合作无间的“生命链”
合作无间的“生命链”
有没有想过，你的身体是由大量极其微小的链子组成？你也许没有想过。不过《生命的机制》一书说，事实上“构成生命的最微小部分，都是以链子为组合单元的”。因此只要这些链子中任何一部分出现一点儿毛病，也能对我们的健康造成很大的影响。这些链子是什么东西呢？如何运作？跟我们的健康有什么关系？
这些链状分子基本上分为两大类。在这篇文章中我们会考虑的是蛋白质分子，另一大类则专责储存及转移信息，名为脱氧核糖核酸及核糖核酸。这两类分子关系密切。其实脱氧核糖核酸及核糖核酸的一个主要功能就是制造出种类繁多的蛋白质来构成生命。
催化、防卫和建造
到目前为止，蛋白质是构成生命的较大分子中种类最多的。在蛋白质的大家庭中，有抗体、酶、传讯蛋白、组织蛋白和运输蛋白。抗体（免疫球蛋白）种类繁多，负责抵抗外来细菌和病毒入侵。其他的球蛋白则能在身体受创伤后加速修补血管。
酶是一种催化剂，能加速化学反应，包括消化过程中的化学反应。据《生命之绳索》解释，“没有酶你很快就要挨饿，甚至普通一顿饭都要花50年才消化得了”。酶的运作方式像装配线，蛋白质各有独特的任务。例如，麦芽糖酶专责把麦芽糖分解成两个葡萄糖，乳糖酶专责分解乳糖，另一种则把原子和分子结合成新物质，而且在眨眼之间完成任务。一个酶分子就能每秒 催化数以千计的化学反应。
有些蛋白质属激素类，负责传达信息。激素释放入血液中，刺激身体其他部分加速活动或减慢活动。例如胰岛素会刺激细胞吸收葡萄糖以获得能量。胶原质和角蛋白属于结构性蛋白质，是软骨、头发、指甲和皮肤的主要成分。《生命秩序》说，这些蛋白质“就等于细胞里的直柱、横梁、胶合板、水泥和铁钉一样”。
在细胞膜上负责运输的蛋白质像抽水机和输水管一般，使不同物质能进出细胞。现在就让我们看看蛋白质是由什么构成，而蛋白质的链状结构跟其功能究竟有什么关系。
由简至繁
字母是许多语言的基本单元。一串字母拼合成词语，再由词拼合成句。在分子的层面上看，生命的原理也差不多。整套字母系统由脱氧核糖核酸提供，其中却只包含四个字母，分别为A,C,G和T,代表化学盐基腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤和胸腺嘧啶。脱氧核糖核酸利用这四个盐基，再透过核糖核酸作媒介产生氨基酸。氨基酸的角色像词语，却跟一般的词语不同，因为字母的数目永远不变，总是三个。核糖体负责组合蛋白质，并把氨基酸连接起来，情况就像词语连接成句子一般。蛋白质比一般口语或书面句子拥有更多元素，一个典型的蛋白质就包含了约三四百个氨基酸。
一本参考书指出，大自然中有数百种氨基酸，可是在大部分的蛋白质中发现的氨基酸却只有约莫20种。氨基酸的搭配可谓变化无穷。想一想：只用20种氨基酸来拼出长度达100个氨基酸的链子，就会有10100种不同的拼法，等于1后面加100个零！
蛋白质的形状与功能
蛋白质的形状关系重大，足以左右蛋白质在细胞中担当的角色。一条氨基酸链子怎样影响蛋白质的形状呢？氨基酸链子不像金属或塑料链子那样在各环节间有许多虚位，而是以特定角度相接，有固定的形态。有些像电话线那样的线圈，有些则像百褶裙那样呈折叠的形状。这些链子再“折叠”或塑造成更复杂的立体结构。蛋白质的形态绝非杂乱无章。事实上，蛋白质的形状跟它所发挥的功能息息相关，尤其是当氨基酸链子出现毛病的时候，两者之间的紧密关系就更显而易见了。
链子出毛病
当蛋白质中的氨基酸链子出了毛病，或者折叠错误，就会导致某些疾病，例如镰状细胞性贫血和囊肿性纤维化。镰状细胞性贫血是一种遗传病，患者红血球中的血色素分子出现反常的情况。一个血色素分子包含574个氨基酸，分布成四条链子。四条链子中只要有两条有一个氨基酸换了位置，正常的血色素就成了镰状细胞变种。大部分囊肿性纤维化病都是源于一种蛋白质，这种蛋白质在氨基酸链子的关键部位上缺少苯基丙氨酸这种氨基酸。这种缺陷的其中一个影响是，令内脏和肺部薄膜里的盐和水的比例失去平衡，导致这些表面上的黏液变得异常黏稠。
身体严重缺乏或者失去某些蛋白质，就会引致白化病和血友病等失调状况。白化病源自色素不足，最常见的成因是一种称为酪氨酸酶的重要蛋白质出现缺陷，或者完全没有这种蛋白质，结果影响黑色素的产生。黑色素就是通常在人类眼睛、头发和皮肤上的褐色色素。血友病的成因是蛋白质因子水平太低或不足。其他由蛋白质缺陷引发的失调状况包括乳糖不耐症和肌肉萎缩症。这里篇幅所限，不能尽录。
