在七十年代以后,伴随着第二代酶——固定化酶及其相关技术的产生,酶工程才算真正登上了历史舞台.固定化酶正日益成为工业生产的主力军,在化工医药、轻工食品、环境保护等领域发挥着巨大的作用.不仅如此,还产生了威力更大的第三代酶,它是包括辅助因子再生系统在内的固定化多酶系统,它正在成为酶工程应用的主角.
我们知道,酶在生物体内的含量是有限的,不管是哪种酶,在细胞中的浓度都不会是很高的,这也是出于生物机体生命活动平衡调节的需要.可是这样一来,就限制了直接利用天然酶更有效地解决很多化学反应的可能性.
利用基因工程的方法可以解决这一难题.
只要在生物体内找到了某种有用的酶,即使含量再低,只要应用基因重组技术,通过基因扩增与增强表达,就可能建立高效表达特定酶制剂的基因工程菌或基因工程细胞了.把基因工程菌或基因工程细胞固定起来,就可构建成新一代的生物催化剂——固定化工程菌或固定化工程细胞了.人们也把这种新型的生物催化剂称为基因工程酶制剂.
新一代基因工程酶制剂的开发研制,无疑是使酶工程如虎添翼.固定化基因工程菌、基因工程细胞技术将使酶的威力发挥得更出色,科学家们预言,如果把相关的技术与连续生物反应器巧妙结合起来,将导致整个发酵工业和化学合成工业的根本性变革.
对酶进行改造和修饰也是酶工程的一项重要内容.
酶的作用力虽然很强,尤其是被固定起来之后,力量就更大了,但并不是所有的酶制剂都适合固定化的,即使是用于固定化的天然酶,其活性也往往不能满足人们的要求,需要改变其某些性质、提高其活性,以便更好地发挥其催化功能.
于是,酶分子修饰和改造的任务就被提出来了.
一般来说,科学家们是通过对酶蛋白分子的主链进行“切割”、“剪切”以及在侧链上进行化学修饰来达到改造酶分子的目的的.被修饰、改造的酶分子,无论是物化性质,还是生物活性都得到了改善,甚至被赋予了新的功能.
人工设计和合成具有生物活性的非天然大分子物质,是科学家们共同努力的目标.