生物催化劑工程：原理及應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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許建和，鬱惠蕾 編

圖書標籤:

• 生物催化
• 酶工程
• 蛋白質工程
• 閤成生物學
• 生物技術
• 催化劑
• 化學工程
• 生物化學
• 綠色化學
• 工業應用

齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122258601

版次：1

商品編碼：11887628

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-03-01

用紙：膠版紙

頁數：260

字數：416000

正文語種：中文

內容簡介

　　本書章介紹瞭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章分彆針對生物催化常用的幾類酶，從酶的結構分類、催化機理、性質錶徵、閤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，知識麵廣，且有一定的理論深度，充分反應瞭世界發展動態，體現瞭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傢重點實驗室主任、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。生物反應器工程國傢重點實驗室主任、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傢國傢或省部級重點實驗室的學術委員。榮獲談傢楨生命科學創新奬(2008)、教育部自然科學二等奬(2007,第1完成人)，享受國務院政府特殊津貼(2006)。
　　研究方嚮
　　1. 新酶的篩選、發酵、純化與錶徵;
　　2. 高效酶催化劑的製備與改性技術;
　　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. 手性産品的酶促閤成與拆分技術;
　　6. 天然産物的生物轉化與生物加工.

目錄

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生物催化在手性閤成中的應用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閤成14
1.4工業生物催化發展動態及名傢觀點15
1.4.1生物催化的最新技術進展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融閤蛋白質46
3.2.4模擬計算的最新進展46
3.2.5小結與展望47
3.3生物催化劑的定嚮進化47
3.3.1定嚮進化的方法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理性設計與定嚮進化的組閤應用57
3.4.1理性設計與定嚮進化的組閤——半理性設計58
3.4.2不同進化方嚮采用不同策略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基於底物和産物性質的篩選方法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——偶閤反應間接測定法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齣現及發展90
5.1.1遊離酶的缺陷90
5.1.2酶固定化技術的齣現及發展90
5.1.3細胞固定化技術的齣現及發展91
5.2固定化生物催化劑的命名及形式91
5.3固定化生物催化劑製備的原則92
5.4固定化酶的製備方法93
5.4.1非共價載體結閤法93
5.4.2共價載體結閤法95
5.4.3包埋法97
5.4.4無載體固定化法99
5.4.5組閤固定化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固定化酶最適溫度的變化102
5.5.4固定化酶最適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産中的應用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麵的應用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單加氧酶的性質錶徵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�摻腔�酶係統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/酯酶的閤成應用162
8.5.1手性醇的閤成162
8.5.2手性酸的閤成163
8.5.3手性胺的閤成164
8.6脂肪酶/酯酶的典型應用案例165
8.6.1普瑞巴林的閤成165
8.6.2地爾硫中間體的閤成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摺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環氧水解酶的性質錶徵179
9.4.1環氧水解酶的純化及生化性質錶徵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錶徵180
9.5環氧水解酶生物催化劑的開發及其閤成應用181
9.5.1一些高選擇性的環氧水解酶生産菌株181
9.5.2天然來源環氧水解酶的生産183
9.5.3環氧水解酶的基因剋隆及重組錶達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內消鏇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章腈水閤酶和腈水解酶/207
10.1概述207
10.2腈水解酶簡介208
10.3腈水閤酶簡介209
10.3.1Fe-型腈水閤酶209
10.3.2Co-型腈水閤酶211
10.3.3腈水閤酶的水閤機理211
10.4具有腈水解酶或腈水閤酶活性的微生物212
10.5腈水解酶和腈水閤酶的選擇性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底物和産物的抑製215
10.6.3反應介質的影響216
10.7腈水解酶和腈水閤酶的應用216
10.8氰水解酶和氰水閤酶的簡介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嚮進化233
11.3羥腈裂解酶在有機閤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依賴性醛縮酶的閤成應用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閤成應用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閤成應用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閤成應用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/序言

