生物酶工程與化學酶工程

時間：2012-8-27閱讀：1092

生物酶工程是近年發(fā)展起來的新的學科領(lǐng)域，其基礎(chǔ)是結(jié)構(gòu)生物學和生物信息學。是利用蛋白質(zhì)超分子結(jié)構(gòu)知識，采用基因工程和蛋白質(zhì)工程手段，對天然酶實施定向改造和體外分子操作，在開發(fā)新型和高質(zhì)量分析酶試劑等方面意義重大。生物酶工程是酶學原理和現(xiàn)代分子生物學技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，主要任務是：①利用微生物、動植物細胞作為生物反應器大量生產(chǎn)酶。目前已成功地生產(chǎn)出100多種酶。②通過基因工程技術(shù)，使酶基因發(fā)生定位突變，產(chǎn)生遺傳性修飾酶（突變酶）。③合成自然界不存在的新酶。雖然生物酶工程技術(shù)的發(fā)展尚處在幼年時代，但它將開創(chuàng)從分子水平根據(jù)遺傳設(shè)計藍圖創(chuàng)造出超自然生物機器的新時代。

生物酶工程的研究進展得益于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)知識的增長。如今，越來越多的酶的三維結(jié)構(gòu)被解析出來，成為重塑蛋白質(zhì)分子的依據(jù)。然而，在現(xiàn)階段我們還不具有“設(shè)計”蛋白質(zhì)的能力，這需要更加完備的結(jié)構(gòu)生物學知識。相對于其他各種功能蛋白質(zhì)，酶的結(jié)構(gòu)與功能研究還處于幼年期，在分析生物技術(shù)中的應用則更晚，但已經(jīng)展示出廣闊的發(fā)展前景。另外兩個值得關(guān)注的方向是抗體工程和抗體酶或催化抗體，它們將在分析生物技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用。

化學酶工程包括：①自然酶，是指由生物材料中分離出來的酶，主要靠微生物發(fā)酵生產(chǎn)，應用于工業(yè)和醫(yī)學。②化學修飾酶，是通過對酶分子實行“手術(shù)”以達到改構(gòu)和改性的目的，又稱“生物分子工程”，主要用于基礎(chǔ)酶學研究和疾病治療。③固定化酶，是將酶分子通過吸附、交聯(lián)、包埋及共價鍵結(jié)合束縛于某種特定支持物上而發(fā)揮酶的作弓：具有能反復使用、產(chǎn)物易純化、可用微電腦控制，實現(xiàn)自動化連續(xù)化生產(chǎn)等優(yōu)點。④人工合成酶，是根據(jù)酶的催化原理，模擬酶的催化功能，用化學方法合成具有專一性的催化劑。當前化學酶工程正在工業(yè)與醫(yī)學領(lǐng)域產(chǎn)生巨大經(jīng)濟效益。

在當今日新月異的生物技術(shù)中，酶工程的主要任務在于：①分解天然大分子如纖維素、木質(zhì)素等，使低分子有機物聚合、檢測與分解有毒物質(zhì)及廢物綜合利用等的新酶開發(fā)。②利用基因工程技術(shù)開發(fā)新酶種和提高酶產(chǎn)量。③固定化酶和細胞、固定化多酶體系及輔因子再生，特定生物反應器的研究和應用。④利用生物細胞（組織）研究酶傳感器。⑤酶的非水相催化技術(shù)，酶分子修飾與改造以及酶型催化劑人工合成的研究與應用。

生物酶工程與化學酶工程

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