李永峰，东北林业大学林学院，教授 博士生导师，主要教学经历（授课名称、起止时间、授课对象、授课学时、所在单位等）
《环境工程微生物学》：2006.9-2012.12；本科，32学时，东北林业大学
《环境毒理学》：2006.9-2012.12；本科，32学时，东北林业大学
《环境生物学》：2006.9-2011.7；本科，32学时，东北林业大学
《中国可持续发展》：2006.9-2012.12；本科，32学时，东北林业大学
。。。。。。  。。。。。。
《固体废弃物污染控制工程》：2006.9-2011.7；本科，32学时，上海工程技术大学
《生物化学》：2006.9-2011.7；本科，32学时，上海工程技术大学
《环境伦理学》：2006.9-2011.7；本科，32学时，上海工程技术大学
《生命科学概论》：2006.9-2011.7；本科，32学时，上海工程技术大学
。。。。。。  。。。。。。
主要教学、科学研究、实践经历（项目名称、项目来源、鉴定结论、获奖情况等）
1. 《环境生物技术原理与应用》研究生精品课程建设，2009-2010，东北林业大学
2. 《环境生物与毒理》研究生精品课程建设，2009-2010，东北林业大学
3. 强化发酵制氢系统产氢效能的技术与设备(2006AA05Z109)，国家863
东北林木良种基地普查，2007-2010，国家林业局

本书以现代生物化学基础知识为主体内容，强调生物化学原理在各个领域，尤其是在能源生产工程上的实际应用。全书内容共分四篇。第一篇为能源静态生物化学部分，主要介绍各生物大分子的结构、功能及其理化性质。第二篇为能源动态生物化学部分，主要介绍各生物大分子的代谢及其相互转化规律。第三篇为能源的生物化学代谢部分，主要介绍了能源生产的代谢途径及技术方法。第四篇为能源生物化学的实验，此十个实验为理论知识的实际操作部分。每章后附有习题，便于复习掌握所学知识要点。本书适合能源工程、环境科学与工程、生物能源、农业工程、化学工程、制药工程、发酵工程和食品工程等专业读者和科研技术人员阅读参考,也可供相关专业工程类学生作为教材使用。

纤维素原料水解时，还伴随有少量的半乳糖、甘露糖等其他六碳糖的产生，这些单糖经微生物作用也可生成乙醇。
现有的乙醇生产菌株生产能力参差不齐，一般情况下，具有工业应用价值的菌株应具备以下特性：
a.具有高的发酵性能，能快速并完全的将有效糖分转化为乙醇；
b.繁殖速度快，具有较高的比生长速率；
c.具有高的耐高浓度糖和乙醇的能力，即对自身的代谢底物和产物的稳定性好；
d.抗杂菌能力强，抗有机酸能力高，对杂菌的代谢产物稳定性好；
e.对复杂成分培养基适应能力强；
f.对温度、酸度和盐度突变性适应能力高，即自身具有较高的适应环境的能力。
自然界中，可发酵糖类物质生成乙醇的微生物种类繁多，包括细菌、丝状真菌和酵母，但其中可应用于大规模生产乙醇或具有工业应用价值的菌株很少。表15-1为几种常见的乙醇发酵微生物及其发酵底物。
在乙醇工业生产过程中，菌种的产乙醇能力和耐乙醇能力起着决定性作用。随着高浓度乙醇发酵技术在生产中的广泛应用，尤其是考虑到产品质量和经济效益，菌种的这两方面性能显得更加重要。酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae，又称啤酒酵母或面包酵母)和运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)在此方面具有明显优势，它们不仅生产乙醇的产量和产率高，而且耐乙醇能力较强。因此，在乙醇工业生产中得到了广泛研究与应用。
酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是酵解六碳糖的最佳菌株,如图15-1（a）。它有许多优良的特性，是一种安全的微生物，在厌氧条件下可以良好地生长并能够发酵葡萄糖获得较高的乙醇产率，同时还具有很好的乙醇耐受性。此外，对一些生长抑制因子如乙酸、糠醛等也具有较高的抗性。酿酒酵母不能直接利用木糖，但能够利用木酮糖，所以利用这个特点，通过基因工程手段引入木糖向木酮糖的代谢途径可以构建能够利用木糖的酿酒酵母重组菌株。
