点突变研究酶活性的文章阅读有感（定稿）

第一篇：点突变研究酶活性的文章阅读有感（定稿）

专业英语作业学号：1110516045姓名：肖卓丽

点突变研究酶活性的文章阅读有感

羧肽酶A的Try248曾被认为是酶催化活性的提供质子的位点。在此之前，科学家已经研究过嗜热菌蛋白酶酸碱催化的反应机制。

这篇文章利用酪氨酸和苯丙氨酸只有一个酚羟基的差异，利用点突变的方式，改变羧肽酶248位的氨基酸。

对其cDNA进行诱变使得TAT→TTT，从而氨基酸的密码子发生变化，在翻译过程中Try248→Phe248。

实验又将野生型和突变型cDNA转到带有α-因子的酵母载体中，进行蛋白质的表达。

在1986年的时候，点突变技术刚刚形成不久，对于点突变研究酶活性也是一个刚刚开始的技术方式。本文在NATURE上发表时，正是对酶的性质研究的一个新方向的开始。

点突变后，单个氨基酸的改变如何影响酶活性的，或者单个氨基酸如何在酶催化反应的作用，本研究的作者通过四个方面的实验，不同方向上佐证羧肽酶A的248位酪氨酸并不是酸碱催化位点而是一个酶的催化结合位点。

-5第一个实验为：测量野生型和突变型的CPA对四种不同底物酶催化的Kcat、Km、10Kcat/Km

得到的结果为突变的酶影响了反应的亲和力。

第二个实验为：利用抑制剂PCI对野生型和突变型酶分解肽类底物的Ki值。

得到的结果说明抑制剂结合了酶的结合位点，同时野生型和突变型的酶活性都收到了相同的影响。这个结果反映了，Try248只是酶催化反应的结合位点。

第三个实验为：X-衍射实验，说明了248位酪氨酸在酶催化反应中没有像酸碱催化一样提供质子，而是这个位点提供了底物与催化剂结合的结合位点。

第四个实验为：TNM的硝化实验。TNM硝化了野生型的248位酪氨酸。使得其提供氢键的位点发生了变化，所以相对于突变型，其酶活性变化较大。这个实验再次验证了248位酪氨酸为酶和底物的结合位点，而不是催化位点。

通过这篇文章的阅读，在生物的蛋白质酶活性的研究中，需要从多个方向多个角度和层次去分析来验证酶活性改变的原因。通过点突变的方式与野生型的酶进行对比。这个方式开创了新的酶功能方面的研究方法。但是我认为研究的还有可以增加的地方。单一的氨基酸也许会改变酶的位点的结合。如果酶有多个结合位点，那实验是否可以通过酶的多个位点突变进行叠加其突变影响的效果研究位点之间的相互作用和酶催化作用时氨基酸的作用。

第二篇：探究影响酶活性的因素教学设计

探究影响酶活性的因素教学设计

广东省汕头市第六中学 陈嘉莹 教学设计理念

本教学内容需2课时完成，第一课时学习酶的发现和酶的概念以及酶的特性；第二课时学生进行探究实验活动：探究影响酶活性的因素。本文主要介绍“探究影响酶活性的因素”的教学设计与实践。

由于在第一课时学生已经学习了酶的发现和酶的概念以及酶的特性，在此基础上，教师引导学生设计实验，提出预期，让学生分组进行实验探究，观察思考，进行讨论，由学生自己总结出结论影响酶活性的因素：酶最适宜的温度和pH值。这样的教学设计能体现学生自主、探究、合作的学习方式，有利于培养学生科学的思维方法和研究方法，提高学生的科学素养。教学目标

2.1 知识目标

理解酶的特性。2.2 能力目标 ①通过探究影响酶活性的因素，发展学生的科学探究能力；②培养学生观察、分析问题，解决问题的能力；③培养学生实验操作能力；④提高学生收集资料和语言表达能力。

2.3 情感目标 ①通过探究影响酶活性的因素，培养学生的探索精神、创新精神和合作精神；②培养学生实事求是和严谨的科学态度；③激发学生对生物科学的兴趣和热爱，培养学生理论联系实际。课前准备

