第一章　酶學(xué)與酶工程 001
第一節(jié)　酶工程概述 001
一、酶與酶工程 001
二、酶工程簡(jiǎn)介 002
第二節(jié)　酶的分類(lèi)、組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和作用機(jī)制 003
一、酶的分類(lèi) 003
二、酶的組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 004
三、酶的作用機(jī)制 005
第三節(jié)　酶催化劑的特點(diǎn) 009
一、高效性 010
二、專(zhuān)一性 010
三、可調(diào)節(jié)性 011
第四節(jié)　影響酶活力的因素 013
一、酶活力測(cè)定方式 013
二、酶聯(lián)測(cè)定法 013
三、酶反應(yīng)速度 014
四、底物濃度 014
五、酶濃度 014
六、溫度 015
七、pH 015
第五節(jié)　酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和抑制作用 015
一、米-曼氏模式 015
二、Lineweaver-Burk作圖 016
三、酶的抑制作用 016
第六節(jié)　酶的制備 018
一、酶的來(lái)源 018
二、蛋白質(zhì)表達(dá)常見(jiàn)問(wèn)題及解決方式 020
第七節(jié)　蛋白質(zhì)、酶和重組蛋白的分離純化 025
一、蛋白質(zhì)純化的一般考慮 025
二、蛋白質(zhì)的粗分離 027
三、蛋白質(zhì)的大規(guī)模分離純化 030
第八節(jié)　酶活力的實(shí)時(shí)調(diào)控 034
一、微波技術(shù) 035
二、超聲波 040
三、交變磁場(chǎng) 043
四、近紅外線 045
總結(jié) 049
習(xí)題 049
參考文獻(xiàn) 050

第二章　非水酶學(xué) 053
第一節(jié)　概述 053
第二節(jié)　非水酶學(xué)中的反應(yīng)介質(zhì) 053
一、非水酶學(xué)中的常規(guī)反應(yīng)介質(zhì) 054
二、非水酶學(xué)中的新型反應(yīng)介質(zhì) 056
第三節(jié)　非水介質(zhì)中酶的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 063
一、非水介質(zhì)中酶的結(jié)構(gòu) 063
二、非水介質(zhì)中酶的性質(zhì) 066
第四節(jié)　影響非水介質(zhì)中酶催化的因素以及調(diào)控策略 069
一、有機(jī)溶劑 069
二、水 072
三、添加劑 075
四、生物印跡 075
五、化學(xué)修飾 075
六、固定化酶 076
七、反應(yīng)溫度 076
八、pH和離子強(qiáng)度 077
第五節(jié)　非水介質(zhì)中酶催化技術(shù)的應(yīng)用 077
一、酯的合成 077
二、肽的合成 079
三、功能高分子的酶促合成 079
四、光學(xué)活性化合物的制備 083
總結(jié) 084
習(xí)題 084
參考文獻(xiàn) 085

第三章　酶的化學(xué)修飾 088
第一節(jié)　化學(xué)修飾的方法學(xué) 088
一、修飾反應(yīng)專(zhuān)一性的控制 088
二、修飾程度和修飾部位的測(cè)定 090
三、化學(xué)修飾結(jié)果 091
第二節(jié)　酶蛋白側(cè)鏈的修飾 092
一、羧基的化學(xué)修飾 092
二、氨基的化學(xué)修飾 092
三、精氨酸胍基的修飾 093
四、巰基的化學(xué)修飾 094
五、組氨酸咪唑基的修飾 094
六、色氨酸吲哚基的修飾 095
七、酪氨酸殘基和脂肪族羥基的修飾 095
八、甲硫氨酸甲硫基的修飾 096
第三節(jié)　酶的親和修飾 096
一、親和標(biāo)記 096
二、外生親和試劑與光親和標(biāo)記 097
第四節(jié)　酶化學(xué)修飾的應(yīng)用 097
一、化學(xué)修飾在酶的結(jié)構(gòu)與功能研究中的應(yīng)用 098
二、化學(xué)修飾酶在醫(yī)藥和生物技術(shù)中的應(yīng)用 100
三、酶化學(xué)修飾的局限性 111
第五節(jié)　酶化學(xué)修飾的研究進(jìn)展 111
一、非特異性的化學(xué)修飾 111
二、位點(diǎn)專(zhuān)一性的化學(xué)修飾 112
三、結(jié)合定點(diǎn)突變的位點(diǎn)選擇性化學(xué)修飾 112
四、酶蛋白的亞硝基化修飾 113
總結(jié) 113
習(xí)題 114
參考文獻(xiàn) 114

第四章　人工酶 116
第一節(jié)　引言 116
第二節(jié)　人工酶概述 117
一、概念 117
二、理論基礎(chǔ) 117
第三節(jié)　合成酶 118
一、主-客體酶模型 118
二、肽酶 127
三、半合成酶 129
四、聚合物人工酶 132
五、智能人工酶 134
第四節(jié)　印跡酶 138
一、概述 138
二、分子印跡酶 145
三、生物印跡酶 148
第五節(jié)　人工酶研究進(jìn)展 151
總結(jié) 152
習(xí)題 153
參考文獻(xiàn) 153

