合作無間的「生命鏈」
合作無間的「生命鏈」
有沒有想過，你的身體是由大量極其微小的鏈子組成？你也許沒有想過。不過《生命的機制》一書說，事實上「構成生命的最微小部分，都是以鏈子為組合單元的」。因此只要這些鏈子中任何一部分出現一點兒毛病，也能對我們的健康造成很大的影響。這些鏈子是什麼東西呢？如何運作？跟我們的健康有什麼關係？
這些鏈狀分子基本上分為兩大類。在這篇文章中我們會考慮的是蛋白質分子，另一大類則專責儲存及轉移信息，名為脫氧核糖核酸及核糖核酸。這兩類分子關係密切。其實脫氧核糖核酸及核糖核酸的一個主要功能就是製造出種類繁多的蛋白質來構成生命。
催化、防衛和建造
到目前為止，蛋白質是構成生命的較大分子中種類最多的。在蛋白質的大家庭中，有抗體、酶、傳訊蛋白、組織蛋白和運輸蛋白。抗體（免疫球蛋白）種類繁多，負責抵抗外來細菌和病毒入侵。其他的球蛋白則能在身體受創傷後加速修補血管。
酶是一種催化劑，能加速化學反應，包括消化過程中的化學反應。據《生命之繩索》解釋，「沒有酶你很快就要捱餓，甚至普通一頓飯都要花50年才消化得了」。酶的運作方式像裝配線，蛋白質各有獨特的任務。例如，麥芽糖酶專責把麥芽糖分解成兩個葡萄糖，乳糖酶專責分解乳糖，另一種則把原子和分子結合成新物質，而且在眨眼之間完成任務。一個酶分子就能每秒 催化數以千計的化學反應。
有些蛋白質屬激素類，負責傳達信息。激素釋放入血液中，刺激身體其他部分加速活動或減慢活動。例如胰島素會刺激細胞吸收葡萄糖以獲得能量。膠原質和角蛋白屬於結構性蛋白質，是軟骨、頭髮、指甲和皮膚的主要成分。《生命秩序》說，這些蛋白質「就等於細胞裡的直柱、橫梁、膠合板、水泥和鐵釘一樣」。
在細胞膜上負責運輸的蛋白質像抽水機和輸水管一般，使不同物質能進出細胞。現在就讓我們看看蛋白質是由什麼構成，而蛋白質的鏈狀結構跟其功能究竟有什麼關係。
由簡至繁
字母是許多語言的基本單元。一串字母拼合成詞語，再由詞拼合成句。在分子的層面上看，生命的原理也差不多。整套字母系統由脫氧核糖核酸提供，其中卻只包含四個字母，分別為A,C,G和T,代表化學鹽基腺嘌呤、胞嘧啶、鳥嘌呤和胸腺嘧啶。脫氧核糖核酸利用這四個鹽基，再透過核糖核酸作媒介產生氨基酸。氨基酸的角色像詞語，卻跟一般的詞語不同，因為字母的數目永遠不變，總是三個。核糖體負責組合蛋白質，並把氨基酸連接起來，情況就像詞語連接成句子一般。蛋白質比一般口語或書面句子擁有更多元素，一個典型的蛋白質就包含了約三四百個氨基酸。
一本參考書指出，大自然中有數百種氨基酸，可是在大部分的蛋白質中發現的氨基酸卻只有約莫20種。氨基酸的搭配可謂變化無窮。想一想：只用20種氨基酸來拼出長度達100個氨基酸的鏈子，就會有10100種不同的拼法，等於1後面加100個零！
蛋白質的形狀與功能
蛋白質的形狀關係重大，足以左右蛋白質在細胞中擔當的角色。一條氨基酸鏈子怎樣影響蛋白質的形狀呢？氨基酸鏈子不像金屬或塑料鏈子那樣在各環節間有許多虛位，而是以特定角度相接，有固定的形態。有些像電話線那樣的線圈，有些則像百褶裙那樣呈摺疊的形狀。這些鏈子再「摺疊」或塑造成更複雜的立體結構。蛋白質的形態絕非雜亂無章。事實上，蛋白質的形狀跟它所發揮的功能息息相關，尤其是當氨基酸鏈子出現毛病的時候，兩者之間的緊密關係就更顯而易見了。
鏈子出毛病
當蛋白質中的氨基酸鏈子出了毛病，或者摺疊錯誤，就會導致某些疾病，例如鐮狀細胞性貧血和囊腫性纖維化。鐮狀細胞性貧血是一種遺傳病，患者紅血球中的血色素分子出現反常的情況。一個血色素分子包含574個氨基酸，分布成四條鏈子。四條鏈子中只要有兩條有一個氨基酸換了位置，正常的血色素就成了鐮狀細胞變種。大部分囊腫性纖維化病都是源於一種蛋白質，這種蛋白質在氨基酸鏈子的關鍵部位上缺少苯基丙氨酸這種氨基酸。這種缺陷的其中一個影響是，令內臟和肺部薄膜裡的鹽和水的比例失去平衡，導致這些表面上的黏液變得異常黏稠。
身體嚴重缺乏或者失去某些蛋白質，就會引致白化病和血友病等失調狀況。白化病源自色素不足，最常見的成因是一種稱為酪氨酸酶的重要蛋白質出現缺陷，或者完全沒有這種蛋白質，結果影響黑色素的產生。黑色素就是通常在人類眼睛、頭髮和皮膚上的褐色色素。血友病的成因是蛋白質因子水平太低或不足。其他由蛋白質缺陷引發的失調狀況包括乳糖不耐症和肌肉萎縮症。這裡篇幅所限，不能盡錄。
解釋疾病成因的一個原理
