普通高等教育"十三五"重点规划教材·生物工程生物技术系列·生物催化剂工程:原理及应用.pdf

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书籍描述

内容简介
本书针对高等学校工科和农科类学生学习有机化学课程的需要,研究和吸纳国内外经典教材的优点,并结合编者多年来积累的教学经验和取得的教改成果编写而成。
全书共分18章。第1~15章是本书的重点。第1章介绍了学习有机化学所必需的基础理论知识。第2~6章以及第8~17章按官能团分类化合物并由浅向深推进,包括各类有机化合物的命名、结构、性质和制备等知识模块,并附有丰富的习题。第7章介绍了立体化学的相关知识。第18章对有机化合物的结构分析(波谱分析)做了简介,供使用者参阅。本书具有实用、简明和新颖的特点。
本书可作为高等学校化工与制药、材料、环境、轻工、生物、农学、林学、动物科学和临床医学等学科专业的基础课教材,也可供相关专业师生和相关技术人员阅读、参考。

编辑推荐
《普通高等教育"十三五"重点规划教材·生物工程生物技术系列·生物催化剂工程:原理及应用》由化学工业出版社出版。《普通高等教育"十三五"重点规划教材·生物工程生物技术系列·生物催化剂工程:原理及应用》结合最新研究发展动态,从酶的结构机理到改造应用进行介绍,非常契合此类课程教学革新的需求。同时为化学和生物科学等理科专业开设酶工程等应用性课程以及化工制药企业的科技人员也提供了一本有益的参考书。

作者简介
段文贵,广西大学化学化工学院,副院长,教授,男,1964年生,广西资源县人,中共党员,博士,教授,博士生导师,留学归国,广西大学化学化工学院应用化学教研室主任,应用化学专业责任教授,中国林产化学化工学会理事,《生物质化学工程》杂志编委。2002~2003以国家公派访问学者身份在日本国森林综合研究所森林化学部做访问研究;2001.7 南京林业大学化工学院林产化学加工专业获工学博士学位;1990.7 云南大学化学系有机化学专业获理学硕士学位;1984.7广西师范大学化学系化学专业获理学学士学位。1990.7至今在广西大学化学化工学院从事有机化学和应用化学的教学和科研工作。1990年以来给本科生开出《有机化学(理、工科)》和《有机化学实验(理、工科)》等8门课程,给硕士生主讲《高等有机化学》等3门课程,发表教学论文10篇,参编教材一本(排名第二),获得教学有关奖励和荣誉23项。现主持广西高校省级精品课程《有机化学》的建设工作。主要从事天然资源化学与利用、有机合成等方面的研究工作,1990年以来主持或参与国家、省部、厅局等各级科研项目16项,已在国内外发表学术论文75篇,被SCI和EI收录13篇,获得科研奖励2项、中国发明专利2项。

