好天文的作业--酶分子修饰技术应用及展望
2008-11-17 00:19阅读：
所谓酶分子就是具有完整的化学结构和空间结构的生物大分子。酶分子的结构决定了酶的性质和功能，当酶分子的结构发生改变时，将会引起酶的性质和功能的改变。酶是一种生物催化剂，它具有作用专一性强、催化效率高可调节等特点，能在常温常压和低浓虚条件下进行复杂的生化反应。值得一提的是酶的催化在于能结合底物产生过渡态同时降低能障，以达到催化的目的。可以说没有酶，就没有生物体的一切生命活动。现代意义上的酶工程是在近几十年会兴起的高科技。
酶在我们的生活中应用很广泛，例如近年来在哺乳动物的免疫系统中已制备了50多种催化性抗体，尤其在工业和临床医药上应用更为广泛。但由于酶是蛋白质,稳定性差,且在生物体内有较强的免疫原性,因而严重制约了其应用。酶在生物体外应用中存在的稳定性差等不足，导致酶分子修饰技术的产生。酶分子修饰技术是通过各种方法使霉分子的结果发生某些改变，从而改变霉的某些特性和功能技术的过程。通过酶分子修饰技术技术可以使酶分子结构发生某些变化，就有可能提高酶的活力，增强酶的稳定性，降低或消除酶的抗原性等，同时通过酶分子修饰，研究和了解酶分子中主连、侧链、组成单位、金属离子和各种物理因素对酶分子空间构想的影响，可以进一步探讨其结构与功能之间的关系，所以酶分子修饰技术在酶学和基因工程研究方面有着重要的意义。尤其是20世纪80年代以来，已将酶分子修饰与基因工程技术结合在一起，通过PCR技术改变DNA中的碱基序列，使酶分子修饰技术的信息储存在DNA分子中，这样酶分子修饰展现出更加广阔的前景。酶分子修饰技术的应用存在于我们生活的各个方面。如工业、食品、农业、医药、环保……
在石油开采方面的应用---嗜极菌。所谓嗜极菌就是在极端环境下能够生长的微生物。石油开采石油开采过程中,利用粘胶混合细沙在岩石床上加压,出现裂缝后,用超嗜热酶可以提高油和气的流动性,加速石油或天然气的流出。
在食品保藏方面--溶菌酶。溶菌酶是一种无毒、无害、安全性很高的高盐基蛋白质，且具有一定的保健作用。它不仅能选择性地分解微生物，而且又不作用于其他物质。该酶对革兰氏的枯草杆菌、耐辐射微球菌有强力分解作用，对大肠杆菌、普通变球菌和副溶血性弧菌等革兰氏阴性菌也有一定程度的溶解作用。其同植酸、聚合磷酸盐、甘氨酸等结合使用，可大大提高防腐效果。由于溶菌酶有很好的抑菌作用
，因此在食品保藏中的作用引起了广泛的重视
在食品加工、运输和保藏过程中，常常由于受到氧气、微生物、温度、湿度、光线等因素的影响，而使食品的色、香、味及营养发生变化，甚至导致食品败坏、降低食品的食用价值。因此，如何尽可能地保存食品原有的优良品质特性始终是食品加工、运输和保存过程中的一个重要环节。酶法保鲜作为一种新的保鲜技术正引起人们的极大关注，且具有非常广泛的前景。
酶技术应用于粮食加工。作为工业部门中产值最大的一块，1999年中国食品工业产值达7900亿元，占工业总产值11%，但利税占工业的20%。食品工业“九五”和“十五”的发展重点之一是大力发展进入一日三餐的方便营养食品，包括传统主食的现代化，以及满足不同人群需要的特种营养食品。过去20年，酶制剂的80%服务于淀粉深加工，也结合了上述食品发展重点，但尚不全面。因为淀粉糖化之淀粉糖和酒精、味精、柠檬酸等发酵制品，只是食品工业产值中的4%左右。只解决了一日三餐的小部分，尚有不少工作要做。
一日三餐中消耗量最大的是主食，中国传统的粮食加工是大米、白面和玉米面。在北方以面食为主。至今大量的商品进入市场的粮食成品以面食为主。北京市场消费面粉70万吨，其中38万吨是面食制品。然而中国的面粉由于小麦品种问题，导致口感较差。国际上通常使用面粉改良剂。中国批准使用的有溴酸钾等。但是前几年国际粮农卫生组织食品添加剂法规委员会指出，溴酸钾残留有致癌毒性，建议不要在面粉中使用。中国周边地区也相应停止使用。
