现代生物技术论文

在当今世界现代生物技术已被世界各国视为一种高新技术，特别是进入二十^一纪后，生

物技术与信息技术更成为领先技术，有人因此把二^一世纪称为生命科学的世纪”生物技术之

所以会被如此重视和关注，不仅是因为它是解决人类所面临的诸如食品短缺、健康问题、环境

问题及资源问题的关键技术，还在于因为它与理、工、农、医等科技的发展，与伦理、道德、

法律等社会问题都有着密切的关系，对国民经济将产生重大的影响。所以，生物技术既是现实

生产力，也是具有巨大经济效益的潜在生产力。因此，了解并学好生物技术不仅是必要的，而

且也是及时和重要的。在此我着重讨论生物技术中的一个方面一“酶工程”。

【1】“酶是生物体产生的具有活性的蛋白质（除个别有活性的RNA外），它可高效专一地催化特定的化学反应，且有反应条件温和、产物易纯化、反应能耗低、污染小、操作简单、是控制等特点。因此，它与传统的化学反应相比，具有较强的竞争能力。”

酶工程就是将酶或者微生物细胞，动植物细胞，细胞器等在一定的生物反应装臵中，利

用酶所具有的生物催化功能，借助工程手段将相应的原料

转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术。它包括酶制剂的制备，酶的固定化，酶的修饰与改造及酶反应器等方面内容

【2】“在2 0世纪中期，物理、化学、数学、信息科学广泛而又深入地渗入生物学，促使生物学发生了全面而又彻底的变化，开创了全新的分子生物学, 使生物学成为生命科学基础研究的中心学科。在分子生物学的推动下,2 0世纪70年代，以基因工程为代表的高新技术-生物技术的出现真正地开始了生物学的迅猛发展”。从那以后，伴随着第二代酶一一固定化酶及其相关技术的产生，酶工程才算真正登上了历史舞

台。固定化酶正日益成为工业生产的主力军，在化工医药、轻工食品、环境保护等领域发挥着

巨大的作用。不仅如此，还产生了威力更大的第三代酶，它是包括辅助因子再生系统在内的固

定化多酶系统，它正在成为酶工程应用的主角。

但人类的脚步并未停止，在取得一个个重大突破后，酶工程的研究又开始在分子水平发

展。【3】“通过基因操作，已实现了许多酶的克隆和表达。定点突变成为研究酶结构与功能的常规手段，并被广泛用于改善酶的性能。体外分子进化方法则大幅提高了酶分子的进化效率，并有可能发展新功能酶。融合蛋白技术的发展使构建新型多功能融合酶成为可能。”

酶作为一种生物催化剂，已广泛地应用于轻工业的各个生产领域。【4】“酶工程是研究酶的生产和应用的一门新兴学科，它的应用范围已遍及工业、农业、医药卫生行业、环保、能源开发和生命科学等各个方面

【5】“酶工程是现代生物技术的重要组成部分，它作为一项高新技术将为各工业的发展起重要推动作用”。因此在酶工程的研究上，它的应用是一个至关重要的内容。通过对酶工

程的了解可以将它的应用方向概括为以下几点。

—、食品加工中的应用

【6】“酶工程就是在一定的生物反应器内，利用酶的催化作用，进行物质转化的技术”，因此酶在食品工业中最大的用途是淀粉加工，其次是乳品加工、果汁加工、烘烤食品及

啤酒发酵。与之有关的各种酶如淀粉酶、葡萄糖异构酶、乳糖酶、凝乳酶、蛋白酶等占酶制剂

市场的一半以上。

目前，帮助和促进食物消化的酶成为食品市场发展的主要方向，包括促进蛋白质消化的

酶（菠萝蛋白酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶等），促进纤维素消化的酶（纤维素酶、聚糖酶等），

促进乳糖消化的酶（乳糖酶）和促进脂肪消化的酶（脂肪

酶、酯酶）等。

二、轻化工业中的应用

酶工程在轻化工业中的用途主要包括：洗涤剂制造（增强去垢能力）、毛皮工业、明胶制

造、胶原纤维制造（粘接剂）牙膏和化妆品的生产、造纸、感光材料生产、废水废物处理和饲料加工等。

三、医药上的应用

重组DNA 技术促进了各种有医疗价值的酶的大规模生产。【7】“酶蛋白的结构与功能的关系以及对酶进行再设计和定向加工,以发展更优良的新酶或新功能

酶”，因此用于临床的各类酶品种逐渐增加。酶除了用作常规治疗外，还可作为医学工程的某些组成部分而发挥医疗作用。如在体外循环装臵中，利用酶清除血液废物，防止血栓形成和体内酶控药物释放系统等。另外，酶作为临床体外检测试剂，可以快速、灵敏、准确地测定体内某些代谢产物，也将是酶在医疗上一个重要的应用。

四、能源开发上趵应用在全世界开发新型能源的大趋势下，利用微生物或酶工程技术从生物体中生产燃料也是人们正在探寻的一条新路。例如，利用植物、农作物、林业产物废物中的纤维素、半纤维素、木质素、淀粉等原料，制造氢、甲烷等气体燃料以及乙醇和甲醇等液体燃料。另外，在石油资源的开发中，利用微生物作为石油勘探、二次采油、石油精炼等手段也是近年来国内外普遍关注的课题。

五、环境工程上的应用在科学技术高度发展的同时，环境净化尤其是工业废水和生活污水的净化，作为保护自然的一项措施，具有十分重要的意义。

在现有的废水净化方法中，生物净化常常是成本最低而最可行的。微生物的新陈代谢过程，可以利用废水中的某些有机物质作为所需的营养来源。因此利用微生物体中酶的作用，可以将废水中的有机物质转变成可利用的小分子物质，同时达到净化废水的目的。人们利用基因工程技术创造高效菌种，并利用固定化活微生物细胞等方法，在废水处理及环境保护工作中取得了显著的成效。

与此同时我们还必须认识到【8】“随着基因工程和蛋白质工程的进展和应用酶工程在分子水平上的研究与应用也得到了迅猛发展。在酶基因克隆与异源表达、酶分子的定向改造和进化、融合蛋白与融合酶、酶的人工模拟（抗体酶、分

子印迹技术）和端粒酶,方面分的研究进展、趋势及其应用都非常突出” 。

而【9】“分子酶的研究进展分子酶工程学就是采用基因工程和蛋白质工程的方法和技术,研究酶基因的克隆和表达、酶蛋白的结构与功能的关系以及对酶进行再设计和定向加工,以发展更优良的新酶或新功能酶。

【10】“近年来,由于固定化细胞技术应用化、固定化酶反应器的推广应用,促进了食品添加剂新产品的开发,产品品种增加,质量”。

总之以酶的生产和应用的技术过程为主要内容的为酶工程,其主要任务就是是通过预先设计,经人工操作而获得大量所需的酶,并利用各种方法使酶发挥其最大的催化功能,它的应用范围已遍及工业、农业、医药卫生行业、环保、能源开发和生命科学等各个方面。

在谈及一切美好前景的同时，我们还必须注意酶是具有生物活性的催化剂因此在应用的过程会出现一些弊端，例如，稳定性差，酶活力较低，产生抗原性以及游离酶的一次性使用等，这些给酶制剂的研究和应用带来困难。为了改善不足，充分利用酶优点，还需要对不符合要求酶分子不断地进行修饰和改良，即“酶分子修饰”和“酶的固定化”。

最后我想申明一点虽然像酶工程等生物技术会为人类带来很大的益处，但我们必须认识