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| 內容簡介： |
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全书共分为7章，包括生物合成基本原理,次生代谢产物生物合成研究方法，次生代谢产物生物合成途径，植物次生代谢产物生物合成调控原理及应用，微生物次生代谢产物生物合成调控原理及应用，代谢网络调控研究方法及应用，次生代谢产物生物合成研究新进展。本书可作为从事教学,科研及生产技术人员的参考书,也适用于生物化工,生物制药,生物工程,生物技术,药学及相关专业的学生使用。
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| 關於作者： |
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余龙江，华中科技大学生命科学与技术学院，教授。教育部高校生物工程与生物技术专业教学指导分委会委员。国家科技部生物医药领域中小企业科技创新基金评审专家，教育部科技奖励和科技成果鉴定评审专家，科技部农业科技成果转化项目评审专家。研究方向：资源生物学与生物技术，即通过重要生物资源的系统基础研究及其应用关键技术攻关，实现其在医药食品,生物化工及环保等领域的应用，重点致力于生物资源的筛选,选育,评价,保护和科学利用方面的基础性和关键性问题的研究与应用，突破重大问题及关键技术，实现系列重要生物产品的低成本绿色制造。作为课程负责人，先后建设并承担了多门本科生和研究生课程，目前，有两门课程分别建成省级和国家 级精品课程。在课程教学中，不断将学科发展和自己科研成果融入教学中，及时更新电子教案，运用大量图片和实物等，教案简洁,生动，教学内容新,信息量大，突出地采用了探究式教学方法，显著提高了教学效果和质量。课堂上，他始终充满激情，对待学生既有热情又有耐性，所授课程深受学生欢迎。2008年被评为华中科技大学教学名师，2010年获宝钢教育基金优 秀教师奖,湖北高校名师,华中科技大学立德树人奖。
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| 目錄：
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第1章 生物合成基本原理1
1.1基本概念1
1.1.1生物合成概念1
1.1.2次生代谢产物2
1.1.3次生代谢产物基本生物合成途径7
1.2生物合成基本要素10
1.2.1小分子前体10
1.2.2生物能13
1.2.3还原力14
1.2.4酶的种类15
1.3生物合成基本反应类型23
1.3.1CC共价键的断裂与生成23
1.3.2基团转移反应24
1.3.3重排及烃化反应28
1.3.4氧化还原反应30
1.4生物合成基本调控原理32
1.4.1生物固有的调控机制32
1.4.2人工干预生物合成的作用原理37
参考文献41
第2章 次生代谢产物生物合成研究方法43
2.1研究生物合成途径的一般方法43
2.1.1前体饲喂法43
2.1.2无细胞体系酶法44
2.1.3同位素示踪法45
2.1.4诱导剂或抑制剂添加法46
2.1.5突变株法46
2.1.6基于分子生物学的研究方法47
2.2研究次生代谢调控的一般方法50
2.2.1转录水平调控方法50
2.2.2翻译水平调控方法51
2.3基于网络的系统生物学研究方法53
2.3.1基因组学方法54
2.3.2转录组学方法54
2.3.3蛋白质组学方法54
2.3.4代谢组学方法55
2.3.5基于网络的代谢途径分析方法57
2.4基于次生代谢产物的分析方法58
2.4.1目标代谢物分析法58
2.4.2代谢轮廓法59
参考文献60
第3章 次生代谢产物生物合成途径63
3.1生物碱63
3.1.1生物碱定义,分布与分类63
3.1.2生物碱生物合成途径64
3.1.3长春花生物碱生物合成分子生物学研究概述72
3.2萜类75
3.2.1萜类分布与分类75
3.2.2萜类生物合成途径76
3.2.3萜类生物合成分子生物学研究概述82
3.3黄酮类85
3.3.1黄酮类分布与分类85
3.3.2黄酮类生物合成途径86
3.3.3黄酮类生物合成分子生物学研究概述88
3.4香豆素与木脂素90
3.4.1香豆素与木脂素结构类型和分布90
3.4.2香豆素与木脂素生物合成途径92
