生物化学研究的目的从开始到现在仍是寻求如下问题的答案，即在细胞及细胞器中无生命的分子是如何通过其构成及互相作用——服从化学和物理学的所有常见的定律，维持生活状态并起建筑块的作用。也即，去寻求为什么生活物质不同于非生活物质，虽然二者都是由无生命的分子构成。第一个真正的突破出现在五十年代末六十年代初。那时我们就已了解了遗传信息的传递及其本质，以及基因是怎样指导数百个氨基酸正确连接形成一个典型的蛋白质分子的。从那时以来，随着生物化学飞速发展的步伐，我们对这些具有特殊功能的大分子是如何从简单的建筑块分子构成的，以及这些大分子的生物合成及其相互作用是如何得到调节的这些方面了解得比较透彻。

在信息方面的这种巨大发展日益影响到我们的社会，主要是通过在诸如医学、农业、营养及工业等领域中的实际应用产生影响。应用生物化学（特别是以现代生物技术的形式出现）的进一步发展提供了这样一幅远景，即这种影响将来甚至更为重要。通过考查一下社会的各个领域，我试图说明现代生物化学是怎样已经在改变我们的日常生活方面作出了贡献，并且表明我认为在不久的将来生物化学中将要出现大的突破的地方。

生物技术

生物技术是一项古老的技术。开始于大约公元前十世纪，那时就已采用粮食发酵生产酒精。可是，自从破译了遗传密码以及我们业已开始了解到进化和形态发生的秘密以来，生物技术已成为最新技术中的一项新技术。现在，我们可以通过重组DNA技术细胞融合、核转移或外源基因的转移技术来创造新的生物类型，这样就把进化这一漫长而又随机的过程缩为非常短暂的一段时间。这就意味着我们现在可以为了人类的利益而制造新的特殊细胞。

现代生物技术已引起人们的强烈兴趣，因为所涉及的化学反应在常温常压下发生。因此既节省了能源又减少了污染。据估计绿色植物通过转化太阳能而积累的生物量每年达2 ×10¹¹吨碳，相当于在地球的整个历史过程中积累的煤和石油总量的七十分之一。因此，可更新的生物量的利用是解决能源问题的一条重要途径。人类还在迅速毁坏森林和草地，加剧土壤的流失和荒芜，改变地球的小气候和大气候，如此而破坏有用的生物资源。如果有谁来认真关心这些变化，采取果断措施恢复生态平衡，通过植物组织培养和重组DNA技术生产籽苗——能忍受严重的干旱、热、冷、土壤中的高盐含量以及病害和虫害，那么在世界上许多地方（不只是在非洲大陆）正在发生的严重荒芜，就可以得到控制甚至逆转。

生物技术已给我们带来许多新产品和新发明，尤其在药物和酶这两个领域内。重组DNA技术使一系列肽类激素的商业生产得以发展。而在洗涤、皮革、食品及药物工业中酶的利用在过去10年中已有了足的进步。建立在体细胞全能性基础上的植物组织培养，为生物技术增加了另一个研究领域。

在生物技术的发展历史进程中，有成效的应用主要在药物工业、食品加工业中占优势。将来的情形也可能遵循同一途径。虽然这样，但其他领域如能源及化学工业、基础产业（农业、林业、畜牧业及渔业）、采矿业、冶金及环保等领域的重要性正在逐渐得到显示。

医药工业

在医药工业中生物技术在肽类激素这一领域内尤为成功。例如，以重组DNA技术为基础的生长激素抑制素、胰岛素和干扰素的商业生产还在发展中，成功的可能性在于不久还将增添一些其他激素，如人的绒毛膜促性腺激素、降钙素以及各种神经肽。

蛋白水解酶的使用，通过在有机溶剂中反应而实现转肽作用和肽合成作用（在有机溶剂中肽的水解作用不能发生）这也是一类生物技术，业已用于人胰岛素的商业生产。这项技术是由丹麦诺伏（Novo）工业公司开发的，通过利用猪胰蛋白酶（这已是该公司的产品之一）由有机溶剂中的转肽作用把猪胰岛素B链的C末端丙氨酸残基用苏氨酸残基取代，借以把猪胰岛素转化为人胰岛素。这类生物技术早已用于几种短肽激素的商业生产。

在疫苗领域，相当大的精力致力于通过利用重组DNA技术来发展乙型肝炎疫苗，有几个实验室正在进行令人兴奋的尝试以发展合成肽疫苗和抗疟疾疫苗。

过去10年间在抗菌素领域业已取得了很大发展。通过固定化细胞技术生产6-APA（用于合成新型青霉素的核心结构）。通过重组DNA技术克隆青霉素酰胺酶基因业已极大地提高了6-APA的生产效率。

食品工业

在食品工业中固定化酶技术早就用于通过利用大规模发酵产生的α - 淀粉酶和葡萄糖异构酶生产高果糖浆。这项技术也是由诺伏公司开发的，并已成功地占领了日益扩大的市场，特别是无酒精饮料的生产。这项技术的成功应用业已引起其他工业对酶利用的增加，这些酶是由大规模发酵生产的。因此，在造酒艺术上最近由于使用了发酵生产的不同果胶而带来了极大变化，而且借此把清洗过程从数月降低至数小时也成为可能。其他例子像奶酪生产使用了大规模发酵产生的凝乳酶（rennilases），现在越来越盛行起来，还有在啤酒工业中发酵生产的寒的利用，以及最近从植物（如大豆）和鱼类的食品蛋白的生产。在洗涤工业及皮革工业中广泛应用的工业产酶是另外一些例子用以说明生物技术是如何越来越影响到我们的日用品工业。

