基本信息
作者：曲音波 等著
出版日期：2017年1月
書號：978-7-122-27452-6
開本：16K 787×1092 1/16
裝幀：精
版次：1版1次
頁數：305頁
內容簡介
利用可再生性木質纖維素資源降解轉化生產液體燃料和化學品，實現非糧生物質生物煉製技術的產業化，將在解決我國當前資源、環境和農村發展等緊迫問題方面具有重要促進作用。
本書基於國家重點基礎研究發展計畫（973計畫）項目成果，系統介紹在長期的自然進化過程中所形成的多種多樣的木質纖維素降解系統，涉及厭氧細菌、好氧細菌、里氏木霉、青黴、粗糙脈孢菌、絲狀真菌、白蟻、瘤胃、堆肥、苧麻池和沼氣污泥等。本書內容原創度很高，集中介紹作者關於降解機制最新研究成果的同時，也闡述利用這些研究成果進行分子改造來提高酶系合成效率的策略。
本書可供生物工程、生化工程、生物技術、農業資源利用等領域的研究生和相關研究人員，以及生物能源企業技術人員參考閱讀。
目錄結構
1 導論：人類社會的可持續發展與木質纖維素降解酶系的改造
1.1 發展生物質經濟，應對人類社會可持續發展面臨的嚴峻挑戰 1
1.1.1 以石油為代表的化石能源的供應不可持續，急需開發綠色替代能源 1
1.1.2 減少溫室氣體排放、控制氣候變暖，實現綠色低碳經濟轉型 3
1.1.3 生物能源與生物煉製產業——經濟發展的新增長點 4
1.2 木質纖維素生物煉製產業發展面臨的機遇和挑戰 5
1.2.1 纖維素乙醇技術已開始進入產業化階段 5
1.2.2 木質纖維素生物煉製產業發展仍面臨巨大挑戰 8
1.3 木質纖維素資源高效生物降解轉化中的關鍵科學問題 11
1.3.1 木質纖維素類生物質的抗降解屏障 12
1.3.2 微生物木質纖維素降解酶系組成的複雜性和多樣性 15
1.3.3 微生物木質纖維素降解酶系合成的調節與控制 31
1.3.4 木質纖維素降解真菌的組學研究 38
1.4 纖維降解酶的分子改造與高效降解酶系的構建 40
1.4.1 纖維素酶家族及其催化結構域分子改造 40
1.4.2 纖維降解酶系組成的改造 45
1.4.3 人工構建高效纖維素降解複合酶體系 46
參考文獻 46
2 厭氧細菌纖維素降解多酶複合體的解析及重構
2.1 高溫厭氧纖維素降解細菌及其降解酶系統 53
2.1.1 高溫厭氧纖維素降解細菌的多樣性 53
2.1.2 高溫厭氧細菌纖維素降解酶系的多樣性 54
2.1.3 多模組糖苷水解酶熱適應性機制 56
2.1.4 糖苷水解酶底物選擇性機制 58
2.2 纖維小體的表達調控 59
2.2.1 纖維小體基因在基因組中的分布規律 59
2.2.2 熱纖梭菌纖維素降解相關酶系的表達調控 61
2.2.3 解纖維梭菌纖維素降解相關酶系的表達調控 62
2.2.4 纖維小體cip-cel基因簇的進化規律 63
2.3 纖維小體的解析、體外重構和性能改良 65
2.3.1 纖維小體模組單元的結構特徵 65
2.3.2 人工纖維小體構建及體外功能分析 69
2.3.3 產纖維小體梭菌的基因工程改造 71
2.3.4 纖維小體的體內功能分析及改良 74
2.4 纖維小體及產纖維小體梭菌在生物燃氣中的套用 76
2.4.1 生物燃氣的重要性 76
2.4.2 秸稈高效轉化生物燃氣的意義與瓶頸 77
2.4.3 纖維素降解菌強化同步糖化產氣研究現狀 77
