本書在簡要介紹酶的基本理論基礎(chǔ)上,全面闡述海洋來源的各類酶的來源、分類、理化特性、結(jié)構(gòu)及功能的研究,并突出了各類海洋酶的應(yīng)用研究進展。
適讀人群 :本書適宜作為高等院校海洋資源開發(fā)等相關(guān)專業(yè)本科及研究生教學(xué)用書,也可供相關(guān)專業(yè)的科研人員閱讀和參考。
以原始加工、初級加工為主導(dǎo)的海洋生物傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)模式亟待提質(zhì)升級。而以基因工程和酶工程為代表的現(xiàn)代工業(yè)生物技術(shù),被認(rèn)為是制造工業(yè)可持續(xù)發(fā)展最有希望的技術(shù),可望加速傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向綠色、高效的生物制造產(chǎn)業(yè)變革。發(fā)展現(xiàn)代海洋生物工程技術(shù),可以實現(xiàn)海洋生物原料中功效成分的生物轉(zhuǎn)化和高效提取,加快新一代海洋功能食品、生物制品、藥品和醫(yī)用材料等的開發(fā),推動海洋高品質(zhì)產(chǎn)品、精深加工技術(shù)以及海洋加工產(chǎn)業(yè)的升級與革新。從產(chǎn)業(yè)鏈所處環(huán)節(jié)來看,海洋現(xiàn)代生物工程技術(shù)產(chǎn)品既是終端產(chǎn)品,也是推動新興產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的中間產(chǎn)品,水產(chǎn)高值化加工專用酶和精細(xì)化加工制品可以有效延伸到食品以外的行業(yè)領(lǐng)域,推動農(nóng)業(yè)、化妝品、醫(yī)藥等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和技術(shù)升級,同時對于拉動養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展和海洋經(jīng)濟的提升也必將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
朱本偉,副教授、碩士生導(dǎo)師,日本北海道大學(xué)訪問學(xué)者,2015年7月畢業(yè)于中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所生物技術(shù)部,獲工學(xué)博士學(xué)位;2015年9月至2016年3月,任職于南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院從事科研工作;2016年4月起,任職于南京工業(yè)大學(xué)食品與輕工學(xué)院從事教學(xué)和科研工作;2019年入選江蘇省“雙創(chuàng)人才計劃”,2019年入選江蘇省教育廳優(yōu)秀中青年教師境外研修項目,研究工作主要集中在開發(fā)新型海洋多糖水解酶方面,并利用酶法等生物方法將天然碳水化合物資源轉(zhuǎn)化為功能食品或功能產(chǎn)品,重點研究如何綠色高效地從多糖降解制備得到寡糖;進而對此過程中重要的海洋酶進行篩選、表征、改造及催化機制研究,主持國家及省部級項目多項,發(fā)表論文30余篇。
第一章緒論(1)
一、酶學(xué)的研究歷史及發(fā)展現(xiàn)狀(1)
二、酶工程的研究歷史及發(fā)展前景(5)
三、海洋酶工程的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景(6)
思考題(8)
第二章酶學(xué)基礎(chǔ)理論(9)
第一節(jié)酶的分類和命名(9)
一、酶的分類(9)
二、酶的命名(10)
第二節(jié)酶的組成與結(jié)構(gòu)(11)
一、單純酶和結(jié)合酶(11)
二、酶的輔助因子(11)