3.5蒽醌类94
3.5.1蒽醌类分布,结构类型与分类94
3.5.2蒽醌类物质合成途径95
3.5.3蒽醌生物合成分子生物学概述96
3.6皂苷类98
3.6.1皂苷类结构类型,分类及分布98
3.6.2植物皂苷生物合成分子生物学概述100
3.7聚酮类101
3.7.1源于聚酮途径的次生代谢产物101
3.7.2聚酮类生物合成途径102
3.7.3聚酮的模块化生物合成及多酶复合物105
3.8-内酰胺类107
3.8.1-内酰胺类抗生素化学结构概要107
3.8.2-内酰胺类生物合成途径108
3.8.3-内酰胺类生物合成途径中的相关酶类108
3.9氨基糖苷类生物合成途径111
3.10非核糖体途径多肽类112
3.10.1非核糖体途径多肽类的存在与应用概述112
3.10.2NRPs生物合成机制113
3.10.3NRPSs模块化合成的结构域114
参考文献116
第4章 植物次生代谢产物生物合成调控原理及应用117
4.1植物次生代谢产物概述117
4.2植物次生代谢产物生物合成调控118
4.2.1植物次生代谢调控特点118
4.2.2个体水平的调控及应用119
4.2.3细胞水平的调控及应用121
4.2.4分子水平的调控及应用126
4.3植物次生代谢产物的药源途径128
4.3.1药用植物人工种植128
4.3.2化学全合成与半合成130
4.3.3植物细胞大规模培养130
4.3.4毛状根培养137
4.3.5植物内生真菌138
4.4植物次生代谢产物合成调控原理举例141
4.4.1紫杉醇生物合成的代谢调控141
4.4.2人参皂苷生物合成的代谢调控145
参考文献149
第5章 微生物次生代谢产物合成调控原理及应用152
5.1微生物次生代谢产物及其生物合成特点152
5.1.1微生物次生代谢产物概述152
5.1.2微生物次生代谢的特点160
5.2微生物合成次生代谢产物的调控原理162
5.2.1微生物次生代谢酶的调控163
5.2.2分解代谢物对次生代谢的调节167
5.2.3环境因子对次生代谢的调控171
5.2.4基于代谢网络的次生代谢调控176
5.3微生物次生代谢产物合成调控策略180
5.3.1基于目标次生代谢产物生理作用的调控策略180
5.3.2 基于目标次生代谢产物合成代谢网络的调控策略181
5.3.3优化微生物细胞环境的调控策略，促进目标次生代谢产物合成184
5.4微生物次生代谢产物生物合成调控应用187
5.4.1超表达紫杉醇合成关键酶基因，促进紫杉醇合成187
5.4.2 构筑新的合成途径，促进ARA和EPA油脂合成192
5.4.3优化控制红法夫酵母培养基，促进虾青素产物大量积累194
参考文献200
第6章 代谢网络调控研究方法及应用203
6.1代谢网络的概念203
6.1.1代谢网络的基本属性203
6.1.2代谢网络结构与层次204
6.2代谢网络的定量分析206
6.2.1代谢物流分析207
6.2.2代谢控制分析210
6.2.3生化系统理论211
6.2.4代谢网络优化212
6.3代谢网络调控在次生代谢研究中的应用214
6.3.1代谢网络调控研究的意义214
6.3.2植物次生代谢网络与环境胁迫219
6.3.3调控实例青蒿素生物合成代谢网络及其环境因子的研究223
6.3.4网络调控在微生物代谢工程研究中的应用227
6.3.5复杂代谢网络调控实例230
参考文献232
第7章 次生代谢产物生物合成研究新进展234
7.1代谢工程及其在次生代谢产物生物合成中的应用进展234
7.1.1代谢工程概念234
7.1.2聚酮类化合物代谢工程进展235
7.1.3黄酮类化合物代谢工程进展237
7.1.4萜类化合物代谢工程进展238
7.2合成生物学及其在次生代谢产物生物合成中的应用242
7.2.1合成生物学概念242
7.2.2合成生物学研究思路243
7.2.3合成生物学在次生代谢产物合成中的应用前景244
参考文献247
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| 內容試閱：