2.4.4 產氫微生物群落結構解析 79
2.4.5 秸稈高效轉化生物氫烷工藝探索與中試實踐 81
2.5 展望 84
參考文獻 85
3 好氧細菌降解纖維素的機制
3.1 褐色熱裂孢菌的纖維素降解酶體系 95
3.2 哈氏噬纖維菌與纖維素降解 97
3.2.1 哈氏噬纖維菌纖維素酶的性質 98
3.2.2 哈氏噬纖維菌的糖轉運相關蛋白 99
3.3 滑動細菌的運動及分泌相關蛋白 100
3.4 預測的第三種纖維素降解機制模型 104
參考文獻 104
4 天然木質纖維素生物複合降解系統解析
4.1 白蟻木質纖維素降解系統 108
4.1.1 白蟻及其腸道消化系統 108
4.1.2 低等白蟻的木質纖維素降解系統 111
4.1.3 高等白蟻的木質纖維素降解系統 112
4.2 瘤胃纖維素降解微生物的元基因組學和元轉錄組學研究 114
4.2.1 瘤胃木質纖維素降解過程及其降解菌 115
4.2.2 瘤胃木質纖維素降解的元基因組學研究 116
4.2.3 瘤胃木質纖維素降解的元轉錄組學研究 120
4.3 堆肥微生物區系的動態變化和元蛋白組分析 121
4.3.1 堆肥微生物區系 122
4.3.2 堆肥微生物區系的動態變化 123
4.3.3 堆肥群落的功能分析 126
4.4 苧麻池元基因組文庫構建和功能基因篩選 126
4.4.1 鹼性苧麻池微生物多樣性分析 127
4.4.2 鹼性苧麻池Fosmid文庫的構建 127
4.4.3 Fosmid文庫中生物質降解酶的篩選 127
4.5 沼氣污泥元基因組文庫構建和功能基因篩選 129
4.5.1 厭氧沼氣發酵系統 129
4.5.2 沼氣厭氧發酵系統的群落結構解析 130
4.5.3 沼氣污泥的元基因組分析 131
4.5.4 沼液元基因組Fosmid文庫的構建和功能篩選 133
4.5.5 木質纖維素酶基因的獲取、表達和功能分析 134
參考文獻 137
5 里氏木霉纖維素降解酶系的合成調控與分子改造
5.1 誘導里氏木霉纖維素酶表達的外界因子及其作用方式 143
5.2 里氏木霉β-葡萄糖苷酶的種類及其功能研究 144
5.2.1 里氏木霉β-葡萄糖苷酶的種類 144
5.2.2 里氏木霉β-葡萄糖苷酶在纖維素酶誘導表達過程中的作用 145
5.3 與里氏木霉纖維素酶表達相關的轉錄因子 147
5.3.1 ACEⅡ 148
5.3.2 Xyr1 148
5.3.3 Cre1 149
5.3.4 ACEⅠ 150
5.3.5 Hap2 151
5.4 調控水解酶表達的信號途徑（信息高速公路） 152
5.4.1 環腺苷酸cAMP信號轉導途徑 152
5.4.2 G蛋白信號轉導途徑 152
5.4.3 MAPK信號轉導途徑 153
5.4.4 鈣離子信號轉導途徑 153
5.5 里氏木霉糖轉運蛋白在纖維素酶誘導合成中的作用 154
5.6 從“組學”的角度解析影響里氏木霉纖維素酶產量的關鍵因素 157
5.7 里氏木霉纖維素酶生物合成研究的新視點：表觀遺傳修飾 159
參考文獻 160
6 青黴木質纖維素降解酶系及其合成調控
6.1 草酸青黴的菌株選育和產酶特徵 165
6.1.1 草酸青黴的菌株選育 166
6.1.2 草酸青黴主要纖維降解酶的結構和性質 168
6.1.3 纖維素酶的翻譯後修飾及其作用 176