三、酶的活性中心(12)
四、酶按結(jié)構(gòu)的分類(13)
五、同工酶(13)
第三節(jié)酶促反應(yīng)機制(14)
一、酶促反應(yīng)的特點(14)
二、酶促反應(yīng)的機制(16)
第四節(jié)酶促反應(yīng)動力學(xué)(17)
一、酶濃度對酶促反應(yīng)速度的影響(17)
二、底物濃度對酶促反應(yīng)速度的影響(18)
三、溫度對酶促反應(yīng)速度的影響(21)
四、pH值對酶促反應(yīng)速度的影響(22)
五、抑制劑對酶促反應(yīng)速度的影響(22)
六、激活劑對酶促反應(yīng)速度的影響(28)
七、酶活力單位(28)
第五節(jié)酶的調(diào)節(jié)(29)
一、酶的結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)(29)
二、酶的數(shù)量調(diào)節(jié)(31)
思考題(31)
第三章酶的生產(chǎn)(32)
第一節(jié)酶的生產(chǎn)方法(32)
一、提取分離法(32)
二、生物合成法(33)
三、化學(xué)合成法(34)
第二節(jié)酶的發(fā)酵生產(chǎn)(34)
一、優(yōu)良產(chǎn)酶菌的特點(35)
二、主要的產(chǎn)酶菌(36)
三、產(chǎn)酶菌的獲得(38)
四、產(chǎn)酶菌的培養(yǎng)(42)
第三節(jié)提高酶發(fā)酵產(chǎn)量的方法(51)
一、酶合成的調(diào)控機制(51)
二、控制發(fā)酵條件提高酶產(chǎn)量(57)
三、通過基因突變提高酶產(chǎn)量(65)
四、通過基因重組提高酶產(chǎn)量(66)
五、其他提高酶產(chǎn)量的方法(66)
思考題(68)
第四章酶的分離純化(69)
第一節(jié)酶分離純化的一般原則(69)
一、減少或防止酶的變性失活(69)
二、根據(jù)酶不同性質(zhì)采用不同的分離純化方法(70)
三、建立快速可靠的酶活性檢測方法(70)
四、盡量減少分離純化步驟(70)
第二節(jié)酶的提取(71)
一、預(yù)處理和細(xì)胞破碎(71)
二、提。73)
三、濃縮(75)
第三節(jié)酶的純化(77)
一、根據(jù)酶溶解度不同進行純化(77)
二、根據(jù)酶分子大小、形狀不同進行純化(81)
三、根據(jù)酶分子電荷性質(zhì)進行純化(84)
四、根據(jù)酶分子專一親和作用進行純化(89)
五、高效液相層析法(92)
六、酶的結(jié)晶(95)
七、酶純化方法評價(97)
第四節(jié)酶的純度與保存(98)
一、酶純度的檢驗(98)
二、酶活性的檢驗(100)
三、酶的劑型(100)
四、酶的穩(wěn)定性與保存(100)
思考題(101)
第五章酶的固定化(102)
第一節(jié)固定化酶技術(shù)(102)
一、酶固定化技術(shù)的含義(102)
二、固定化酶的一般原則(103)
三、固定化酶的方法(103)
四、固定化酶的性質(zhì)(106)
五、影響固定化酶性能的因素(107)
六、固定化酶的優(yōu)缺點及研究意義(108)
七、固定化酶的研究現(xiàn)狀及展望(109)
第二節(jié)固定化細(xì)胞技術(shù)(111)
一、固定化細(xì)胞技術(shù)的含義(112)
二、固定化細(xì)胞的方法(113)
三、固定化細(xì)胞的性質(zhì)(114)
四、固定化細(xì)胞的應(yīng)用(115)
思考題(117)
第六章海洋宏基因組技術(shù)及其應(yīng)用(118)
第一節(jié)海洋宏基因組技術(shù)概述(118)
第二節(jié)海洋宏基因組技術(shù)應(yīng)用舉例(121)
一、海洋宏基因組學(xué)在微生物多樣性中的應(yīng)用(121)
二、海洋宏基因組在海洋活性物質(zhì)開發(fā)中的應(yīng)用(122)
三、海洋宏基因組在海洋酶制劑挖掘中的應(yīng)用(122)