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次生代谢产物是指植物或微生物在次生代谢途径产生的化合物。依据与生物的生长繁殖和发育密切相关的程度，可以将代谢分为初生代谢和次生代谢，相应的代谢产物分别称为初生代谢产物和次生代谢产物。虽然次生代谢产物对合成它的植物或微生物的生长繁殖及发育过程没有显著影响，却是人类生活必不可少的重要物质，涉及药物,营养保健品,色素等诸多重要产品，尤其是包含了大量来自植物次生代谢过程合成的天然药物或者药物前体，以及微生物次生代谢过程合成的抗生素等药物。天然药物是人们在长期同疾病斗争过程中经过筛选证实其疗效而积累并保留下来的人类共同的宝贵财富。生物合成药物特别是天然药物在回归自然世界潮流中再次焕发出强大生命力，展示其广阔发展前景。目前，天然药物占到所有药物的约60％，这其中直接作为药物使用的仅占5％左右，其余55％一般作为药物前体经半合成修饰后成为药物。尽管次生代谢产物与合成它的植物或微生物本身的基本生命活动并无直接关联，但次生代谢产物中的许多却与信号传递,竞争拮抗等生命活动及生理功能密切相关；虽然次生代谢产物通常在生物体或其细胞中的生物合成量远少于初生代谢产物，但其结构及生理活性却是多种多样。因此，次生代谢产物是生物学,化学和药学领域长期关注的重点和热点，更是新药发现,研究与开发的重要来源。研究次生代谢产物的生物合成是天然药物和生物制药的一个重要领域，是研究生物如何从小分子的前体经过系列顺序协作的酶催化反应形成不同的化学结构，研究内容不仅包括多步骤的生物合成途径,催化合成反应的酶学特性，还包括生物是如何对与该生物合成途径密切相关的代谢网络进行协调调控，广泛涉及天然药物化学,生物化学,生理学和分子生物学等不同学科和分支的理论和技术原理。次生代谢的生物合成研究将回答生物学,化学和药学领域共同关注的基本问题：自然界中这些成分究竟是如何产生的?相关的酶催化生化反应调节机制如何?这些酶催化反应是如何联系在一起，通过顺序协作的方式共同完成那些具有复杂化学结构的天然药物的合成?这一连续的酶催化反应过程在生物体或其细胞内是如何受调控的?回答了这些基本问题，就有可能指导我们从生物群体,个体,细胞及分子等不同层次对这一代谢过程进行有效调控，以达到在生产实践中提高天然药物成分产量或发现和发展更具应用价值的药物的目的，同时对植物化学及其分类学科的发展具有重要的指导意义。本书作者结合自身二十多年来的科研及应用实践，在系统总结多年相关科研及讲授生物技术,生物制药工程,生物工程,生化与分子生物学,微生物学,植物学等硕士点的研究生课程生物合成与天然产物基础上编写而成。本书从次生代谢产物生物合成的角度，系统地讲述了次生代谢产物的生物合成及其调控的原理和研究方法，并介绍了大量天然活性物质的生物合成途径,合成代谢调控及其最新研究进展。全书共分为7章，各章既自成体系,重点突出，又相互联系,由浅入深。本书具有如下特点：①学科综合,交叉性强。内容涉及天然药物化学,天然有机化学,生物化学,生理学及分子生物学等多学科的交叉融合，体现当代大科学发展的特征和趋势，有助于提高学生综合分析和解决问题的宏观思维能力。②内容新颖,重点突出。本书体现当今天然产物及生物合成研究领域发展趋势，重点突出植物次生代谢最新研究进展，强调代谢途径间相互联系和基于代谢网络的调控理念，注重介绍与次生代谢密切相关的合成生物学及代谢工程等新兴发展方向的最新进展。③通俗易懂,应用性强。本书由经验较为丰富的科研团队编写，在讲述基本原理基础上，结合典型天然药物具体实例进行案例分析，将理论学习与实际应用有机结合，增加了本书的可读性和实用性。本书由余龙江教授科研教学团队编写，全书构架和目录由余龙江教授牵头设计，并组织大家通力合作完成。其中，第一章由余龙江,赵春芳,宋广浩和杨秦编写，第二章由余龙江,赵春芳,刘浩,宋广浩,李书涛,宋蔚,张华,廖娜和李三杰等编写，第三章由赵春芳,宋广浩,刘浩等编写，第四章由余龙江,付春华,董艳山,张长银等编写，第五章由余龙江,赵春芳,王红波,汪文俊,刘建民,张鹏,白云,朱圆敏等编写，第六章由赵春芳,田根根编写，第七章由余龙江,赵春芳和张立伟等编写。本书作者均是在天然产物,天然药物及生物制药领域从事研究开发和教学实践的教师，同时本书也得到了该领域有重要贡献的研究生大力协助，尤其要感谢赵春芳,徐航,张稀雯,张蒙等人的辛勤劳动。本书内容是作者多年教学与研发经验的凝炼，希望给相关专业的人才培养,科学研究和生产实践提供帮助。尽管本书作者非常努力，也参考了大量相关科技资料，但由于时间较紧,精力有限，书中不妥之处恳请读者指正为谢，以便作者不断完善提高。编者2016年11月
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