化學仿生學，是一門介于化學與生物學之間的邊緣科學，是用化學方法在分子水平上模擬生物體功能的一門科學。其研究內(nèi)容主要為：模擬生物體內(nèi)的化學反應(yīng)過程，模擬生物體內(nèi)的物質(zhì)輸送過程，以及模擬生物體內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換等過程。
生物體內(nèi)的成千上萬種化學反應(yīng)都是在酶催化下進行的。酶催化反應(yīng)的特點是在常溫、常壓下，在一個很復雜的混合體系中專一地、高效地、有條不紊地進行著。其高效性就是指強大的催化能力。例如，同樣是催化過氧化氫分解為水和氧氣，過氧化氫酶的催化效率比一般無機催化劑高一千萬倍。化學仿生學的任務(wù)之一就是仿照天然酶合成出人工酶。通過從生物體內(nèi)分離出某種酶之后，研究清楚其化學結(jié)構(gòu)和作用催化劑的催化機理，在此基礎(chǔ)上設(shè)法人工合成這種酶或其類似物，用以實現(xiàn)相應(yīng)的酶催化反應(yīng)而制得相應(yīng)的產(chǎn)品。在這方面已取得的成果的例子有：人工制得了合成氨基酸的酶，也制得了消化蛋白質(zhì)用的常見的酶等。在這方面，對固氮酶的研究是一項非常重要的工作。固氮酶是豆科植物根部產(chǎn)生的一種酶，它在常 溫常壓下就可以使空氣中的氮氣與某種或某些含氫物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)變成氨提供給植物作氮肥。因此，模擬固氮酶研究如獲得成功，將是化學仿生學上的一個十分重大的成果。
生物在物質(zhì)輸送、濃縮、分離方面能力也是驚人的，象海帶能從海水中富集碘，比海水中碘的濃度提高千倍以上；大腸桿菌體內(nèi)外鉀離子濃度差達3000倍等，這些都生物靠通過細胞膜來進行調(diào)節(jié)控制的。所以人們設(shè)想，如能模擬生物膜的這種輸送、分離功能，合成一種高效、選擇性強的分離膜，將會使物質(zhì)的分離、提純達到一種市郊、快速、專一的全新途徑。這對于人類開發(fā)利用海洋資源，微量元素的提取，特殊的化學、分離以及污染控制等方面都會產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。
迄今為為止，人們在開發(fā)新能源，提高能源轉(zhuǎn)化率等方面已取得了不少成就，但和生物界相比則又顯得渺小了。一般的電燈，有90%以上的電能是轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏速M掉的，即便是節(jié)能燈也要浪費65%以上的電能。而生物體內(nèi)進行的光能、電能、化學能等各種能量間的轉(zhuǎn)換，其效率之高已為人所知。如熒火蟲通過自身螢光素和螢光酶的作用，發(fā)光率竟達100%。生物體利用食物氧化所釋放能量的效率是70%-90%，而我們利用燃燒煤 或石油能量的效率通常只有20%-40%。在能源日趨短缺的今天，模仿生物高效利用能量的技能已成為節(jié)能研究的重要課題，同時對開發(fā)新能源也有極其重大的指導意義。