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中国科学院化学学部院士、吉林大学化学学院教授冯守华近日在贵州师范大学为师生报告了《二十一世纪化学所面临的挑战》。 冯守华首先分析了化学的科学属性和在国家创新体系中的定位，他认为化学处于国家创新体系的核心地位。“化学作为中心学科能够派生出新的学科：生物化学、材料化学等。化学家在培育其学科核心的同时，将揭示出更多的生物学秘密、创造出性能更为奇妙的新材料。化学这个核心学科是国家创新体系的发动机。石油化工工业、塑料、纤维、橡胶材料工业、合成氨工业、医药工业等。” “20世纪化学家合成了数以千万计的新物质，几乎又创造了一个新的自然界；在设计合成的同时，发现了大量的新反应、新化合物、新方法和新理论。化学在能源利用方面的一项重大突破是核能的释放以及有效利用。” 他以石油为例说明化学工业在促进国民经济发展中的重要功能。“石油化学工业提供了数以千计的基本有机化学产品。迄今石油化工产品已经多达3000多种；世界乙烯年产量已达5000万吨。石油化学工业在世界经济发展中占有重要地位，是世界各国国民经济的支柱产业。世界化学工业总产值约为1万亿美元，其中80%由石油化学工业提供。” 冯守华阐述了化学史的发展过程和发展重点，指出，20世纪高分子化学的发展形成了三大合成材料工业——塑料、纤维以及橡胶。 “所以说，化学是一门核心、创造和实用科学。化学最重要的是制造新物质。化学不但研究自然界的本质，而且创造出新分子、新催化剂以及具有特殊反应性的新化合物。化学学科通过合成优美而对称的分子，赋予人们创造的艺术；化学以新方式重排原子的能力，赋予我们从事创造性劳动的机会，而这正是其他科学所不能媲美的。” “21世纪对化学提出什么要求呢？化学要能够解决资源与能源危机，治理环境与生态污染，提高人类健康水平与生活质量（衣、食、住、行、医），拓展人类活动时空（空间技术），发展高科技（生命、物质、信息）。而要解决这些问题，化学就必须由基础研究延伸到应用研究，深入认识物理和化学变化，创造和建立新物质与新方法。具体说来，要对物质世界有更新的了解与认识，开展与其他学科科学家的紧密合作，研究从物质到物系的过程和整体行为。” 漆酶—用于绿色化学的蓝色酶 摘要：漆酶是一类含铜的氧化还原酶。它们催化的反应是利用分子氧，产生的副产物只有水，是“生态友善的”酶。近年来在多方面得到应用，具有广阔的应用前景。 1.漆酶的基本特性 1.1.漆酶的一般性质 漆酶是一种含铜的演化还原酶，酶的命名和分类号为EC ，学名应为对二酚∶二氧氧化还原酶，属于氧化酶的蓝铜家族。它们广泛地存在于自然界中，植物中有，更是在几乎所有的真菌中都有。这一类酶最初发现于漆树的树脂中，也因此得名。迄今，在昆虫和原核生物中，都已经鉴定到这一类型的酶。它们可以是分泌的酶，也可以定位在细胞内，因物种而异。 漆酶在不同的物种发挥不同的功能：在昆虫中，它们参与甲壳的硬化；在植物中，参与细胞壁形成，还与木质素化和去木质素有关；在芽孢杆菌中，则是和抗紫外线的孢子组装有关；在一些植物致病性真菌利用这类酶免除植物抗毒素和鞣酸的作用，因此，漆酶也可看成是许多真菌疾病的毒力因子。 1.2.漆酶的催化机制 漆酶合适的底物分子是酚类，以及芳香性和脂肪性的胺类。它们催化的过程是底物的单电子氧化，生成相应的活性自由基。酶分子中含有4个铜原子构成的簇作为催化核心（图1a），实施氧化还原过程。在催化核心中铜原子的相互作用引起了强烈的电子吸收，产生了典型的蓝色。图1b为漆酶催化的循环过程，1分子的氧被还原为2分子的水同时4个底物分子氧化产生4个自由基，这些活性的中间物随后转变为二聚体、寡聚体和高聚物。 漆酶催化的反应可以因为其他分子存在与否而分为3种不同的模式，见图2。最简单的模式是，只有一种底物分子，并不存在其它分子，如图2a 所示。在这样的情况下，酶直接催化底物的氧化，完成整个反应。第二种情况是，在酶和底物中存在着一个中介分子，通过中介分子的氧化还原过程，进行电子的传递，见图2b。。这种情况更常见，因为有时需要氧化的分子太大，无法与酶活性中心—铜簇接近，此时需要中介分子，或者因为底物分子的氧化还原电位太高，反应不能一次完成，此时也需要中介分子的帮助。图2c所示的情况最复杂，在这种模式中，除了有中介分子外，还需含有黄素作为辅基的脱氢酶介导电子的传递。 2.漆酶的应用 目前漆酶的应用大致分为2个方面：工业和化学反应。 2.1.漆酶的工业应用 根据漆酶的作用模式，漆酶的应用也可相应地分为几种不同的类型。 漆酶的工业