因此，中国食品添加剂标准化技术委员会提出建议：在面粉中停止使用溴酸钾。目前国内研究开发天然无害面粉改良剂成为热点，其中比较重要的一种方法是酶制剂（包括淀粉酶、蛋白酶和木聚糖酶等）和维生素C。此外日本推出了谷氨酰胺转氨酶，这能催化蛋白质分子之间和分子之内酰基的转移，是蛋白质分子之间和分子之内形成ε-（γ-谷氨酰）赖氨酸键，从而改善蛋白质的功能性。用形象的话讲，谷氨酰胺转移酶能使档次较低的面粉蛋白质改性，从团粒结构变成网状结构，从而改善了面粉的口感，提高了面食的弹性和持水能力。中国食品添加剂标准化技术委员会已经批准谷氨酰胺转氨酶，列入中国使用卫生标准。中国有1.3亿～1.4亿吨小麦，全国面粉消费9000万吨，沿海地区城镇消费2500万～3000万吨。作为面粉品质改良剂的酶制剂，将有巨大的市场消费。
其次是玉米面品质改良问题。城市人是吃惯了大米白面，愿意更换口味，玉米面是传统主食，但口感粗糙。吉林已经有酶处理技术处理的玉米高强粉上市。用玉米面做的饺子、面条受到消费者的欢迎。在北京玉米面饺子每个卖到1元钱。有专门的玉米面饺子馆。应该感谢酶制剂行业为消费者满足享用美味玉米主食口福的需求，为扩大玉米消费创造了一个进入一日三餐的新途径。
在医药方面的应用，人类疾病的治疗效果好坏与否，在很大程度上决定于诊断的准确性。疾病诊断的方法很多，其中酶学诊断特别引人注目。酶在疾病的诊断、治疗和药物的应用的生产方面有广泛的用途，然而由于酶在体内不稳定，具有抗原性、半衰期短，严重影响其使用效果，通过酶分子修饰技术可以显著提高酶的稳定性，减少或者消除抗原性、延长期半衰期，大大扩展酶的应用范围、提高应用的价值。由于酶具有专一性强、催化效率高、作用条件温和等显著的催化特点，酶学诊断已经发展成为可靠、简便又快捷的诊断方面，具有广阔的应用前景。
酶学诊断方法包括两个方面，一方面是根据体内原有酶活力的变化来诊断某些疾病，另一方面是利用酶来测定体内某些物质的含量，从而诊断某些疾病。
（1） 根据体内酶活力的变化诊断疾病
一般健康人体内所含有的某些酶的量是恒定在某一范围的。当人们患上某些疾病时，则由于组织、细胞受到损伤或者代谢异常而引起体内的某种或某些酶的活力发生相应的变化。故此，可以根据体内某些酶的活力变化情况，而诊断出某些疾病。
（2） 用酶测定体液中某些物质的变化诊断疾病：
人体在出现某些疾病时，由于代谢异常或者某些组织器官受到损伤，就会引起体内某些物质的量或者存在部位发生变化。通过测定体液中某些物质的变化，可以快速、准确地对疾病进行诊断。
酶具有专一性强、催化效率高等特点，可以利用酶来测定体液中某些物质的含量变化，从而诊断某些疾病。
酶可以作为药物治疗多种疾病，用于治疗疾病的酶称为药用酶。药用酶具有疗效显著，副作用小的特点，在疾病的治疗方面的应用越来越广泛。
酶在药物制造方面的应用是利用酶的催化作用将前体物质转变为药物。这方面的应用日益增多。现已有不少药物包括一些贵重药物都是由酶法生产的。
在有机介质酶催化反应中的应用。酶在一定的有机介质中能够维持酶分子的基本结构和活性中心的构想，所以能够发挥其催化功能。在有机介质的酶催化中，通常采用酶粉浮在有机溶剂中进行催化。
另外在现代社会中，随着工业的发展，环境污染也愈来愈严重，空气污染，水污染到处可见。在循环水系统漏入大量油品时以及装置在检修后的开工阶段，常规水处理工艺是采用杀菌剥离、酸洗预摸膜、排污置换处理。而采用生物酶水处理技术可在不置换、不排污的条件下，对设备及管网进行除油、净化、清洗和保护处理，在满足系统的缓蚀、阻垢要求的条件下，运行费用约为常规处理方法的3%，并且可节省大量的清洗、置换用水。
酶分子修饰技术已经成为酶工程中具有重要意义和广阔应用前景的研究开发领域。酶分子修饰技术在酶学和基因工程研究方面有着重要的意义。尤其是近些年来，已将酶分子修饰与基因工程技术结合在一起，通过基因定位突变和聚合酶链反应技术改变DNA中的碱基序列，使酶分子修饰技术的信息储存在DNA分子中，通过基因克隆和表达，就可以通过生物合成不断获得新的特性和功能的酶，这样酶分子修饰展现出更加广阔的前景。