运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)能专一地发酵葡萄糖或果糖，并生成乙醇和CO2，其形状如图15-1(b)所示。运动发酵单胞菌耐糖能力高、耐乙醇能力强、低生物量和高乙醇收率以及发酵速度快等优点。具有独特的ED糖酵解途径和高效的将丙酮酸转化成乙醇的丙酮酸脱羧酶(PDC)和乙醇脱氢酶(ADH)酶系统，此外它对乙醇及纤维材料水解物中毒性因子有较高的耐受性，能够比传统酵母生产的乙醇高出5％～l0％，体积浓度高出5倍。但由于缺乏同化木糖的代谢途径而不能利用木糖，所以可以通过代谢工程的手段引入木糖代谢途径。

第一篇能源静态生物化学基础
第1章绪论1
1.1生物化学的含义1
1.2生物化学的研究内容1
1.3生物化学与其他生命科学的关系2
1.4生物化学与能源3
第2章蛋白质化学4
2.1概述4
2.1.1蛋白质的概念4
2.1.2蛋白质的分类4
2.1.3蛋白质的生物学功能6
2.2蛋白质的基本单位——氨基酸7
2.2.1氨基酸的结构通式8
2.2.2氨基酸的分类8
2.2.3氨基酸的性质10
2.3肽14
2.3.1肽的概念14
2.3.2生物活性肽14
2.4蛋白质的分子结构17
2.4.1蛋白质的一级结构17
2.4.2蛋白质的空间结构17
2.4.3蛋白质结构与功能的关系20
2.5蛋白质的性质21
2.5.1蛋白质分子的大小21
2.5.2两性解离和等电点21
2.5.3胶体性质21
2.5.4沉淀作用21
2.5.5变性作用21
2.5.6颜色反应22
2.6蛋白质及氨基酸的分离纯化与测定23
2.6.1分离纯化的一般原则及基本
步骤23
2.6.2分离纯化的基本方法24
2.6.3氨基酸的分离26
2.6.4蛋白质及氨基酸的分析测定27
习题30
参考文献30
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第3章核酸化学32
3.1概述32
3.1.1核酸的研究历史32
3.1.2核酸的化学组成33
3.2核酸的结构与功能37
3.2.1DNA的结构与功能37
3.2.2RNA的结构与功能39
3.3核酸的性质及纯度测定42
3.3.1核酸的溶解性42
3.3.2核酸的解离42
3.3.3核酸的紫外吸收42
3.3.4变性与复性43
3.3.5核酸的含量与纯度测定44
3.3.6核酸碱基序列的测定45
3.4核酸化学中的几种重要技术46
3.4.1核酸的分子杂交技术46
3.4.2PCR技术46
3.4.3基因定点突变技术47
3.4.4定向分子进化48
习题48
参考文献48
推荐书目49
第4章糖类的化学50
4.1概述50
4.1.1糖的定义与元素组成50
4.1.2糖的分类与命名50
4.1.3糖类的生物学功能51
4.2单糖的结构和性质51
4.2.1单糖的旋光性与开链结构51
4.2.2单糖的环状结构52
4.2.3单糖及其衍生物53
4.2.4单糖的性质57
4.3寡糖的结构和性质61
4.3.1双糖的结构和性质61
4.3.2三糖的结构和性质62
4.4多糖的结构和性质62
4.4.1同聚多糖62
4.4.2杂聚多糖64
4.5复合糖类66
习题68
参考文献68
推荐书目68
第5章脂类和生物膜化学69
5.1概述69
5.1.1脂质的概念69
5.1.2脂质的分类69
5.1.3脂类的生理功能70
5.2油脂的结构和性质70
5.2.1油脂的结构70
5.2.2油脂的性质71
5.3磷脂和固醇类73
5.3.1磷脂73
5.3.2固醇类76
5.4生物膜78
5.4.1生物膜的组成及结构模型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
习题81
参考文献81
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第6章酶化学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酶的组成及分类83
6.2酶的结构与功能的关系85
6.2.1活性部位和必需基团85
6.2.2酶原的激活86
6.2.3同工酶87
6.3酶催化反应的机制88
6.4酶促反应动力学89
6.4.1底物浓度对酶反应速率的影响89
6.4.2酶浓度对酶反应速率的影响91
6.4.3温度对酶反应速率的影响91
