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第一章 绪论 1

第一节 酶学和酶工程的发展史 1

一、酶在古代的应用 1

二、酶学研究的早期历史 1

三、开创现代酶技术 4

第二节 酶是生物催化剂 5

一、酶是一种特殊的催化剂 5

二、酶在有机体内的重要性 6

三、酶的化学本质 7

第三节 酶学与基础理论 8

一、酶学与现代化学的关系 8

二、酶学与现代物理的关系 8

三、酶学与近代生物的关系 8

第四节 酶与生产实践 9

一、酶在食品工业领域中的应用 9

二、酶在饲料工业领域中的应用 11

三、酶在轻纺工业领域中的应用 13

四、酶在化工工业领域中的应用 16

五、酶在医药工业领域中的应用 19

六、酶在科学研究领域中的应用 24

第二章 酶学基础 27

第一节 酶的结构与功能 27

一、酶的活性中心 27

二、酶的一级结构与催化功能的关系 31

三、酶的二级和三级结构与催化功能的关系 32

四、酶的四级结构与催化功能的关系 34

第二节 酶催化作用的基本理论 34

一、酶-底物复合物 35

二、酶作用的专一性机制 36

三、酶作用的高效性机制 38

第三节 影响酶促反应速度的因素 41

一、底物浓度的影响 41

二、酶浓度的影响 41

三、温度的影响 42

四、pH的影响 42

五、激活剂和抑制剂 43

第四节 酶在生物体内存在的几种形式 46

一、单体酶、寡聚酶、多酶复合体 46

二、同工酶（isonzyme） 47

三、别构酶与修饰酶 48

四、结构酶与诱导酶 50

五、胞内酶与胞外酶 50

第五节 酶的命名和分类 51

一、酶的命名 51

二、酶的分类和编号 51

第六节 酶活测定 53

一、酶的活力单位 53

二、酶的比活力 54

三、常用的酶活力测定方法原理 54

第三章 酶催化反应动力学 57

第一节 单底物酶催化反应动力学 57

一、“快速平衡”假设的Michaelis--Menten方程 59

二、“拟稳态”假设的Briggs-Haldane方程 60

三、米氏方程的讨论 62

四、酶催化反应动力学参数求取 63

第二节 酶催化反应的抑制动力学 66

一、抑制剂抑制 66

二、底物抑制 75

三、产物抑制 77

第三节 多底物酶反应动力学 77

一、顺序反应机制 77

二、乒乓反应机制 80

第四节 别构酶催化反应动力学 81

第五节 pH和温度对酶催化反应的影响 82

一、pH对酶催化反应的影响 82

二、温度对酶催化反应的影响 84

第四章 固定化酶反应动力学 86

第一节 酶和细胞的固定化 87

一、酶的固定化方法 87

二、细胞的固定化方法 92

三、固定化酶的性质 93

第二节 固定化酶反应动力学 94

一、影响固定化酶反应动力学的因素 94

二、外扩散速率对酶催化反应速率的限制 96

三、固定化酶颗粒内的物质扩散 99

四、内外扩散同时控制 105

第五章 酶反应器 108

第一节 酶反应器的类型和操作方式 108

一、酶反应器的类型及操作方式 108

二、搅拌罐反应器 109

三、固定床反应器 109

四、膜式反应器 109

五、流化床反应器 110

六、鼓泡塔反应器 110

第二节 酶反应器的设计和分析 111

一、反应器设计概论 111

二、均相酶反应器的基本设计方程 113

三、固定化酶反应器的基本设计方程 115

第三节 停留时间分布与非理想反应器模型 120

一、停留时间分布 120

二、生化反应器的非理想流动模型 123

第四节 酶反应器的动态特性 127

第五节 酶反应器的发展 127

一、含有辅助因子再生的酶反应器 127

二、两相或多相反应器 128

三、固定化多酶反应器 129

第六章 酶的生产 132

第一节 产酶微生物的筛选和育种 132

一、菌样采集 132

二、富集 132

三、菌种纯化和分离 133

四、新种性能的测试 134

五、高产菌株的选育 134

第二节 酶的生产方式 135

一、固体发酵法 135

二、液体发酵法 136

第三节 培养基 137

一、培养基的营养要求 137

二、培养基的种类 139

三、培养基的选择 140

第四节 灭菌 141

一、培养基灭菌 141

二、空气过滤除菌 146

三、防止染菌和检查杂菌的方法 151

第五节 发酵过程控制 153

一、发酵过程中的代谢变化 153

二、影响产酶的几个重要条件 154

三、发酵过程的中间补料 157

第六节 酶的工业提取 158

一、生物组织的破碎 158

二、发酵液预处理 161

三、发酵液过滤 163

四、酶液浓缩 167

五、盐析沉淀法 168

六、有机溶剂沉淀法 169

七、酶的干燥 170

第七节 酶的纯化和精制 171

一、纯化方案的设计 171

二、纯化方法 172

三、酶纯化水平的评判 179

第七章 酶的化学修饰 181

一、化学修饰的目的 181

二、化学修饰的基本原理 182

三、酶化学修饰过程中的有关内容 182

四、酶化学修饰的方法 185

五、修饰酶的性质特性 193

第八章 酶抑制剂 198

第一节 酶抑制剂的种类 198

一、按抑制剂的化学性质分类 199

