
8.1 非水介質(zhì)反應體系183
8.1.1 有機介質(zhì)反應體系184
8.1.2 離子液體介質(zhì)反應體系185
8.1.3 低共熔溶劑介質(zhì)反應體系186
8.2 酶在非水介質(zhì)中的性質(zhì)186
8.2.1 熱穩(wěn)定性187
8.2.2 底物專一性188
8.2.3 對映體選擇性189
8.2.4 區(qū)域選擇性189
8.2.5 化學鍵選擇性189
8.2.6 pH 記憶189
8.3 非水介質(zhì)反應體系中溶劑對酶催化反應的影響190
8.3.1 有機溶劑對酶催化反應的影響190
8.3.2 離子液體對酶催化反應的影響192
8.3.3 低共熔溶劑對酶催化反應的影響193
8.4 水對非水介質(zhì)中酶催化的影響193
8.4.1 必需水193
8.4.2 水對酶催化反應速度的影響194
8.4.3 水活度196
8.4.4 水對酶活性的影響198
8.5 非水介質(zhì)中的酶催化反應類型199
8.5.1 C—O 鍵的形成199
8.5.2 C—N 鍵的反應201
8.5.3 C—C 鍵的形成201
8.5.4 還原反應202
8.5.5 氧化反應202
8.5.6 異構化反應203
8.5.7 C—X 的反應203
8.6 非水介質(zhì)酶催化的應用204
8.6.1 光學活性化合物的制備204
8.6.2 旋光性聚合物的合成205

9 酶反應器的設計和放大209
9.1 酶反應器209
9.1.1 攪拌罐式反應器209
9.1.2 填充床反應器210
9.1.3 流化床反應器211
9.1.4 鼓泡式反應器211
9.1.5 膜反應器212
9.1.6 噴射式反應器212
9.2 酶反應器的選擇213
9.2.1 根據(jù)酶的應用形式選擇反應器213
9.2.2 根據(jù)酶反應動力學性質(zhì)選擇反應器214
9.2.3 根據(jù)底物酶反應動力學性質(zhì)選擇反應器215
9.3 酶反應器的設計215
9.4 酶反應器的放大218
9.4.1 經(jīng)驗放大法218
9.4.2 其它放大219
9.5 酶反應器的操作221

10 應用酶工程225
10.1 淀粉酶226
10.1.1 α-淀粉酶227
10.1.2 β-淀粉酶227
10.1.3 葡萄糖淀粉酶228
10.1.4 異淀粉酶229
10.2 蛋白酶230
10.3 脂肪酶233
10.4 青霉素酰化酶與半合成抗生素234
10.5 淀粉酶、葡萄糖異構酶與果葡糖漿的生產(chǎn)237
10.6 酶法生產(chǎn)L-氨基酸240
10.6.1 DL-氨基酸的酶法拆分240
10.6.2 酶法合成L-天冬氨酸241
10.6.3 酶法生產(chǎn)L-丙氨酸241
10.7 酶法生產(chǎn)有機酸241
10.7.1 酶法合成L-蘋果酸241
10.7.2 酶法合成L-酒石酸242
10.7.3 酶法合成長鏈二羧酸242
10.7.4 用酶水解腈生產(chǎn)相應有機酸243
10.8 手性化合物的酶法合成和拆分243
10.8.1 手性化合物的酶法合成244
10.8.2 手性化合物的酶法拆分251
10.9 酶與生物傳感器256
10.10 酶在物質(zhì)分析檢測方面的應用257
10.10.1 單酶反應分析257
10.10.2 多酶偶聯(lián)反應分析258
10.10.3 酶標免疫分析259
10.11 用于疾病診斷和治療的酶262
10.11.1 用于疾病診斷的酶262
10.11.2 用于疾病治療的酶265
10.12 靶酶及酶標藥物266
10.13 生物酶在食品工業(yè)中的應用267
10.13.1 酶在淀粉糖工業(yè)中的應用267
10.13.2 酶在乳品工業(yè)中的應用268
10.13.3 酶在果蔬加工業(yè)中的應用268
10.13.4 酶在釀酒工業(yè)中的應用268
10.13.5 酶在肉制品加工和魚類食品加工中的應用269
10.13.6 酶在焙烤食品中的應用269
10.13.7 酶在調(diào)味品加工中的應用269

11 酶工程發(fā)展展望271
11.1 新酶的發(fā)現(xiàn)271
11.2 天然酶的改造272
11.3 仿生酶的研究273
11.4 酶分子的從頭設計274
11.5 酶應用范圍的擴大274
11.6 新應用領域中酶催化動力學的研究275

參考文獻276