酶学

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酶学的进展自1771年发现光合作用后,有无数科学家为酶学奋斗献身,已有6次诺贝尔奖与它的研究有关,但至今仍然没有完全揭开光合作用的谜底。虽然,我们无法用肉眼直接看到酶为植物建造的每一个绿色“工厂”,但无数个微型“工厂”却构成了目前世界上最大的利用光能的化工厂。据估计,地球上这些绿色“工厂”每年要消耗1500亿吨由二氧化碳提供的碳和250亿吨来自水的氢,贡献出4000亿吨氧气。酶是一种催化剂,这意味着它们不会成为终产物的组成部分。当生物化学反应结束后,只要将酶与反应产物分离,酶便能一次又一次地催化下一个相同的反应。在正常的情况下,只要有需要,酶就能不断地工作。与传统的化学反应相比,酶催化降低了反应的活化能,反应条件极其温和,不需要高温高压等剧烈的反应条件。酶反应的分子转化率高、专一性强,可获得高纯度的产品。
酶法生产日用化学品中最具有代表性的是用细菌腈水合酶生产丙烯酰胺。丙烯酰胺是乙烯基系列聚合物的水溶性单体,由丙烯腈水合反应生成。丙烯酰胺的聚合物也是水溶性的,广泛应用于功能性聚合物的原料如纸张增强剂、高分子凝聚剂、石油回收剂等。丙烯酰胺交联聚合而成的凝胶状物具有非常强的吸水性,可望用于园艺和沙漠绿化,以促进植物的生长。
生物活性肽,特别是寡肽,在免疫调节、激素调节、酶抑制、抗菌抗病毒等方面有广泛的应用前景,另外,调味肽在食品和药物生产上的商业潜力非常巨大。肽合成主要有3种方法:化学法、重组DNA技术和酶法。当前,在工业上采用最多的是化学法。酶法起步相对较晚,但其发展速度较快。因为在水相中肽键容易水解,导致副反应的产生,其次,作为底物的氨基酸衍生物在水相中的溶解度很低,随着非水相酶学的发展,阿斯巴甜、赖氨酸甜肽、血管紧张素、脑啡肽等寡肽的合成已获成功。
如今,在医药中间体和精细化工产品的生产中采用酶工艺的例子越来越多了,其中代表性的酶有蛋白酶、脂肪酶、酯酶、类固醇转化酶,等等。以酶工艺取代原有的化学工艺或者以生物产品取代原有的化工产品,这将较大减少化学污染物的产生,减少原材料、能量和水的消耗,对环境和工业生产都是实实在在的大好事。

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