生物催化在制藥工業(yè)的應(yīng)用

內(nèi)容概要

生物催化與生物轉(zhuǎn)化是人類賴以生存的生態(tài)系統(tǒng)將太陽輻射的巨大能量加以固化與儲(chǔ)存的有效手段，是地球上一切生物質(zhì)循環(huán)轉(zhuǎn)化的本質(zhì)特征，也是人類從石油文明向“低碳經(jīng)濟(jì)”過渡的最佳途徑。生物催化與生物轉(zhuǎn)化已經(jīng)作為新一代工業(yè)生物技術(shù)的主體，寫入國家的中長期科技規(guī)劃（2006—2020），并得到973計(jì)劃和863計(jì)劃的大力支持。     藥用化合物一般是與人體內(nèi)的酶、蛋白質(zhì)或其他功能性生物大分子發(fā)生特異性相互作用的活性小分子。因此，在藥物分子的制造過程中引入酶作為催化劑也就不難理解。然而，要將自然界普遍存在的生物催化過程轉(zhuǎn)化為高效的工業(yè)生產(chǎn)過程，不僅取決于技術(shù)上能否發(fā)現(xiàn)與目標(biāo)分子（多數(shù)為人工合成的非天然化合物）有效結(jié)合并發(fā)生催化作用的酶，而且取決于經(jīng)濟(jì)上生物催化過程相對(duì)于其他工藝路線（例如化學(xué)合成或微生物發(fā)酵）的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。因此，相對(duì)而言生產(chǎn)規(guī)模較小、純度要求較高的藥物生產(chǎn)便自然而然地成為生物催化技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的首選目標(biāo)。但是，如何發(fā)現(xiàn)、開發(fā)奇妙的生物催化過程，并將它與市場(chǎng)巨大、前景誘人而生產(chǎn)過程相對(duì)比較復(fù)雜和困難的制藥產(chǎn)業(yè)有機(jī)結(jié)合在一起，正是陶軍華、林國強(qiáng)和安德列亞斯·李斯（Andreas Liese）邀請(qǐng)國際學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的知名學(xué)者所撰寫的這本著作試圖展示給廣大讀者的最新答案，也是本書譯者為了國內(nèi)讀者的閱讀方便及經(jīng)濟(jì)實(shí)惠而出版中譯本的主要原因。希望本書能成為生物化工和制藥工程等相關(guān)專業(yè)本科生和研究生的教學(xué)參考書，同時(shí)也希望它作為生物、醫(yī)藥以及相關(guān)行業(yè)科技工作者的工具書，為我國醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大貢獻(xiàn)一份力量。

