关于高分子仿生学介绍

[拼音]：gaofenzi fangshengxue

[外文]：macromolecular bionics

高分子化学的一个新的研究领域，它是在分子水平上研究和模拟生物大分子的各项功能。

20世纪初，人们已能用化学方法制得与天然橡胶性能相似的合成橡胶。30年代末，又研制成功可与天然蚕丝媲美的合成纤维耐纶66。70年代以来，随着生物学尤其是分子生物学的迅速发展，高分子仿生学的研究工作进入了一个新的阶段，主要的研究内容包括：

（1）模拟生物大分子在体内的化学反应过程，如蛋白质及核酸的合成、酶的催化作用；

（2）模拟生物体内的物质输送过程，如模拟生物膜以及细胞的功能；

（3）模拟生物体内的能量转换过程，如模拟光合作用、固氮作用等。

酶是由多种氨基酸组成的生物大分子，它的大分子结构对于发挥酶的专一、高效的催化功能起着极为重要的作用。高分子模拟酶主要是在合成高分子中有选择地引入酶的活性功能基，以模拟酶的结构特征和催化功能。

脱氧核糖核酸 DNA是由脱氧核苷酸单体组成的生物大分子。它通过大分子中腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和鸟嘌呤四种碱基的排列顺序来贮存信息，并通守碱基氢键配对来进行复制和转录。模拟核酸的研究主要集中于这方面的结构和功能。在基因工程中，利用人工合成的模拟片断去改变DNA的化学结构，以进行改变生物遗传特性的研究。

模拟核酸的高分子药物研究是一个很活跃的领域。近几年来，在不同主链结构的高分子中，引入核酸碱基、碱基衍生物或核酸碱基类似物的研究，主要是为了寻找抗肿瘤和抗病毒的新药物。

将DNA的复制和转录原理用于模板聚合的研究，也是高分子化学家初步研究的一个仿生课题，如将腺嘌呤引入大分子碳链上，作为含胸腺嘧啶单体的模板，单体的聚合速率比不用模板时要快得多。

生物膜主要由蛋白质和类脂构成，有很精密的结构，在生物体内起着分离、信息传递、蛋白质合成等功能作用。模拟生物膜就是利用高分子材料良好的力学性能，通过引入各种功能基团来模拟生物膜的功能。当前，在一些工业较先进的国家中，十分重视仿生功能性高分子膜的研究。已出现一些值得注意的动向，如有人利用高分子反应的方法，合成分子中带有部分酚酞基团的聚对-羟基苯乙烯，然后将它与乙酸纤维素共混制成薄膜。这种仿生高分子膜在一定的条件下能使钾离子和钠离子有选择地从低浓端通过薄膜进到高浓端，显示具有生物膜那种活性迁移的特性。

活性多肽是指微量存在于生物体内、具有特殊生理功能的多肽类物质。如甲硫脑啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-Met的功能之一是具有镇痛作用，但是其分子中第一位的酪氨酸和第二位的甘氨酸之间的肽键，在体内极易被酶解而失效。若用D-丙氨酸取代第二位的甘氨酸，所得到的类似物Tyr-D-Ala-Gly-Phe-Met的镇痛作用比甲硫脑啡肽延长30倍。