生物酶催化聚合的研究进展

分子生物诺贝尔奖-聚合酶链式反应摘要：聚合酶链式反应（PCR）是一种基于体外扩增DNA片段的技术，它被广泛用于分子生物学和遗传学领域。

本文将探讨PCR的工作原理、发展历史以及在分子生物学上的应用。

聚合酶链式反应（PCR）是一种分子生物学技术，可以通过模拟自然界的DNA复制过程，通过使用聚合酶，在体外扩增DNA序列。

PCR技术的发明具有革命性的意义，因为它使得研究人员可以在实验室中快速、准确地扩增DNA片段，而无需使用其他复杂的技术，如细胞培养和重组DNA技术。

自从PCR被发明以来，该技术已经被广泛用于科学研究、医学诊断和法医学鉴定等领域。

本文将重点讨论PCR的工作原理、发展历史和在分子生物学上的应用，并且对其未来的前景做出展望。

关键词：聚合酶链式反应；DNA；PCR；分子生物学；扩增0 引言聚合酶链式反应（PCR）是一种在分子生物学和遗传学领域中使用最广泛的技术之一，它可以通过体外扩增DNA片段，使得研究人员能够轻松地进行基因分析、基因修饰和细胞工程等方面的研究。

本文将探讨PCR技术的工作原理、发展历史以及在分子生物学上的应用，并对其未来的前景做出展望。

一、聚合酶链式反应（PCR）的工作原理PCR是一种利用聚合酶催化复制DNA的技术，主要由三个步骤组成：变性、退火和延伸。

每个步骤都需要特定的温度和时间来实现。

PCR的工作原理如下：1.1 变性在PCR开始之前，DNA双链被加热至95℃以上，从而使其分离成两条单链。

这个过程称为变性。

高温可以破坏氢键，从而使DNA双链断裂。

这样，DNA 就可以为后续的反应做好准备。

1.2 退火随着温度的降低，引物会与模板DNA结合，形成一个稳定的DNA双链。

引物由聚合酶复制时所需的核苷酸序列确定。

退火的温度通常在50-60℃之间，这样引物可以与模板DNA特异地结合。

1.3 延伸一旦引物与模板DNA结合，聚合酶就开始将缺失的碱基填充到引物结合位点上，并延伸引物以产生新的DNA分子。

化工进展CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS2020年第39卷第1期开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：生物医用材料聚乳酸的合成及其改性研究进展詹世平1，2，万泽韬1，2，王景昌1，2，阜金秋1，2，赵启成1，2（1大连大学环境与化学工程学院，辽宁大连116622；2辽宁省化工环保工程技术研究中心，辽宁大连116622）摘要：聚乳酸是一种具有良好生物相容性的可降解生物材料，被广泛应用于医药、医疗和食品包装等领域。

随着科学技术的进步，对聚乳酸材料的性能提出了新的要求和用途，研究者在合成方法和改性研究方面也取得了新的成果。

本文阐述了聚乳酸的化学结构和基本特性，常用合成方法，包括阳离子聚合、阴离子聚合和配位聚合的基本概念和应用实例，介绍了近年来发展的酶催化聚合、超临界二氧化碳中聚合等绿色合成方法，着重介绍了聚乳酸亲水改性、pH 响应改性和分支结构改性等几种用于医用方面的改性方法，最后对聚乳酸材料研究发展方向进行了展望，提出在聚乳酸基体中添加极低含量的无机纳米粒子填充物，可显著改善复合材料的性能，指出生物纳米复合包装材料的技术开发是未来几年着重研究的方向。

