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生物芯片与酶工程

    硅晶体是制造电脑的重要材料，长期以来，半导体硅芯片电路过分密集引起的散热问题一直难以解决。此外，20世纪微电子技术的快速发展也使得硅芯片的制造工艺达到了登峰造极的程度，于是，科学家们便开始寻找代替硅芯片的新材料。20世纪70年代，人们发现蛋白质具有开关的特性，用蛋白质分子作元件可以制成生物芯片。这一发现激发了众多科学家的灵感和热情，很快，一些简单生物元件相继问世。
    现已研制出利用蛋白质制造的芯片有：合成蛋白芯片、遗传生成芯片、红血素芯片等。用蛋白质制造的电脑芯片在1平方毫米的面积上即可容纳数亿个电路，其存储容量可以达到普通电脑的10亿倍。由蛋白质构成的集成电路，大小也只相当于硅片集成电路的十万分之一，而且运转速度更快，只有10秒，大大地超出了人的思维速度。此外，生物芯片耗能低，且具有自我修复的功能，它可以与人体人脑结合起来，听从人脑指挥，从人体中吸收养分。

    如果设想一下没有酶的存在，一个人吃饭后会变成什么样于，就知道了酶对于生命是多么重要：可以确信，没有酶参加消化吸收的化学反应，一个人吃下去的饭食将不会发生任何变化，那么，这个人也将会被活活饿死。
很多人都已经知道，酶是最重要的生命物质之一，是生命体内优化调控生命活力的催化剂，它能使化学反应的速度提高10－10倍。酶具有专一性，一种酶通常只能催化一种化学反应。到目前为止，在自然界发现的酶大约有300多种。多少年来，科学家一直在关注一个问题：酶到底是什么物质？他们试图分离酶，但最终都失败了。
    1930年，洛克菲勒研究院的化学家诺思罗普和他的同事们得到了许多种酶的结晶体，发现这些结晶体的确都是蛋白质，但奇怪的是，即使把它们溶解到查不出蛋白质存在的状态都能保持着催化活力。由此，人们确信，酶是“蛋白质催化剂”。早期的酶工程技术主要是从动植物、微生物材料中制造各种酶制剂以应用于化工、食品和医药等工业领域。70年代后，生物反应器、生物传感器等酶工程技术迅速应用。随着第三代酶制剂的诞生，酶工程技术在制造精细化工产品和医药产品等各个领域的广泛应用中逐渐展示了广阔的前景。