6.1.4 草酸青黴木質纖維素降解酶系合成的調控 178
6.2 草酸青黴基因組學、轉錄組學和蛋白分泌組學研究 182
6.2.1 草酸青黴的基因組和蛋白質組 182
6.2.2 野生株與高產纖維素酶突變株的比較基因組學研究 191
6.2.3 草酸青黴轉錄組學和分泌組學分析 195
6.3 草酸青黴纖維素酶合成調控中誘導信號的產生和傳遞 200
6.3.1 草酸青黴纖維寡糖轉運蛋白參與誘導物的轉運 201
6.3.2 草酸青黴的β-葡萄糖苷酶及其在纖維素酶系中的作用 205
6.3.3 胞內β-葡萄糖苷酶參與纖維素酶系的誘導合成 209
6.4 纖維素降解酶系表達調控網路中的信號傳遞 212
6.4.1 G蛋白信號通路與纖維素酶合成調控的關係 212
6.4.2 酪蛋白激酶2對纖維素酶和澱粉酶合成的正向調控作用 214
6.5 草酸青黴纖維降解酶系合成調控涉及的轉錄因子 215
6.5.1 草酸青黴轉錄因子基因缺失突變體庫的構建和篩選 216
6.5.2 CreA對纖維素酶表達的調控 219
6.5.3 ClrB對纖維素酶表達的調控 220
6.5.4 XlnR對纖維素酶表達的調控 223
6.5.5 轉錄因子對β-葡萄糖苷酶基因表達的調控 223
6.6 草酸青黴纖維降解酶系合成調控網路的解析與重構 225
6.6.1 CreA和ClrB調控纖維素酶基因表達的協同配合 226
6.6.2 纖維素酶與澱粉酶表達的耦聯調控 230
6.6.3 轉錄因子調控纖維素酶基因表達的劑量效應 234
6.6.4 胞內Bgl2與轉錄因子在表達調控中的累加效應 236
6.6.5 調控網路改造對木質纖維素降解酶系組成的影響 242
參考文獻 245
7 真菌纖維降解酶系合成、分泌及動態酶譜分析
7.1 粗糙脈胞菌纖維素降解酶系的合成與分泌機理 251
7.1.1 木質纖維素酶系的誘導 251
7.1.2 纖維素酶系表達的轉錄調控 256
7.1.3 內質網應激和纖維素酶合成分泌分子機理研究 258
7.2 絲狀真菌酶譜時序分析及胞外蛋白質組比較研究 263
7.2.1 糖苷水解酶動態酶譜方法的建立 264
7.2.2 黑麴黴、里氏木霉及草酸青黴酶譜時序分析 265
7.2.3 三類真菌胞外分泌蛋白質組學的差異比較 267
參考文獻 270
8 木質纖維素降解酶系的改造和高效酶系重構
8.1 底盤生物遺傳作業系統的構建和改造 275
8.1.1 底盤生物遺傳操作方法 275
8.1.2 底盤生物遺傳轉化系統的選擇標記 278
8.1.3 底盤生物遺傳操作的改造最佳化 279
8.2 酶合成調控元件——調控因子和啟動子改造 282
8.2.1 正調控轉錄因子 282
8.2.2 負調控轉錄因子 283
8.2.3 利用酶合成調控元件進行啟動子改造 284
8.3 轉譯後修飾對酶活性和分泌的影響 286
8.3.1 N-糖基化修飾途徑 286
8.3.2 N-糖基化修飾對酶活和分泌的影響 287
8.3.3 O-糖基化修飾途徑 288
8.4 複合酶系的復配及其在細胞工廠中的合成 292
8.4.1 木質纖維素的組成和結構 292
8.4.2 木質纖維素降解需要多種酶的共同作用 292
8.4.3 天然木質纖維素酶系的局限性和解決辦法 296
8.4.4 真菌中高效表達異源纖維素酶的問題和策略 299
參考文獻 299
