生物化学是现代科学的一大主题。它实际是一门结合了生物学与化学的前沿尖端科学。它研究生物有机体化学组成和性质,以及有机体内所进行的化学变化的科学。
生物化学的应用便是生物工程科学,它是20世纪六七十年代逐步形成的一门新兴科学,现在已逐渐分成四大分支:包括微生物工程、酶过程、基因工程和细胞工程四大学科。
对于生物化学的合成而言,除了许多有机合成和高分子合成技术外,酶工程居于举足轻重的地位。生物化学合成,一方面可认为是用化学合成的方法合成生物体内的化合物,尤其是生理活性物质;另一方面可认为是运用生物技术来合成化合物,尤其是酶技术来生产化合物。
有许多化学反应可借助于微生物和酶的作用来实现,且效率高,副产物少。例如:
(1)水解反应。许多用酸或碱的水解反应,可用酶水解法代替,如蛋白质、多糖的水解,还能防止残基的构型变化。由淀粉制造葡萄糖,过去是用盐酸在高温高压下水解的,在水解的过程中,同时产生褐色的羟甲基糖醛及龙胆二糖。为了精制葡萄糖,必须反复结晶,因而收率不高。用酶法水解淀粉,在常温常压下进行,副产物少,容易精制,收率高,成本低,现在已被广泛地运用。
(2)氧化作用。有机合成中常用到氧化反应,虽已研究出各种氧化剂,其中有些也有一定的选择性,但往往有一些副反应,为了氧化特定部位,还要把其他基因先行保护起来,氧化之后,还要去掉保护基,这样就增加了反应步骤。而用特定的氧化酶,则能高度选择地进行氧化,如由D-山梨糖醇作为原料生产维生素C,生物氧化法能一步氧化为L-山梨糖,即不要将其余羟基保护,也不会生成消旋型山梨糖。
但是,酶虽然用途广泛,但其提取、分离、纯化却比较复杂,而且是很敏感的物质,易于变性和破坏,因此,最有实用意义的是人工合成模拟酶,这也是当今生物化学合成中一个非常活跃的领域,是一项有广阔前景的研究方向。
虽然生物合成技术在今天作用越来越明显,但它是建立在化学技术的日益深入和发展之上的,生物化学技术的合流是当今生命物质科学研究的最重要的基础和趋势,因为即使在最复杂的生命现象中,分析到最后,仍然是以化学变化的分析建立起来的。因此有人把生物化学技术称为“未来的化学”,这预示着它有着广阔的发展前途。
虽然生物合成技术在今天作用越来越大,但它是建立在化学技术的日益深入和发展之上的,生物和化学技术的合流是当今生命物质科学研究的最重要的基础和趋势,因为即使在最复杂的生命现象中,分析到最后,仍然是以化学变化的分析建立起来的。因此有人把生物化学技术,称为“未来的化学”,这预示着它有着广阔的发展前途。