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生物化學(xué)的發(fā)展進程和應(yīng)用領(lǐng)域研究論文
摘要：隨著工業(yè)化的快速發(fā)展, 人們在從事各項工作中無時不刻地獲取巨大經(jīng)濟利益。而現(xiàn)如今, 生物化學(xué)作為研究生命物質(zhì)性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)的技術(shù)學(xué)科在很大程度上影響并且方便著人們的生活, 同時也在不斷改善著人們所生存的環(huán)境。本文綜述了生物化學(xué)的發(fā)展歷程, 并總結(jié)了其運用的熱門方向。
關(guān)鍵詞：生物化學(xué); 環(huán)境治理; 酶工程; 蛋白質(zhì)工程;
生物化學(xué)是由生物與化學(xué)相交織形成的一門交叉學(xué)科, 它主要研究生命的物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)、生命過程中所進行的各項化學(xué)反應(yīng)、以及由生命活動產(chǎn)生的生物大分子的結(jié)構(gòu)與各項性質(zhì)。隨著人們對有關(guān)生物化學(xué)技術(shù)的研究的逐漸加深, 它在制藥、環(huán)境治理、農(nóng)業(yè)等方面的重要影響越來越受到人們的重視。
1 生物化學(xué)的發(fā)展進程。
這一學(xué)科最早起源于19世紀末期。從最初的對于植物呼吸與光合作用, 對于酵母菌的研究, 再到后來的20世紀初期對于激素, 維生素的發(fā)現(xiàn)。20世紀30至50年代科研人員們又對各項反應(yīng)途徑進行了探索, 發(fā)現(xiàn)了如三羧酸循環(huán)的基本代謝途徑;20世紀50年代后生物化學(xué)技術(shù)進入了現(xiàn)代生物化學(xué)的發(fā)展階段, 此階段主要研究的是各種生物大分子的結(jié)構(gòu)及其相互之間的聯(lián)系。而這些理論的發(fā)展, 離不開生物化學(xué)的進步。
20世紀, 生物化學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展。20年代的微量分析技術(shù)的發(fā)明使得科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了更多的生物分子;30年代電子顯微鏡的發(fā)明, 又使得人們觀察到生物分子的結(jié)構(gòu);40年代發(fā)現(xiàn)的層析、電泳技術(shù)成為了生物化學(xué)中物質(zhì)分離中的關(guān)鍵技術(shù);而后來的同位素示蹤技術(shù)又在各項生命活動的進行過程的研究領(lǐng)域起到了關(guān)鍵作用;70年代科研人員們迎來了基因工程的重要突破;并在80到90年代進入了基因工程發(fā)展最為輝煌的時期。而如今生物化學(xué)技術(shù)已在眾多的領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用, 并且成為了相當(dāng)具有前景的一門學(xué)科。
2 生物化學(xué)的應(yīng)用。
2.1 環(huán)境治理。
我們生活在一個規(guī)模極為龐大、關(guān)系極復(fù)雜又極易受到環(huán)境變化的干擾的動態(tài)生態(tài)系統(tǒng)中。隨著社會及經(jīng)濟技術(shù)的極速推進, 人們生活與工作的周邊環(huán)境也在不斷發(fā)生變化。生態(tài)環(huán)境中變化因素的不斷增加給環(huán)境的保護工作帶來了一定的難度, 包括水污染、空氣污染、噪聲污染、城市周邊土地沙化等諸多資源環(huán)境問題不斷發(fā)生。
生物化學(xué)技術(shù)作為與生態(tài)環(huán)境緊密的一門學(xué)科及技術(shù), 對于環(huán)境的改善也發(fā)揮著巨大的積極作用。生物化學(xué)對環(huán)境的改造主要體現(xiàn)為:清除化學(xué)污染 (具體為減少農(nóng)藥污染) 、修復(fù)被生物或者化學(xué)藥劑污染的土壤、凈化污水以及減少白色污染。
