书名：生物催化氨基酸衍生化的关键技术
定价：180.0  
ISBN：9787518450510
作者：吴静 宋伟 许国超
版次：1  
出版时间：2024-12

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本书获批“十四五”国家中的出版物出版规划项目，属于生物工程理论与应用前沿丛书。本书是江南大学微生物制造工程研究团队十余年部分研究成果的总结性专著，详细介绍了生物催化合成氨基酸衍生物的基础理论、关键核心技术、主要生产工艺和重点应用等密切相关的研究成果。

全球氨基酸市场正在以稳定的速率增长，目前总产量已超过900万吨，市场规模超300亿美元。中国是氨基酸生产和消费大国，无论是在工业总产量还是在年产值方面，都居于世界前列。氨基酸行业目前正经历产业发展观念和应用观念的大转变：从当今氨基酸的生产和发展趋势分析，氨基酸(尤其是大宗氨基酸)产能已趋于饱和甚至过剩，延伸氨基酸产业链具有重要的工业意义。本书适合医药、化工领域，尤其是从事氨基酸产业科研、开发和生产工作的科技人员阅读，也可供大专院校相关专业师生参考。

内容简介：

本书是江南大学微生物制造工程研究团队十余年部分研究成果的总结性专著，详细介绍了生物催化合成氨基酸衍生物的基础理论、关键核心技术、主要生产工艺和重点应用等密切相关的研究成果，包括：生物催化剂挖掘筛选的方法和策略；酶晶体结构和催化机理解析方法和策略、酶理性设计与定向进化相关原理与方法；人工酶设计与构建；多酶级联反应路径设计、构建和优化；生物催化转化氨基酸氨基合成α-酮酸、D-氨基酸、α-羟基酸和β-氨基酸；生物催化转化氨基酸α-羧基合成氨基酸酯、多肽和伯胺；生物催化转化氨基酸侧链合成5-羟色氨酸、L-2-氨基丁酸、L-鸟氨酸和磷脂酰丝氨酸；生物催化转化氨基酸多基团合成1,2-二醇和2-苯乙醇；多酶级联转化甘氨酸生产α-功能化有机酸；多酶级联转化L-赖氨酸生产戊二酸；多酶级联转化L-酪氨酸生产酪醇等。