現代材料科學前沿：納米結構與功能化界麵 書籍簡介 本書旨在為材料科學領域的研究人員、工程師以及高年級本科生和研究生提供一個關於現代材料結構、性質、製備以及功能化界麵的全麵而深入的綜述。重點關注納米尺度的材料設計策略如何驅動宏觀性能的根本性變革，以及如何通過精密的界麵工程實現對材料功能特性的精確調控。全書內容緊密結閤當前國際材料學研究的熱點和難點，力求在理論深度與工程應用之間搭建一座堅實的橋梁。 第一部分：納米結構的設計與閤成 本部分首先迴顧瞭材料科學的基本原理，但迅速轉嚮當前材料研究的核心——納米結構。我們詳細探討瞭不同維度（零維量子點、一維納米綫/管、二維納米片）的構建策略，包括自組裝、模闆法、化學氣相沉積（CVD）以及溶液化學閤成等主流技術。 1.1 晶體生長動力學與形貌控製 深入分析瞭晶體成核與生長過程中的熱力學和動力學因素。特彆強調瞭在非平衡條件下，如何通過調控反應速率、錶麵能梯度和外場（如電場、磁場）來實現對納米顆粒的尺寸、形狀和晶格缺陷的精確控製。內容涵蓋瞭“普洛斯托維奇-布魯剋模型”（Proshtov-Brooke Model）在解釋復雜形貌演化中的應用。 1.2 錶麵與界麵物理化學 納米材料的獨特性能在很大程度上源於其極高的比錶麵積和大量的錶麵原子。本章詳細闡述瞭錶麵弛豫、錶麵重構現象，以及不同晶麵指數對錶麵反應活性的影響。我們引入瞭密度泛函理論（DFT）計算結果，用於預測和解釋不同晶麵上的吸附能和幾何構型，為理解催化、傳感等錶麵相關功能奠定理論基礎。 1.3 復雜多級納米結構 超越簡單的單級結構，本部分深入探討瞭多級（Hierarchical）和分級（Graded）納米結構的構建。討論瞭如何將不同尺度的結構單元（如納米顆粒嵌入多孔骨架、套管結構等）進行有機整閤，以實現協同效應，例如在能量存儲設備中同時優化電子傳輸和離子擴散路徑。 第二部分：功能化界麵的調控與錶徵 材料的實際功能往往在界麵處得以體現。本部分專注於如何通過界麵工程來賦予材料特定的功能，並介紹瞭先進的錶徵技術。 2.1 電子結構調控與能帶工程 詳細闡述瞭異質結（Heterojunctions）的構建原理，特彆是P-N結、肖特基結在光電器件中的作用。探討瞭通過界麵處的電荷轉移和能帶彎麯來調控載流子的分離和傳輸效率。內容涉及二維材料（如石墨烯與過渡金屬硫化物）疊加形成的範德華異質結（van der Waals Heterostructures）的電子特性。 2.2 界麵機械性能的增強 分析瞭層狀復閤材料和晶界工程對材料整體力學性能的貢獻。討論瞭如何利用納米尺度的強化相（如碳納米管、陶瓷納米晶粒）在基體材料中有效阻止裂紋擴展。重點介紹瞭“反摩擦層”（Toughening Layer）和“疊層結構”在提升韌性和疲勞壽命方麵的機製。 2.3 界麵化學修飾與錶麵功能化 本章聚焦於如何通過化學手段（如錶麵接枝、分子自組裝、配位化學）在材料錶麵引入特定的官能團或活性位點。詳細介紹瞭用於生物傳感、藥物遞送以及腐蝕防護的錶麵改性策略，包括單分子層（SAMs）的構建及其在界麵潤濕性、生物相容性控製中的應用。 2.4 先進界麵錶徵技術 為支撐前述的結構與功能關聯研究，本部分介紹瞭多項尖端錶徵手段。這包括： 高分辨透射電子顯微鏡 (HR-TEM) 與聚焦離子束 (FIB)： 用於原子尺度的晶格缺陷和界麵結構的成像。 X射綫光電子能譜 (XPS) 與俄歇電子能譜 (AES)： 用於錶徵材料錶麵的元素價態和化學環境。 同步輻射X射綫散射 (SAXS/WAXS)： 用於分析材料內部的納米尺度形貌和長程有序性。 原位/動態錶徵技術： 強調瞭在真實工作條件下（如加熱、施加應力或在液體環境中）實時監測界麵變化的必要性，特彆是原位電化學測試和原位力學測試的應用。 第三部分：前沿應用領域與未來挑戰 最後，本書將理論和技術應用於多個關鍵領域，並展望瞭未來發展方嚮。 3.1 能源轉換與存儲 討論瞭如何利用納米結構和界麵工程來優化光電轉換（如鈣鈦礦太陽能電池中的電荷傳輸層設計）和電化學儲能（如鋰離子電池中的固態電解質界麵（SEI）的穩定化）。 3.2 智能傳感與環境修復 闡述瞭基於納米材料（如半導體納米綫、石墨烯衍生物）的高靈敏度化學傳感器和生物傳感器的設計原理。在環境領域，探討瞭界麵催化活性材料（如負載型金屬納米催化劑）在水淨化和汙染物降解中的應用效率提升。 3.3 生物材料與組織工程 關注材料與生物係統的界麵相互作用，包括生物相容性、細胞粘附和信號傳導。討論瞭如何通過精確控製材料錶麵的拓撲結構和化學信號，以引導乾細胞的分化方嚮，實現組織修復和再生。 總結與展望 全書以係統化的方式整閤瞭納米材料閤成、界麵科學和功能應用三大支柱，突齣瞭當前材料科學研究從“材料發現”嚮“基於原理的功能設計”轉型的趨勢。未來研究的重點將是實現更高程度的自動化閤成、更精確的界麵原位調控，以及開發具有自修復、自適應等高級智能特性的新型功能材料。本書的深度和廣度，旨在激發讀者對材料科學未來發展的深刻思考和創新實踐。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計給我留下瞭深刻的印象，那種沉甸甸的質感，配閤著封麵簡潔卻又充滿科技感的圖案，讓人一看就知道是本厚重的學術專著。打開扉頁，紙張的觸感也相當不錯，厚實而又略帶些許磨砂的質感，翻閱起來有種沙沙的悅耳聲響，這種體驗在如今充斥著廉價印刷品的時代顯得尤為珍貴。我尤其喜歡它所采用的字體，大小適中，行間距也恰到好處，即使是長時間閱讀，眼睛也不會感到特彆疲勞。書本的整體排版也非常清晰，章節標題、小標題、圖錶以及公式都安排得井井有條，邏輯性很強，給人一種嚴謹、專業的視覺感受。我甚至注意到書本的裝訂工藝也相當紮實，無論是騎馬釘還是鎖綫膠裝，都顯示齣齣版社在細節上的用心，讓人覺得這是一本值得收藏的書籍。這種對書籍本身品質的關注，也讓我對書中內容的期待值大大提升，我相信這樣一本從外在就如此精良的書籍，內在的內容也必定是經過深思熟慮、精心打磨的。

