作者鄒國林教授原任武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院副院長,是我國知名的酶學(xué)專家。在本書內(nèi)容編排上,酶學(xué)與酶工程兩部分內(nèi)容基本均衡,比較符合相關(guān)專業(yè)本科生通才教育,即厚基礎(chǔ)、寬口徑的要求,既介紹基礎(chǔ)知識,也反映了進(jìn)展;既要考慮到知識的系統(tǒng)性、邏輯性,又要盡量避免與其它課程內(nèi)容重復(fù),還要避免本書前后章節(jié)的內(nèi)容重復(fù)。例如酶分子結(jié)構(gòu)與功能一章,重點(diǎn)安排酶分子結(jié)構(gòu)特征等內(nèi)容,盡量避免與蛋白質(zhì)相關(guān)課程重復(fù),又盡量避免與本書后續(xù)章節(jié)內(nèi)容重復(fù)。本書科學(xué)性強(qiáng),知識點(diǎn)安排合理,文筆流暢,本教材是一本全面、系統(tǒng)、深入、新穎的酶學(xué)教材。
酶學(xué)是生物化學(xué)與分子生物學(xué)的一門分支學(xué)科。酶工程是生物工程的一個(gè)重要組成部分。它們與生物學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、化學(xué)等學(xué)科的許多分支學(xué)科有廣泛的聯(lián)系并相互交叉滲透。
1998年以前,大學(xué)本科一般以二級學(xué)科設(shè)專業(yè),例如生物化學(xué)與分子生物學(xué)專業(yè),酶學(xué)是其重要專業(yè)課之一。1998年以后,一般采用一級學(xué)科設(shè)專業(yè),例如生物學(xué)(多以生物科學(xué)、生物技術(shù)、生物工程等名義),酶工程是主要的專業(yè)課之一; 但研究生仍以二級學(xué)科設(shè)專業(yè)。
以前的酶學(xué)課程以酶學(xué)內(nèi)容為主,以酶工程內(nèi)容為輔; 而酶工程課程則以酶工程內(nèi)容為主,以酶學(xué)內(nèi)容為輔。酶學(xué)的基本概念、基本理論和基礎(chǔ)知識是酶工程的重要基礎(chǔ),也是其他有關(guān)領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)。學(xué)生的酶學(xué)基礎(chǔ)薄弱了,不僅對其今后在酶工程科研和應(yīng)用等方面的發(fā)展有嚴(yán)重的影響,而且對其在其他相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展也有影響;谶@種考慮,在本書內(nèi)容安排上,加強(qiáng)了酶學(xué)理論的內(nèi)容,使酶學(xué)與酶工程兩部分內(nèi)容基本均衡。這既符合相關(guān)專業(yè)本科生通才教育的需求(厚基礎(chǔ)、寬口徑),也為相關(guān)專業(yè)的研究生提供了一本具學(xué)科交叉性質(zhì)的可選用的教材。
在內(nèi)容安排上,本書既要考慮知識的系統(tǒng)性、邏輯性,又要盡量避免與其他課程內(nèi)容重復(fù),還要避免本書前后章節(jié)的內(nèi)容重復(fù)。例如酶分子結(jié)構(gòu)與功能一章,重點(diǎn)安排酶分子結(jié)構(gòu)特征等內(nèi)容,盡量避免與蛋白質(zhì)相關(guān)課程重復(fù),又盡量避免與本書后續(xù)章節(jié)內(nèi)容重復(fù)。
武漢大學(xué)鄒國林編寫本書第1、2、3章,華中師范大學(xué)劉德立編寫第8、9、12章,湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)周海燕編寫第6、7、11章,湖北師范大學(xué)張新潮編寫第4、5、10章,后由鄒國林統(tǒng)稿。本書編入了不少新近的科研成果,并融匯了作者多年教學(xué)、科研的心得體會,但由于編著者學(xué)識有限,書中難免有不妥或錯(cuò)誤之處,敬請讀者不吝指正。本書封面彩圖表示的是納豆激酶的適底物被對接到該酶的活性中心,這是我們自己的研究成果,詳見本書相關(guān)內(nèi)容和第125條、第126條參考文獻(xiàn)。
本書的出版得到了清華大學(xué)出版社領(lǐng)導(dǎo)和羅健編輯的大力支持,清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院李珍教授對本書進(jìn)行了審讀,在此表示衷心的感謝!還得到下列同志的鼓勵(lì)和幫助: 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)謝達(dá)平,武漢大學(xué)鄭忠亮、余建清,湖北工業(yè)大學(xué)李冬生,三峽大學(xué)鄒昆,吉首大學(xué)李克綱,阜陽師范大學(xué)李文雍,宜春學(xué)院梅光泉,中國科學(xué)院微生物研究所唐雙焱,懷化學(xué)院胡興,華中師范大學(xué)袁永澤,湖北師范大學(xué)王衛(wèi)東、汪勁松,唐山師范學(xué)院李春香,武漢華夏理工學(xué)院程弘夏,湖北大學(xué)李順意,武漢工程大學(xué)呂中,武漢科技大學(xué)伍林、左振宇,廈門大學(xué)張連茹、湯凱,桂林醫(yī)學(xué)院楊揚(yáng),北京大學(xué)唐李斐、吳顯輝,中南民族大學(xué)楊天鳴、林愛華,湖北民族大學(xué)唐巧玉,江西中醫(yī)藥大學(xué)翁美芝,南昌大學(xué)晏潤緯,南開大學(xué)張?jiān)S,杭州師范大學(xué)范漢東,湖南科技學(xué)院袁志輝,紅河學(xué)院李娜,湖北工程學(xué)院盛繼群,中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)曾憲春,湖北文理學(xué)院余海忠,北京工商大學(xué)賈焱,中國藥科大學(xué)蔣淑君,上海交通大學(xué)朱順英,湖北科技學(xué)院丁涵靜等,在此一并表示感謝!
