糖生物工程

前言

　　本書是一本介紹國內(nèi)外糖生物工程研究動態(tài)與發(fā)展趨勢的書，本書的編寫人員均是國內(nèi)該領(lǐng)域的專家，希望通過本書讓國內(nèi)從事生命科學(xué)與生物工程研究的專家、青年學(xué)者和學(xué)生對該領(lǐng)域有所了解，更好地推動該領(lǐng)域的發(fā)展?！　√巧锕こ痰钠鹪磁c發(fā)展歷史并不長，是一門研究糖鏈的結(jié)構(gòu)與功能，并將基礎(chǔ)研究成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的一門新興學(xué)科，其特點是生物學(xué)與化學(xué)的緊密結(jié)合。正如書中所述，糖生物學(xué)興起于20世紀(jì)80年代末，緊隨糖生物學(xué)研究的開展，一些糖鏈的結(jié)構(gòu)與功能被揭示，而且與疾病、感染密切相關(guān)，因而立即在糖藥物研發(fā)方面引發(fā)了一場競爭，糖生物工程也就應(yīng)運而生?！　×硪粋€推動糖生物工程發(fā)展的動力是人類對可再生生物資源的利用，事實上，人類對糖的興趣開始于纖維素的利用，隨著地球化石能源的消耗，隨著人們對環(huán)境、健康的日益關(guān)注，開發(fā)可再生的資源也迫在眉睫。隨著研究的深入，人類對自然界中以纖維素為代表的可再生資源的合成與降解的不斷了解，在不遠(yuǎn)的將來將有可能真正高效利用這些資源，以解決人類面臨的能源、環(huán)境、健康方面的問題?！　∨c國際發(fā)展趨勢相比，國內(nèi)糖生物學(xué)與糖生物工程研究的開展并不晚，而且有自己的特色。張翼伸、方積年、田庚元等科學(xué)家早就在國內(nèi)開展中藥多糖的研究，原上海醫(yī)學(xué)院的陳惠黎教授早在1990年就開展糖基轉(zhuǎn)移酶的研究，并在1994年成立了衛(wèi)生部糖復(fù)合物重點實驗室：20世紀(jì)50年代，我實驗室的團(tuán)隊就開始了糖苷酶方面的研究，并在1994年制定“九五”規(guī)劃期間向國家有關(guān)部門建議開展糖生物學(xué)研究，得到了中國科學(xué)院的大力支持。此后，我與金城研究員將國際上最新的糖生物學(xué)思想引入國內(nèi)，進(jìn)一步促進(jìn)了我國糖生物學(xué)方面的研究工作，尤其是1998年8月舉行了主題為“糖生物學(xué)與糖工程的前景”的香山科學(xué)會議第103次學(xué)術(shù)討論會以來，我國糖學(xué)科的研究步伐明顯得到了加快，糖生物工程的研究也取得了較大的突破。近年來，我國己經(jīng)形成了較強(qiáng)與國際接軌的糖生物工程研究團(tuán)隊，培養(yǎng)了一批專業(yè)人才，在基礎(chǔ)和應(yīng)用研究方面取得了一批豐碩的科研成果。回顧這20多年的發(fā)展，中國的糖生物學(xué)與糖生物工程也非常有特色，表現(xiàn)在：(1)糖生物工程迅速發(fā)展，誕生了一批多糖保健產(chǎn)品，多糖在種植、養(yǎng)殖方面得以應(yīng)用，使得糖生物工程產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化與應(yīng)用方面走在世界前列；(2)在糖的功能研究方面，也在某些領(lǐng)域進(jìn)入世界先進(jìn)行列?？傮w來說，糖生物工程的應(yīng)用研究走在糖生物學(xué)的基礎(chǔ)研究之前，而應(yīng)用成果又推動了功能的研究。如復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院的糖基轉(zhuǎn)移酶研究，中國科學(xué)院微生物研究所的微生物多糖生物合成及其生物學(xué)功能研究，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的寡糖制備、生物學(xué)功能及其應(yīng)用等研究己經(jīng)在國內(nèi)外具有了一定的影響力。對糖生物工程尤其是我國開展的糖生物工程工作進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)己經(jīng)迫在眉睫?！　∫虼耍芑瘜W(xué)工業(yè)出版社的委托，我與金城研究員、杜昱光研究員聯(lián)合國內(nèi)糖生物工程領(lǐng)域的部分專家編著了此書，針對糖生物工程的理論基礎(chǔ)、研究技術(shù)及我國開展較好的糖生物工程研究工作進(jìn)行了綜述性的介紹。同時展望了糖生物工程研究與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景：未來的糖生物工程研究，應(yīng)在解析糖及糖鏈的生物學(xué)作用基礎(chǔ)上，重點在糖藥物與保健食品等涉及人體健康的領(lǐng)域、綠色植物農(nóng)用制劑與飼料添加劑等涉及糧食安全與食品安全的領(lǐng)域、碳水化合物生物質(zhì)能源與糖基化學(xué)品等涉及能源安全的領(lǐng)域取得突破，力爭為解決我國21世紀(jì)面對的糧食、能源、健康問題作出貢獻(xiàn)。　　希望這本書能讓國內(nèi)從事生命科學(xué)基礎(chǔ)與應(yīng)用研究的人員了解這門學(xué)科，更好地促進(jìn)學(xué)科間的聯(lián)合與合作，推動生命科學(xué)研究的發(fā)展?！　垬湔　?012年4月