2.1.1 減少農(nóng)藥污染。
勞動人民多年前就已經(jīng)熟練掌握利用化學(xué)試劑 (農(nóng)藥) 對莊稼以及植物進行除蟲的技術(shù)。然而一部分農(nóng)藥會殘留在土壤中, 長時間無法降解, 對土地環(huán)境造成危害�？蒲腥藛T們利用生物化學(xué)技術(shù), 用微生物來降解土壤中的殘留農(nóng)藥;并且廣泛推廣生物農(nóng)藥, 保護土壤環(huán)境。
2.1.2 修復(fù)土壤。
導(dǎo)致土壤污染的途徑有很多, 其中最主要的為重金屬污染。而對被重金屬污染的土壤的修復(fù)也成為現(xiàn)今研究的熱門話題。人們通過生物化學(xué)中的酶促反應(yīng)技術(shù), 將土壤中的重金屬的化學(xué)形態(tài)進行改善, 在降解一部分毒性的同時將重金屬進行固定, 減少其在土壤中的移動性, 最終再利用生物吸收技術(shù)減少其含量。由此改善并且修復(fù)被生物或者化學(xué)藥劑污染的土壤, 防止水土流失。
2.2 酶工程。
工業(yè)化酶制劑的品質(zhì)改良及新品種的開發(fā)是現(xiàn)代生物技術(shù)介入最多的一個領(lǐng)域, 并已取得令人矚目的成果。生物大分子之中, 較為重要的就是酶。酶是由活細胞產(chǎn)生的一類蛋白質(zhì), 其具有較高的催化性能。由于酶的催化具有高度的專一性, 科研人員們利用這一性能可以定向合成所需的物質(zhì), 并通過相關(guān)的生物化學(xué)技術(shù)開發(fā)特殊的酶來只催化特定的多糖進行水解, 也可開發(fā)特殊的蛋白水解酶, 這一點無疑在藥物的全合成中具有重要作用。同時酶的催化也具有高效性, 可大幅提高生產(chǎn)效率。
酶工程技術(shù)是一種利用細胞器或者細胞以及酶所具有的催化功能來生產(chǎn)出人類所需產(chǎn)品的一門新興技術(shù), 主要包括了酶的研制與生產(chǎn)、酶分子的修飾改造、細胞器或者細胞以及酶的固定化技術(shù)和生物傳感器。而酶工程技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于食品、輕化工業(yè)、能源開發(fā)、環(huán)境處理等領(lǐng)域。
2.2.1 食品保鮮方面。
現(xiàn)今的食品保鮮技術(shù)一直是食品行業(yè)的重頭戲, 而大多數(shù)食品制造商都會利用生物酶來對食品進行保鮮工作�；诿腹こ痰纳锩笧槭称诽峁┝艘粋�利于保質(zhì)的環(huán)境。食品制造商根據(jù)不同食品中所含的酶的種類為其挑選不同的生物酶, 使食物中所含的不利于食品保質(zhì)的酶得到抑制, 降低其反應(yīng)速度, 已達到保鮮的目的。
2.2.2 食品檢測以及分析。
酶具有一定的特異性, 所以酶可以用于對動物以及植物材料的化合物的定量以及定性分析。例如, 用檸檬酸裂解酶測定檸檬酸的含量;采用乙醇脫氫酶測定食品中的乙醇含量等。除此之外, 在食品中加入一種或幾種酶, 根據(jù)它們作用于食品中某些組分的結(jié)果, 可以評價食品的質(zhì)量, 這是一種十分簡便的方法。
3 結(jié)語。
從生物化學(xué)發(fā)展興起至今, 國際以及國內(nèi)有關(guān)生物化學(xué)的生命科學(xué)基礎(chǔ)研究始終處于高速發(fā)展?fàn)顟B(tài)。20世紀70年代, 我國成功合成人工酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸 (t RNAAla) ;20世紀70年代, 國際上圍繞DNA的相關(guān)研究技術(shù)迅猛發(fā)展, 科研人員們在乙肝病毒基因的研究中取得重大突破;20世紀80年代, 科學(xué)家們又成功實現(xiàn)了分子育種;一段時間里基因工程生產(chǎn)干擾素、胰島素、白介素、生長激素、表皮生長因子等都取得了成功。由此可見生物化學(xué)一直受到社會廣泛地重視, 并繼續(xù)蓬勃發(fā)展。
參考文獻
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