分子生物学 [复制链接]

第6版()
专栏：

分子生物学
张友尚
生命是人人所关心的。但是构成人的生命的细胞中的物质究竟是什么呢？现在，人们已经有了一些了解。
要了解生命现象，必须深入地进行分析研究，也就是从生命的整体到细胞，再由细胞到细胞组成物质，再进入这些物质的成份——高分子。现在，生物科学已经进入到研究高分子的地步。
构成一个复杂生物体的分子是多种多样的，但是，在生物高分子的功能中起主导作用的分子，可以归结为两大类：一类是恩格斯早已提出的蛋白质；一类是最近二十年来才被人们重视的核酸。蛋白质和核酸都是由成千上万个以至几十万个原子组成的，所以，我们通通把它们称为生物高分子。
为什么说蛋白质和核酸能在生物体中起主导作用呢？因为它们在生命活动中，担负着一系列重要的功能。蛋白质的种类很多，它们的功能也各不相同。例如，酶蛋白可以促进体内一系列的化学变化（即新陈代谢），激素蛋白对代谢有调节控制作用，肌肉蛋白是收缩运动的物质基础。核酸的生物功能，直到二十年前才被人们发现，它们的关键作用是传递遗传信息（又叫遗传密码。它指的是子代从亲代所获得的一种“讯号”或“密码”，这种“讯号”或“密码”的任务，是专门控制着将亲代的特点传给子代），以及控制体内的新陈代谢。各种蛋白质在体内的生物合成，也必须有核酸参加。
为什么生物体内的蛋白质和核酸有这样重要的生物功能呢？这是由于它们具有特殊结构。
蛋白质分子是由许多氨基酸按一定顺序连成的一条或数条长链，这叫做蛋白质的初级化学结构；这些长链又按一定方式折叠，形成高级的立体结构。一九五五年，有人用化学方法完全阐明了胰岛素（一种激素蛋白）分子中五十一个氨基酸的排列顺序。一九六一年，有人又利用X光衍射法完全阐明了肌红蛋白（肌肉中储存氧气的蛋白）分子的全部立体结构。
核酸分子是由许多含碱基（碱性有机化合物）的核苷酸（核苷酸是组成核酸的基本单位，核酸是由几十个到几百个核苷酸连接而成的），按一定顺序连成的长链。碱基主要有五种。核酸又可分为脱氧核糖核酸和核糖核酸两种。一九五三年，有人根据X光衍射的研究以及其他证据，认为在脱氧核糖核酸分子中有两条长链，彼此靠碱基配对相吸引，形成扭在一起的双股螺旋。这种结构可以说明这种核酸传递遗传信息的机制，因而大大推动了分子遗传学的研究。
近年来，分子生物学的突出成就，总的说来，就是对于一些生命现象的本质已开始有所了解。比如说，为什么“种瓜得瓜，种豆得豆”？为什么食物的蛋白质在人体中，可以很快地变成人体所特有的蛋白质？通过分子生物学的研究，这些问题已经得到了回答。原来，遗传物质脱氧核糖核酸存在于细胞核的染色体内，一个受精的卵细胞的染色体内，有一半来源于父代，一半来源于母代，双亲的遗传特性，就是这样传给子代的。染色体内的脱氧核糖核酸就进行复制，每一个分子的双股螺旋，分成了两条单链，然后再通过碱基配对，每条单链各形成一个与原来脱氧核糖核酸分子完全一样的双股螺旋，并平均分配到新生成的两个细胞核中。细胞核的脱氧核糖核酸分子，控制着细胞的生命活动，例如，它们决定细胞合成什么样的蛋白质。在各种蛋白质分子中，氨基酸具有不同的、然而又是完全按一定的排列顺序。这种顺序靠什么来决定呢？就是靠着脱氧核糖核酸，更具体一些说，就是脱氧核糖核酸分子中相应的碱基排列顺序。细胞内的化学变化，是由酶来促进的，而酶蛋白的合成，又是受脱氧核糖核酸支配的。这样，脱氧核糖核酸就可以通过酶的途径来控制细胞的代谢活动。
在生物的整体内，脱氧核糖核酸对蛋白质生物合成，和它的代谢活动的控制，在正常情况下，不容易被我们意识到。但是，一旦遗传产生了突变，就可以看得很清楚。例如，在一种贫血病人的体内，控制血红蛋白生物合成的脱氧核糖核酸分子中，有一个碱基发生了变化，因此，合成出来的血红蛋白的五百七十四个氨基酸中，就有两个被另外的两个所代替。这就影响到血红蛋白的立体结构，从而导致严重的贫血。