能源生物化學

第一篇能源靜態(tài)生物化學基礎
第1章緒論1
1.1生物化學的含義1
1.2生物化學的研究內容1
1.3生物化學與其他生命科學的關系2
1.4生物化學與能源3
第2章蛋白質化學4
2.1概述4
2.1.1蛋白質的概念4
2.1.2蛋白質的分類4
2.1.3蛋白質的生物學功能6
2.2蛋白質的基本單位——氨基酸7
2.2.1氨基酸的結構通式8
2.2.2氨基酸的分類8
2.2.3氨基酸的性質10
2.3肽14
2.3.1肽的概念14
2.3.2生物活性肽14
2.4蛋白質的分子結構17
2.4.1蛋白質的一級結構17
2.4.2蛋白質的空間結構17
2.4.3蛋白質結構與功能的關系20
2.5蛋白質的性質21
2.5.1蛋白質分子的大小21
2.5.2兩性解離和等電點21
2.5.3膠體性質21
2.5.4沉淀作用21
2.5.5變性作用21
2.5.6顏色反應22
2.6蛋白質及氨基酸的分離純化與測定23
2.6.1分離純化的一般原則及基本
步驟23
2.6.2分離純化的基本方法24
2.6.3氨基酸的分離26
2.6.4蛋白質及氨基酸的分析測定27
習題30
參考文獻30
推薦書目31
第3章核酸化學32
3.1概述32
3.1.1核酸的研究歷史32
3.1.2核酸的化學組成33
3.2核酸的結構與功能37
3.2.1DNA的結構與功能37
3.2.2RNA的結構與功能39
3.3核酸的性質及純度測定42
3.3.1核酸的溶解性42
3.3.2核酸的解離42
3.3.3核酸的紫外吸收42
3.3.4變性與復性43
3.3.5核酸的含量與純度測定44
3.3.6核酸堿基序列的測定45
3.4核酸化學中的幾種重要技術46
3.4.1核酸的分子雜交技術46
3.4.2PCR技術46
3.4.3基因定點突變技術47
3.4.4定向分子進化48
習題48
參考文獻48
推薦書目49
第4章糖類的化學50
4.1概述50
4.1.1糖的定義與元素組成50
4.1.2糖的分類與命名50
4.1.3糖類的生物學功能51
4.2單糖的結構和性質51
4.2.1單糖的旋光性與開鏈結構51
4.2.2單糖的環(huán)狀結構52
4.2.3單糖及其衍生物53
4.2.4單糖的性質57
4.3寡糖的結構和性質61
4.3.1雙糖的結構和性質61
4.3.2三糖的結構和性質62
4.4多糖的結構和性質62
4.4.1同聚多糖62
4.4.2雜聚多糖64
4.5復合糖類66
習題68
參考文獻68
推薦書目68
第5章脂類和生物膜化學69
5.1概述69
5.1.1脂質的概念69
5.1.2脂質的分類69
5.1.3脂類的生理功能70
5.2油脂的結構和性質70
5.2.1油脂的結構70
5.2.2油脂的性質71
5.3磷脂和固醇類73
5.3.1磷脂73
5.3.2固醇類76
5.4生物膜78
5.4.1生物膜的組成及結構模型78
5.4.2生物膜的特性79
5.4.3生物膜的功能80
5.4.4膜生物工程80
習題81
參考文獻81
推薦書目81
第6章酶化學82
6.1概述82
6.1.1酶的概念82
6.1.2酶的催化特性82
6.1.3酶的組成及分類83
6.2酶的結構與功能的關系85
6.2.1活性部位和必需基團85
6.2.2酶原的激活86
6.2.3同工酶87
6.3酶催化反應的機制88
6.4酶促反應動力學89
6.4.1底物濃度對酶反應速率的影響89
6.4.2酶濃度對酶反應速率的影響91
6.4.3溫度對酶反應速率的影響91
6.4.4pH值對酶反應速率的影響92
6.4.5激活劑對酶反應速率的影響92
6.4.6抑制劑對酶反應速率的影響92
6.5酶的制備94
6.5.1酶的制備及純化94
6.5.2酶活性的測定94
6.6酶在工業(yè)上的應用及酶工程95
6.6.1酶在食品工業(yè)中的應用95
6.6.2酶在醫(yī)藥工業(yè)中的應用95
6.6.3酶在科研中的應用96
6.6.4酶工程96
習題97
參考文獻97
推薦書目97
第7章維生素和輔酶98
7.1概述98