6.4.4pH值对酶反应速率的影响92
6.4.5激活剂对酶反应速率的影响92
6.4.6抑制剂对酶反应速率的影响92
6.5酶的制备94
6.5.1酶的制备及纯化94
6.5.2酶活性的测定94
6.6酶在工业上的应用及酶工程95
6.6.1酶在食品工业中的应用95
6.6.2酶在医药工业中的应用95
6.6.3酶在科研中的应用96
6.6.4酶工程96
习题97
参考文献97
推荐书目97
第7章维生素和辅酶98
7.1概述98
7.1.1维生素的含义及其生理功能98
7.1.2维生素的分类98
7.2水溶性维生素与辅酶98
7.2.1维生素B1与焦磷酸硫胺素
(TPP)98
7.2.2维生素B2与黄素辅酶99
7.2.3维生素PP与辅酶Ⅰ、辅酶Ⅱ101
7.2.4泛酸与辅酶A102
7.2.5维生素B6与磷酸吡哆素103
7.2.6生物素104
7.2.7叶酸与叶酸辅酶104
7.2.8维生素B12与辅酶B12106
7.2.9维生素C107
7.3脂溶性维生素107
7.3.1维生素A107
7.3.2维生素D108
7.3.3维生素E109
7.3.4维生素K110
习题111
参考文献111
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第二篇能源动态生物化学基础
第8章新陈代谢总论与生物氧化112
8.1新陈代谢总论112
8.1.1新陈代谢的概念112
8.1.2新陈代谢的研究方法114
8.1.3生物体内能量代谢的基本规律115
8.1.4高能化合物与ATP115
8.2生物氧化117
8.2.1生物氧化的概念和特点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
习题127
参考文献127
推荐书目127
第9章糖代谢128
9.1概述128
9.1.1多糖及寡糖的降解128
9.1.2糖的吸收与转运130
9.2糖的分解代谢131
9.2.1酵解途径(EMP)——糖的无氧
分解131
9.2.2三羧酸循环(TCA)——糖的需
氧分解136
9.2.3磷酸己糖途径(HMP)——糖需
氧分解的代谢旁路143
9.3糖的合成代谢145
9.3.1糖异生作用145
9.3.2糖原合成146
9.4糖代谢在工业上的应用148
9.4.1酒精发酵148
9.4.2甘油发酵149
9.4.3丙酮丁醇发酵149
9.4.4有机酸发酵149
习题151
参考文献151
推荐书目151
第10章脂类代谢152
10.1概述152
10.1.1脂肪的降解152
10.1.2脂肪的吸收与转运153
10.2脂肪的代谢154
10.2.1甘油代谢155
10.2.2脂肪酸的分解代谢156
10.2.3脂肪酸的合成代谢160
10.3磷脂代谢和固醇代谢165
10.3.1磷脂代谢165
10.3.2固醇代谢166
10.4脂质代谢在工业上的应用169
10.4.1脂质代谢在食品工业中的应用
（以共轭亚油酸为例）169
10.4.2多不饱和脂肪酸发酵170
10.4.3石油工业中的应用170
习题171
参考文献171
推荐书目171
第11章核酸代谢172
11.1核酸的降解和核苷酸代谢172
11.1.1核酸的酶促降解172
11.1.2核苷酸的分解代谢173
11.1.3核苷酸的合成代谢174
11.2DNA复制与修复177
11.2.1DNA复制有关的酶177
11.2.2DNA的复制方式179
11.2.3DNA复制过程180
11.2.4DNA畸变与遗传病182
11.2.5DNA损伤与修复185
11.3RNA的生物合成188
11.3.1RNA聚合酶188
11.3.2基因转录的过程189
11.3.3基因转录的方式192
11.3.4转录产物的加工修饰192
11.3.5RNA的复制合成195
习题196
参考文献196
推荐书目196
第12章蛋白质代谢197
12.1概述197
12.1.1蛋白质的消化与吸收197
12.1.2蛋白质的营养价值198
12.2氨基酸的代谢199
12.2.1氨基酸的脱氨基作用199
12.2.2氨基酸的脱羧基作用201
12.2.3氨与α酮酸的转化202
12.2.4个别氨基酸的分解代谢204
习题206
参考文献206
推荐书目206
