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第十一章 来不相知去不留 之八

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    蛋白质的分子虽然是由一个个氨基酸基串联而成的一条链,但它并不是笔直的,而是三维立体的。

    哦,对了,地球上所有生物的蛋白质都是由氨基酸基构成的,而且这些氨基酸种类不多,一共只有二十种。

    有一种观测微观世界物质结构的方法,叫X射线衍射法。利用X射线照射被测物质,根据折射出来的射线所形成的影像来判断物体内部原子排列情况。人们据此对一种角蛋白的结构做出了解析,提出了蛋白质的螺旋结构学说。

    进一步分析其原因是一种键能为共价键10%左右的弱键——氢键——所起的作用。多肽链受到本身诸多氢键的牵引,形成螺旋形的走向。虽然单个氢键较弱,但是许多氢键共同作用,使得多肽链处于一种稳定状态。

    这种立体形状的结构被称为蛋白质的二级结构。是不是想到了DNA的双螺旋结构,道理是一样一样的。

    氨基酸结合成肽链后,各个氨基酸基上的R基团就成为主链的侧链。这些侧链有不同的性质。像丙氨酸、苯丙氨酸等,他们的基团没有电极性,和水分子没有吸引力,是疏水性的。但有的氨基酸的侧链,如丝氨酸、苏氨酸,它们的基团和水分子会产生吸引力,是亲水性的。还有如谷氨酸、天冬氨酸,不仅亲水,而且显酸性。而赖氨酸,不仅是亲水的,而且显碱性。

    所以,在不同氨基酸序列的多肽分子上,各种侧链处于不同的位置和空间关系,相互吸引或排斥。有的可以形成一定的化学键而结合起来;有的侧链由于是疏水性的,所以疏离外部的水环境而卷入分子的内部;有的侧链则由于亲水性,而贴近外部的水环境。这些因素会使多肽在二级结构的基础上进一步弯曲缠绕,形成蛋白质的团块形的三级结构。

    如果几条这样的肽链团块聚合到一起,构成一个固定的分子集团,就成为蛋白质的四级结构。

    这样,高级结构的蛋白质分子可能形成各种凸凹的立体形状,通过各种化学键,能与各种对象的大大小小的分子形成特异性的立体嵌接,发挥着各种不可替代的生物作用。而造成这些立体形状的最根本的条件还在于蛋白质的一级结构。

    如果举个例子,我们就可以更容易地理解这些结构的意义。

    人们曾深入地研究血液中的红色物质,现在我们都知道,那是血红蛋白。这种含有铁的蛋白质是血液呈红色的原因。

    血红蛋白的作用是把肺里的氧气搬运到组织里去,再帮助把组织里的二氧化碳运到肺里排出体外。

    人类的血红蛋白的分子量为66800,也就是说,有66800个氢原子那么重。由两种肽链各两条组成,一种肽链由141个氨基酸基组成,一种肽链由146个氨基酸基组成。

    这些氨基酸基的排列顺序,就是人类血红蛋白的一级结构。

    这些肽链呈现螺旋形结构,这就是二级结构。

    而这些肽链在本身呈螺旋形结构的同时,又按照一定的走向卷曲着,形成了三级结构。每个血红蛋白的肽链卷曲之后大致形成一个球形。

    三级结构的肽链之间,许多侧链能够近距离对接起来,起到一定的连接作用,使肽链进一步聚集起来,形成四级结构。对于血红蛋白来说,四条肽链相互链接在一起,像四个小球粘在一起,呈一个正四面体的阵形。每个小球被称为血红蛋白的亚单元。

    最重要的一点是,人类血红蛋白的三级结构和四级结构是非常稳定的。不会这个血红蛋白亚单元是球形的,另一个是饼形的,这个四级结构是正四面体的,另一个是一条龙的。三级结构和四级结构非常稳定且完全一致,所以所有的血红蛋白都具有相同的生理功能。

    其实从生理学上来说,血红蛋白的作用就是把氧气从肺里搬运到组织中,再把组织中的二氧化碳搬运到肺里。为什么在生物进化的过程中,要形成如此大型而结构又如此复杂的分子呢?

    人们研究血红蛋白与氧气结合的过... -->>
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