書籍目錄

1　酶及其合成應(yīng)用：概述 　1.1　引言 　1.2　酶的分類 　1.3　酶的發(fā)現(xiàn)及優(yōu)化 　1.4　酶的生產(chǎn) 　1.5　酶在合成反應(yīng)中的應(yīng)用 　　1.5.1　酮還原酶（EC1.1.1.2） 　　1.5.2　烯醇還原酶或烯還原酶（EC1.3.1.16） 　　1.5.3　加氧酶（EC1.13.×.×.和EC1.14.×.×.） 　　1.5.4　醇氧化酶（EC1.1.3.×） 　　1.5.5　過氧化物酶（EC1.11.1.×） 　　1.5.6　鹵化酶 　　1.5.7　腈水解酶（EC3.5.5.1） 　　1.5.8　腈水合酶（EC4.2.1.84） 　　1.5.9　環(huán)氧水解酶（EC3.3.2.×） 　　1.5.10　ω-轉(zhuǎn)氨酶（EC2.6.1.×） 　　1.5.11　羥腈裂解酶（EC4.1.2.×） 　　1.5.12　醛縮酶 　　1.5.13　糖苷水解酶（EC.××××） 　　1.5.14　糖基轉(zhuǎn)移酶（EC2.4.×.×） 　1.6　本章小結(jié) 　參考文獻(xiàn) 2　用于酶發(fā)現(xiàn)與生產(chǎn)的表達(dá)宿主 　2.1　引言 　2.2　如何選擇表達(dá)系統(tǒng) 　2.3　原核表達(dá)系統(tǒng) 　　2.3.1　在原核生物中進(jìn)行翻譯后修飾 　　2.3.2　大腸桿菌 　　2.3.3　芽孢桿菌 　　2.3.4　熒光假單胞菌 　　2.3.5　其他原核表達(dá)系統(tǒng) 　2.4　真核表達(dá)系統(tǒng) 　　2.4.1　酵母 　　2.4.2　絲狀真菌 　　2.4.3　昆蟲/桿狀病毒系統(tǒng) 　　2.4.4　哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) 　　2.4.5　其他表達(dá)系統(tǒng) 　2.5　無細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng) 　2.6　本章小結(jié) 　參考文獻(xiàn) 3　酶的定向進(jìn)化和高通量篩選 　3.1　引言 　3.2　定向進(jìn)化DNA文庫創(chuàng)建的策略 　　3.2.1　隨機(jī)突變和半理性設(shè)計(jì)突變 　　3.2.2　基因重組 　3.3　定向進(jìn)化DNA文庫的篩選/選擇方法 　　3.3.1　利用遺傳互補(bǔ)進(jìn)行體內(nèi)檢測(cè) 　　3.3.2　利用化學(xué)互補(bǔ)進(jìn)行體內(nèi)檢測(cè) 　　3.3.3　利用表面展示進(jìn)行體內(nèi)檢測(cè) 　　3.3.4　利用裂解液進(jìn)行體外檢測(cè) 　　3.3.5　利用核糖體展示進(jìn)行體外檢測(cè) 　　3.3.6　體外檢測(cè)方法：體外區(qū)域化 　　3.3.7　儀器化和自動(dòng)化 　3.4　工業(yè)化應(yīng)用案例 　　3.4.1　提高活性 　　3.4.2　提高熱穩(wěn)定性 　　3.4.3　改變底物專一性 　　3.4.4　改變產(chǎn)物專一性 　　3.4.5　提高對(duì)映選擇性 　3.5　結(jié)論和展望 　參考文獻(xiàn) 4　反應(yīng)工程在工業(yè)生物轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用 　4.1　引言 　4.2　代謝生物轉(zhuǎn)化 　4.3　酶促生物轉(zhuǎn)化 　　4.3.1　輔助因子再生  　　4.3.2　外消旋化混合物  　　4.3.3　平衡轉(zhuǎn)化率  　　4.3.4　副產(chǎn)物的形成  　　4.3.5　底物抑制  　　4.3.6　底物的低溶解性  　4.4　本章小結(jié) 　參考文獻(xiàn) 5　利用羥腈裂解酶合成手性藥物中間體6　醛縮酶作為有機(jī)合成工具的應(yīng)用拓展7　酮還原酶和醇氧化酶的合成應(yīng)用8　腈水合酶和腈水解酶的應(yīng)用9　藥物代謝產(chǎn)物的生物合成10　整細(xì)胞生物轉(zhuǎn)化在制藥工業(yè)中的應(yīng)用11　藥用天然產(chǎn)物的組合生物合成12　代謝工程在藥物開發(fā)和生產(chǎn)中的應(yīng)用13　多模塊合成酶和各組成模塊用于化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng)14　生物催化劑生產(chǎn)藥品中的綠色化學(xué)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　也許分析一個(gè)文庫最直接的方式是進(jìn)行基于蛋白質(zhì)自身的功能性分析。來自細(xì)胞轉(zhuǎn)化庫的單克隆能夠生長，并表達(dá)目標(biāo)蛋白，然后分離目標(biāo)蛋白并進(jìn)行相關(guān)分析。一個(gè)細(xì)胞裂解液常含有足夠的蛋白質(zhì)，進(jìn)一步純化對(duì)于篩選并不是必需的。利用微孔板增加了篩選的高通量，微孔板在一些情況下比較有用，例如在反應(yīng)進(jìn)程能被直觀地檢測(cè)時(shí)或者在通過底物、產(chǎn)物或偶聯(lián)反應(yīng)表現(xiàn)不同吸光度的時(shí)候。此類篩選的通量相對(duì)較低，大約在104數(shù)量級(jí)，但是該方法是較為可行的且易于實(shí)施。這些來源的反應(yīng)產(chǎn)物也能夠利用氣相色譜（GC）、高效液相色譜（HPLC）或質(zhì)譜（MS）進(jìn)行直接分析?！　?.3.5利用核糖體展示進(jìn)行體外檢測(cè)　　核糖體展示是一種體外展示方法，這種方法可以連接目標(biāo)蛋白和編碼它的基因。正如單鏈ScFv抗體展示，通過缺少終止子的DNA的體外轉(zhuǎn)錄和翻譯，產(chǎn)生了由mRNA、核糖體和翻譯蛋白組成的復(fù)合物。

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