作者简介：

吴静，2021至今 江南大学生命科学与健康工程学院，教授、博士生导师、副院长。

宋伟，1991年02月出生，博士、副研究员。

许国超，副教授、硕士生导师。

目录：

第一章 绪 论 

第一节 生物催化工程

一、 生物催化工程的发展历程

二、 生物催化工程的优势和挑战

三、 生物催化工程的内涵与外延

第二节 生物催化工程常用软件与数据库 

一、 基因、 蛋白质数据库模块

二、 质粒/ 蛋白分析、 引物设计、 序列比对模块

三、 化合物、 蛋白质结构分析及分子对接模块

四、 分子动力学、 量子力学模块

五、 数据处理及图形绘制模块 

第三节 生物催化在医药工业中的应用 

一、 生物催化在医药工业中应用的优势

二、 生物催化在医药工业中的应用实例 

第四节 氨基酸及其衍生化 

一、 氨基酸概述 

二、 氨基酸产业现状 

三、 氨基酸产业发展观念和应用观念转变

四、 氨基酸酶法衍生化的研究进展 

参考文献 

第二章 生物催化剂的理性设计与定向进化

第一节 生物催化剂的挖掘与筛选

一、 生物催化剂筛选的一般策略 

二、 从实体库中筛选生物催化剂 

三、 从数据库中挖掘和筛选生物催化剂

第二节 生物催化剂结构解析策略

一、 利用 X 射线晶体衍射技术解析生物催化剂结构 

二、 核磁共振波谱法解析生物催化剂的结构 

三、 生物催化剂结构研究的其他方法 

第三节 酶催化机理解析的计算方法 

一、 酶催化反应的中间复合物学说和过渡态理论

二、 密度泛函理论 

三、 量子力学和分子力学计算 

第四节 生物催化剂的定向进化技术 

一、 非理性设计 

二、 半理性设计 

三、 理性设计

参考文献 

第三章 人工酶的构建与应用 

第一节 人工酶的研究进展

一、 人工酶和蛋白质工程 

二、 人工酶的学科内涵 

第二节 人工酶的两大核心挑战 

一、 设计效率更接近自然系统的高活性酶 

二、 扩大人工酶可催化的化学反应范围 

第三节 人工酶的设计与构建方法 

一、 引入金属辅因子 

二、 引入非经典氨基酸 

三、 人工光酶的设计与构建 

四、 基于关键过渡态的计算设计 

参考文献

第四章 多酶级联催化工程 

第一节 多酶级联反应的概念和类型

一、 多酶级联反应的概念 

二、 多酶级联反应的类型 

第二节 多酶级联反应的设计和构建 

一、 多酶级联反应的设计原则 

二、 多酶级联反应的设计和构建方法 

三、 辅因子循环体系的设计和构建 

第三节 提升多酶级联反应效率的方法

一、 底物适配性优化

二、 反应协同性优化

三、 环境兼容性优化

第四节 多酶级联反应的应用

一、 C—H 键功能化形成 C—X 键

二、 大宗化学品高值化

参考文献

第五章 生物催化氨基酸氨基的衍生化技术 

第一节 转化 α-氨基为羰基合成 α-酮酸

一、 概述 

二、 L-氨基酸脱氨酶转化 L-亮氨酸/ L-异亮氨酸生产酮亮氨酸/酮异亮氨酸

三、 L-氨基酸脱氨酶转化 L-缬氨酸生产 α-酮缬氨酸

四、 L-氨基酸脱氨酶转化 L-苯丙氨酸生产 α-苯丙酮酸

五、 甘氨酸氧化酶转化甘氨酸生产乙醛酸

六、 L-谷氨酸氧化酶转化 L-谷氨酸生产 α-酮戊二酸

第二节 转化 (S)-氨基为 (R)-氨基合成 D-氨基酸

一、 概述

二、 三酶级联转化生产 D-苯丙氨酸 

三、 四酶级联转化 L-酪氨酸生产 D-对羟基苯甘氨酸

第三节 转化 α-氨基为羟基合成 α-羟基酸

一、 概述

二、 多酶级联转化 L-甲硫氨酸生产羟基甲硫氨酸 

第四节 转化 α-氨基为 β-氨基合成 β-氨基酸

一、 概述

二、 双酶级联转化富马酸生产 β-丙氨酸 

参考文献

第六章 生物催化氨基酸 α-羧基的衍生化技术

第一节 α-羧基酯化合成氨基酸酯 

一、 概述

二、 固定化胰蛋白酶提高 N-苯甲酰-DL-精氨酸酯的合成能力

第二节 α-羧基酯化合成多肽

一、 概述

二、 不同酯基对丙氨酸单体聚合的影响

三、 不同甘氨酰单体酯基对合成的影响

四、 不同单体酯基对共聚的影响

五、 丙氨酸-甘氨酸共聚物 Poly (Ala-co-Gly) 的表征 

第三节 α-羧基消除生成伯胺

一、 概述

二、 精氨酸脱羧酶制备胍基丁胺

三、 胍基丁胺的大规模制备

参考文献

第七章 生物催化氨基酸侧链的衍生化技术 

第一节 概述

一、 侧链羟基化

二、 侧链脱羟基化

三、 侧链水解

四、 侧链酰基化

五、 C—C 加成 

第二节 色氨酸侧链羟基化合成 5-羟色氨酸 

一、 概述

二、 大肠杆菌中原核苯丙氨酸-4-羟化酶 (P4H) 的生物勘探和重建

第三节 侧链脱羟基化生成非蛋白氨基酸

一、 概述

二、 苏氨酸侧链脱羟基化生成 L-2-氨基丁酸 

第四节 侧链水解生成非蛋白氨基酸

一、 概述

二、 精氨酸侧链胍基水解制备 L-鸟氨酸和 L-瓜氨酸 

第五节 氨基酸侧链的酰基化

一、 概述

二、 磷脂酶 D 催化丝氨酸生产磷脂酰丝氨酸 

第六节 C—C 加成反应生成非蛋白氨基酸 

一、 L-丝氨酸羟甲基转移酶催化 Cα 加成反应合成 α-二烷基-α-氨基酸

二、 苏氨酸醛缩酶 Cβ-立体选择性的分子改造 

参考文献

第八章 生物催化氨基酸多基团的衍生化技术 

第一节 转化氨基酸合成肽类

一、 概述

二、 L-氨基酸连接酶合成多种功能肽 

三、 重组 α-氨基酸酯酰基转移酶生产丙氨酰谷氨酰胺 

第二节 转化氨基酸为 1,2-二醇 

一、 概述

二、 化学-生物催化法转化 L-α-氨基酸为 (R)-和 (S)-邻位 1,2-二醇 

第三节 转化 Cn 氨基酸为 Cn-1 化合物 

一、 概述

二、 L-苯丙氨酸级联生物转化生产天然 2-苯乙醇 

参考文献

第九章 多酶级联催化氨基酸衍生化的关键技术 

第一节 多酶级联转化甘氨酸生产 α-功能化有机酸 

一、 概述

二、 手性基团重置级联反应的设计和构建

三、 改造 CgTD 提高基础模块催化效率 

四、 模块组装合成非天然 α-功能化有机酸 

五、 10 种 α-功能化有机酸的合成验证 

第二节 多酶级联生产苯丙酸类化合物

一、 概述

二、 氨基变换级联反应的设计和构建

三、 模块组装合成苯丙酸类化合物

第三节 多酶级联转化 L-赖氨酸生产戊二酸 

一、 概述

二、 戊二酸合成级联路径的设计与构建

三、 戊二酸上游合成路径的重构与优化

四、 戊二酸下游合成路径的重构与优化

五、 戊二酸合成级联路径的组装与应用

第四节 多酶级联转化 L-酪氨酸生产酪醇 

一、 概述

二、 级联反应生产酪醇的路径设计和构建

三、 多酶级联生产酪醇路径的组装和优化

四、 全细胞转化 L-酪氨酸生产酪醇的体系优化 

五、 发酵罐中生物转化法合成酪醇

参考文献