3.1 实验材料的准备 ①制作两种猪肝研磨液：新鲜猪肝研磨液和煮熟的新鲜猪肝研磨液；②实验前教师配制pH分别是2、5、7、9、13的缓冲溶液。

3.2 寻找资料 请同学上网或上图书馆找资料，内容为：酶与社会的联系，酶与人类生活的关系，酶的活性与动物体内环境的相对稳定有什么关系。教学过程

4.1 设置探究情景，提出探究课题 教师设置探究情景：提出问题，把新鲜猪肝研磨液煮熟，过氧化氢酶是否还有活性?演示实验：把猪肝研磨液滴入过氧化氢溶液中，结果没有气泡的产生，说明把鲜肝液煮熟后即不能催化过氧化氢的分解。据此可知高温使过氧化氢酶失去活性，从而联想低温是否影响酶的活性，提出探究课题：设计一个探究温度影响过氧化氢酶活性的实验。从温度这一因素，进一步提出另一外探究课题：pH对酶活性的影响。

4.2 介绍科学探究的方法，引导学生设计探究实验方案 因为我校学生的实验动手能力差，平时课上又很少进行探究实验，所以教师明确地把科学探究的步骤告诉学生：提出问题→作出假设→设计实验→实验探究→阐述和交流实验结果与结论。有利于学生按照正确的研究的思路去分析和解决问题，使学生更好地学习科学方法。教师引导学生根据课题进行思考，对于温度影响酶的活性的课题，应设定哪几个温度？怎样将不同溶液的温度分别调到设定的数值?对于pH对酶活性的影响的课题，应设定哪几个pH?怎样排除pH和其他因素对实验结果的干扰?设计实验方案并绘制数据记录表。

教师应该介绍对照实验的方法，即研究某一因素(如温度)对某一特定反应(或事物)的影响时，要在其他因素相同的条件下进行，观察该因素的不同情况(如不同的温度)对特定反应(或事物)的影响，以便对实验结果进行科学的分析。

4.3 学生分组讨论、设计实验方案

学生在讨论、设计实验方案时，教师要进行指导。各小组完成设计方案后，教师组织全班进行交流。学生设计了表

1、表

2、表3的实验方案来探究酶的活性与温度的关系：

表1 探究酶的活性与温度的关系 1 2 3 4 5 编号

0 ℃ 37 ℃ 60 ℃ 100 ℃ 温度 室温 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL H2O2溶液

猪肝研磨液 两滴 两滴 两滴 两滴 两滴

预期结果（气泡数目多少）

实验结果

表2 探究酶的活性与温度的关系 2 3 编号

0 ℃ 37 ℃ 100 ℃ 温度 mL 2 mL 2 mL H2O2溶液

猪肝研磨液 两滴 两滴 两滴

预期结果（气泡数目多少）

实验结果

表3 探究酶的活性与温度的关系 2 3 编号

0 ℃ 100 ℃ 温度 室温 2 mL 2 mL 2 mL H2O2溶液

猪肝研磨液 两滴 两滴 两滴

预期结果（气泡数目多少）

实验结果

编者按：探究酶的活性与温度的关系时，使用过氧化氢溶液和猪肝研磨液做实验，不宜使用太高的温度，否则反应过于猛烈，易发生危险。

设计表1的学生他们的设计思路是室温为20 ℃，需要设计在37 ℃和60 ℃的条件下，观察过氧化氢酶的催化效果，已知高温使过氧化氢酶失去活性，设计100 ℃是使设计方案完整；设计表2、3两个方案的学生的设计思路是低温、常温和高温三种温度对酶活性的影响。学生讨论以上三种设计方案，相互进行评价，37 ℃可以得出酶最适宜的温度，实验方案三应补充37 ℃实验组。对于60 ℃，有的学生觉得不需要，有的学生觉得多这一组更能说明问题。其中有一组学生提出“探究pH影响酶的活性”的实验方案(表4)：

表4 探究酶的活性与pH的关系 2 3 编号

pH 2 7 13 mL 2 mL 2 mL H2O2溶液

猪肝研磨液 两滴 两滴 两滴

预期结果（气泡数目多少）

实验结果

全班学生讨论表4的设计方案，有些学生提出增加pH为5、9的实验组，有的学生提出方案中pH应为3、5、6、7、8、9、11、13。教师适当地指出这几种方案的不足和可行性。

当讨论实验预期结果时，由于学生们习惯于写实验结果，不明白实验结果可以预期，教师引导学生写出实验预期结果。通过讨后，各小组完善各自的实验方案。

4.4 实施实验方案，记录观察结果 学生分组进行实验，在学生进行实验操作过程中教师要求学生注意：①对不同温度、不同pH的实验组进行编号；②每组所加入的物质量必须相同，以减小实验误差；③及时将实验结果记录。