內(nèi)容概要

　　《糖生物工程》由張樹政院士主編，各章節(jié)的編寫者均是國內(nèi)糖生物學(xué)和糖生物工程領(lǐng)域卓有建樹的專家、學(xué)者?！短巧锕こ獭妨⒆阌谔巧飳W(xué)和糖生物工程發(fā)展的實際，介紹了糖生物工程各個領(lǐng)域的現(xiàn)狀、趨勢、需求、技術(shù)和應(yīng)用前景。共分九章，分別從糖生物學(xué)與糖生物工程基礎(chǔ)、糖生物工程平臺技術(shù)、糖類藥物的化學(xué)與生物學(xué)、功能寡糖及其在食品保健中的應(yīng)用、植物糖生物學(xué)與糖鏈植物疫苗、糖生物工程與健康養(yǎng)殖、糖生物煉制及糖基產(chǎn)品、糖生物工程數(shù)據(jù)庫資源和糖生物工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景等方面論述，總結(jié)了國內(nèi)糖生物工程的研究成果和國際最新的研究動態(tài)?！　【帉戇^程力求數(shù)據(jù)翔實、觀點鮮明，可作為生物學(xué)相關(guān)專業(yè)研究生的教學(xué)參考書，也對糖生物學(xué)相關(guān)的醫(yī)藥、保健食品、綠色養(yǎng)殖、綠色種植等行業(yè)的從業(yè)者具有一定的參考價值。

作者簡介

　　張樹政，中國科學(xué)院院士，中科院微生物所研究員、博士生導(dǎo)師。20世紀(jì)60年代初，在國內(nèi)首先用紙電泳、酶譜和生長譜法分析比較了當(dāng)時在酒精工業(yè)界有爭議的不同種曲霉淀粉酶系的組成，確定了黑曲霉的優(yōu)越性。60年代闡明了白地霉的戊糖代謝途徑，發(fā)現(xiàn)白地霉中有甘露醇，查明了其合成途徑。發(fā)現(xiàn)并純化了NAP－甘露醇脫氫酶。70年代在國內(nèi)首先建立了等電聚焦和聚丙烯酰胺凝膠電泳等新技術(shù)。在紅曲霉糖化酶的研究中，首次得到該酶的結(jié)晶，并發(fā)現(xiàn)該酶的不同分子型存在構(gòu)象差異，證明是糖基化程度不同引起的（現(xiàn)稱為糖型）。80年代從事多種糖苷酶的應(yīng)用和基礎(chǔ)研究。90年代在國內(nèi)大力倡導(dǎo)糖生物學(xué)和糖工程前沿計劃，并建立了糖工程實驗室 。

