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21世纪的酶化学

化学先生 / 2019-07-27

酶化学作为生物化学的一个分支，在过去的20年间得到了快速发展。现代谱学表征手段和分子生物学方法在酶化学中的应用，加深了对酶催化化学本质的认识。

分子生物学的介人，使酶的结构与功能关系的研究，不只停留在酶与底物的相互作用、酶的活性中心表征、酶蛋白构型及氨基酸侧链基团对酶催化功能的影响，而是可以通过基因序列测定，使基因发生定点突变和重组，改变DNA和氨基酸序列，从而大幅度提高酶的活性和对环境及反应条件的耐受力。

这一进展大大拉近了酶催化与化学催化的距离，酶的基因工程和蛋白质工程不但使食品、医药、轻工、农业等生物催化的传统领城焕发了青春，而且为酶催化在化学工业中的应用创造了条件。

20世纪70年代初发生的石油危机和近几年原油价格的不断上涨，以及化石燃料大量开采和利用对人类生存环境造成的不可逆破坏，迫使人们必须寻找新的能源和化工原料来源。

21世纪酶催化在化学工业中的应用将不只局限在精细化工和手性药物的合成，而是进一步向能源、化工原料和环境科学领城渗透。深海和极地值藏着的大量可燃冰(冰甲烷)也许是地球留给人类的最后一点较清洁的化石燃料，但开采困难。

一劳永逸的办法是通过化学工业的绿色革命“回归自然”，将希望寄托于太阳能和生物质转化，在这一转变过程中酶化学定会发挥不可替代的作用。作为生物与化学的交叉学科，酶化学最终将帮助人类揭开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过程中不断循环的未解之谜。

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