【週日閱讀科學大師】次世代的化學工業－合成生物學|

【週日閱讀科學大師】次世代的化學工業－合成生物學

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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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