四、海洋宏基因組發(fā)展前景及展望(123)
思考題(125)
第七章酶的分子修飾(126)
第一節(jié)蛋白質(zhì)工程技術(shù)修飾酶(126)
一、蛋白質(zhì)結(jié)晶學(xué)與動力學(xué)(126)
二、基因修飾技術(shù)(127)
三、蛋白質(zhì)工程修飾酶分子(131)
第二節(jié)酶分子修飾的其他技術(shù)(133)
一、酶法有限水解(133)
二、氨基酸置換修飾(133)
三、親和標(biāo)記修飾(134)
四、大分子結(jié)合修飾(135)
思考題(137)
第八章酶的定向進化(138)
第一節(jié)酶的定向進化概述(138)
一、定向進化的原理(138)
二、定向進化的方法(139)
第二節(jié)定向進化的應(yīng)用(151)
一、提高酶分子的催化活力(151)
二、提高酶分子的穩(wěn)定性(151)
三、適應(yīng)人工環(huán)境中提高酶活力或穩(wěn)定性(152)
四、提高底物專一性和增加對新底物催化活力(152)
五、對映體選擇性的定向進化(153)
六、變換催化反應(yīng)的專一性(153)
思考題(154)
第九章海洋蛋白酶和脂肪水解酶(155)
第一節(jié)蛋白酶(155)
一、蛋白酶的來源與分類(155)
二、蛋白酶的性質(zhì)(156)
三、蛋白酶的生產(chǎn)(158)
四、蛋白酶的應(yīng)用(160)
第二節(jié)脂肪酶(161)
一、脂肪酶的來源與分類(161)
二、脂肪酶的性質(zhì)(162)
三、脂肪酶的生產(chǎn)(163)
四、脂肪酶的應(yīng)用(164)
思考題(164)
第十章紅藻多糖水解酶(165)
第一節(jié)卡拉膠酶(165)
一、卡拉膠酶的底物種類(165)
二、卡拉膠酶的來源及分類(166)
三、卡拉膠酶的序列分析與進化關(guān)系(167)
四、卡拉膠酶的性質(zhì)及作用模式(168)
五、卡拉膠酶的結(jié)構(gòu)及作用機制(169)
六、卡拉膠酶的生產(chǎn)與活性測定(171)
第二節(jié)瓊膠酶(172)
一、瓊膠酶的底物種類(173)
二、瓊膠酶的來源及分類(173)
三、瓊膠酶的性質(zhì)及作用模式(174)
四、瓊膠酶的結(jié)構(gòu)及作用機制(174)
五、瓊膠酶的生產(chǎn)及活性測定(176)
思考題(177)
第十一章褐藻多糖水解酶(178)
第一節(jié)褐藻膠裂解酶(178)
一、褐藻膠裂解酶的底物種類(178)
二、褐藻膠裂解酶的來源及分類(179)
三、褐藻膠裂解酶的性質(zhì)及作用模式(181)
四、褐藻膠裂解酶的結(jié)構(gòu)與催化機制(185)
五、褐藻膠裂解酶的生產(chǎn)與活性測定(189)
六、褐藻膠裂解酶的應(yīng)用(190)
第二節(jié)巖藻聚糖酶(192)
一、巖藻聚糖酶的來源及分類(193)
二、巖藻聚糖酶的性質(zhì)及作用模式(193)
三、巖藻聚糖酶的生產(chǎn)及活性測定(195)
四、巖藻聚糖酶的應(yīng)用(196)
思考題(196)
第十二章幾丁質(zhì)多糖水解酶(197)
第一節(jié)幾丁質(zhì)酶(197)
一、幾丁質(zhì)酶的底物種類(197)
二、幾丁質(zhì)酶的來源與分類(198)
三、幾丁質(zhì)酶的性質(zhì)與作用模式(199)
四、幾丁質(zhì)酶的結(jié)構(gòu)及催化機制(200)
五、幾丁質(zhì)酶的生產(chǎn)及活性測定方法(202)
第二節(jié)殼聚糖酶(203)
一、殼聚糖酶的底物分類(203)
二、殼聚糖酶的來源及分類(204)
三、殼聚糖酶的性質(zhì)及作用模式(205)
四、殼聚糖酶的結(jié)構(gòu)及催化機制(206)
五、殼聚糖酶的生產(chǎn)及活性測定(208)
思考題(209)
第十三章脫鹵酶(210)
第一節(jié)鹵代烷脫鹵酶(210)
一、鹵代烷脫鹵酶的來源與分類(210)
二、鹵代烷脫鹵酶結(jié)構(gòu)特征和催化特性(211)
