生化的行囊

（標題配圖攝於青島市海洋館，喜歡的話可以抱走哦~不過攝影技術不太好，估計也沒人喜歡）

事實上我是個標題黨。這篇文章很啰嗦，卻貧乏得可厭。藉此機會，希望和同專業或相近專業的同學交流探討。

「生物化學，是化學的最高層次，生物的最深層次。」

這是印在我們專業的生化課件上的一句話。

「生理生化，必有一掛。」

這是來自醫學院的傳聞，似乎也適用於本專業。

學生化之前，我已從各路師兄師姐那裡得知了這門課的難度非同小可。於是大一結束時，我在圖書館借了一本生物化學教材，準備暑假裡預習一下。那本教材很薄，因為父親教育過我：

「讀書要讀薄的，太厚的書你一看就不想讀了。像我買編程的書，都是盡量買薄的。你買了這麼多厚書，有哪本看完啦？？？」

然而，假期的一多半時間，我在採集植物整理標本，剩下一些時間用來學英語，每天回到家就癱了。

學院給生物化學的理論課安排了90個小時的授課時間，平均每周5小時，此外每周都有一次實驗，一般佔用一個上午或下午。

有關生化的傳言，學院的重視程度，以及教材的厚度（將近3厘米），讓我有點忐忑。

在生物化學裡走一遭，到底是什麼滋味呢？

彷彿一段漫長的旅途。行走得不是很快，但日夜兼程，偶有體力不支。大家有時默默趕路，有時說說笑笑，不知不覺就到了目的地，回頭一看已不知起點何處。

我的行囊里裝了不少路上拾來的東西。

一

如開篇所言，生物化學是生物的最深層次，因為它解釋了生命現象的本質。

這一點顯而易見，似乎無需強調。

我們學習這門課是為了了解生命，從而更好地生活。我們教授常常講：「學好生化，你就是半個醫生了。」（其實我們學得非常淺顯，而且缺乏臨床實踐，還是做不了醫生。）

那麼我們該如何學習這門課？這是本學期生物化學的第一節課上的重要問題。我不想重複課件上的話，只想談談個人體會。

乍一看，生物化學需要記憶的東西實在太多了：20種氨基酸的中文名稱和英文縮寫，還有結構和理化性質；沃森和克里克提出的雙螺旋模型是重點；最複雜的還要數各種代謝過程，從糖、脂肪，一直到蛋白質的生物合成；最嚇人的是，嘌呤和嘧啶分子中每個原子的來源也在考試範圍內。

前輩們留下了各種記憶的口訣和心法，比如「一兩色素本來淡些」是人體必需氨基酸。使用口訣的確是個高效的方法。

但我認為，至少代謝的過程，是不需要通過口訣記憶的。

某個代謝過程中的每一步反應，都有內在的聯繫，無論是用中文書寫，還是用英文書寫，甚至用外星人的語言書寫，它的本質都是不變的。正像缸中的金魚由於光線折射，觀察到的物理現象可能與人觀察到的有所不同，但得出的定律應該是一致的。語言只是思維的外殼，用文字的聯繫來代替化學反應間的聯繫，藉此增強記憶，不過是種權宜之計罷了。

下面以三羧酸循環為例來說明：

如圖，糖、脂肪等物質初步氧化後生成乙醯輔酶A。三羧酸循環（TCA Cycle）的作用是使輔酶A所攜帶的乙醯基變成二氧化碳和NADH或FADH2（不過，一個乙醯基上的兩個碳原子全部變成二氧化碳需要多次循環，因為每次循環中二氧化碳的直接來源是中間產物，這與酶的立體異構專一性有關）。這就像一個工廠的某一車間要拆卸一台儀器，這台儀器被運送到流水線上，然後，一條機械手抓住了它。這台儀器就像乙醯輔酶A，機械手就像草醯乙酸。

三羧酸循環的主體是五步脫羧或脫氫的反應。

第一步反應是引發步驟。

檸檬酸的異構和延胡索酸的水化都可以視作「輔助」步驟，其中特別值得注意的是異構反應，因為檸檬酸的三級羥基不易氧化（顯然，羥基氧化得到羰基，在碳原子和氧原子間形成雙鍵，而這個碳原子已經有三個鍵和其他碳原子相連了），線粒體（內部的酶）就「機智地」把這個羥基轉移到了另一個碳原子上，使之變為易氧化的二級羥基。