关键词：聚乳酸；合成方法；改性；生物相容性中图分类号：TB34文献标志码：A文章编号：1000-6613（2020）01-0199-07Synthesis and modification of biomedical material polylactic acidZHAN Shiping 1，2，WAN Zetao 1，2，WANG Jingchang 1，2，FU Jinqiu 1，2，ZHAO Qicheng 1，2(1College of Environmental and Chemical Engineering,Dalian University,Dalian 116622,Liaoning,China;2Chemical andEnvironmental Protection Engineering Research Technology Center,Dalian 116622,Liaoning,China)Abstract:Due to its good biocompatibility and biodegradability,polylactic acid is widely used in thefields of the drug,medicine and food packing and so on.With the progress of science and technology,some new requirements and purposes have been put forward for the properties of polylactic acid materials.Researchers have also made some new achievements in the synthesis methods and the modification research.The chemical constitution and basic properties of polylactic acid were described and the common synthetic methods of polylactic acid were discussed,including the basic concepts and application examples on cationic polymerization,anionic polymerization and coordination polymerization.The green synthetic methods such as enzymatic catalytic polymerization and polymerization in supercritical carbon dioxide developed in recent years were introduced.The hydrophilic modification,pH response modification and branch structure modification of polylactic acid were also emphatically introduced.Finally,the development directions of polylactic acid material research were prospected.It was proposed that adding very low content of inorganic nanoparticles filler into polylactic acid matrix can significantly improve the properties of composite materials.It was pointed out that the development of bio-nanocomposite packaging materials was a development direction of emphasis on research in the next few years.Keywords:polylactic acid;synthetic method;modification;biocompatibility综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2019-0656收稿日期：2019-04-24；修改稿日期：2019-06-16。

聚羟基乙酸聚合机理及合成方法研究进展1.聚合机理：PVA的聚合机理可以分为两步进行：（1）醋酸乙烯单体的开环聚合：在聚合反应中，醋酸乙烯单体通过开环聚合反应，形成链状聚合物，即预聚体或母体聚合物。