三、鹵代烷脫鹵酶的應(yīng)用(215)
第二節(jié)鹵代醇脫鹵酶(216)
一、鹵代醇脫鹵酶的來源與分類(217)
二、鹵代醇脫鹵酶結(jié)構(gòu)特征和催化特性(217)
三、鹵代醇脫鹵酶的應(yīng)用(220)
第三節(jié)鹵代酸脫鹵酶(221)
一、鹵代酸脫鹵酶來源與分類(221)
二、鹵代酸脫鹵酶結(jié)構(gòu)特征和催化特性(222)
三、鹵代酸脫鹵酶的應(yīng)用(227)
思考題(229)
第十四章石莼多糖水解酶(230)
第一節(jié)石莼多糖裂解酶的基本性質(zhì)(230)
一、石莼多糖裂解酶的底物種類(230)
二、石莼多糖裂解酶的來源及分類(231)
三、石莼多糖裂解酶的序列分析與進化關(guān)系(231)
四、石莼多糖裂解酶的性質(zhì)及作用模式(232)
第二節(jié)石莼多糖降解酶的結(jié)構(gòu)及催化機制(235)
思考題(239)
第十五章海洋糖胺聚糖降解酶(240)
第一節(jié)透明質(zhì)酸酶(240)
一、透明質(zhì)酸的來源及分類(241)
二、透明質(zhì)酸酶的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用(243)
第二節(jié)硫酸軟骨素酶(244)
一、硫酸軟骨素酶的來源及分類(244)
二、硫酸軟骨素酶的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用(245)
思考題(247)
第十六章海洋極端微生物和海洋極端酶(248)
第一節(jié)海洋極端微生物(248)
一、嗜熱微生物(249)
二、嗜冷微生物(249)
三、嗜鹽菌(250)
四、嗜壓菌(251)
第二節(jié)海洋極端酶(251)
一、海洋極端淀粉酶(251)
二、海洋極端細(xì)胞壁水解酶(252)
三、海洋極端蛋白酶(255)
四、海洋極端脂肪酶和酯酶(256)
思考題(256)
第十七章碳水化合物結(jié)合模塊研究進展(257)
第一節(jié)碳水化合物結(jié)合模塊的分類及性質(zhì)(257)
一、碳水化合物結(jié)合模塊的分類(257)
二、碳水化合物結(jié)合模塊的結(jié)構(gòu)(258)
三、碳水化合物結(jié)合模塊的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系(259)
第二節(jié)碳水化合物結(jié)合模塊的分子改造與應(yīng)用(261)
一、碳水化合物結(jié)合模塊的分子改造研究(261)
二、碳水化合物結(jié)合模塊的應(yīng)用與展望(264)
思考題(265)
第十八章海洋功能寡糖的研究進展(266)
第一節(jié)海洋寡糖的來源與結(jié)構(gòu)(266)
一、海洋寡糖的來源與結(jié)構(gòu)(267)
二、海洋寡糖的制備方法(269)
第二節(jié)海洋寡糖的活性與應(yīng)用研究(271)
一、褐藻膠寡糖的活性與應(yīng)用(271)
二、瓊膠寡糖的活性與應(yīng)用(272)
三、卡拉膠寡糖的活性與應(yīng)用研究(273)
四、巖藻寡糖的活性與應(yīng)用研究(273)
思考題(274)
附錄(275)
一、產(chǎn)淀粉酶的海洋微生物的篩選(275)
二、產(chǎn)纖維素酶的海洋微生物的篩選(275)
三、產(chǎn)木聚糖酶的海洋微生物的篩選(276)
四、產(chǎn)蛋白酶的海洋微生物的篩選(276)
五、產(chǎn)脂肪酶的海洋微生物的篩選(277)
六、產(chǎn)幾丁質(zhì)酶的海洋微生物的篩選(278)
七、產(chǎn)殼聚糖酶的海洋微生物的篩選(279)
八、產(chǎn)褐藻膠裂解酶的海洋微生物的篩選(279)
九、產(chǎn)卡拉膠酶的海洋微生物的篩選(280)
十、產(chǎn)瓊膠酶的海洋微生物的篩選(281)
十一、產(chǎn)巖藻多糖降解酶的海洋微生物的篩選(281)
參考文獻(283)