第五章　納米酶 156
第一節(jié)　概述 156
第二節(jié)　納米酶的分類(lèi) 158
一、金屬納米酶 158
二、金屬氧化物納米酶 159
三、碳基納米酶 160
四、金屬-有機(jī)骨架納米酶 161
五、單原子（雙原子）納米酶 162
第三節(jié)　納米酶的構(gòu)效關(guān)系及類(lèi)酶活性調(diào)控策略 164
一、尺寸效應(yīng) 164
二、晶體形貌 165
三、表面電荷 166
四、表面修飾 167
五、其它因素 169
第四節(jié)　納米酶的應(yīng)用 170
一、在檢測(cè)方面的應(yīng)用 170
二、在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用 173
三、在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用 176
第五節(jié)　納米酶的研究進(jìn)展及展望 177
總結(jié) 178
習(xí)題 178
參考文獻(xiàn) 179

第六章　酶非專(zhuān)一性催化 182
第一節(jié)　酶非專(zhuān)一性簡(jiǎn)介 182
第二節(jié)　酶反應(yīng)條件非專(zhuān)一性 182
一、非水介質(zhì)中酶催化 182
二、氣固相生物反應(yīng)器 183
三、無(wú)溶劑酶促反應(yīng) 184
四、極端條件下的酶促反應(yīng) 184
第三節(jié)　酶的底物非專(zhuān)一性 185
第四節(jié)　酶催化非專(zhuān)一性 185
第五節(jié)　酶催化非專(zhuān)一性的應(yīng)用實(shí)例 186
一、酶催化aldol加成反應(yīng) 186
二、酶催化Michael加成反應(yīng) 189
三、酶催化Knoevenagel反應(yīng) 191
四、酶催化Mannich反應(yīng) 192
五、酶催化Henry反應(yīng) 193
六、酶催化Diels-Alder反應(yīng) 194
七、酶催化Markovnikov反應(yīng) 195
八、酶催化氧化反應(yīng) 196
九、酶催化Biginelli反應(yīng) 198
十、酶催化Baylis-Hillman反應(yīng) 198
十一、酶催化不對(duì)稱(chēng)卡賓轉(zhuǎn)移反應(yīng) 199
十二、酶催化SiOSi鍵合成 201
十三、酶催化環(huán)氧開(kāi)環(huán)反應(yīng) 201
十四、酶催化多組分串聯(lián)反應(yīng) 202
總結(jié) 204
習(xí)題 204
參考文獻(xiàn) 204

第七章　酶穩(wěn)定化與固定化 207
第一節(jié)　酶蛋白的穩(wěn)定性及其變性機(jī)理 208
一、酶蛋白穩(wěn)定性的分子原因 208
二、測(cè)定蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的方法 209
三、蛋白質(zhì)不可逆失活的原因和機(jī)理 211
第二節(jié)　酶蛋白質(zhì)的穩(wěn)定化 216
一、固定化 216
二、非共價(jià)修飾 219
三、化學(xué)修飾 220
四、蛋白質(zhì)工程 224
第三節(jié)　酶的固定化 227
一、固定化酶的定義 227
二、固定化酶的制備原則 227
三、酶的固定化方法 228
四、輔因子的固定化 236
五、細(xì)胞的固定化 242
六、固定化酶的性質(zhì)變化 246
七、影響固定化酶性質(zhì)的因素 248
第四節(jié)　酶穩(wěn)定化與固定化的研究進(jìn)展 252
一、生物學(xué)基礎(chǔ)研究 252
二、生物傳感器 255
三、親和分離系統(tǒng) 260
四、納米材料 263
五、藥物控釋載體 265
六、其他技術(shù)與方法 267
總結(jié) 276
習(xí)題 277
參考文獻(xiàn) 277

第八章　抗體酶 282
第一節(jié)　引言 282
第二節(jié)　抗體酶概述 282
第三節(jié)　抗體酶的制備方法 283
一、穩(wěn)定過(guò)渡態(tài)法 284
二、抗體與半抗原互補(bǔ)法 284
三、熵阱法 285
四、多底物類(lèi)似物法 286
五、抗體結(jié)合部位修飾法 287
六、蛋白質(zhì)工程法 288
七、抗體庫(kù)法 288
第四節(jié)　抗體酶活性部位修飾 290
一、定點(diǎn)突變 290
二、化學(xué)修飾 291
第五節(jié)　抗體酶的結(jié)構(gòu) 293
第六節(jié)　抗體酶的應(yīng)用 295
一、在有機(jī)合成中的應(yīng)用 295
二、闡明化學(xué)反應(yīng)機(jī)制 296
三、在天然產(chǎn)物合成中的應(yīng)用 297
四、在新藥開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用 297
第七節(jié)　抗體酶研究進(jìn)展 299
一、半抗原設(shè)計(jì) 300
二、抗體酶的化學(xué)篩選 301
三、抗體酶催化的化學(xué)轉(zhuǎn)化 303
四、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)抗體酶 305
五、與興奮劑相關(guān)的抗體酶制備 307
六、化學(xué)程序化的抗體酶 309
七、抗體酶在癌癥治療中的應(yīng)用 309
總結(jié) 311
習(xí)題 312
參考文獻(xiàn) 312