（2）醋酸乙基单体的水解：将预聚体或母体聚合物进行水解反应，使其中的醋酸乙基单体水解成为羟基乙酸单体，从而形成PVA。

2.合成方法：目前，常见的PVA合成方法包括聚醋酸乙烯的水解法、醋酸乙烯与乙烯单体的偶联共聚物法以及聚乙烯醇的醋酸酯化反应法等。

（1）聚醋酸乙烯的水解法：这是目前应用最广泛的PVA合成方法。

首先，通过乙酸-乙烯酯类化工原料与PVA用过酸或过氧化氢进行水解反应，生成预聚体液。

然后，经过进一步水解和纯化处理，得到所需的PVA产物。

（2）醋酸乙烯与乙烯单体的偶联共聚物法：在这种方法中，通过在聚合反应中加入适量的乙烯单体，可以提高PVA的结晶性和热稳定性。

这是因为乙烯单体可以与醋酸乙烯单体进行偶联共聚反应，形成含有乙烯单体的共聚物结构。

（3）聚乙烯醇的醋酸酯化反应法：这是一种通过醋酸酯化反应将聚乙烯醇转化为PVA的方法。

首先，将聚乙烯醇与醋酸进行反应，生成乙酸酯化的聚乙烯醇。

然后，通过水解反应将乙酸酯化的聚乙烯醇转化为PVA。

3.研究进展：近年来，随着科学技术的发展，PVA的合成方法也在不断改进和创新。

例如，利用新型催化剂、溶剂选择、反应条件的优化等方法，可以改善PVA的合成效率、降低成本，同时提高产品的质量。

另外，还有许多新颖的合成方法被开发出来，如生物法、电化学法等。

生物法是指利用微生物或酶类催化剂来合成PVA，这种方法相对于传统的化学合成方法具有绿色环保的特点。

电化学法则是通过电化学反应来合成PVA，通过改变电极材料和反应条件，可以调控PVA的结构和性能。

总之，聚羟基乙酸的合成方法及机理的研究进展使得PVA材料的合成更加高效、绿色，并且能够得到满足不同需求的产物。

未来，随着科学技术的不断发展，我们可以预见聚羟基乙酸合成方法的创新将会继续推动PVA材料在各个领域的应用。

酶类协同作用与调控机制的研究酶是生命体内极为重要的催化剂，它们促进了反应的进行，降低了反应的能量垒。

然而，生物体内的许多反应并不仅由单一的酶催化，而是由多个酶协同作用完成的。

这种协同作用的机制及其调控机制成为了生物化学中很重要的研究领域，也极大地推动了生物科学和医学领域的进步。

酶类协同作用的机制酶类协同作用是指多个酶协同完成一个化学反应。

此时，相对于单个酶催化的反应，酶类协同作用完成的反应更加高效、快速、精确。

协同作用具有非常多样的形式，主要分为四种类型：正交协同作用、协同抑制作用、永久性聚合和可逆性聚合。

正交协同作用是指两个酶同时增加反应的速度，但它们的作用是相互独立的。

这种协同作用是最为简单的一种形式，也是目前最为广泛研究的一种模式。

协同抑制作用是指一种酶能够抑制另一种酶的活性，但同时受到竞争反式拮抗其他酶的抑制，因此需要其他酶的协同作用来完成反应。

永久性聚合和可逆性聚合是两种常见的酶类协同作用机制。

永久性聚合是指两个或多个酶共同结合形成一种新的酶，这种协同作用是不可逆的。

而可逆性聚合则是指两个或多个酶共同结合，但是它们在合成反应之前，可以单独活跃，协同反应完成后再分离。

酶类协同作用的调控机制酶类协同作用的调控机制是指，生物体内通过一系列的机制，调整不同酶之间的协同作用，从而实现对生物代谢的精确调控和适应环境的适应性变化。

酶类协同作用的调控机制主要分为两种类型：物理调控和化学调控。

物理调控是指通过物理方式调节酶之间的空间排布或靶向配对，从而调节酶类协同作用的效率。

这种调控机制的代表性例子是互补配对调控模式，其中不同的酶通过靶向配对，促进酶之间的相互作用和协同反应。

化学调控则是指通过生物体内一系列机制，调节酶的催化活性、荟萃以及结构构象，以便实现酶类协同作用的调控。

这种调控机制具有非常复杂的过程，涉及到许多不同的化学因素，如离子浓度、pH 值、配体浓度和信号转导等。

其中，配体浓度调控机制是最常见的一种化学调控，它通过调节酶与其配体的亲和性，从而实现对酶类协同反应的精细调节。

生物酶法还原二氧化碳的研究进展近年来，随着全球气候变暖问题的日益严重，减少二氧化碳排放已成为全球关注的热点话题。

随之而来的是对于二氧化碳的回收利用研究的不断深入。

在这方面，生物酶法还原二氧化碳是一种新兴的技术，受到了广泛的关注。

本文将对生物酶法还原二氧化碳的研究进展进行探讨。

一、生物酶法还原二氧化碳的概念及原理生物酶法还原二氧化碳，是指利用生物体内的催化酶将二氧化碳还原成有机物，从而实现二氧化碳的回收利用。

目前，常见的生物酶还原二氧化碳途径有两种：一种是利用化学物质还原二氧化碳，即利用人工合成的辅酶NADH还原二氧化碳成为CO和CHOH；另一种是利用自然界中存在的还原剂(NADPH，FADH2等)将二氧化碳还原为有机物。

二、生物酶法还原二氧化碳的优点与传统的化学还原二氧化碳方式相比，生物酶法还原二氧化碳具有很多优点。

首先，生物酶法还原二氧化碳反应速度快，能够在中性到弱碱性的条件下进行，使得其应用范围更加广泛；其次，由于生物酶法还原二氧化碳利用生物体内的催化酶进行反应，因此其反应过程具有高效性和高选择性；最后，尽管相对于传统的化学还原二氧化碳方式，生物酶法还原二氧化碳的反应效率和产物选择性相对较低，但是由于其可以利用再生的辅酶及其他还原剂进行反应，因此其成本也更低，更为实用。

