巴氏吸管由醫(yī)用級聚乙烯(PE)制成,管體
解密2018年諾貝爾化學獎之蛋白酶
在生物工程界,,有一位魔術師,,叫酶工程。它的魔力體現(xiàn)在凡是有生命的地方就有魔術師在那里活動,無論是花草樹木還是鳥獸魚蟲,,無論是高等的還是低等的,,動植物都需要酶來維持生命。人類更是須臾不可離酶,,新陳代謝過程的各種階段,,都需"望'酶'止渴"。
加酶洗衣粉洗衣粉,、多酶片等是酶工程在日常生活中應用的實例,,而對于整個酶工程來說,這僅是酶工程大海之滄海之一粟,,只是簡單的應用而已,,2018諾貝爾化學獎因達爾文進化論的活學活用蛋白酶,一石又驚起千層浪,,讓人們再次認清"廬山真面目",,意識到生物工程界魔術師的重要作用。
酶 工 程
2018諾貝爾化學獎
北京時間10月3日,,2018年諾貝爾化學獎新鮮出爐,,其中諾貝爾化學獎一半頒給弗朗西斯·阿諾德(Frances H Arnold),獎勵她實現(xiàn)了酶的定向轉化,,諾貝爾化學獎另一半頒給喬治·史密斯(George P Smith)和格雷戈里·溫特爾(Gregory P Winter),,獎勵他們實現(xiàn)了多肽和抗體的噬菌體呈現(xiàn)技術"用進化的力量解決化學問題是2018年諾貝爾化學獎成果。
酶定義
酶(enzyme)是由活細胞產生的,、對其底物具有高度特異性和高度催化效能的蛋白質或RNA,。酶也具有一級、二級,、三級,,乃至四級結構。按其分子組成的不同,,可分為單純酶和結合酶,,僅含有蛋白質的稱為單純酶,結合酶則由酶蛋白和輔助因子組成,。
蛋白酶是水解蛋白質肽鏈的一類酶的總稱,。按其降解多肽的方式分成內肽酶和端肽酶兩類,別名:枯草溶菌素,;解朊酶,;舒替蘭酶;得自地衣芽孢桿菌,。
酶號稱是生物工程界的魔術師,,生命在它的指揮下,,協(xié)調地演奏起一章章如詩如畫的生命交響曲來,世界因此而生機勃勃,、色彩斑斕,。
酶的特點
1926年,美國科學家薩姆納從刀豆種子中提取出脲酶的結晶,, 并通過實驗證明: 脲酶是一種蛋白質,弄清了酶就是蛋白質,,為此他獲得1946年諾貝爾化學獎金,。從此,人們才逐步認清"廬山真面目",,才意識到酶的重要作用,,現(xiàn)代微生物酶技術才真正起步。到現(xiàn)在為止,,人類已經完確定其成分和功能的酶有3000 多種,。
酶的性
酶的催化能力要比化學催化劑高出107~1013 倍。就拿纖維素的分解來說,,用5%的硫酸,,在4~5 個大氣壓、100 多攝氏度的條件下,,四五個小時只能使纖維稍稍松動,。而一旦纖維素酶出場,而且只是那么一點點纖維素酶,,在常壓,、40 攝氏度的條件下,四五個小時可以使50%的纖維素分解成葡萄糖,,這幾乎就是牛胃里發(fā)生的反應,,只不過容器換了一下。
酶的專一性
所謂專一,,是指一種酶只能作用于具有一定結構的物質,。形象一點的說法就是"一把鑰匙開一把鎖"、"一個蘿卜填一個坑",。纖維素酶只能把纖維素分解成葡萄糖,,碰到蛋白質、淀粉,、脂肪之類,,它是無動于衷的。同樣,,那鷹胃里的胃蛋白酶,,只對蛋白質"情有獨鐘",對纖維和其他有機物分子就毫無辦法了。鷹胃里除了主力軍胃蛋白酶之外,,還有淀粉酶,、纖維素酶、脂肪酶等許多酶,;牛胃里除了主力軍纖維素酶之外,,也還有胃蛋白酶、淀粉酶,、脂肪酶等許多酶,。這些酶分工明確,各司其職,,專找特定的對象"開刀",。
蛋白酶的定向進化
弗朗西斯·阿諾德(Frances H Arnold)在1993年完成了酶的定向演化實驗,實現(xiàn)了她的理論,。經過多年發(fā)展,,弗朗西斯·阿諾德(Frances H Arnold)的實驗室生成的酶已經能夠催化那些自然界中都不存在的化學反應,從而制造出全新材料,。她的這些"量身定制"酶如今已是包括藥物在內許多材料制作的重要工具,,它在生產過程中能避免產生許多污染環(huán)境的副產物,蛋白酶定向進化背后的機制如下:
第1步:向細菌的基因引入隨機的變異,。
第2步:變異后的基因產生各種不同蛋白酶,。
第3步:篩選出所有好用的蛋白酶,比如生物燃料和藥物,,丟棄不好用的蛋白酶,。
第4步:回到步,讓好用的蛋白酶基因產生進一步變異,,并反復循環(huán),。
自然界的進化過程就是通過這樣的方式對生物進行自然選擇,以便讓擁有形狀的個體能夠更好地壯大族群,,這樣的自然選擇過程往往長達數(shù)萬年,,然而,定向進化所代表的蛋白質人工篩選技術,,為人類在微觀層面上操作蛋白質等大型分子提供了有利武器,,由于目的性明確,可能在很少的代數(shù)內產生極大的性狀改變,,更容易產生人們需要的蛋白酶,,大大推進了蛋白酶實際運用的研究進程。感謝三位科學家,,感謝它們讓人類駕馭生物工程界的魔術師成為可能,。(生物谷)