解释疾病成因的一个原理
近年来科学家集中研究一种疾病，有人说这种病的成因是一种称为蛋白感染素的蛋白质出现反常情况。这套理论指出，当有缺陷的蛋白感染素依附在正常的蛋白感染素上，导致正常的蛋白质错误地折叠，因而产生疾病。《科学美国人》杂志说，结果“连锁反应导致疾病蔓延，产生新的病态物质”。
20世纪50年代公众开始注意到在巴布亚新几内亚有一种病，可能是蛋白感染素疾病的例子。当时有些孤立的部落在宗教仪式中吃人脑，因而有人染上新几内亚震颤病，这种病的病征跟海绵状脑病类似。受影响的部落一放弃这种宗教仪式，病例就迅速减少，这种病到今天基本上已销声匿迹。
奇妙设计！
令人欣慰的是，蛋白质通常都折叠成正确的形状，并在执行任务时发挥叫人啧啧称奇的合作性、效率和可靠性。试想想在人体中有超过10万种不同类型的蛋白质，所有复杂的链子排列出数千种折叠法，实在不同凡响。
蛋白质的世界还有大部分仍未开发。研究人员为了增进这方面的认识，正设计高效能的电脑软件，好让他们能用氨基酸的排列次序来预测蛋白质的形状。不过，虽然我们对蛋白质所知甚少，却也清楚看出，这些“生命之链”不但井然有序，而且反映出超凡的智慧。
［第27页的附栏或图片］
蛋白质的“邮政编号”
许多地方的邮政服务为了便利邮件递送，要求在每封信的地址加上邮政编号。造物主利用自己所创的邮编原理，确保蛋白质能在细胞中找到目的地。鉴于细胞是个非常繁忙的枢纽，当中储存了达10亿个蛋白质，所以这个邮编法尤其重要。不过，新生的蛋白质因为有了这套“邮政编号”，所以能顺利找到指定的“工地”。这全是蛋白质内氨基酸这条奇特链子的功劳。
细胞生物学家京特·布洛贝尔因为发现了这个奇妙的概念而在1999年赢得诺贝尔奖。可是，布洛贝尔只因发现这个概念就能获奖；设计生物细胞和分子群的造物主，难道不该因这些奇妙的创造而更受尊荣吗？（启示录4:11）
［第24,25页的图解或图片］
（排版后的式样，见出版物）
蛋白质生产过程
细胞
1 在细胞核中，脱氧核糖核酸包含对每个蛋白质的相关指示
脱氧核糖核酸
2 脱氧核糖核酸的其中一段会把遗传基因资料释出，成为传讯核糖核酸
传讯核糖核酸
3 核糖体——“阅读信息和组合蛋白质”——跟核糖核酸连接起来
4 转移核糖核酸把氨基酸运送到核糖体
单一氨基酸
转移核糖核酸
核糖体
5 核糖体“解读”核糖核酸，把单一的氨基酸按特定的序列连接成长链子，这长链子就是蛋白质
蛋白质是由氨基酸组成的
6 像链子一般的蛋白质一定要精确地折叠，才能发挥功能。想象一下，一个典型的蛋白质就有超过300个“环节”那样长！
蛋白质
我们的身体里有超过10万种不同的蛋白质。这些蛋白质对维持生命十分重要
抗体
酶
结构蛋白
激素
转移
［第25页的图表或图片］
（排版后的式样，见出版物）
脱氧核糖核酸如何“拼写”出每一个蛋白质？
脱氧核糖核酸 G T C T A T A A G
脱氧核糖核酸只用四个“字母”：A, T, C, G
A T C G
脱氧核糖核酸把“拼法”转录到核糖核酸上。核糖核酸不用T,改用U(尿嘧啶）
A U C G
每三个字母“拼写”成一个不同的“词”，或氨基酸。例如：
G U C = 缬氨酸
U A U = 酪氨酸
A A G = 赖氨酸
于是，常见的20个氨基酸就能“拼写”出“词”来。“词”串成一条链子，或“句子”—蛋白质
［第26页的图表或图片］
（排版后的式样，见出版物）
蛋白质如何“折叠”？
单一的氨基酸连接成一起……
1 成为链子，然后……
2 成为线圈、褶或其他形状，然后……
线圈
褶
3 结合成复杂得多的三维结构，也就是……
4 复杂的蛋白质的一个亚单元而已
［第26页的图片］
这是核糖体蛋白质的电脑模型。图片用不同颜色来强调它是三维结构的，其结构图案呈现螺旋形状（线圈）和箭头形状（短褶部分）
［鸣谢］
蛋白质资料库：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页的图片鸣谢］
图画：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.