构成生命的基石,本文主要内容关键词为:基石论文,生命论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
你有没有注意过:当把鸡蛋煮熟以后,原来透明,粘稠的蛋清便变成了白色的凝固物——蛋白。现在人们都知道:鸡蛋白是蛋白质。但是,鸡蛋白仅是无数蛋白质中的一种。任何动植物的组织里,都可以用不同的方法离析出像鸡蛋白一样的物质来。
实际上,蛋白质作为生命世界的基石,真是无处不在。柔软光亮的丝绸,丑陋讨厌的蛛网,还有动物的毛皮,头上的角,以及我们自身的指甲、毛发、皮肤、肌肉、软骨、血液……,你知道吗?所有这些都是由蛋白质构成的。不但如此,动物、植物、微生物等等,凡是有机体中都一定含有蛋白质。
可是,人类直到一百多年前才真正开始认识蛋白质。1838年,荷兰化学家米尔德第一次从生物体内提纯出了蛋白质,并作了一系列初步的研究,发现蛋白质是有机体不可缺少的物质,在活的机体内起着许多种重要作用。所以他给蛋白质取名为“proteios”,这个词来源于希腊文,它原来的意思是“最重要的”。
蛋白质真有这么重要吗?差不多同时代,德国科学家利比希做了一个很有说服力的实验。用不同的食物喂养小动物,一组动物喂给糖和脂肪;另一组动物喂给蛋白质;一段时间以后,只吃糖和脂肪的小动物全都死了,而吃蛋白质的小动物依旧活得很好。
这是为什么呢?原来蛋白质中含有制造糖和脂肪的一切元素——碳、氢、氧;而糖和脂肪中却缺少蛋白质中的重要元素——磷、硫。因此,当人体缺少糖和脂肪时,可利用蛋白质来制取;但如果缺少了蛋白质,就无法用糖和脂肪来制造蛋白质了。蛋白质得不到补充,动物也就死了。从这个意义上,我们可以说:没有蛋白质就没有生命。
利比希及以后的科学家经过近10年的分析测定,发现组成蛋白质的元素主要有:碳、氢、氧、氮、硫、磷等,有的蛋白质还含有铁、碘、镁等少量其他元素。
蛋白质是一种长链状的高分子物质,最小的蛋白质的分子量也有上万,有的甚至达到成千上百万。如人的甲状腺球蛋白的分子量是66万,青鱼的血清蛋白的分子量达到280万,而有些病毒的蛋白质分子量竟高达4000万!
蛋白质不仅分子量很大,而且还显得不够稳定。比如我们都很熟悉的鸡蛋白,实际上就是溶解在水里的蛋白质,它的分子量达到34600,通常无色透明,稍有滑腻感。如果将鸡蛋白加热煮熟,它就变成了白色的凝结体。这是因为鸡蛋白分子的链,在常温下通常缠绕得犹如一个杂乱的线球,当加热之后,杂乱的线球就会松散开来,变成一条条长链,相互之间纵横交织,形成了紧密坚固的网,也就是我们看到的白色凝结体。
很多种蛋白质都有这种凝结的特性,这种特性称为变性。变性以后蛋白质的空间结构发生了变化,原来的功能也会发生改变,甚至完全失去。因此,煮熟的鸡蛋就再也孵不出小鸡了。我们常用的煮沸或高压蒸气消毒灭菌方法,也就是利用蛋白质变性这一原理,使病菌的蛋白质失去活性,不再危害人体健康。
除此之外,一些化学试剂也能使蛋白质变性,我们可利用这一特点来进行消毒。如碘酒、酒精、石炭酸等等,都是常用的消毒用试剂。
当蛋白质遇到酸时,不仅会变性,而且还会断裂成许许多多较小的分子——氨基酸。不过氨基酸不是一种单一的分子,而是许多种分子的总称。有的氨基酸结晶白色发亮,被我们称为“亮氨酸”,有的氨基酸结晶像糖一样,有点儿甜,我们称它为“甘氨酸”,有的氨基酸甚至还有鲜美的味道,我们可用来做调味剂。你总熟悉“味精”吧?它就是一种氨基酸盐,化学名称叫“谷氨酸钠”,它的味道可鲜了,美味佳肴都少不了它!肉汤、鱼汤的鲜味,也都是因为蛋白质分解成氨基酸以后产生的。
氨基酸是一类含有氨基的有机酸,它们的分子通式是
各种氨基酸之间的差异都表现在分子式中的R-基团上, 而主要的有近20种。它们的大小不同,分子量也不一样。如果把这20种不同的氨基酸比作20个字母,可以任意地组合排列,会得出什么结论呢?让我们来做着试试着,用a和b,可有2种排列:ab或ba;用a、b、c 可排列出6种:abc、acb、bac、cab、cba、bca;用a、b、c、d,就可以排列出24种;如果用10个字母,就可以排列出三百多万种;用20个字母,可以排列出的数字达到240亿亿种!也就是24后面跟着17个零那么多种! 不信,你也试试,用20颗棋子,分别标上1至20,然后排列起来看看, 恐怕倾毕生的时间也做不完这个游戏。
可是,一般的蛋白质通常也都含有500个以上的氨基酸, 这些氨基酸一个接着一个排列得整整齐齐:
它们可能的排列方式有10[600]种,就是1后面跟600 个零那么巨大的数字。根据科学家的推测:我们宇宙中所有原子的数目也不过是1 后面跟着79个零,而10[600],这实在是一个令人难以想象的数字!
看来,蛋白质的种类真是很多很多的。只要氨基酸的排列有一个发生变化,就会形成一种不同的蛋白质,在生物体上表现出来的生命现象也就随着改变了。正因为这种改变,地球上的生物才有那么繁多的种类,每种生物才能呈现五彩缤纷的生命奇观。