第13章代谢的调节控制207
13.1生物体内的代谢调控模式207
13.1.1细胞分子水平的调控207
13.1.2体液激素的调控212
13.1.3神经系统的调控215
13.2反馈调节215
13.2.1前馈与反馈215
13.2.2反馈调节的机理216
13.3诱导与阻遏218
13.3.1酶的诱导合成218
13.3.2酶合成的阻遏作用220
13.3.3分解代谢产物对酶合成的
阻遏221
13.4代谢调控在工业上的实践意义221
习题222
参考文献222
推荐书目222
第三篇能源生物化学代谢
第14章微生物的产甲烷代谢与沼气化
工程223
14.1沼气发酵基本原理223
14.2产甲烷微生物224
14.2.1产酸发酵性细菌224
14.2.2产氢产乙酸菌226
14.2.3同型产乙酸菌226
14.2.4产甲烷菌227
14.3甲烷合成代谢途径240
14.3.1由H2和CO2形成甲烷240
14.3.2甲酸产甲烷途径245
14.3.3甲醇和甲胺产甲烷途径245
14.3.4乙酸产甲烷途径247
习题250
参考文献250
推荐书目251
第15章微生物的产乙醇代谢与燃料乙醇252
15.1产乙醇微生物252
15.1.1六碳糖发酵微生物252
15.1.2五碳糖发酵微生物254
15.1.3合成气发酵微生物256
15.2乙醇合成代谢途径259
15.2.1六碳糖乙醇发酵途径259
15.2.2五碳糖乙醇发酵途径264
15.2.3合成气乙醇发酵的代谢
途径265
15.2.4发酵运动单胞菌乙醇发酵
机理266
15.3乙醇发酵生产工艺与应用267
15.3.1淀粉类原料制取乙醇工艺267
15.3.2糖类原料生产燃料乙醇的
工艺268
15.3.3纤维类原料生产燃料乙醇
工艺269
习题272
参考文献272
推荐书目272
第16章石油与煤炭的微生物生理生化
代谢273
16.1微生物采油的生物化学机制273
16.1.1微生物采油技术的发展历程274
16.1.2采油微生物的分类275
16.1.3微生物开采石油的机理276
16.1.4现代技术在微生物采油中
的应用279
16.2石油中的硫酸盐还原菌280
16.2.1来源于地下油层水的硫酸
盐还原菌280
16.2.2非培养技术检测硫酸盐还
原菌283
16.2.3结论284
16.3煤炭中的微生物转化机理284
16.3.1煤的形成与微生物转化285
16.3.2煤炭微生物转化分类285
16.3.3煤炭微生物转化机理287
16.3.4煤炭转化微生物选育289
16.3.5煤炭微生物转化技术应用290
习题290
参考文献290
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第17章新能源的生物化学机理292
17.1生物制氢292
17.1.1生物制氢微生物292
17.1.2生物制氢机理294
17.2生物柴油300
17.2.1物理法301
17.2.2化学法301
17.2.3无催化剂条件下生产生物
柴油303
17.3生物甲醇303
17.3.1用矿物燃料生产甲醇304
17.3.2通过甲酸甲酯生产甲醇305
17.3.3甲烷选择性氧化生成甲醇305
17.3.4利用生物质制取甲醇305
17.3.5利用二氧化碳生产甲醇306
17.4生物丁醇306
17.4.1丙酮丁醇生产中常用的微
生物306
17.4.2丙酮丁醇的发酵机理307
17.4.3丙酮丁醇发酵技术309
17.5微生物燃料电池310
17.5.1产电微生物310
17.5.2MFC结构和工作原理316
17.5.3产电微生物电子传递机理317
习题319
参考文献319
推荐书目319
第四篇能源生物化学实验
实验1氨基酸和蛋白质的呈色反应320
实验2Molisch反应鉴定醛糖323
实验3酶的特性实验324
实验4磷钼酸法测定维生素C的含量325
实验5酵母核糖核酸的分离及组分鉴定326
实验6DNA的酶切分析328
实验7微生物沼气发酵330
实验8固定化酵母发酵产啤酒331
实验9餐厨垃圾厌氧制氢实验333
实验10卵磷脂的提取和鉴定335
参考文献336
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