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第19章 生命的体现者——蛋白质

第一篇第十八章生命的体现者——蛋白质

蛋白质是一种高分子化合物,分子量很大,从几万一直到几百万以上。虽然蛋白质的分子量

很大,种类多种多样,不同的生物具有不同的蛋白质,但是每种蛋白质都含有C、H、O、N四

种化学元素,其基本组成单位都是氨基酸。组成蛋白质的氨基酸约有20种。实际上,每种蛋

白质分子就是由不同种类的、成百上千的氨基酸按照一定的次序连接而成的肽链,一个蛋白

分子可以含有一条或几条肽链。肽链通过一定的化学键互相连接在一起,并按照一定的方式

盘曲折叠,形成不同的空间结构。由于组成每种蛋白质分子的氨基酸的种类不同,数目成百

上千,排列的次序变化多端,空间结构也千差万别,因此,蛋白质的分子结构是极其多样的

。这同时也决定了蛋白质具有多种重要的功能。

很多蛋白质都有调节细胞和生物体的新陈代谢的作用,一旦缺少它们,人体将产生一系列的

病症。酶类和有些激素就属于这种蛋白质,我们知道,生物体的新城代谢是极其复杂的,包

括了许许多多的生物化学反应,这些反应之所以能够迅速顺利地进行,完全是酶的催化作用

,而目前所发现的酶几乎都是蛋白质。而许多调节生理活动的激素也是蛋白质,在远离海洋

的内地或深山老林地区居住的居民,常可以见到脖子粗大的病人,当地人称做“大脖子病”

,这是

因为缺少甲状腺激素产生的。我们看到的侏儒和巨人症患者,就是一种叫生长激素的蛋白质

“调皮捣蛋”的结果。由此可以看出,蛋白质激素对于调节体内的物质代谢和生长发育有着

重要的作用。

而且,蛋白质还是构成细胞和生物体的重要物质。例如,人体的皮肤、肌腱、韧带、软骨、

毛发、指甲的主要成分就是蛋白质。人和动物的肌肉主要也是蛋白质,依靠构成肌肉的蛋白

质分子,使肌肉产生收缩,从而完成肌体的随意运动、胃肠蠕动、心脏搏动、肺的呼吸活动

,等等。再如,人体的血液中含有多种蛋白质,各有其重要作用,红细胞中的血红蛋白,是

运输氧和二氧化碳的工具。血液中的免疫球蛋白是抵抗外来有害物质的抗体,是保护人体安

全的卫士,当病原微生物和毒素入侵人体,刺激机体的免疫系统,血液中就会产生这种球

蛋白,称为抗体。抗体能识别病原微生物和毒素,并与之结合,使病原微生物失去侵袭力,

使毒素失去毒性作用。血浆中的蛋白质还具有缓冲作用,调节体液的酸碱度,保护有机体;

当血浆中的蛋白质不足的时候,渗透压就会下降,人体为了维持血液的渗透压,将迫使一部

分水分渗入到周围组织,这样就造成了水肿。

蛋白质在细胞中的含量只比水少,而比其他各种物质都要多,我们来看看各种物质在人体中

的含量:水大约80%~90%,无机盐1%~15%,蛋白质7%~10%,脂类大约占1%~2%,糖

类和其他有机物大约占1%~15%。蛋白质大约占了细胞干重的50%以上,占了绝对优势。

恩格斯曾说过:“蛋白体是生命存在的形式。”现代科学研究证实,没有蛋白

质就没有生命,蛋白质是生命的物质基础,是生命活动的主要体现者。

从蛋白质的重要作用而言,说它是生命的体现者,一点也不夸大,我们不难看出没有蛋白质

的存在,就不会有生物体的存在,当然也就不会有生命活动。在科学技术高达的今天,人们

已经能用化学方法制造活的蛋白质。1965年9月,我国科学工作者首先用化学方法人工合成

了具有全部生物活性的结晶牛胰岛素,这是世界上第一次用人工方法合成的蛋白质,是一项

伟大的创举。1971年在测定猪胰岛素晶体结构的研究工作中,又取得了重要的结果。人工合

成蛋白质的成功,为揭开生命的奥秘,探索生命的起源,做出了巨大贡献。

基于蛋白质作为生命活动的功能执行体,人类基因组绝大部分基因及其功能有待于在蛋白质

水平上的揭示与阐述。为探索生命秘密,人们在基因组测序的草图完成之后,开始了蛋白质

组计划,“蛋白质组”指一种细胞、组织或完整的生物体所拥有的全套蛋白质。人类基因组

计划被誉为20世纪的3大科技工程之一。其划时代的研究成果——人类基因组序列草图的完

成宣告了一个新的纪元——“后基因组时代”的到来。其中,功能基因组学成为研究的重心

,蛋白质组学则是其“中流砥柱”之一。正因如此,《自然》和《科学》杂志在公布人类基

因组序列草图的同时,分别发表了述评与展望,将蛋白质组学的地位提到前所未有的高度,

认为是功能基因组学这一前沿研究的战略制高点,蛋白质组学将成为21世纪最大战略资源—

—人类基因争夺战的重要“战场”。

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