琥珀醯輔酶A變為琥珀酸時生成了具有高能鍵的GTP，因為琥珀醯輔酶A的硫酯鍵是高能鍵，這是一步底物水平磷酸化反應，轉移了能量。

綜上，三羧酸循環有一個引發步驟；有兩步脫羧反應，四步脫氫反應，脫氫和脫羧有重疊的部分；有一步異構反應和一步水化，為後續進一步的反應做鋪墊；還有一步底物水平磷酸化反應。

熟知以上內容，就完全可以扔掉口訣這個拐杖。

二

我有些反感「生物學像文科」這種說法，儘管學習生物學避免不了大量記憶。早期（20世紀以前）的生物學也許和文科貼近一些（布豐和法布爾文筆都很棒的），但現在DNA檢測技術已經普及，通過比較蛋白質的氨基酸組成和排列來比較生物的親緣關係遠近也不是什麼新奇方法。酶促反應動力學有米氏方程，香農一威納指數可以描述物種多樣性，何況還有那麼多的統計原理。可以說生物學早已發展成為定量的學科，且深入微觀領域。

認同「生物學像文科」說法的人，大概也認同「生物就是背的東西比較多」，因為他們將背誦等價於記憶。竊以為背誦（確切地說，是誦讀）生物是一件恐怖的事情。大聲背誦生物簡直超出我的忍受極限。我更願意抄書。年級里有位大神，只要做一遍實驗，就把動植物的結構全記住了。得知她的事迹後，我很後悔沒有重視每次實驗前的預習。

怎麼不說數學像文科呢？不用買儀器（電腦還是要買的吧），不用弄髒爪子（也不一定，如果鋼筆漏墨），坐飛機的時候也可以工作（雖然有被鄰座乘客當做恐怖分子發暗號的風險），只需一副好頭腦（附上紙筆）就可以與書中古代名家優雅地談笑風生。

玩笑而已。實際上，學科間交叉非常多，可謂「你中有我，我中有你」，「某某像某某」這樣的句子不太準確。聽說歷史領域已經有通過統計歷朝歷代戶口數來推測經濟發展的例子了。

三

發生在生物體內的化學反應和發生在玻璃容器中的化學反應是不一樣的。生物體內任何一個反應都不是孤立的。細胞內是一團粘稠的物質。有些化學反應處在同一個代謝過程中，但後一個反應的底物，雖然和前一個反應的產物是同一種物質，但不一定來源於前一個反應。反之亦然，上一個反應的產物，不一定要參與下一個反應，可以進去其他代謝途徑。

例如，三羧酸循環中的草醯乙酸可以離開此循環，轉化為天冬氨酸，穿過線粒體內膜，參與NADH的轉運過程，也可以進入鳥氨酸循環在線粒體外的部分，最終生成尿素，排出體外。

能實現這樣的反應的基礎之一是細胞內每種「中間產物」的量都足夠多，而且可以隨時調取。這讓我想到了銀行，想到了馬克思主義哲學原理概論的課上，教授給我們講的一個小故事。據說原作者是馬寅初。

有個趕考的書生到旅店投宿，拿出10 兩銀子要挑最好的房間。店主立刻用它到隔壁的米店付了欠單，米店老闆轉身去屠夫處還了肉錢，屠夫拿著錢去找豬農還了豬錢，豬農馬上去付清了賒欠的飼料款，飼料商趕緊到旅店還了房錢，就這樣，10兩銀子又到了店主的手裡。這時，書生來說房間不合適，要回銀子就走了。店主一文錢也未賺到，大家卻把債務都還清了。

四

深入微觀，你可以發現一個嶄新的世界。

有機的「磁鐵」：維繫α螺旋的氫鍵都是近似與螺旋軸平行的，而氫鍵是具有極性的。這使得肽鍵的偶極矩「連為一體」，好比許多個小磁針首尾相連，形成了一個較大的凈偶極矩，正極在氨基端，負極在羧基端。這樣的結構事實上不利於螺旋的穩定。不過，α螺旋的氨基端常常是一個酸性氨基酸，羧基端常常是一個鹼性氨基酸，這樣就中和了兩端的電性，有利於穩定螺旋。

蛋白質電動機：線粒體內膜上分布有ATP合成酶，由F0蛋白和F1蛋白組成，F0蛋白嵌合在膜上，是一個質子通道，而F1蛋白的大部分是「懸掛」的，與線粒體基質接觸。線粒體內膜上的呼吸鏈可將質子泵出內膜，使之進入膜間隙，這樣，內膜的兩側就形成了電位差，質子受靜電力作用，從F0蛋白中穿出，回到基質中，這會驅動F0轉動，進而帶動F1轉動。