書籍目錄

第一章 糖生物學(xué)與糖生物工程基礎(chǔ)第一節(jié) 糖生物學(xué)概述一、糖研究歷史的簡單回顧二、糖生物學(xué)研究內(nèi)容第二節(jié) 糖組與糖組學(xué)一、糖組和糖組學(xué)概念及早期研究歷史二、糖組三、糖組學(xué)第三節(jié) 糖生物工程技術(shù)與應(yīng)用一、糖生物工程的誕生與興起二、糖生物工程的研究進(jìn)展三、展望參考文獻(xiàn)第二章 糖生物工程平臺技術(shù)第一節(jié) 糖生物工程工具酶一、糖苷酶二、糖苷合酶三、糖基轉(zhuǎn)移酶第二節(jié) 寡糖產(chǎn)品規(guī)模化制備技術(shù)一、制備寡糖的原料二、寡糖制備技術(shù)第三節(jié) 功能糖的分離純化一、陰離子交換色譜二、親水作用色譜三、多孔石墨化碳色譜四、柱前衍生?反相高效液相色譜第四節(jié) 糖分析與結(jié)構(gòu)鑒定一、糖分析技術(shù)二、糖的結(jié)構(gòu)鑒定參考文獻(xiàn)第三章 糖類藥物的化學(xué)與生物學(xué)第一節(jié) 糖類藥物一、抗感染藥物二、抗血栓和凝血藥物三、 糖尿病治療藥物四、抗炎藥物五、神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療藥物六、胃腸道疾病治療藥物七、抗腫瘤藥物八 、糖類相關(guān)遺傳病治療藥物第二節(jié) 寡核苷酸類藥物一、三鏈形成寡脫氧核苷酸二、催化活性的寡核苷酸三、反義寡核苷酸四、富含CpG寡脫氧核苷酸五、小干擾RNA六、 核酸配體第三節(jié) 糖化學(xué)一、天然糖類產(chǎn)物的提取、分離和純化二、 糖類藥物分析第四節(jié) 糖生物學(xué)一、概論二、糖組學(xué)三、聚糖的類型、合成和代謝四、識別聚糖的蛋白質(zhì)五、糖基化與疾病第五節(jié) 展望參考文獻(xiàn)第四章 功能寡糖及其在食品保健中的應(yīng)用137第一節(jié) 功能寡糖的自然界來源及制備技術(shù)一、異麥芽寡糖二、果寡糖三、木寡糖四、低聚半乳糖五、大豆寡糖六、甘露寡糖七、殼寡糖八、褐藻酸寡糖第二節(jié) 功能寡糖生物活性功能研究一、功能寡糖抗氧化的作用機(jī)制二、功能寡糖免疫調(diào)節(jié)作用機(jī)制三、功能寡糖抗腫瘤作用機(jī)制四、功能寡糖調(diào)節(jié)腸道菌群的作用機(jī)制五、功能寡糖降血糖、降血脂以及預(yù)防肝臟疾病的作用機(jī)制六、功能寡糖的抗炎作用七、功能寡糖應(yīng)用的其它功能八、結(jié)語第三節(jié) 寡糖功能食品及保健品開發(fā)參考文獻(xiàn)第五章 植物糖生物學(xué)與糖鏈植物疫苗第一節(jié) 植物糖生物學(xué)一、植物細(xì)胞壁二、糖信號三、植物糖蛋白四、糖基轉(zhuǎn)移酶五、凝集素六、展望第二節(jié) 植物免疫與植物疫苗一、植物免疫的發(fā)展歷史二、植物疫苗簡介第三節(jié) 糖鏈植物疫苗的來源及活性基礎(chǔ)研究一、糖鏈植物疫苗的來源二、糖鏈植物疫苗的活性基礎(chǔ)研究第四節(jié) 糖鏈植物疫苗的開發(fā)與應(yīng)用一、寡糖激發(fā)子在防治作物病害上的應(yīng)用二、寡糖激發(fā)子激發(fā)植物抗寒性的應(yīng)用三、寡糖促進(jìn)植物生長四、寡糖生物農(nóng)藥的應(yīng)用前景參考文獻(xiàn)第六章 糖生物工程與健康養(yǎng)殖第一節(jié) 功能糖飼料添加劑一、殼寡糖二、果寡糖三、甘露寡糖四、褐藻酸寡糖五、大豆寡糖六、木寡糖七、異麥芽寡糖八、其它寡糖九、小結(jié)第二節(jié) 功能糖在水產(chǎn)及畜禽養(yǎng)殖中的作用一、概述二、功能糖在動物體內(nèi)的功效三、功能糖在水產(chǎn)及畜禽養(yǎng)殖上的發(fā)展趨勢和應(yīng)用現(xiàn)狀四、功能糖在水產(chǎn)及畜禽養(yǎng)殖應(yīng)用方面存在的主要問題五、功能糖在水產(chǎn)及畜禽養(yǎng)殖應(yīng)用方面的未來展望第三節(jié) 