7.1.1維生素的含義及其生理功能98
7.1.2維生素的分類98
7.2水溶性維生素與輔酶98
7.2.1維生素B1與焦磷酸硫胺素
(TPP)98
7.2.2維生素B2與黃素輔酶99
7.2.3維生素PP與輔酶Ⅰ、輔酶Ⅱ101
7.2.4泛酸與輔酶A102
7.2.5維生素B6與磷酸吡哆素103
7.2.6生物素104
7.2.7葉酸與葉酸輔酶104
7.2.8維生素B12與輔酶B12106
7.2.9維生素C107
7.3脂溶性維生素107
7.3.1維生素A107
7.3.2維生素D108
7.3.3維生素E109
7.3.4維生素K110
習題111
參考文獻111
推薦書目111
第二篇能源動態(tài)生物化學基礎
第8章新陳代謝總論與生物氧化112
8.1新陳代謝總論112
8.1.1新陳代謝的概念112
8.1.2新陳代謝的研究方法114
8.1.3生物體內能量代謝的基本規(guī)律115
8.1.4高能化合物與ATP115
8.2生物氧化117
8.2.1生物氧化的概念和特點117
8.2.2生物氧化中二氧化碳的生成118
8.2.3生物氧化中水的生成119
8.2.4氧化磷酸化作用124
習題127
參考文獻127
推薦書目127
第9章糖代謝128
9.1概述128
9.1.1多糖及寡糖的降解128
9.1.2糖的吸收與轉運130
9.2糖的分解代謝131
9.2.1酵解途徑(EMP)——糖的無氧
分解131
9.2.2三羧酸循環(huán)(TCA)——糖的需
氧分解136
9.2.3磷酸己糖途徑(HMP)——糖需
氧分解的代謝旁路143
9.3糖的合成代謝145
9.3.1糖異生作用145
9.3.2糖原合成146
9.4糖代謝在工業(yè)上的應用148
9.4.1酒精發(fā)酵148
9.4.2甘油發(fā)酵149
9.4.3丙酮丁醇發(fā)酵149
9.4.4有機酸發(fā)酵149
習題151
參考文獻151
推薦書目151
第10章脂類代謝152
10.1概述152
10.1.1脂肪的降解152
10.1.2脂肪的吸收與轉運153
10.2脂肪的代謝154
10.2.1甘油代謝155
10.2.2脂肪酸的分解代謝156
10.2.3脂肪酸的合成代謝160
10.3磷脂代謝和固醇代謝165
10.3.1磷脂代謝165
10.3.2固醇代謝166
10.4脂質代謝在工業(yè)上的應用169
10.4.1脂質代謝在食品工業(yè)中的應用
（以共軛亞油酸為例）169
10.4.2多不飽和脂肪酸發(fā)酵170
10.4.3石油工業(yè)中的應用170
習題171
參考文獻171
推薦書目171
第11章核酸代謝172
11.1核酸的降解和核苷酸代謝172
11.1.1核酸的酶促降解172
11.1.2核苷酸的分解代謝173
11.1.3核苷酸的合成代謝174
11.2DNA復制與修復177
11.2.1DNA復制有關的酶177
11.2.2DNA的復制方式179
11.2.3DNA復制過程180
11.2.4DNA畸變與遺傳病182
11.2.5DNA損傷與修復185
11.3RNA的生物合成188
11.3.1RNA聚合酶188
11.3.2基因轉錄的過程189
11.3.3基因轉錄的方式192
11.3.4轉錄產物的加工修飾192
11.3.5RNA的復制合成195
習題196
參考文獻196
推薦書目196
第12章蛋白質代謝197
12.1概述197
12.1.1蛋白質的消化與吸收197
12.1.2蛋白質的營養(yǎng)價值198
12.2氨基酸的代謝199
12.2.1氨基酸的脫氨基作用199
12.2.2氨基酸的脫羧基作用201
12.2.3氨與α?酮酸的轉化202
12.2.4個別氨基酸的分解代謝204
習題206
參考文獻206
推薦書目206
第13章代謝的調節(jié)控制207
13.1生物體內的代謝調控模式207
13.1.1細胞分子水平的調控207
13.1.2體液激素的調控212
13.1.3神經系統(tǒng)的調控215