4．5 实验结果的交流、分析，得出本探究课题的结论

各小组对自己组的实验结果进行分析，得出相应结论：①在37 ℃的条件下，产生的气泡大，数量最多，说明过氧化氢酶的最适宜温度为37 ℃。②在pH为7的条件下，产生的气泡大，数量最多，说明过氧化氢酶的最适pH为7。③过酸、过碱、低温时，酶的活性受影响，低温使酶的活性降低，高温使酶失去活性；不同pH影响酶的活性。

全班学生并进行讨论和交流，分析实验中出现的问题和差异的原因：①有的小组发现当过氧化氢溶液处于90 ℃～100 ℃时(没有加入猪肝研磨液)，试管内有极少量的气泡。这是因为加热促使过氧化氢分解。实验时应该把猪肝研磨液加热到90 ℃～100 ℃，过五分钟后加入过氧化氢溶液中。②有组学生的实验现象是在pH为9时产生的气泡数量最多，而且气泡多到溢出试管。通过分析，是他们滴加猪肝研磨液太多所致。没有按照每实验组所加入的物质量必须相同的方法。③比较实验结果和实验预期结果的差异，虽然之前有教材的引导，还有个别的学生写预期结果时全部都写有气泡的产生，或者干脆不写，等做好实验后才写上。所以教师要强调写预期结果是生物学实验设计程序之一。

4.6 交流信息 上网或到图书馆找资料的学生，与其他同学分享他们的资源。如加酶洗衣粉比普通洗衣粉有更强的去污能力，酶的催化作用需要适宜的温度，温水使加酶洗衣粉发挥最大作用。含酶牙膏可以分解细菌，使我们牙齿亮洁。0 ℃左右的低温虽然使酶的活性明显降低，但能使酶的空间结构保持稳定，在适宜的温度下酶的活性可以恢复。因此，酶制剂适于低温(0～4℃)下保存。

第三篇：温度对酶活性的影响(强化练习)

课题：【实验一】温度对酶活性的影响（强化练习）

1、血液凝固是一系列酶促反应过程，采集到的血液在体外凝固最快的温度条件是（）

A、0 oCB、15 oCC、35 oCD、25 oC2、下列关于酶的叙述中，不恰当的一项是（）

A、不应将加酶洗衣粉溶于沸水中使用B、所有的消化酶只有分泌到消化道中才起作用

C、麦芽糖酶水解后可产生许多氨基酸分子D、淀粉酶可高效地促进淀粉水解为麦芽糖

3、人在发高烧时，常常不思饮食，其更本原因是（）

A、消化道的食物没有消化B、发烧使肠胃蠕动减慢

C、代谢废物排出受阻D、酶的活性减弱

4、为使加酶洗衣粉的去污渍效果好，处理方法应该是（）

A、先用冷水侵泡，再在温水中搓洗B、先用开水侵泡，再在温水中搓洗

C、先用温水侵泡，再在温水中搓洗D、先用温水侵泡，再在冷水中搓洗

5、随食团进入胃内的唾液淀粉酶不再消化淀粉的主要原因是（）

A、酸碱度改变使酶失活B、唾液淀粉酶只能催化一次

C、温度改变使酶失活D、胃中已没有淀粉

6、下图表示某有机物中加入某种酶后在0oC～80℃环境中，有机物的分解总量与温度的关系图。依图判断，在0℃～80℃环境中，酶的活性变化曲线(pH适宜)是（）

7、酶在经0℃和100℃温度处理后，都没有活性，因为（）

A．经过0℃处理的酶的活性不能恢复B．经过100℃处理的酶的活性不能恢复

C．经过0℃处理的酶其空间的结构被破坏D．经过100℃处理的酶被氧化分解

8、下图是某一有机物加催化物质后置于0℃～80℃环境中，有机物分解之总量与温度的关系图。据该图判断，如果把这些物质置于80℃～0℃环境中处理（如图），其关系图应为（）