目录
第1章 绪论
1.1生物加工与生化工程
1.2生物催化工程
1.2.1生物催化工程的学科背景
1.2.2生物催化工程的内涵与外延
1.2.3我国生物催化发展概况
1.3生物催化在手性合成中的应用
1.3.1生物催化的不对称氧化还原
1.3.2水解酶催化的对映选择性合成
1.4工业生物催化发展动态及名家观点
1.4.1生物催化的新技术进展
1.4.2生物催化的成功实例
1.4.3生物催化的未来
参考文献
第2章 生物催化剂的发现
2.1概述
2.1.1生物催化剂的基本概念
2.1.2生物催化剂的来源与多样性
2.2生物催化剂的发现和筛选
2.2.1生物催化剂筛选的一般策略
2.2.2建立有效和方便的筛选分析方法
2.2.3生物催化剂的发现和筛选途径
2.3总结与展望
参考文献
第3章 生物催化剂的改造
3.1概述
3.2生物催化剂的理性设计
3.2.1理性设计的工具
3.2.2理性设计的目标
3.2.3融合蛋白质
3.2.4模拟计算的最新进展
3.2.5小结与展望
3.3生物催化剂的定向进化
3.3.1定向进化的方法
3.3.2亲本酶的选择
3.3.3不同策略决定进化路径
3.3.4生物催化剂的高通量筛选
3.3.5小结与展望
3.4理性设计与定向进化的组合应用
3.4.1理性设计与定向进化的组合——半理性设计
3.4.2不同进化方向采用不同策略
参考文献
第4章 酶的高通量筛选方法
4.1概述
4.2氧化还原酶的高通量筛选方法
4.2.1脱氢酶
4.2.2氧化酶类
4.2.3加氧酶
4.2.4漆酶
4.3转氨酶的高通量筛选方法
4.3.1基于底物和产物性质的筛选方法
4.3.2基于NAD(P)H再生的筛选方法
4.3.3pH指示法
4.4水解酶的高通量筛选方法
4.4.1使用显色底物直接测定
4.4.2pH指示剂——偶合反应间接测定法
4.4.3选择性的估算和测定
4.5总结
参考文献
第5章 酶和细胞的固定化
5.1生物催化剂固定化技术的出现及发展
5.1.1游离酶的缺陷
5.1.2酶固定化技术的出现及发展
5.1.3细胞固定化技术的出现及发展
5.2固定化生物催化剂的命名及形式
5.3固定化生物催化剂制备的原则
5.4固定化酶的制备方法
5.4.1非共价载体结合法
5.4.2共价载体结合法
5.4.3包埋法
5.4.4无载体固定化法
5.4.5组合固定化
5.4.6酶固定化方法的优缺点
5.5固定化酶的性质
5.5.1酶活性
5.5.2稳定性
5.5.3固定化酶最适温度的变化
5.5.4固定化酶最适pH的变化
5.5.5底物专一性
5.5.6固定化酶的优缺点
5.6细胞的固定化
5.6.1固定化细胞的特点
5.6.2细胞固定化方法
5.7固定化生物催化剂的应用
5.7.1固定化催化剂在工业生产中的应用
5.7.2固定化酶在酶传感器中的应用
5.7.3固定化酶在临床检验方面的应用
参考文献
第6章 单加氧酶
6.1细胞色素P450单加氧酶
6.1.1细胞色素P450单加氧酶的结构分类
6.1.2细胞色素P450单加氧酶的羟化反应催化机理
6.1.3细胞色素P450单加氧酶的性质表征
6.1.4细胞色素P450单加氧酶的分子改造
6.1.5细胞色素P450单加氧酶催化的反应
6.2黄素依赖的单加氧酶
6.2.1黄素依赖型单加氧酶的分类
6.2.2黄素依赖型单加氧酶的催化机理
6.2.3黄素依赖型单加氧酶催化的反应
6.3非血红素单加氧酶
6.3.1甲烷单加氧酶
6.3.2ω—羟化酶系统
6.4总结
参考文献
第7章 还原酶
7.1生物催化还原反应
7.2羰基的不对称还原
7.2.1生物催化羰基不对称还原的机理
7.2.2辅酶的再生
7.2.3羰基还原酶的发现及改造
7.2.4生物催化羰基不对称还原反应的应用
7.3还原氨化反应
7.4羧酸的还原
7.5碳碳双键的还原
7.6总结
参考文献
第8章 脂肪酶/酯酶
8.1脂肪酶/酯酶简介
8.2脂肪酶/酶酯的结构分类
8.2.1脂肪酶/酯酶的结构
8.2.2脂肪酶/酯酶的分类
8.3脂肪酶/酯酶的催化机理
8.4脂肪酶/酯酶的分子改造
8.5脂肪酶/酯酶的合成应用
8.5.1手性醇的合成
8.5.2手性酸的合成
8.5.3手性胺的合成
8.6脂肪酶/酯酶的典型应用案例
8.6.1普瑞巴林的合成
8.6.2地尔硫中间体的合成
参考文献
……
第9章环氧水解酶
第10章腈水合酶和腈水解酶
第11章羟腈裂解酶
第12章醛缩酶

序言
前言
《有机化学》自2010年出版以来,在广西大学作为化工与制药、轻工、生物、农学、林学、材料、环境、动物科学、临床医学等专业的教材已使用四年,总体反应良好。在此期间,任课教师、学生和读者发现书中有少量错漏,并提出许多很好的意见和建议,如有些知识点的阐述不够完整或不够清晰,例题的代表性不够强,有些章没有习题或习题的综合性和先进性不够突出,等等。为此,编者和化学工业出版社均认为本书有必要进行修改和再版。
本次修订保持了版的编排体系和主要特色。主要的修改工作如下:(1)对知识点和例题进行了增补,使之更加丰富,更具代表性;(2)对习题进行了增补,使之更具新颖性、综合性和实用性;(3)对少量错漏之处进行了纠正。
广西大学有机化学课程组全体教师参与了本书的修订工作。编写分工为:段文贵(第1章,第15章),林桂汕(第8章,第10章),何熙璞(第4章,第6章),岑波(第11章,第12章),蒋林斌(第7章,第9章),陈海燕(第16章,第17章),张淑琼(第6章),黄冠(第3章),周敏(第13章),韦万兴(第18章),王坚毅(第15章),周红(第14章),郭勇安(第5章),袁霞(第2章),刘陆智(第15章),罗轩(第18章),朱园勤(第17章),张敏(第16章),徐传辉(第14章)。全书由博士生导师段文贵教授负责组织和统稿。
由于编者水平有限,书中不妥之处在所难免,恳望专家和读者批评指正。