功能糖飼料添加劑的開發(fā)應(yīng)用一、功能糖飼料添加劑的意義和市場需求二、已有的功能糖飼料添加劑產(chǎn)品三、功能糖飼料添加劑的飼用效果和優(yōu)勢四、功能糖飼料添加劑產(chǎn)業(yè)化程度五、功能糖飼料添加劑產(chǎn)業(yè)化與其它產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度六、功能糖飼料添加劑的發(fā)展前景和存在問題參考文獻(xiàn)第七章 糖生物煉制及糖基產(chǎn)品第一節(jié) 碳水化合物生物煉制概念第二節(jié) 糖生物煉制的主要原料一、淀粉和糖類作物二、纖維素類植物三、海洋生物質(zhì)資源四、其它糖生物質(zhì)煉制資源第三節(jié) 糖生物煉制的關(guān)鍵技術(shù)一、糖平臺技術(shù)二、細(xì)胞工廠第四節(jié) 生物煉制產(chǎn)品開發(fā)一、生物燃料二、生物基化學(xué)品及生物材料參考文獻(xiàn)第八章 糖生物工程數(shù)據(jù)庫資源第一節(jié) 糖結(jié)構(gòu)與構(gòu)象數(shù)據(jù)庫一、糖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫二、糖結(jié)構(gòu)分析數(shù)據(jù)資源三、糖構(gòu)象數(shù)據(jù)庫第二節(jié) 與糖相關(guān)的蛋白數(shù)據(jù)庫一、糖蛋白數(shù)據(jù)庫二、與糖有關(guān)的酶的數(shù)據(jù)庫三、凝集素數(shù)據(jù)庫第三節(jié) 其它網(wǎng)站一、主要門戶網(wǎng)站二、其它網(wǎng)站參考文獻(xiàn)第九章 糖生物工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景第一節(jié) 糖藥物一、糖藥物前景二、糖藥物面臨挑戰(zhàn)第二節(jié) 糖功能食品一、糖功能食品發(fā)展現(xiàn)狀二、糖功能食品市場發(fā)展機(jī)遇三、糖功能食品發(fā)展建議第三節(jié) 功能糖在綠色種植業(yè)中的應(yīng)用第四節(jié) 糖工程產(chǎn)品在水產(chǎn)、畜禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用一、功能糖飼料添加劑在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用二、功能糖飼料添加劑在畜類生產(chǎn)中的應(yīng)用三、功能糖飼料添加劑在禽類生產(chǎn)中的應(yīng)用第五節(jié) 碳水化合物生物能源及糖基化學(xué)品一、生物質(zhì)能源及糖基化學(xué)品發(fā)展概況二、碳水化合物生物能源及糖基化學(xué)品發(fā)展遠(yuǎn)景第六節(jié) 迎接碳水化合物經(jīng)濟(jì)的到來參考文獻(xiàn)索引

編輯推薦

　　《糖生物工程》是國內(nèi)糖生物學(xué)和糖生物工程領(lǐng)域權(quán)威專家合作編著。全書依次介紹糖生物學(xué)及糖生物工程各領(lǐng)域的現(xiàn)狀、趨勢、需求、技術(shù)和應(yīng)用前景，包括糖生物學(xué)與糖工程基礎(chǔ)、糖生物工程平臺技術(shù)、糖基化與糖藥物、功能寡糖及其在食品保健中的應(yīng)用、植物糖生物學(xué)與糖鏈植物疫苗、糖生物工程與健康養(yǎng)殖、糖生物煉制及糖基產(chǎn)品、糖生物工程數(shù)據(jù)庫和糖生物工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景等方面論述，總結(jié)了國內(nèi)糖生物工程的研究成果和國際最新的研究動態(tài)。

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