9、鸡蛋煮熟后，蛋白质变性失活。这是由于高温破坏了蛋白质中的（）

A．肽键B．肽链C．空间结构D．氨基酸

10、某同学在做“温度对酶活性的影响”实验时，实验设计的步骤如下：

（1）取3支洁净的试管，编号为1、2、3，分别注入2 mL质量分数为3％的可溶性淀粉液

（2）将3支试管分别放在60 ℃左右的热水、沸水、冰块中各维持5 min。

（3）取出3支试管，分别滴入1 mL质量分数为2％的α—淀粉酶溶液，摇匀后，再在各自

温度中维持5 min。（4）在3支试管中分别滴入1滴碘液，摇匀观察现象。

请回答：

（1）、该同学做该实验所依据的实验原理是什么？

（2）、该同学做该实验预期得到的结果是什么？他能达到目的吗？为什么？

（3）、假如该同学不能达到实验目的，你认为应对他的实验过程作怎样的调整？

（4）、该实验的颜色反应指示剂碘液能否用菲林试剂代替？为什么？

（5）、能否用稀释的唾液代替α—淀粉酶溶液？如果可以，应该注意什么问题？

11、已知唾液中含有淀粉酶，淀粉酶可以催化淀粉的水解；又知鸡蛋被加热到65℃后会变

熟，但不知唾液淀粉酶被加热到65℃后是否影响其生物活性（即加热到65℃后其生物活性

是不变、失活还是活性降低？）。为探究此问题，请您依据所给材料和用品完成相应的实验

方案，并预测可能的实验结果及可获得的相应结论。

材料用品：经过稀释的唾液、经过稀释并煮熟的淀粉糊两份(一份保持在37℃环境中，另一

份保持在65℃环境中)、碘酒、酒精灯或其他的加热设备、试管若干、量筒、滴管、大烧杯、温度计。

完成相应的实验方案：

(1)

(2)将甲、丙试管放入37℃左右的温水中，将乙试管放人65℃温水中。3支试管均保温5min

后取出。

(3)。

可能的实验结果及可获得的相应结论：

12、酶是生物催化剂，其催化效率受温度、酸碱度和激活剂的影响，已知NaCl是唾液淀粉

酶的一种激活剂。请设计一个NaCl能提高唾液淀粉酶催化效率的实验。

（1）实验材料用具：淀粉糊、蒸馏水、碘液、稀释的唾液、适当浓度的NaCl溶液、试管、量筒、滴管等。

（2）实验步骤：

第一步：取甲、乙两支试管，分别加入等量的淀粉糊。

第二步；

¨¨¨

（3）结果分析：。

13、在一块淀粉——琼脂块上的5个圆点位置，分别用不同方法处理，如图所示：

一组酶作用特性和酶活性的探索性实验。将上述实验装置放入37℃恒温箱中，保温处理24h后，用碘液冲洗淀粉——琼脂块，其实验结果记录如下表，（1）你对圆点A与B的颜色变化的解释是。

（2）圆点D的颜色变化与圆点C具有一致性，你对这种实验结果的解释是。

（3）你认为圆点E应呈现色，你做出这种判断的理由是。

（4）上述实验装置要放入37℃恒温箱中进行保温处理，请你提出两个理由加以解释： ①。②。

【实验一】温度对酶活性的影响（强化练习）答案：

1—9：C B D C A B B B C10、实验步骤改动：（1）取3只洁净的试管，编上号，分别注入2 mL质量分数为3％的可溶性淀粉液；同时，再取3支洁净试管，分别注入2 mL质量分数为2％的新鲜淀粉酶溶液。

（2）将3支盛有淀粉液的试管分别放入60 ℃左右的热水、沸水、冰块中，同时，在3种温度中各放入1个盛有淀粉酶溶液的试管，维持各自的温度5 min。（3）将3种温度下的淀粉酶溶液分别倒入各自温度下的3支淀粉液试管中，摇匀后，维持各自的温度5 min。（4）

在3支试管中各滴入1滴碘液，摇匀，观察其颜色变化。注意：置于沸水中的试管取出后要在温度降低到70 ℃左右后再滴碘液。

11、实验方案：(1)取3支试管编号为甲、乙、丙，向甲试管注入37℃的淀粉糊3 mL，向乙试管注入65℃的淀粉糊3 mL，再向两支试管中各注入等量的37℃和65℃的唾液2 mL。向丙试管注入37℃的淀粉糊3 mL并注入37℃的蒸馏水2 mL，振荡。(3)保持各自温度5 min后冷却，分别向3支试管中滴入等量的碘酒.观察并比较3支试管中液体的颜色。

