定向进化是人为设定的明确的目标，只针对特定蛋白质的特定性质进行选择。而在自然进化过程中，自然选择使进化向有利于生物适应生存环境的方向发，环境的多样性和适应方式的多样性决定了进化方向的多样性。从本质上来看，定向进化是达尔文进化论在分子水平上的延伸和应用。定向进化的理论被认为是生物学进入基因工程时代后最重要的成就之一。
目前，定向进化技术主要用于酶的改良、蛋白药物的优化等领域。新型洗涤用酶，抗癌药和新型疫苗等大批定向进化产品已陆续面世。
酶定向进化的方法通常分3步：
① 通过随机突变和(或)基因体外重组创造基因多样性；
② 导入适当载体后构建突变文库；
③ 通过高效的筛选手段，选择阳性突变子。这个过程可重复循环，直至得到预期性状的蛋白质。、
定向进化的主要实验基础就是以PCR技术为基础的易错PCR和DNA重排等。易错PCR和DNA重排技术常被组合应用。
定向进化存在很多的局限性，最突出的是筛选容量过大，筛选过程复杂且费用昂贵、费时费力。所以，开发和建立高通量筛选技术是获得性能更优良或全新酶基因的关键。目前，已发展出如噬菌体展示，核糖体展示，mRNA展示，细菌细胞表面展示，酵母表面展示技术，体外区室化IVC等筛选方法。
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