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在生物工程界,，有一位魔術(shù)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(shù)師在那里活動(dòng),，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(dòng)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(yīng)用的實(shí)例,，而對(duì)于整個(gè)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(yīng)用而已,，2018諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)因達(dá)爾文進(jìn)化論的活學(xué)活用蛋白酶，一石又驚起千層浪,，讓人們?cè)俅握J(rèn)清"廬山真面目",，意識(shí)到生物工程界魔術(shù)師的重要作用。

酶 工 程

2018諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)

北京時(shí)間10月3日,，2018年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)新鮮出爐,，其中諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)一半頒給弗朗西斯·阿諾德（Frances H Arnold），獎(jiǎng)勵(lì)她實(shí)現(xiàn)了酶的定向轉(zhuǎn)化,，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)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(jiǎng)勵(lì)他們實(shí)現(xiàn)了多肽和抗體的噬菌體呈現(xiàn)技術(shù)"用進(jìn)化的力量解決化學(xué)問題是2018年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)成果。

酶定義

酶（enzyme）是由活細(xì)胞產(chǎn)生的,、對(duì)其底物具有高度特異性和高度催化效能的蛋白質(zhì)或RNA,。酶也具有一級(jí)、二級(jí),、三級(jí),，乃至四級(jí)結(jié)構(gòu)。按其分子組成的不同，可分為單純酶和結(jié)合酶,，僅含有蛋白質(zhì)的稱為單純酶,，結(jié)合酶則由酶蛋白和輔助因子組成。

蛋白酶是水解蛋白質(zhì)肽鏈的一類酶的總稱,。按其降解多肽的方式分成內(nèi)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(hào)稱是生物工程界的魔術(shù)師,，生命在它的指揮下,，協(xié)調(diào)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(jī)勃勃,、色彩斑斕,。

酶的特點(diǎn)

1926年，美國科學(xué)家薩姆納從刀豆種子中提取出脲酶的結(jié)晶,， 并通過實(shí)驗(yàn)證明： 脲酶是一種蛋白質(zhì),，弄清了酶就是蛋白質(zhì)，為此他獲得1946年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)金,。從此,，人們才逐步認(rèn)清"廬山真面目"，才意識(shí)到酶的重要作用,，現(xiàn)代微生物酶技術(shù)才真正起步,。到現(xiàn)在為止，人類已經(jīng)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(xué)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(gè)大氣壓,、100 多攝氏度的條件下，四五個(gè)小時(shí)只能使纖維稍稍松動(dòng),。而一旦纖維素酶出場(chǎng),，而且只是那么一點(diǎn)點(diǎn)纖維素酶，在常壓,、40 攝氏度的條件下,，四五個(gè)小時(shí)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(yīng),，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(jié)構(gòu)的物質(zhì)。形象一點(diǎn)的說法就是"一把鑰匙開一把鎖",、"一個(gè)蘿卜填一個(gè)坑",。纖維素酶只能把纖維素分解成葡萄糖，碰到蛋白質(zhì),、淀粉,、脂肪之類，它是無動(dòng)于衷的,。同樣,，那鷹胃里的胃蛋白酶，只對(duì)蛋白質(zhì)"情有獨(dú)鐘",，對(duì)纖維和其他有機(jī)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(duì)象"開刀",。

蛋白酶的定向進(jìn)化

弗朗西斯·阿諾德（Frances H Arnold）在1993年完成了酶的定向演化實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了她的理論,。經(jīng)過多年發(fā)展,，弗朗西斯·阿諾德（Frances H Arnold）的實(shí)驗(yàn)室生成的酶已經(jīng)能夠催化那些自然界中都不存在的化學(xué)反應(yīng)，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(nèi)許多材料制作的重要工具,，它在生產(chǎn)過程中能避免產(chǎn)生許多污染環(huán)境的副產(chǎn)物，蛋白酶定向進(jìn)化背后的機(jī)制如下：

第1步：向細(xì)菌的基因引入隨機(jī)的變異,。

第2步：變異后的基因產(chǎn)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(chǎn)生進(jìn)一步變異,，并反復(fù)循環(huán),。

自然界的進(jìn)化過程就是通過這樣的方式對(duì)生物進(jìn)行自然選擇，以便讓擁有形狀的個(gè)體能夠更好地壯大族群，這樣的自然選擇過程往往長達(dá)數(shù)萬年,，然而,，定向進(jìn)化所代表的蛋白質(zhì)人工篩選技術(shù)，為人類在微觀層面上操作蛋白質(zhì)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(nèi)產(chǎn)生極大的性狀改變，更容易產(chǎn)生人們需要的蛋白酶,，大大推進(jìn)了蛋白酶實(shí)際運(yùn)用的研究進(jìn)程,。感謝三位科學(xué)家，感謝它們讓人類駕馭生物工程界的魔術(shù)師成為可能,。(生物谷）