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21世紀(jì)的酶化學(xué)


化學(xué)先生 / 2019-07-27

      酶化學(xué)作為生物化學(xué)的一個(gè)分支，在過(guò)去的20年間得到了快速發(fā)展?，F(xiàn)代譜學(xué)表征手段和分子生物學(xué)方法在酶化學(xué)中的應(yīng)用，加深了對(duì)酶催化化學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。


        分子生物學(xué)的介人，使酶的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的研究，不只停留在酶與底物的相互作用、酶的活性中心表征、酶蛋白構(gòu)型及氨基酸側(cè)鏈基團(tuán)對(duì)酶催化功能的影響，而是可以通過(guò)基因序列測(cè)定，使基因發(fā)生定點(diǎn)突變和重組，改變DNA和氨基酸序列，從而大幅度提高酶的活性和對(duì)環(huán)境及反應(yīng)條件的耐受力。

        這一進(jìn)展大大拉近了酶催化與化學(xué)催化的距離，酶的基因工程和蛋白質(zhì)工程不但使食品、醫(yī)藥、輕工、農(nóng)業(yè)等生物催化的傳統(tǒng)領(lǐng)城煥發(fā)了青春，而且為酶催化在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

        20世紀(jì)70年代初發(fā)生的石油危機(jī)和近幾年原油價(jià)格的不斷上漲，以及化石燃料大量開(kāi)采和利用對(duì)人類(lèi)生存環(huán)境造成的不可逆破壞，迫使人們必須尋找新的能源和化工原料來(lái)源。

        21世紀(jì)酶催化在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用將不只局限在精細(xì)化工和手性藥物的合成，而是進(jìn)一步向能源、化工原料和環(huán)境科學(xué)領(lǐng)城滲透。深海和極地值藏著的大量可燃冰(冰甲烷)也許是地球留給人類(lèi)的最后一點(diǎn)較清潔的化石燃料，但開(kāi)采困難。

         一勞永逸的辦法是通過(guò)化學(xué)工業(yè)的綠色革命“回歸自然”，將希望寄托于太陽(yáng)能和生物質(zhì)轉(zhuǎn)化，在這一轉(zhuǎn)變過(guò)程中酶化學(xué)定會(huì)發(fā)揮不可替代的作用。作為生物與化學(xué)的交叉學(xué)科，酶化學(xué)最終將幫助人類(lèi)揭開(kāi)C、H、O、N、S和Fe、Mg、Cu、Zn、Ca等元素在自然界生命起源和演化過(guò)程中不斷循環(huán)的未解之謎。
 

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