实验结果及结论：本实验可能的结果及结论有3种：(1)若甲、乙两支试管液体的颜色相同(均为无色)，则证明唾液淀粉酶在被加热到65℃后不影响其生物活性。(2)若经过65℃温度处理的乙试管中液体呈现蓝色，与丙试管液体颜色相同.则证明唾液淀粉酶被加热到65℃后失去了生物活性。(3)若经65℃温度处理的乙试管中液体呈现蓝色，但是比丙试管液体颜色浅，则证明唾液淀粉酶在被加热到65℃后生物活性降低了。

12、（2）第二步：向甲试管加入适量的NaCl溶液，向乙试管加入等量的蒸馏水；第三步：同时向两支试管加入等量且适量的稀释唾液；第四步：向两支试管各加入1滴碘液；第五步：观察哪支试管里蓝色较快褪去。（3）甲试管中蓝色褪掉较快，证明NaCl能提高唾液淀粉酶催化效率。

13、（1）强酸和高温使唾液淀粉酶失活（2）面包霉菌分泌的淀粉酶催化淀粉水解

（3）蓝色；不能催化淀粉水解（4）①利于面包霉的生长；②提高酶的催化效率。

第四篇：“探究pH对酶活性的影响”的教学设计

“探究pH对酶活性的影响”的教学设计

摘 要： 细胞中几乎所有的化学反应都是由酶催化的，酶是由生物活细胞产生的一种具有催化活性的有机物，酶对化学反应的催化效率被称为酶活性。细胞都生活在一定的环境中，环境条件会影响细胞内酶的活性。从而使酶的活性发生改变。本实验旨在探究不同pH对酶活性的影响，通过学生自己设计实验，最后得出强酸强碱会破坏酶的结构，使酶失活。

关键词：pH 酶结构 酶活性

一、教育目标

1.知识目标：探究pH对酶活性的影响；学会设计pH对酶活性的影响实验的方法；通过亲身实验与观察，了解酶活性受环境pH值影响这一事实，为今后学习新陈代谢的有关知识打下基础。

2.能力目标：培养观察、比较、归纳分析解决问题的能力；通过设计实验，着重训练创新思维和实践能力，从而提高解决实际问题的能力。

3.技能目标：培养动手操作能力和实践能力。

4.情感目标：通过本次研究性学习培养细致认真、实事求是的科学精神及团结协作的意识。

二、教学重点和难点

探索pH对酶活性影响的实验设计及操作。

三、教学方法

发现法；引导――探究式教学法。

四、教学手段

实验教学。

五、课时安排

1课时。

六、教学过程

引言：上节课，我们已经为大家探索了酶的前两个特性，即高效性、专一性。我们知道酶要想更好地发挥作用还需要适宜的条件。今天我们在上节实验课的基础上再探究一下pH对酶活性的影响。

（观看黑板板书）探究pH对酶活性的影响

教师：实验中的变量是什么？

学生回答：pH。

教师：对，所以我们要在实验中严格控制好pH。为此我给大家设置了三组pH即质量分数为5%的HCl溶液，蒸馏水，质量分数为5%的NaOH溶液。

（一）实验原理

新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶，它可以催化过氧化氢分解成水和氧气。

（二）猜想实验结果

根据以上原理，利用桌子上给出的一组材料用具，请你们设计一个对比实验，比较一下pH对酶活性的影响。

（三）材料用具

质量分数为20%的新鲜的肝脏研磨液、体积分数为3%的过氧化氢溶液、质量分数为5%的HCl溶液，蒸馏水，质量分数为5%的NaOH溶液、试管、滴管、试管夹。

请根据以上提供的材料用具，设计一个实验“探究pH对酶活性的影响”，写出具体步骤，绘制一个表格填写实验结果并对结果进行分析。

因为大家是第一次练习自己设计生物实验，可能有的同学有些紧张，不知从何着手。没关系，关于设计实验的一些注意事项老师先提示一下。

设计实验的注意事项：

（1）明确实验要求、实验目的和实验原理。

（2）认清材料用具，并确定各材料用具在实验中的作用。

（3）设计对比实验时，除需要测定的条件外，其他条件应保持等同，而且应该调整到实验要求的最适宜状态。

根据以上三个注意事项，大家两人一组先进行讨论，选择使用给出的材料用具，共同设计出一个你们认为合理的实验方案，并写在桌子上的纸上。写好交给老师后，就可以根据自己设计的实验方案试着做一下，验证方案是否合理。