三、生物酶法还原二氧化碳的研究进展近年来，生物酶法还原二氧化碳的研究得到了广泛的关注和研究。

尤其是在新型环境保护和能源回收领域，生物酶法还原二氧化碳也为研究者和工业界提供了新的解决方案。

下面将就其主要研究进展进行详细介绍。

1. 催化酶的优化酶是生物酶法还原二氧化碳的中流砥柱，因此酶的优化是生物酶法还原二氧化碳研究的重要方向之一。

近年来，研究者主要从酶的基因工程、蛋白质结构学等方面进行探究。

通过基因工程技术对酶的基因序列进行改造，可以实现对酶反应的选择性和效率进行调控；同时，研究酶的结构可以为选择和优化催化酶提供更加准确的数据和方向。

氧化还原酶介导生物级联催化研究进展伍开琳;陈永正【摘要】氧化还原酶种类丰富,广泛应用于生物催化级联反应中.以细胞色素P450单加氧酶和羰基还原酶为例,综述了两者参与的级联催化反应及其在合成手性胺和手性醇等化合物中的应用,并对发展氧化还原酶级联催化反应面临的辅酶循环、限速步骤和化合物抑制等问题进行了讨论.%Oxidoreductases contain various enzymes and are widely applied in biocatalytic cascade re-actions.Oxidoreductase mediated biocatalytic cascades and its applications for synthesis of chiral a-mines and alcohols were sumed up,using cytochrome P450 monooxygenase and ketoreductase as exam-ples.In addition,the problems such as cofactor regeneration,rate-limiting step and compound inhibi-tion are discussed.【期刊名称】《合成化学》【年(卷),期】2018(026)004【总页数】8页(P292-299)【关键词】生物催化;级联反应;P450单加氧酶;羰基还原酶;综述【作者】伍开琳;陈永正【作者单位】遵义医学院药学院,贵州遵义 563000;遵义医学院贵州省绿色制药工程研究中心,贵州遵义 563000;遵义医学院药学院,贵州遵义 563000;遵义医学院贵州省绿色制药工程研究中心,贵州遵义 563000【正文语种】中文【中图分类】O626随着可持续发展战略的逐步实施，绿色化学理念日益受到重视，如何简化合成路线，实现药物的绿色合成，成为合成化学领域探索的热门课题。

跨损伤合成途径中真核生物DNA聚合酶δ转换机制的研究进展陈炜;周亚竟【摘要】为维护染色体结构的完整性和遗传稳定性,除了各种分工明确的损伤修复途径外,细胞还进化出一种跨损伤修复的损伤耐受机制,涉及一种被广为深入研究的有错跨损伤合成途径,即通过低保真跨损伤合成聚合酶临时取代复制聚合酶Polδ,旁路通过受损碱基,使DNA损伤导致S-期暂停的复制叉进程得以恢复,这种复制聚合酶与跨损伤合成聚合酶之间的转换构成了有错跨损伤修复途径的核心,但对该途径聚合酶转换的激活机制存在争议.就真核生物DNA聚合酶δ的结构和功能以及在跨损伤合成途径聚合酶转换的激活机制等方面进行综述.%In order to maintain the integrity of chromosomal structure and genetic stability, in addition to those elaborate DNA damage repair mechanisms to remove DNA lesions, cells have also evolved DNA damage tolerance mechanisms to bypass damage. One exten-sively studied lesion-bypass pathway is translesion synthesis( TLS) , an error-prone repair pathway, in which replicative polymeraseδis replaced with a specialized TLS polymerase, a low fidelity enzyme, which is able to by-pass lesions, allowing stalled replication fork in S-phase to proceed. The switching between replicative and TLS polymerases is generally considered to be a core in TLS pathway. How-ever, there remains much controversy on the exact mechanism of polymerase switching. This article briefly reviewed and discussed re-searches about biological properties of eukaryotic DNA polymeraseδ,structure and function of its subunits, and activation mechanisms of polymerase switching in TLS pathway, etc.【期刊名称】《生物学杂志》【年(卷),期】2018(035)003【总页数】5页(P62-66)【关键词】DNA聚合酶Pol δ;跨损伤合成聚合酶;增殖细胞核抗原;泛素化修饰;聚合酶转换机制【作者】陈炜;周亚竟【作者单位】江苏大学生命科学研究院,镇江212013;江苏大学生命科学研究院,镇江212013【正文语种】中文【中图分类】Q555每天细胞内仅因内源因素(如活性氧自由基、代谢产物等)就会引起高达数以万计的DNA损伤，每个损伤均可导致复制叉进程受阻，这些阻碍可以通过各种损伤修复途径得以克服，或通过损伤耐受机制激活跨损伤合成(Translesion synthesis, TLS)聚合酶，在损伤DNA加成物(adduct)对称新链的相应位置加上核苷酸，或通过模板交换而旁路绕过这些损伤。