二、按抑制酶的类型分类 200

三、按对疾病治疗作用分类 200

四、按与酶作用机制分类 200

第二节 不可逆作用的酶抑制剂 201

一、指向活性部位的不可逆抑制剂 201

二、基于机制的不可逆抑制剂（自杀性底物） 203

第三节 可逆作用的酶抑制剂 205

一、别嘌呤醇抑制黄嘌呤氧化酶 205

二、阿糖胞苷抑制DNA聚合酶 205

三、5-氟尿嘧啶抑制胸苷酸合成酶 206

第四节 过渡态类似物的酶抑制剂 207

一、一般原理 207

二、糖苷酶抑制剂 209

三、丝氨酸蛋白酶抑制剂 209

四、含金属的蛋白酶抑制剂 211

第五节 微生物来源酶抑制剂的制备 212

一、产酶抑制剂的微生物 212

二、酶抑制剂的筛选 213

三、快速筛选技术 213

第六节 具代表性的酶抑制剂 217

一、β-内酰胺酶抑制剂 217

二、HMG-CoA还原酶抑制剂 228

三、人类免疫缺陷病毒（HIV）复制抑制剂 232

四、脲酶抑制剂（ureaseinhibitor） 234

第九章 生物催化与手性技术 239

第一节 概述 239

一、生物催化与手性技术的基本概念 239

二、生物催化与手性技术的产生与发展 239

三、手性与手性化合物的重要意义 240

四、生产单一对映体手性药物的方法 241

五、生物催化的手性化学 243

第二节 微生物转化 246

一、概述 246

二、微生物转化的方法 248

三、微生物转化反应的应用 254

第三节 非水相生物催化 263

一、概述 263

二、生物催化反应的非水介质体系 265

三、非水介质对酶催化的影响 267

四、非水相生物催化反应的酶 276

五、非水相生物催化反应的应用 277

第四节 生物催化的手性合成 286

一、生物催化手性合成的一般方法 287

二、典型的不对称生物催化反应 287

三、生物催化手性合成的应用 292

第十章 酶基因工程 302

第一节 基因工程技术相关的工具酶 302

一、限制性内切酶 303

二、DNA聚合酶 305

三、DNA连接酶 307

四、SI核酸酶 307

五、Bal31核酸酶 307

六、碱性磷酸酶 308

七、逆转录酶 308

第二节 酶基因克隆 308

一、酶的异源表达 309

二、酶结构与功能 311

三、其他研究 312

四、展望 312

第三节 酶基因克隆的研究实例 313

一、纤维素酶基因克隆及其功能性氨基酸研究 313

二、其他酶的基因克隆研究 316

第四节 分子酶工程学和酶的体外定向进化 320

一、定向进化的原理 320

二、随机突变的策略 321

三、定向进化的选择策略 323

四、定向进化的优势、现状和未来 323

第十一章 极端酶 328

第一节 极端酶的种类和应用 328

一、天然极端酶 328

二、人工极端酶 334

第二节 极端酶的结构特点与作用机制 336

一、极端微生物和极端酶 336

二、极端酶结构基础的研究进展 337

三、极端酶工程 338

第十二章 核酶 342

第一节 概述 342

一、核酶的发现 342

二、核酶的分类 343

三、核酶作用的特点 345

第二节 剪接型核酶 346

一、剪接机制 346

二、结构与功能的关系 348

第三节 剪切型核酶 351

一、自身催化剪切型RNA 351

二、异体催化剪切型 355

第四节 脱氧核酶 357

一、脱氧核酶的体外筛选 357

二、脱氧核酶的分类及性质 358

三、脱氧核酶的催化特性 360

第五节 核酶的应用 361

一、在基础理论研究方面的应用 361

二、在医学领域的应用 361

三、核酶在植物抗病毒方面的应用 362

四、核酶技术面临的问题及展望 363

第十三章 抗体酶 366

第一节 抗体酶的催化特征 366

一、抗体酶的理论基础及研究背景 366

二、抗体酶的特点 366

三、抗体酶和非催化性抗体作用的比较 367

第二节 抗体酶的催化作用机理 368

一、过渡态理论与抗体酶 368

二、抗体酶催化的三种重要反应机制 369

三、抗体酶催化反应的介质效应 370

四、抗体酶催化的动力学模型 371

第三节 抗体酶的催化反应类型 371

一、转酰基反应 371

二、水解反应 372

三、Claisen重排反应 373

四、酰胺合成反应 374

五、Diels-Alde反应 374

六、转酯反应 375

七、光诱导反应 375

八、氧化还原反应 376

九、脱羧反应 376

十、金属螯合反应 377

十一、顺反异构化反应 377

第四节 抗体酶的制备 377

一、抗体酶的结构 377

二、抗体酶的制备原则 378

三、抗体酶的制备方法 379

四、抗体酶的筛选方法 381

第五节 抗体酶的应用、存在的问题及其对策 381

一、抗体酶研究的前景 382

二、抗体酶的应用 382

三、抗体酶应用中存在的问题及可能的对策 383

第十四章 模拟酶 386

第一节 模拟酶的理论基础 386

一、模拟酶的概念 386

二、模拟酶的理论基础 386

三、模拟酶的分类 387

第二节 主-客体酶模型 388

一、环糊精模型 388

二、其他的主-客体酶模型 391

第三节 印迹酶 393

一、分子印迹酶 393

二、生物印迹酶 401