学生活动：5分钟左右的时间用于讨论，并把讨论的方案，以提纲形式写在纸上；10分钟左右的时间将方案付诸实践――两人一组尝试实验。

（四）设计实验方案

方案一：

（1）取三支试管，编上号，然后各注入2毫升过氧化氢溶液；

（2）将这三支试管分别注入等量的质量分数为5%的HCl溶液，蒸馏水和质量分数为5%的NaOH溶液；

（3）再分别向这三支试管中加入相同量的肝脏研磨液。

（4）观察单位时间内这三支试管的气泡产生多少情况并将实验结果记录下来。

方案二：

（1）取三支试管，编上号，然后各注入2毫升肝脏研磨液；

（2）将这三支试管分别注入等量的质量分数为5%的HCl溶液，蒸馏水和质量分数为5%的NaOH溶液；

（3）再分别向这三支试管中加入相同量的过氧化氢溶液；

（4）观察单位时间内这三支试管的气泡产生多少情况并将实验结果记录下来。

为什么我们大家设计出的实验方案，会有不同现象，哪个正确呢？到底问题出在哪里？以后我们再做此类实验的时候应该注意什么？

学生讨论后得出正确的实验方案。

方案二正确，原因是本实验设计的是pH对酶活性的影响，因此必须保证在酶与底物发生反应之前，先用不同的pH对酶进行处理，保证实验目标的实现。质量分数为5%的HCl溶液和质量分数为5%的NaOH溶液会使酶失活，因此本实验的第一、三组中的过氧化氢酶失活，再加上过氧化氢在没有催化剂的作用下，不会产生明显的气泡；而第二组中加入的蒸馏水不会对酶活性产生影响，其将过氧化氢分解，产生气泡。

方案一由于先加的是过氧化氢，第二步进行不同pH处理，最后加入酶，也就没有保证在酶与底物发生反应之前，先用不同的pH对酶处理，即在酶刚加入还未失活的情况下会分解一部分过氧化氢，因此也有气泡生成。

结果及分析：质量分数为5%的HCl溶液和质量分数为5%的NaOH溶液会使酶失活，因此本实验的第一、三组中的过氧化氢酶失活，加上过氧化氢在没有催化剂的作用下，不会产生明显的气泡；而第二组中加入的蒸馏水不会对酶活性产生影响，其将过氧化氢分解，产生气泡。

结论：强酸强碱会破坏酶的结构，使酶失活。

七、板书设计

探究pH对酶活性的影响

（一）实验原理

新鲜的肝脏中含有过氧化氢酶，它可以催化过氧化氢分解成水和氧气。

（二）猜想实验结果

（三）设计实验方案

方案一：（略）

方案二：（略）

总结：（略）

（四）实验结论

强酸强碱会破坏酶的结构，使酶失活。

第五篇：海洋生物活性物质研究开发进展

所谓生物活性物质，是指来自生物体内的对生命现象具有影响的微量或少量物质。海洋生物活性物质，则是指海洋生物体内所含有的对生命现象具有影响的微量或少量物质、主要包括海洋药用物质、生物信息物质、海洋生物毒素产生物功能材料等海洋生物体内的天然产物。

随着环境污染的加剧和人类寿命的延长，心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病、老年性痴呆症等疾病日益严重地威胁着人类健康，艾滋病、玛尔堡病毒病、伊博拉出血热等新的疾病又不断出现，仅病毒病世界上平均每年就新增2－3种。人类迫切需要寻找新的、特效的药物来治疗这些疾病。人们纷纷将目光投向海洋。此外，人们还希望利用海洋生物活性物质开发出增进健康、预防疾病的营养食品、保健食品，有些海洋生物活性物质还可用于化妆品中，有的可制成特殊的生物功能材料，使得海洋生物活性物质成了研究热点。

一、海洋生物活性物质的筛选

筛选是研究和开发海洋生物活性物质的第一步。传统的筛选方法是利用实验动物或其组织器官对某种化合物或混合物进行逐一的试验，速度慢，效率低，费用高。近年来，随着科学技术的发展，活性物质筛选逐步趋向系统化、规模化、规范化，特别是分子生物学技术的发展，使得活性物质的筛选技术有了很大的改进。目前国际上发明了以分子水平的药物模型为基础的大规模筛选技术，即使用生命活动中具有重要作用的受体、酶、离子通道、核酸等生物分子作为大规模筛选中的作用靶点，来进行活性物质的筛选，这些方法具有简便、快速、命中率高、费用低等优点，有的还可以用机器人进行操作。美国还发明了用基因工程受体，如以癌基因和抑癌基因为作用靶点进行抗肿瘤药物筛选，还建立了60株人癌细胞株组成的板块筛选系统，对化合物进行初步筛选，然后再进行动物体内试验。而目前国内对海洋生物活性物质的筛选主要还是使用传统的方法。