F1有三個α亞基，在轉動過程中，可以依次結合ADP和Pi，合成ATP，釋放ATP。在某些特殊條件下也可以反過來水解ATP。絕妙之處在於，該酶的活性中心幾乎全部由疏水氨基酸組成，在水分子濃度極小的情況下，ATP水解的取向被抑制了，這就給酶用ADP和Pi合成ATP提供了條件。

那麼問題來了：ATP合成酶的力矩和角動量是多少呢？

五

任何一個發現或發明都不是一蹴而就的。應該鼓勵大家去開拓新領域，做0到1%的工作，99%到100%的工作也是關鍵，但是，1%到99%的工作也得有人做啊。

這是楊先生在央視《開講啦》欄目的演講內容，原話我記不清了，但大意如此。

翻開教科書，看到的每一張圖表、每一個數據，甚至每一條假說，都是無數前輩心血的累積。想想某一個理論的出世，要熬白多少老闆的多少根頭髮，耗費多少磚工的多少年青春，殺掉多少只無辜的小老鼠？

這就像一場永不停歇的接力賽，每一棒都少不了。或者說，有人是巨人，有人是站在巨人肩膀上的巨人，而有人只是巨人肩膀上的墊腳石。

仰望巨星，也向無名之輩投以敬佩的目光。所謂巨星，除了才高於世，也是應時運而生。

能當一塊石頭，已經很幸運了。

五

本文的最後一部分，講講我這一學期的生活。

九月，空氣由炎熱轉為溫涼，原本密布的積雨雲彷彿在幾天之內就溶解在湛藍當中。圖書館門口的棣棠花又開了，明艷的黃色配上鮮活的綠，就像懷孕的少婦，新婚時的羞澀已完全褪去，渾身沉浸在幸福當中。

我在圖書館借了兩本書，每晚洗漱後，在床上支起一方小桌，心神就飄到了遠方的城市。此外，網購了一本王立銘教授的《吃貨的生物學修養》。

《吃貨的生物學修養》，介紹的是糖、脂質代謝失調引起的疾病，以及人類與這些疾病鬥爭的歷史，書中既有科學家不懈的探索，也有製藥公司間的營銷之戰。正如「社會的需求比十所大學更能推進科技的發展」，製藥工業對生物化學的發展起到了極大的促進作用。這是我在其他的科普性書籍或文章中從未看到過的（老實說我看過的科普也不多）。王教授回國以後，不是先去高校任職，而是進入了一家諮詢公司。他的這段商業經歷也許是他在書中花大筆墨去講述「從實驗室到市場」這個過程的原因之一。

由於師範類和非師範類的分流，學院重新調整了班級，宿舍也換了。新的班級里，班長官腔十足，同時響應習大大號召，擼起袖子就干。一個妹子創辦植物識別公眾號，她的男朋友幫忙打理。還有同學假期去沂蒙山調查植物種類，和我共享了她調查報告。

中午下課後，來自海南的同學領著我去園子里尋訪各路花草。

十月，系主任開會，介紹本專業的考研和就業去向，並解答了一些學習方面的問題。這位老師教遺傳學，課上遇到疑難，常留給我們十分鐘的自行討論時間。

久違了，這熱烈的討論氣氛。

我們使用的教材是南京大學的楊榮武教授主編的《生物化學原理》，內容充實詳盡。正文部分的旁邊附有quiz，每一章後都附有參考資料的網址，和科學小故事。我非常喜歡這本書。

這學期我第一次成功地完成了一次實驗：我們小組測定的脲酶的Km值和教材上的完全一致！感謝同組的兩位小夥伴！最後一次實驗從上午九點一直做到晚上六點，可付出了這麼長時間的努力之後，我提取的核酸的電泳結果呈彌散狀——DNA已經在提取和純化的過程中完全降解了。

令我煩惱的是，我在中學和小學上課從沒走過神，哪怕聽不懂，但到了大二，我每節課總要神遊一會兒。神遊的起始往往是無厘頭的：老師提到某物，而我想到了與之關聯的另一物，然後思維就順著這條聯繫的鏈子走開了：從血紅蛋白聯想到兩面凹的小甜餅，繼而到了茹毛飲血的時代；從麥克斯韋方程組到麥克斯韋妖，可我並不了解這個小妖到底是什麼，我只知道我同學起了這個網名，然後就聯想到了各種稀奇古怪的網名，什麼「薛平貴的貓」「薛寶釵的貓」「一隻戰完高考的中華田園貓」「理綜不上250不改名」「碧海東隅有長鯨」……

……

聽說某位生物化學教授要求他的學生像翻小說一樣翻生化課本，直到翻爛為止。我並沒能做到這一點。從11月到12月，我在圖書館裡泡了許多個上午或下午，只看完了蛋白質、生物氧化、氨基酸代謝和糖代謝。

