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【週日閱讀科學大師】次世代的化學工業-合成生物學
108/11/04
瀏覽次數
1435
蔣思澈
|
國研院國家實驗動物中心
化學工業所產生的大量廢棄毒化物,是源於在將化學原料轉變為產品過程中產生,這種人為設計的化學反應,往往需要利用高溫、高壓、強酸、強鹼、觸媒等極端條件,以造成化學鏈結的斷裂與重組,且產率不佳伴隨產生許多無用的廢棄物質,這些廢棄物質大多都是毒化物,早期的工廠將其直接排放或就地掩埋,造成許多災難;現代的工廠則需投入巨資處理這些廢棄物,大大提高生產成本,即使如此,這些處理過的毒化廢棄物常常是無法循環利用,貯存在哪裡都像個不定時炸彈,因此設計出高產率低廢料的化學反應是現今化工科學家努力的目標。人工的化學反應是化工的基石,而在自然界中,化學反應幾乎無所不在,尤其在生物體中,更是充斥著化學反應以維持生命,而這些生物化學反應,不需前述化工極端條件來造成化學鏈結的斷裂與重組,便可將反應物轉化為產物,其所仰賴的是特定的酵素來催化特定的生物化學反應,且產率高,其所產生的副產物與廢料多可循環利用且較無毒性;若能利用酵素為媒介生產化學物質,就可根本解決傳統化工廢棄毒化物的處理問題,而酵素的本質為蛋白質,是由酵素基因透過生物體表達出來的大分子,以釀酒工業為例,酵母菌中有一系列的酵素,可將葡萄糖轉化為乙醇,這其實就是合成生物學的雛型,我們可將特定化學反應所需的酵素基因殖入酵母菌中,使其表現出大量所需酵素,在發酵槽中加入所需反應物後,便能利用酵母菌反應出所需產物,所以酵母菌便是一個”生物工廠”,自然界中仍有許多這樣的”生物工廠”有待開發,這種新興科學目前在許多先進國家都投入大量資源,希望能建構出下一個世代,永續且環保的化工產業。
化學(28)
化工(1)
酵素(32)
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