二、海洋生物活性物质生源材料的培养

能获得丰富的生源材料是开发海洋生物活性物质的基础。由于大多数生物活性物质在海洋生物体内含量很微，用现有的海洋生物作为开发的资源是相当困难的，而大部分海洋生物活性物质结构比较复杂，又难以进行全人工合成，因此，富含生物性物质生源材料的大规模培养就成了关键的问题之一。解决这一问题，一是通过人工栽培或养殖富含活性物质的海洋生物；二是利用生物技术培养生源材料。

目前，国际上对生物技术在海洋生物活性物质研究和开发中应用研究得最多的是基因工程，即通过分离、克隆活性物质的基因，转入高效、廉价表达系统进行生产，以获得大量高质量的产物。在医药研究领域，基因工程多肽和蛋白质类药物、单克隆抗体及新型诊断试剂的研究和开发，是现代生物技术影响最大、效益最好、发展最快的领域。以美国为例，1997年7月，美国食品药品局（FDA）已准上市的基因工程药物、疫苗和注射用单克隆抗体达39种，尚有10多种产品正待FDA批准，还有300多种生物制剂正在进行或完成临床试验。另有2000多种药品处于研制阶段，预计每年平均有5－8种产品投放市场。各类生物技术公司1000多家，形成规模生产的有20多家，基因工程药物销售额1997年超过60亿美元，年增长20％以上。世界其他国家在基因工程药物研究方面也发展很

快。但是，海洋基因工程药物研究仅是开始。90年代以来开始了海洋药用基因的克隆以及在微生物中的表达工作，并取得了一定的进展。但是目前为止，世界上尚未有转化成工业化生产的海洋基因工程药物产品。

海洋生物发酵工程主要是通过对富含活性物质的海洋微生物进行发酵培养，从中获得大量的产物，研究表明，海洋生物活性物质的初始来源，大部分甚至全部来自海洋微藻和微生物等低等海洋生物。

利用生物反应器培养微藻开发海洋生物活性物质，也是世界上的一个研究热点。从广义上讲，用散开的水池培养微藻也是一种生物反应器技术，但其效率比较低。研究较多的是，利用封闭的光生物反应器来培养微藻，但这项技术目前还未达到大规模实用化的阶段。有些海洋异养微藻可以通过发酵进行培养，也是一种生物反应器技术，美国有公司利用发酵法培养异养微藻，生产EPA和DHA，已经达到工业化生产的阶段。

酶的生产和应用的技术过程称为酶工程。国外从耐寒、耐高温、耐高压和耐高盐度的海洋微生物中，分离出了一些特殊的酶类，如，对热稳定的DNA聚合酶、在组织培养中有分散细胞作用的胶原酶、能催化卤素进入代谢产物中的卤素过氧化物酶等等。日本的研究者已经建立了一种诱导微藻大量生产超氧化物歧化酶的方法，可以用在医药、化妆品和食品上。酶工程的发展，为工业技术的进步作出了巨大贡献，酶制剂本身也形成了巨大的市场。至1997年，全球的酶市场约为14亿美元，并以每年4％－5％的速度增长。由于新药开发及制药新技术的需要，特殊用酶迅速增加，已成为酶技术开发中的重点。由于海洋生物的特殊性，特别是生活在极端环境下的海洋微生物和微藻，其体内含有丰富的极端酶，已成为生物技术的重要研究领域，这不仅可提供工业特殊用酶，也为获得新的生物活性物质提供极好的生物资源库。

国内应用生物技术进行海洋生物活性物质研究和开发，也做了不少工作。其中利用基因工程技术开发海洋蛋白类药物起步较快，先后开展了别藻蓝蛋白、海葵毒素、鲨鱼软骨蛋白、芋螺毒素、降钙素等药用基因克隆与表达的研究，已形成了一定的优势。海洋微藻光生物反应器技术，海洋微生物活性物质的筛选和发酵培养，应用细胞工程技术开发生物活性物质等研究工作都已经启动。但总的来看，还是处于刚刚开始的阶段。