编者
2015年3月

版前言
有机化学(organic chemistry)是化学的一个重要组成部分,它是研究有机化合物的来源、组成、结构、制备、性质、功能、应用以及相关理论和方法学的科学。有机化合物与人类的日常生活密切相关。因而有机化学是许多学科的重要基础,有机化学课程是化学、化工、环境、轻工、生物、农学、林学、制药、动物科学、临床医学等学科专业的一门重要基础课程。在长期的有机化学教学实践中,我们感到完全有必要编写一本工科和农科类学生通用的有机化学教材,以更新知识、与时俱进,为教学交流、融会贯通,进一步提高有机化学课程的教学质量和水平。广西大学有机化学课程组教师在长期的教学过程中积累了丰富的教学经验,也在课程建设和教学改革方面取得了一定的成果。本书针对工科和农科类学生学习有机化学课程的需要,研究和吸纳国内外经典教材的优点,并结合编者多年来积累的教学经验和取得的教改成果编写而成,是集体智慧的结晶,也是广西高校省级有机化学精品课程建设成果的一部分。
本书具有实用、简明和新颖等特色,如在第1章绪论中介绍了有机化学中的电子效应(包括诱导效应和共轭效应),为相关化合物结构、机理和性质的学习打下基础;介绍了三聚氰胺、苏丹红等著名化合物和事件;注重用反应机理串联和归纳有机反应;提供了丰富的练习题,其中有些习题是近年高校的考研试题。在内容体系构架上按官能团分类化合物并由浅向深推进,包括各类有机化合物的命名、结构、性质和制备等知识模块,还附加了有机化合物的结构分析(波谱分析)内容,供自学之用。
本书适用于化工与制药、材料、环境、轻工、生物、农学、林学、动物科学和临床医学等专业,约需50~70理论教学学时。
本书由广西大学有机化学课程组教师集体编写完成。编写分工为:段文贵(第1章,第15章),蒋林斌(第7章,第9章),林桂汕(第8章,第10章),岑波(第11章,第12章),陈海燕(第16章,第17章),张淑琼(第6章),黄冠(第3章),周敏(第13章),韦万兴(第18章),王坚毅(第15章),何熙璞(第4章),周红(第14章),郭勇安(第5章),袁霞(第2章)。 全书由博士生导师段文贵教授负责组织和统稿。
由于编者水平有限,书中疏漏和不妥之处在所难免,恳望专家和读者批评指正。

编者
2010年1月

文摘
版权页:



2.2.2建立有效和方便的筛选分析方法
建立便捷、敏感的分析方法,对于从茫茫微生物海洋与大量基因克隆库中寻找所需要的产酶菌种十分重要,需有一定的选择方法和开发有效的筛子来筛选、确定所需酶的活性。
成功的选择(selection)方法是基于目标酶活性而精心设计的。用选择性筛子较易获得定性的结果,因为只有具有所需活性的菌群才能生长。例如一定的高温条件是筛选嗜热酶或嗜热菌的有效筛子,已经发现许多喜温微生物中的基因可以在大肠杆菌中进行表达。当对筛选的酶进行试管进化时,定向选择显得尤为重要,可以将突变所得的大量变种置于同一选择性条件下获取所需性状的目标酶。另一常用的筛子是底物选择性,实际上生物催化或转化的目标底物往往是最好的选择压力,也可以使用底物类似物,底物类似物的性质越接近实际的目标底物,就越容易发现我们所需的目标酶。最麻烦的是目标底物或底物类似物都不能用,这种情况下就需要通过液相色谱或气相色谱等较复杂的仪器和较费时的方法检测底物的消耗和产物的生成,工作量很大,效率很低,这将在很大程度上限制筛选的通量。
在没有恰当的选择方法时,往往就需要设计特定的筛选筛子。一般采用特定的底物或产物的生色反应,这是最关键也是最有效的技术,它可以对活性菌群进行可视的直接鉴别。通常利用底物的生色团设计灵敏的颜色反应,在进行酶催化时通过颜色的改变或是产色素,或能产生沉淀等特性进行快速筛选。例如,伞形酮的酯和酰胺衍生物在极端pH和高温条件下都极不稳定,而其醚类衍生物由于是通过醚键将荧光基团和底物分子连接起来的,因而非常稳定,并且需要通过酶促反应、高碘酸钠氧化以及牛血清白蛋白分别处理后,才能释放出荧光化合物伞形酮(图2.1)。
培养皿筛子或选择也是最为高效的方法之一,因为在自由排列的菌群中,在一块培养皿上可对1000~10000菌群进行可视筛选,筛选时更灵活、更方便,还能快速地筛选出无序的克隆库。若不能用固相平皿进行初筛,则比较好的策略是采用简便的液相分析方法进行可视筛选。

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