評分☆☆☆☆☆

這本書在解決實際問題方麵，給我帶來瞭極大的啓發。它不僅僅是理論知識的堆砌，更重要的是，它能夠將這些理論知識有效地轉化為解決實際問題的工具和思路。我發現書中在介紹各種原理或技術時，都會緊密結閤相關的應用案例，這些案例的選擇非常貼切，能夠生動地展現齣這些理論的價值和潛力。更令我贊賞的是，作者在分析這些案例時，並非簡單地羅列結果，而是深入剖析瞭問題産生的根源，以及所采用的生物催化劑工程技術是如何一步步解決這些問題的。這種分析過程，讓讀者能夠清晰地看到理論與實踐之間的聯係，並學習到如何將所學的知識遷移到自己的研究或工作中。這本書在我看來，是一本既有學術深度，又具備高度實踐指導意義的參考書，對於希望在生物催化劑工程領域有所建樹的研究者和從業者來說，無疑是一份寶貴的財富。

評分☆☆☆☆☆

從閱讀體驗的角度來說，這本書給我帶來瞭一種沉浸式的學習感受。作者在行文風格上，似乎非常注重與讀者的溝通，語言雖然專業，但卻不會顯得過於晦澀難懂，反而帶有一種引導性的力量，仿佛是一位循循善誘的老師在課堂上講解。它會適時地拋齣一些引人思考的問題，引導讀者去主動探索答案，而不是被動接受信息。此外，書中對於一些抽象概念的解釋，還會輔以恰當的圖錶和示意圖，這些視覺化的輔助工具極大地降低瞭理解門檻，讓復雜的科學原理變得更加直觀易懂。我甚至覺得，作者在設計閱讀路徑上也頗具匠心，使得知識的遞進顯得非常自然，不會讓讀者感到突兀或不知所措。總而言之，這本書在提升閱讀的趣味性和有效性方麵做得非常到位，讓我願意花費更多的時間去深入研讀。

評分☆☆☆☆☆

這本書所涵蓋的理論深度和廣度讓我感到驚喜。它在對基礎概念進行梳理的同時，也大膽地觸及瞭學科的前沿領域，並且能夠將兩者有機地結閤在一起，形成一個完整且具有前瞻性的知識體係。我注意到書中對於一些關鍵理論的論證過程都相當嚴謹，邏輯鏈條清晰，讓人能夠信服。在對應用部分的介紹中，它也展現齣瞭對實際問題的深刻洞察，並提齣瞭許多富有創新性的解決方案。我尤其欣賞它在討論某個技術或方法時，不僅僅停留在描述其功能，而是會追溯其發展的曆史，分析其優缺點，並展望其未來的潛力。這種全方位的視角，讓讀者不僅瞭解瞭“是什麼”，更能理解“為什麼”以及“能做什麼”。整體上，這本書的知識密度很高，但卻能通過精巧的結構和深入淺齣的講解，讓讀者在有限的時間內獲得最大的知識收獲。

評分☆☆☆☆☆

在翻閱這本書的過程中，我最大的感受是它在知識的梳理和呈現方式上，展現齣瞭一種非常係統性和層次感。它不僅僅是簡單地羅列知識點，而是能夠將復雜的概念層層剝開，由淺入深地進行講解，讓讀者能夠逐步建立起清晰的認知框架。我尤其欣賞它在引入新概念時，會先給齣清晰的定義和背景介紹，然後通過生動的例子或者類比來幫助讀者理解。對於一些核心的原理，作者似乎花瞭很多心思去解釋其背後的邏輯和機製，而不是僅僅停留在“是什麼”的層麵，而是深入到“為什麼”和“如何”的思考。這種講解方式對於我這樣希望深入理解學科本質的讀者來說，簡直是福音。而且，我發現書中的許多論述都建立在紮實的理論基礎之上，並引用瞭大量最新的研究成果，這使得內容具有很高的學術價值和前沿性。整體而言，這本書在知識的組織和傳遞方麵做得非常齣色，讓人讀起來感到順暢且富有啓發性。