第九章　核酸酶 316
第一節(jié)　核酶 316
一、自身剪切類(lèi)核酶 316
二、自身剪接類(lèi)核酶 320
三、核開(kāi)關(guān)核酶 321
第二節(jié)　脫氧核酶 321
一、切割型脫氧核酶 322
二、連接型脫氧核酶 326
三、其他類(lèi)型脫氧核酶 326
第三節(jié)　核酸酶的應(yīng)用 328
一、基因治療 328
二、分子檢測(cè)及胞內(nèi)成像 330
三、DNA納米材料組裝 333
四、DNA邏輯電路 335
總結(jié) 336
習(xí)題 337
參考文獻(xiàn) 337

第十章　酶的改造與進(jìn)化 339
第一節(jié)　引言 339
第二節(jié)　酶的理性設(shè)計(jì) 340
一、定點(diǎn)突變 340
二、模塊組裝 340
第三節(jié)　酶的定向進(jìn)化 342
一、基本策略 343
二、多樣化的基本方法 344
三、多樣性文庫(kù)的構(gòu)建 348
四、文庫(kù)選擇或篩選 350
第四節(jié)　自然界中蛋白質(zhì)進(jìn)化機(jī)理 351
一、基因重復(fù) 351
二、串聯(lián)重復(fù) 352
三、環(huán)狀變換 352
四、寡聚化 353
五、基因融合 353
六、結(jié)構(gòu)域募集 353
七、外顯子改組 353
第五節(jié)　環(huán)境庫(kù)和噬菌體展示庫(kù)的構(gòu)建 354
一、環(huán)境庫(kù)的構(gòu)建 354
二、噬菌體展示庫(kù)的構(gòu)建 356
第六節(jié)　環(huán)境庫(kù)和噬菌體展示庫(kù)的篩選 357
一、環(huán)境庫(kù)的篩選 357
二、噬菌體展示庫(kù)的篩選 358
第七節(jié)　酶定向進(jìn)化的應(yīng)用 359
一、提高酶分子的催化活力 359
二、創(chuàng)造新的酶活性（功能） 359
三、提高酶分子的穩(wěn)定性 360
四、適應(yīng)特定的催化系統(tǒng)或環(huán)境 360
五、提高底物專(zhuān)一性或拓寬特異性底物范圍 360
六、改變對(duì)映選擇性 361
總結(jié) 361
習(xí)題 362
參考文獻(xiàn) 363

第十一章　酶制劑的應(yīng)用 366
第一節(jié)　概論 366
一、酶制劑的市場(chǎng)和發(fā)展歷史 367
二、酶制劑的來(lái)源及特點(diǎn) 367
第二節(jié)　酶在食品加工方面的應(yīng)用 370
一、制糖工業(yè) 371
二、啤酒發(fā)酵 375
三、蛋白質(zhì)制品加工 375
四、水果加工 376
五、改善食品的品質(zhì)、風(fēng)味和顏色 377
六、乳品工業(yè) 377
七、肉類(lèi)和魚(yú)類(lèi)加工 378
八、蛋品加工 378
九、面包烘焙與食品制造 379
十、食品保藏 380
十一、其他 380
第三節(jié)　酶在輕工方面的應(yīng)用 381
一、原料處理 381
二、輕工產(chǎn)品 383
三、加酶增強(qiáng)產(chǎn)品的使用效果 386
第四節(jié)　酶在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 388
一、疾病診斷方面的應(yīng)用 388
二、疾病治療方面的應(yīng)用 389
三、在藥物生產(chǎn)方面的應(yīng)用 394
四、酶與生物醫(yī)學(xué)工程 396
第五節(jié)　在分析檢測(cè)方面的應(yīng)用 399
一、單酶反應(yīng)檢測(cè) 399
二、酶偶聯(lián)反應(yīng)檢測(cè) 400
三、酶聯(lián)免疫反應(yīng)檢測(cè) 401
第六節(jié)　酶在能源開(kāi)發(fā)方面的應(yīng)用 401
一、燃料乙醇生產(chǎn) 402
二、生物質(zhì)燃料制造 403
三、氫氣生產(chǎn) 406
四、生物電池 407
五、沼氣生產(chǎn) 408
第七節(jié)　酶在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用 409
一、水凈化 409
二、石油和工業(yè)廢油處理 410
三、白色污染處理 411
四、環(huán)境監(jiān)測(cè) 412
五、生物修復(fù) 412
第八節(jié)　極端酶的應(yīng)用 414
一、極端微生物與極端酶 414
二、嗜熱酶的應(yīng)用 414
三、嗜冷酶的應(yīng)用 416
四、嗜鹽酶的應(yīng)用 417
五、嗜堿酶的應(yīng)用 417
六、嗜酸酶的應(yīng)用 418
七、其他嗜極酶的應(yīng)用 418
總結(jié) 419
習(xí)題 419
參考文獻(xiàn) 419