近年來科學家集中研究一種疾病，有人說這種病的成因是一種稱為蛋白感染素的蛋白質出現反常情況。這套理論指出，當有缺陷的蛋白感染素依附在正常的蛋白感染素上，導致正常的蛋白質錯誤地摺疊，因而產生疾病。《科學美國人》雜誌說，結果「連鎖反應導致疾病蔓延，產生新的病態物質」。
20世紀50年代公眾開始注意到在巴布亞新幾內亞有一種病，可能是蛋白感染素疾病的例子。當時有些孤立的部落在宗教儀式中吃人腦，因而有人染上新幾內亞震顫病，這種病的病徵跟海綿狀腦病類似。受影響的部落一放棄這種宗教儀式，病例就迅速減少，這種病到今天基本上已銷聲匿跡。
奇妙設計！
令人欣慰的是，蛋白質通常都摺疊成正確的形狀，並在執行任務時發揮叫人嘖嘖稱奇的合作性、效率和可靠性。試想想在人體中有超過10萬種不同類型的蛋白質，所有複雜的鏈子排列出數千種摺疊法，實在不同凡響。
蛋白質的世界還有大部分仍未開發。研究人員為了增進這方面的認識，正設計高效能的電腦軟件，好讓他們能用氨基酸的排列次序來預測蛋白質的形狀。不過，雖然我們對蛋白質所知甚少，卻也清楚看出，這些「生命之鏈」不但井然有序，而且反映出超凡的智慧。
［第27頁的附欄或圖片］
蛋白質的「郵政編號」
許多地方的郵政服務為了便利郵件遞送，要求在每封信的地址加上郵政編號。造物主利用自己所創的郵編原理，確保蛋白質能在細胞中找到目的地。鑑於細胞是個非常繁忙的樞紐，當中儲存了達10億個蛋白質，所以這個郵編法尤其重要。不過，新生的蛋白質因為有了這套「郵政編號」，所以能順利找到指定的「工地」。這全是蛋白質內氨基酸這條奇特鏈子的功勞。
細胞生物學家京特·布洛貝爾因為發現了這個奇妙的概念而在1999年贏得諾貝爾獎。可是，布洛貝爾只因發現這個概念就能獲獎；設計生物細胞和分子群的造物主，難道不該因這些奇妙的創造而更受尊榮嗎？（啟示錄4:11）
［第24,25頁的圖解或圖片］
（排版後的式樣，見出版物）
蛋白質生產過程
細胞
1 在細胞核中，脫氧核糖核酸包含對每個蛋白質的相關指示
脫氧核糖核酸
2 脫氧核糖核酸的其中一段會把遺傳基因資料釋出，成為傳訊核糖核酸
傳訊核糖核酸
3 核糖體——「閱讀信息和組合蛋白質」——跟核糖核酸連接起來
4 轉移核糖核酸把氨基酸運送到核糖體
單一氨基酸
轉移核糖核酸
核糖體
5 核糖體「解讀」核糖核酸，把單一的氨基酸按特定的序列連接成長鏈子，這長鏈子就是蛋白質
蛋白質是由氨基酸組成的
6 像鏈子一般的蛋白質一定要精確地摺疊，才能發揮功能。想像一下，一個典型的蛋白質就有超過300個「環節」那樣長！
蛋白質
我們的身體裡有超過10萬種不同的蛋白質。這些蛋白質對維持生命十分重要
抗體
酶
結構蛋白
激素
轉移
［第25頁的圖表或圖片］
（排版後的式樣，見出版物）
脫氧核糖核酸如何「拼寫」出每一個蛋白質？
脫氧核糖核酸 G T C T A T A A G
脫氧核糖核酸只用四個「字母」：A, T, C, G
A T C G
脫氧核糖核酸把「拼法」轉錄到核糖核酸上。核糖核酸不用T,改用U(尿嘧啶）
A U C G
每三個字母「拼寫」成一個不同的「詞」，或氨基酸。例如：
G U C = 纈氨酸
U A U = 酪氨酸
A A G = 賴氨酸
於是，常見的20個氨基酸就能「拼寫」出「詞」來。「詞」串成一條鏈子，或「句子」—蛋白質
［第26頁的圖表或圖片］
（排版後的式樣，見出版物）
蛋白質如何「摺疊」？
單一的氨基酸連接成一起……
1 成為鏈子，然後……
2 成為線圈、褶或其他形狀，然後……
線圈
褶
3 結合成複雜得多的三維結構，也就是……
4 複雜的蛋白質的一個亞單元而已
［第26頁的圖片］
這是核糖體蛋白質的電腦模型。圖片用不同顏色來強調它是三維結構的，其結構圖案呈現螺旋形狀（線圈）和箭頭形狀（短褶部分）
［鳴謝］
蛋白質資料庫：1FFK; Ban, N., Nissen, P., Hansen, J., Moore, P.B., Steitz, T.A.: The Complete Atomic Structure of the Large Ribosomal Subunit at 2.4 A Resolution, Science 289 pp. 905 (2000)
［第24頁的圖片鳴謝］
圖畫：From THE WAY LIFE WORKS by Mahlon Hoagland and Bert Dodson, copyright ©1995 by Mahlon Hoagland and Bert Dodson. Used by permission of Times Books, a division of Random House, Inc.