鄒國林2021年5月于武昌珞珈山
鄒國林,民建湖北省副主委,武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院原副院長,教授,博士生導(dǎo)師,博士,主講酶學(xué)和酶工程,巳出版《酶學(xué)》《生物物理學(xué)》等教材,已培養(yǎng)博士后、博士生、碩士生109人,主持國家自科基金、攻關(guān)計(jì)劃、博士點(diǎn)基金等30多項(xiàng),發(fā)表論文300多篇,獲得過教育部科技進(jìn)步獎等,是享受國務(wù)院政府特殊津貼的專家。
1章緒論
1.1酶是什么
1.1.1酶的概念及酶作用的特點(diǎn)
1.1.2酶的重要性及其分布
1.1.3酶的命名和分類
1.2對酶認(rèn)識的發(fā)展
1.2.1歷史回顧
1.2.2對酶和生物催化劑概念的認(rèn)識
1.2.3生物催化分子的進(jìn)化與生命的起源
1.3酶工程簡介
1.3.1酶工程的產(chǎn)生與發(fā)展
1.3.2酶工程的內(nèi)容
2章酶分結(jié)構(gòu)與功能
2.1酶的組成
2.1.1酶的化學(xué)本質(zhì)
2.1.2酶的輔因子
2.2酶活性中心
2.2.1酶活性中心的概念
2.2.2活性中心區(qū)域的一級結(jié)構(gòu)和立體結(jié)構(gòu)
2.3酶蛋白結(jié)構(gòu)
2.3.1酶蛋白結(jié)構(gòu)及特征
2.3.2一級結(jié)構(gòu)與空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系
2.4單體酶、寡聚酶、多酶復(fù)合體、多酶融合體
2.4.1單體酶
2.4.2寡聚酶
2.4.3多酶復(fù)合體
2.4.4多酶融合體
3章酶促反應(yīng)動力學(xué)
3.1單底物酶促反應(yīng)動力學(xué)
3.1.1米氏方程的推導(dǎo)
3.1.2米氏方程的討論
3.1.3分析酶促反應(yīng)速度的作圖法
3.1.4酶的分析和檢測
3.1.5穩(wěn)態(tài)前動力學(xué)
3.2酶的抑制作用及其動力學(xué)
3.2.1可逆抑制作用
3.2.2不可逆抑制作用
3.2.3高濃度底物對酶的抑制作用
3.3多底物酶促反應(yīng)動力學(xué)
3.3.1一套命名法
3.3.2表示方法和舉例
3.3.3反應(yīng)速度方程及動力學(xué)常數(shù)求解
3.3.4反應(yīng)機(jī)制的鑒定及動力學(xué)常數(shù)求解總結(jié)
3.3.5抑制作用研究對多底物酶促反應(yīng)動力學(xué)機(jī)制的判斷
3.4別構(gòu)酶及其動力學(xué)
3.4.1別構(gòu)酶的概念與特征
3.4.2對別構(gòu)酶作用機(jī)制的解釋
3.4.3希爾系數(shù)及各種協(xié)同效應(yīng)的判斷
3.4.4別構(gòu)酶實(shí)例
3.5pH和溫度對酶促反應(yīng)的影響
3.5.1pH對酶促反應(yīng)的影響
3.5.2溫度對酶促反應(yīng)的影響
4章酶催化作用機(jī)理
4.1酶具有高催化能力的原因
4.1.1鄰近和定向效應(yīng)
4.1.2酸堿催化
4.1.3共價(jià)催化
4.1.4靜電催化
4.1.5金屬離子催化
4.1.6扭曲變形和構(gòu)象變化的催化效應(yīng)
4.1.7微環(huán)境效應(yīng)
4.1.8多元催化與協(xié)同效應(yīng)
4.2酶催化機(jī)理的研究方法
4.3酶反應(yīng)機(jī)理的實(shí)例
5章酶代與調(diào)控
5.1酶的代謝
5.2酶的調(diào)控
5.3酶的人工調(diào)節(jié)方法
6章酶的生產(chǎn)
6.1酶的生產(chǎn)方法
6.2微生物酶的生產(chǎn)
6.3動植物原料酶的生產(chǎn)
6.4酶生產(chǎn)實(shí)例
7章酶的分離與化
7.1常用方法與技術(shù)
7.2酶制備方案的設(shè)計(jì)
7.3酶純度鑒定
8章固定化酶
8.1概述
8.2酶及輔因子的固定化
8.3固定化酶的性質(zhì)
8.3.4固定化酶反應(yīng)器的類型
8.4固定化細(xì)胞和固定化細(xì)胞器
9章非水相酶催化
9.1非水相酶催化概述
9.2非水相酶催化的介質(zhì)系統(tǒng)
9.3非水相催化的酶結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
9.4非水相酶催化反應(yīng)的類型
9.5非水相酶催化應(yīng)用實(shí)例
10章酶分子改
10.1生物信息學(xué)與蛋白質(zhì)工程簡介
10.2酶化學(xué)修飾
10.3基因工程修飾酶
10.4酶分子定向進(jìn)化
10.5酶蛋白分子設(shè)計(jì)
11章核酶、脫氧酶、抗體酶、模擬酶
11.1核酶與脫氧核酶
11.2抗體酶
11.3模擬酶
12章酶及固化酶的應(yīng)用
12.1酶應(yīng)用概述
12.2工具酶
12.3同工酶分析與應(yīng)用
12.4固定化酶的應(yīng)用與前景
12.5應(yīng)用酶工程
參考文獻(xiàn)