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1、酶工程的研究进展及应用摘要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工业的发展起重要推动作用。本文主要综述了人工合成酶和模拟酶,核酸酶与抗体酶,以及非水系酶新酶种的理论和技术研究的最新进展及酶工程在各工业中的应用,对酶工程的发展前景进行了探讨。关键词：酶工程人工合成酶核酸酶应用前景ABSTRACTEnzymeengineeringisanimportantcomposingpartofmodernbiotechnologies,itwilltakegreateffectinindustryasanewtechnology.Thenewadvanceinen
2、zymeengineeringresearchsuchasartificiallysynthaseandmimicenzymes,ribozymeandabzyme,andthestreamofnewenzymeenzymesareintroducedandtheapplicationofenzymeengineeringinindustry.Theprospectsofenzymeengineeringarealsoexplored.Keywords:enzymeengineeringartificiallysynthaseribozymeapplication目录一前
3、言6二本论72.1酶工程的最新研究进展72.1.1人工合成酶和模拟酶[1－2]72.1.2 核酸酶和抗体酶[3～5]72.1.3非水系酶[6～7]82.2酶工程的应用92.2.1酶工程技术在医药工业中的应用92.2.2酶工程技术在环保中的应用102.2.3酶工程技术在食品工业中的应用102.2.4酶工程技术在农业中的应用112.3酶工程技术研究应用前景12三结论13一前言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。作为工业应用来说,主要目的就是利用酶的催化作用,在较为温和的条件下,如低温、低压等
4、,就可高效地将反应物转化为产物。但目前工业上直接利用酶制剂时还存在一些缺点,如稳定性差、使用效率低,不能在有机溶剂中使用,寿命不长等,造成了使用酶的成本升高.世界上围绕着解决这些问题开展了大量的研究.本文通过查阅大量资料,对酶工程的研究进展及应用进行简述。二本论2.1酶工程的最新研究进展2.1.1人工合成酶和模拟酶[1－2]人工合成酶在结构上具有两个特殊部位,一个是底物结合位点,一个是催化位点。业已发现,构建底物结合位点比较容易,而构建催化位点比较困难。2个位点可以分开设计。但是已经发现,如果人工合成酶有一个反应过渡态的结合位点,则该位点常常会同时具有结合位点和催化位点的
5、功能。人工合成酶通常也遵循Michaelis－Menten方程。例如.高分子聚合物聚-4-乙烯基吡啶-烷化物,具有糜蛋白酶的功能,含辅基或不含辅基的高分子聚合物,具有氧化还原酶、参与光合作用的酶和各种水解酶等功能。在模拟酶方面,固氮酶的模拟最令人瞩目。人们从天然固氮酶由铁蛋白和铁钼蛋白2种成分组成得到启发,提出了多种固氮酶模型。如过渡金属(铁、钴、镍等)的氮络合物,过渡金属(钒、钛等)的氮化物,石墨络合物,过渡金属的氨基酸络合物等。此外,利用铜、铁、钴等金属络合物,可以模拟过氧化氢酶等。近来,国际上已发展起一种分子压印(molecularimprinting)技术,又称为
6、生物压印(bioimprinting)技术。该技术可以借助模板在高分子物质上形成特异的识别位点和催化位点。目前,此项技术已经获得广泛的应用。例如,模拟酶可以用于催化反应,分子压印的聚合物可用作生物传感器的识别单元等。2.1.2 核酸酶和抗体酶[3～5]近年来,人们发现除去蛋白质具有酶的催化功能以外,RNA和DNA也具用催化功能。1982年Cech发现四膜虫的26SrNAD的前体,在没有蛋白质存在的情况下,能够进行内含子的自我剪接,形成成熟的rRNA,证明RNA分子具有催化功能,并将其称为核酸酶(ridozyme,有人译为核酶)。1995年Cuenoud又发现某些DNA分子
7、也具有催化功能。这就改变了只有蛋白质才具有催化功能的传统观念,也为先有核酸,后有蛋白质提供了进化的证据。进一步的研究发现核酸酶的一种多功能的生物催化剂,不仅可以作用于RNA和DNA,而且还可以作用于多糖、氨基酸酯等底物。核酸酶还可以同时具用信使编码功能和催化功能,实现遗传信息的复制、转录和翻译,是生命化过程中最简单、最经济、最原始的、催化核酸自身复制和加工的方式。核酸酶具有核酸序列的高度特异性。这种特异性使核酸酶具有很大的应用价值。只要知道某种核酸酶的核苷酸序列,就可以设计合成催化其自我切割和断裂的核酸组成。根据这些基因组的全