13.2反饋調節(jié)215
13.2.1前饋與反饋215
13.2.2反饋調節(jié)的機理216
13.3誘導與阻遏218
13.3.1酶的誘導合成218
13.3.2酶合成的阻遏作用220
13.3.3分解代謝產物對酶合成的
阻遏221
13.4代謝調控在工業(yè)上的實踐意義221
習題222
參考文獻222
推薦書目222
第三篇能源生物化學代謝
第14章微生物的產甲烷代謝與沼氣化
工程223
14.1沼氣發(fā)酵基本原理223
14.2產甲烷微生物224
14.2.1產酸發(fā)酵性細菌224
14.2.2產氫產乙酸菌226
14.2.3同型產乙酸菌226
14.2.4產甲烷菌227
14.3甲烷合成代謝途徑240
14.3.1由H2和CO2形成甲烷240
14.3.2甲酸產甲烷途徑245
14.3.3甲醇和甲胺產甲烷途徑245
14.3.4乙酸產甲烷途徑247
習題250
參考文獻250
推薦書目251
第15章微生物的產乙醇代謝與燃料乙醇252
15.1產乙醇微生物252
15.1.1六碳糖發(fā)酵微生物252
15.1.2五碳糖發(fā)酵微生物254
15.1.3合成氣發(fā)酵微生物256
15.2乙醇合成代謝途徑259
15.2.1六碳糖乙醇發(fā)酵途徑259
15.2.2五碳糖乙醇發(fā)酵途徑264
15.2.3合成氣乙醇發(fā)酵的代謝
途徑265
15.2.4發(fā)酵運動單胞菌乙醇發(fā)酵
機理266
15.3乙醇發(fā)酵生產工藝與應用267
15.3.1淀粉類原料制取乙醇工藝267
15.3.2糖類原料生產燃料乙醇的
工藝268
15.3.3纖維類原料生產燃料乙醇
工藝269
習題272
參考文獻272
推薦書目272
第16章石油與煤炭的微生物生理生化
代謝273
16.1微生物采油的生物化學機制273
16.1.1微生物采油技術的發(fā)展歷程274
16.1.2采油微生物的分類275
16.1.3微生物開采石油的機理276
16.1.4現(xiàn)代技術在微生物采油中
的應用279
16.2石油中的硫酸鹽還原菌280
16.2.1來源于地下油層水的硫酸
鹽還原菌280
16.2.2非培養(yǎng)技術檢測硫酸鹽還
原菌283
16.2.3結論284
16.3煤炭中的微生物轉化機理284
16.3.1煤的形成與微生物轉化285
16.3.2煤炭微生物轉化分類285
16.3.3煤炭微生物轉化機理287
16.3.4煤炭轉化微生物選育289
16.3.5煤炭微生物轉化技術應用290
習題290
參考文獻290
推薦書目291
第17章新能源的生物化學機理292
17.1生物制氫292
17.1.1生物制氫微生物292
17.1.2生物制氫機理294
17.2生物柴油300
17.2.1物理法301
17.2.2化學法301
17.2.3無催化劑條件下生產生物
柴油303
17.3生物甲醇303
17.3.1用礦物燃料生產甲醇304
17.3.2通過甲酸甲酯生產甲醇305
17.3.3甲烷選擇性氧化生成甲醇305
17.3.4利用生物質制取甲醇305
17.3.5利用二氧化碳生產甲醇306
17.4生物丁醇306
17.4.1丙酮?丁醇生產中常用的微
生物306
17.4.2丙酮?丁醇的發(fā)酵機理307
17.4.3丙酮?丁醇發(fā)酵技術309
17.5微生物燃料電池310
17.5.1產電微生物310
17.5.2MFC結構和工作原理316
17.5.3產電微生物電子傳遞機理317
習題319
參考文獻319
推薦書目319
第四篇能源生物化學實驗
實驗1氨基酸和蛋白質的呈色反應320
實驗2Molisch反應鑒定醛糖323
實驗3酶的特性實驗324
實驗4磷鉬酸法測定維生素C的含量325
實驗5酵母核糖核酸的分離及組分鑒定326
實驗6DNA的酶切分析328
實驗7微生物沼氣發(fā)酵330
實驗8固定化酵母發(fā)酵產啤酒331
實驗9餐廚垃圾厭氧制氫實驗333
實驗10卵磷脂的提取和鑒定335
參考文獻336
推薦書目336