由於生化老師不留作業，我平常的功夫就是看書加抄書。我並不是很清楚學習的重點，導致學習的進度非常之慢，往往預習了就沒時間複習，複習了就沒時間預習。糖酵解和脂肪酸的β-氧化，聽課聽得那叫一個爽啊！（是真爽，因為感覺我的世界觀在逐步建立）不幸的是，下了課後我沒有及時整理，兩天後就忘乾淨了。

常常不知道時間去哪兒了。有時今天晚上去看果蠅，明天晚上去培養農桿菌，後天晚上沒事了，我卻刷了兩小時知乎。眼睛酸脹之後才想起來下周的物理還要預習，公式都得推一遍。於是學習生化的時間被極大地壓縮。

好不容易在圖書館找到了本楊教授編的配套練習冊，花了幾十塊錢印了一本，卻被舍友告知這本書淘寶上有賣的。這本書里有各種知識點分析和速記心法，特別好玩兒。但習題給我的感覺是楊教授在逼迫他的學生把這本書塞到顱腔里水解掉。

12月初，學習委員就弄到了往年好幾套的試卷和師兄師姐們整理的知識點，還有一本叫《生化末搏》的練習冊，是一位大四師兄在他大二時編寫的。但是我並沒有選擇用這些資料複習，而是選擇了自行整理。到了月底，我的進度依然緩慢，而我也意識到了楊老師的習題大大超出了我們考試的難度。

於是我放棄了他的練習冊，找同學借了本《生化末搏》。

這本書分為「理論篇」「名解篇」「填鴨序」「問答賦」等部分，既有各章節的知識匯總，又有大量的習題可作為練習之用。我翻過一遍之後，後悔沒找學習委員訂購。

我們1月4日考物理，馬哲在9號，生化在10號，遺傳在13號。12月31日，已經複習多天的我出去浪了一下午，晚上吃了頓好的。元旦那天我看了《名偵探柯南》的第一集重製版和微電影《實驗卡門》。此後的兩天我在刷物理題。

1月2日，患有重度拖延症的我終於印了本《生化末搏》。4號下午考完物理以後，我翻著這本書定了個的複習計劃，然後痛苦地發現，遺傳學只能擠到考前最後兩天了。好在我12月下旬就和一位同學分頭整理並共享了一多半的名詞解釋，而且孟德爾定律和伴性遺傳的部分在高中已學，基本不用複習。

「遺傳，我所欲也；生化，亦我所欲也。二者不可得兼，舍遺傳而取生化者也。」

從9月到11月，我都是早晨六點半左右起床，中午睡一會兒午覺，晚上十點圖書館關門，我便回來洗漱，十一點之前我就蜷縮在被子里了。跟那些熬夜到兩點趕deadline的同學相比，我過得太輕鬆，以致我都有些羞愧。可是進入12月以後，我幾乎每天都是過了午夜才睡。

我用一天的時間複習完了核酸結構和核苷酸代謝，一天的時間複習了酶，其餘兩天掙扎在脂質和生物大分子的合成當中。臨睡覺前擠出時間來翻馬哲的課本，暗自慶幸期中已考過主觀題，還是開卷，而期末只有選擇。

8號晚上六點，我終於複習完了理論的全部內容和實驗的操作題。我心想：不會掛了。

9號上午考完了馬哲。午後友人提議：今兒去大潤發那邊的麥當勞通宵吧。

那是個晴美的下午，是一周的霾散去以後，難得的好天氣。原本打算再掃幾眼實驗題的我，想起了學期開始時立的flag，想起了詩和遠方。

於是我立刻聯繫輔導員，請求備考期間回家住宿（說回家是怕他不放心）。晚飯後我躺了一個小時，然後就背上複習資料，提著灌滿的暖水瓶，告訴舍友我要去通宵複習，在舍友的目瞪口呆中溜掉了。

人生第一個不眠的夜晚，獻給了生物化學。從此我再也沒了勸別人早睡的資格。

這個夜晚過得彷彿像一生一樣漫長。

新年的前兩天，我們這學期的所有成績都可以在教務處網站上查看了。Flag未倒，還是穩穩地屹立著，竊喜。

「平時則放蕩冶遊，考試則熟讀講義，不問學問之有無，惟爭分數之多寡；試驗既終，書籍束之高閣，毫不過問，敷衍三四年，潦草塞責，文憑到手，即可藉此活動於社會，豈非與求學初衷大相背馳乎？光陰虛度，學問毫無，是自誤也。」

元培先生之誡，願銘記於心。

THE END.