酶工程（簡體書）

本書在介紹酶學基礎理論的基礎上，主要介紹酶的生產和應用的基本理論、基本技術及其最新進展和發展趨勢，內容包括緒論、酶學基礎、酶的生產、酶的分離純化、酶的固定化、酶的修飾和改造、酶的大規模應用以及生物傳感器共8章。除緒論和酶學基礎部分以外，每章及重要節都有針對理論或技術知識綜合利用的實際應用案例及分析，書末附有中英文專業名詞對照。

《生物工程系列規劃教材:酶工程(案例版)》除緒論和酶學基礎部分以外，每章及重要節都有針對理論或技術知識綜合利用的實際應用案例及分析，書末附有中英文專業名詞對照。

前言
第一章酶工程基礎
第一節酶工程概述
第二節酶催化作用機制
第三節酶促反應動力學和抑制作用
第四節酶活力的影響因素
第五節酶的多樣性
第六節總結與展望
思考題
主要參考文獻

第二章酶的發酵生產
第一節微生物產酶菌種
第二節產酶培養基及種子培養
第三節酶發酵的工藝控制
第四節酶合成的調節
第五節提高發酵產酶的措施
思考題
主要參考文獻

第三章酶的提取與分離純化
第一節粗酶液的製備
第二節酶的分離純化
第三節酶製劑工藝
思考題
主要參考文獻

第四章酶功能改造
第一節酶基因工程改造的基本原理
第二節酶的定點突變
第三節酶分子的定向進化
第四節酶的半理性設計
第五節酶的化學修飾
思考題
主要參考文獻

第五章酶與細胞的固定化
第一節酶的固定化
第二節輔酶的固定化
第三節細胞固定化
第四節酶和細胞固定化載體
第五節固定化酶（細胞）的表徵
第六節固定化酶（細胞）的應用
思考題
主要參考文獻

第六章非水相酶催化
第一節典型的非水相酶催化體系
第二節有機溶劑體系中的酶結構與性質
第三節非水相酶催化的影響因素及調控策略
第四節非水相體系酶催化的典型例子
思考題
主要參考文獻

第七章酶反應器
第一節酶反應器類型及操作方式
第二節酶反應器設計
第三節分批酶反應器
第四節固定化酶反應器
第五節酶膜反應器
思考題
主要參考文獻

第八章酶的應用
第一節酶在食品工業中的應用
第二節酶在紡織、制革和造紙工業中的應用
第三節酶在飼料工業中的應用
第四節酶在生物質燃料加工中的應用
第五節酶在洗滌劑工業中的應用
思考題
主要參考文獻

二、酶的異源表達和基因工程菌株的構建
基因工程技術使得酶基因的表達在很大程度上擺脫了其原始宿主生物的限制。目的酶基因可以在原核細胞中表達，也可以在真核細胞中表達。不同的表達系統有著不同的特性和適用范圍，需要不同的表達載體。
（一）原核表達系統
原核表達系統中最具代表性的微生物是大腸桿菌，也是目前應用最多的外源基因表達系統，這主要是由于大腸桿菌遺傳背景清楚，外源基因轉入效率高，基因表達水平高，培養周期短，其表達載體一般采用質粒載體。現在已經有多種不同的商品化大腸桿菌菌株用于外源基因的表達。
原核表達系統具有以下特點。①只有1種RNA聚合酶（真核細胞有3種）識別原核細胞的啟動子。②表達以操縱子為單位。③不能識別內含子（intron），缺少真核細胞具有的轉錄后加工系統，因此含內含子的真核基因在原核細胞中轉錄后其內含子不能被切除。④表達調控主要在轉錄水平，包括起始控制（啟動子控制）和終止控制（終止子控制）。⑤原核細胞的轉錄與翻譯是偶聯、連續進行的，缺乏一些翻譯后修飾和折疊，有些真核基因表達產物不能得到有效的表達后修飾加工。⑥酶蛋白常沉淀成不溶性包涵體聚合物，需要復雜的變性和復性過程才能使其具有活性。
影響原核表達系統表達效率的因素主要包括啟動子結構、轉譯起始序列、啟動子與克隆基因間的距離、質粒拷貝數及穩定性、宿主細胞的密碼子偏好性、細胞的代謝負荷、表達蛋白質的穩定性、表達條件控制等。
（二）真核表達系統
酵母菌、植物細胞、動物細胞、昆蟲細胞都可以用作真核表達系統的受體細胞，并且構建了相適應的表達載體，但是目前使用最多的真核表達系統還是酵母菌。這主要是酵母菌具有的遺傳背景相對簡單、培養容易、培養周期短的特點所決定的。真核表達系統蛋白質翻譯后加工機會多，甚至可根據需要被改造成人源型；真核細胞易被轉染，具有遺傳穩定性和可重復性；產物可被分泌到胞外等優勢。但是表達量通常不高，提純成本高。
由于基因操作中目的基因大多克隆在原核細胞內儲存，因此真核表達系統通常需要穿梭載體，即有兩套復制表達元件和選擇性標記，能分別在原核細胞和真核細胞中起作用的載體。常用的真核表達載體有用于酵母菌表達的酵母復制性質粒（yeast replication plasmid，YRP）載體、酵母人工染色體（yeast artificial chromosome，YAC）載體，用于動物基因表達的逆轉錄病毒載體和猴病毒40（simian virus 40，SV40）載體及用于植物基因表達的Ti質粒載體。
三、突變體的篩選
在酶的分子改造中，常需構建巨大的突變文庫，待篩選的克隆常常多達上百萬。因此在目的酶篩選中需要具有高靈敏度、高選擇性和高通量的篩選方法用來提高效率，它關系到篩選的規模和效率。