能源

现在我们再说能源工业。过去十年来最为关注的问题便是致力于解决能源危机。这些努力遵循三条不同路线通向目标：其一是加强节能措施；其二增加石油和煤炭生产的规模和效率；其三开拓新能源如风能、太阳能、核能、潮汐能，特别是可更新的生物量。正是在最后这个领域（生物量）中，生物技术是关键。

生物量的利用有两个方面：一方面是好氧发酵生产酒精；另一方面是由厌氧发酵生产甲烷。在这两个过程中，目前的发酵效率取决于寻找分解半纤维素和木质素的有效方法。最近来自加拿大和瑞典实验室的报告表明现在业已通过重组DNA技术鉴定了有效的微生物酶，不久也有可能由大规模发酵进行生产。可是时至今日，好几个国家，包括巴西早已在实施用乙醇代替石油这样雄心勃勃的计划。在巴西，从木薯属植物（manioc）酶法生产的乙醇承担了汽车工业所用能源的几乎一半。还有美国和斯堪的纳维亚则是从玉米中大规模生产乙醇。

化学工业

在化学工业中石油化学研究和发酵探索都在争相竞争有机溶剂和化学药品的生产。现在生物技术具有极大潜力解决可更新资源问题。我已提到乙醇作为有利于在工业规模上生产的有机化合物之一。另外值得一提的有甲醇、正丁醇和丙酮。生物技术还将能够生产其他化学药品如类固醇、脂肪酸、氨基酸等等。因而，在化学工业中在新型生物反应器、对加工过程调控的生物敏感器，以及以超过滤、电泳和凝胶过滤为基础的一系列大规模分级分离技术方面已有了相当发展。

基础产业

现代生物技术对未来产生影响的最重要的社会领域之一将是我们的基础产业，也即农业、畜牧业和渔业。虽然我们对高等动物和植物的遗传调节机理和遗传结构尚不甚了解，但在这个领域内已有许多具有重要意义的生物技术探索。因为这个领域与食品供应、织布和一般生活条件密切相关，所以在该领域开发生物技术将是最优先考虑的事情。

传统的植物杂交技术其益处已经被证明了，现在正在进行的杂种隔离研究看来很有希望。但最终要使作物具有我们所期望的性质，如高产特性、对干旱、水涝、盐渍、高热、寒冷等等的耐受力，这就需要我们综合利用重组DNA、细胞融合和植物组织培养技术。最近正在进行的许多研究工作是对共生根瘤菌属（Rhizobium）基因进行排序，作为将来生物技术应用达到把固氧基因导入作物遗传结构这一目标的前奏。

植物的试管繁殖，利用体细胞的全能性进行的研究相当活跃。大型花卉工业已经得到发展，桉树属植物、椰子树和苹果树等树木使用了这种试管繁殖技术进行栽培。在不久的将来我们肯定能看到工业规模生产上述试管植物将得到进一步的发展。

在许多地方的畜牧业中使用工业生产的氨基酸、维生素和生长激素已是司空见惯。而应用促黄体生成激素类似物以诱导鱼的产卵及大量繁殖，还有让生产珍贵皮毛的动物杂交这些方面的工作正在进展中。人工授精和胚胎移植是“调和”遗传环境的另外途径。而这些方面的工作业已改善了家畜的科学管理。

利用病毒和细菌进行对虫害的生物防治已被广泛使用，而重组DNA技术用来发展疫苗而用于畜牧业。同单克隆抗体一样，DNA探针也已用于高度专一而又迅速的诊断试验中。

教育的作用

在这篇短论中我试图说明现代生物技术在社会中的前景如何。但重要的是应强调生物技术的发展在一个国家远不同于另一个国家。这取决于他们各自的社会经济和科技背景方面的差异。美国和日本（生物技术的发展）居领先地位。欧洲各国也没有落后多远。事实上，正是欧洲科学家们开拓了现代生物技术所基于的大多数分支领域。由于继承了教育、科研和技术加上有效的管理，所以在现代生物技术将来的发展中欧洲国家肯定也能保持领先地位。然而，在非工业国进行科学教育和其他社会经济条件方面的改善将使他们易于向工业国学习，并由此而能够利用特殊遗传资源，与工业国分享改善生活条件加快技术进步的前景。

因此，对教育者来说，改善我们的学生教育使他们为将来做好充分准备也是一场挑战。可是，在生物化学方面我们应如何教育我们的学生呢？由于目前还处在信息大爆炸中，所以不能继续沿用依靠死记硬背这种传统的学习方法。我们必须用新方法来解决教育问题。这些方法必须以教给学生生物化学的原理多于教授基本事实为基础，然后借助合适的教科书和其他教学辅助材料的帮助，设法鼓励学生成为主动、独立、自主的学者。

另一个取决我们的教育历史的重要争论点是，生物化学传统上由医学人员执教（如德国、瑞典和美国以及加拿大的许多地方）还是由化学家执教（如丹麦、法国和其它地中海国家），唯有英式体系把生物化学系发展为担负所有学生的生物化学教学任务（不论属于医学、兽医学、科学、农业或牙科学全体教职员）。

为满足我们目前的需要，生物化学教育家们应当以与专门院校有关的课题为基础限定课程内容，由此按各个特殊类别的学生“定制”生物化学的教学。这将为我们的老师们带来新的挑战，但是如果我们取得成功的话，将会和学生们相得益彰，促使增加一大批担负应用现代生物化学服务于社会的合格的生物化学家。

[Biochemical Education，1987年第3期]