三、海洋生物活性物质分离纯化和产品制备技术

开展海洋生物活性物质的研究，其最终目的是将其开发成产品投放市场，因此海洋生物活性物质的分离、纯化及产品制备等技术，是海洋生物活性物质的重要研究领域，也是目前国内生物活性物质研究开发中最迫切的需要，而且今后无论发展到什么阶段，这类技术也是必不可少的。

近年来，有许多新的、先进的技术应用于海洋生物活性物质的分离、纯化及产品制备过程中，如超临界流体萃取、双液相萃取、灌注层析、分子蒸馏、膜分离等现代分离技术，提高化合物活性的分子修饰、组合化学技术，加速药物研制的计算机辅助药物设计技术等。上述技术有的已经在国内海洋生物活性物质研究与开发中得到了应用，如超临界CO2萃取技术已用于海洋生物中脂类和高度不饱和脂肪酸的分离提取，分子蒸馏技术已经在海洋鱼油制品的生产中得到了应用；以分子修饰提高天然产物的生理活性的例子则更多。近十几年来，我国已经有一大批海洋药物和海洋保健食品投放市场，如PSS，硫酸软骨素，脱溴海兔毒

素，头孢菌素，玉足海参素渗透剂，鱼油胶囊，β胡萝卜素等，这些产品都是通过对海洋生物中天然存在的活性物质的提取、分离、纯化等过程而研制得的，其中有些经过化学修饰，进一步提高了其作用效果。随着科学技术的发展，现有的技术将不断完善，新的技术会不断出现，将带动海洋生物活性物质的研究与开发以更快的速度发展。

四、我国研究和开发中存在的主要问题及对策

目前我国海洋生物活性物质的研究和开发与世界先进国家相比还存在相当差距，其主要表现在：（l）活性物质筛选等基础性工作薄弱。1976年以来，全世界从海洋生物中分离得到的新型化合物达3000多种，而我国进行海洋生物活性物质筛选的单位不多，分离得到单体且属新型化合物的很少，其原因是筛选需要大量的投入，而且短期内难以见到经济效益。（2）活性物质的分离、纯化等技术与国外存在较大差距，设备落后，质量差，速度慢。（3）利用基因工程、细胞工程、酶工程、生化工程等生物技术手段，进行海洋生物活性物质开发更是刚刚起步，大部分项目还是处于研究的初期。（4）产业化水平低。国内虽已开发出了一些海洋药品，但真正能称为海洋一类新药的很少，大多属于中药类、而且其中绝大部分的长期疗效还有待进一步观察；开发出的海洋保健食品，只有少数是功能因子已知的第三代保健食品；海洋化妆品、海洋生物分子材料的研究开发则更少。很多研究开发项目常常出现一窝峰而上的现象，很多是较低水平上重复。存在上述问题的原因很多，科技投入不足是重要原因之一。我国投入海洋生物活性物质研究与开发的经费，同发达国家相比很少。以海洋药物这一最重要的领域为例，美国投入海洋药物的研究基金达到植物化学药物和合成药总资金的11％，而我国不到1％；1991年，美国大学与国立海洋生物技术研究中心的研究费为4400万美元，其中海洋药物占14．6％；日本通产省1991年对海洋药物和其他精细化学品研究的投资也达150亿日元；我国高校或科研单位的海洋新药能得到的资金投入则很少。从企业投入来看，国外制药集团每年用产值的10％－15％投入新药研究开发，少则几百万美元，多至几亿美元，尤其重视发现新的单体。我国制药企业多数规模不大，利润有限，每年能拿出100万元人民币用于新药，特别是用于海洋药物研究开发的单位甚少；大多数企业只需要短平快项目，而不肯投入基础研究，使新药开发缺乏资金后盾。另外，科技力量分散，中试环节薄弱等，也是影响我国海洋生物活性物质研究的重要原因。为加快我国海洋生物活性物质研究和开发的速度，应增加经费支持，国家和地方政府应加大资金投入，相关企业从自身利益出发也应给予充分的重视，提前介入有关的研究与开发；全国应建立相应的海洋生物活性物质研究开发中心（或基地），中心既要有较高水平的研究技术队伍，又要配备比较先进齐全的设备；要发挥高校、科研院所和生产企业三方面优势，共同努力，加快培养相关的研究技术人才，同时要吸引更多从事本领域研究和开发的留学人员归国参与该领域工作；建立全国从事海洋生物活性物质研究开发的协调组织和全国海洋生物活性物质数据库。

海洋生物活性物质的研究与开发是比较容易见到直接经济效益的领域，应该特别给予重视，使之能够得到快速的发展。