【元素家族——連載42】組成生命的磚瓦：從氨基酸到蛋白質（上）

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很久以前，人們就發現將肉類用水煮熟後，肉會從鮮紅色變成灰白色，而且肉湯中會浮起一些絮狀物。幾乎所有人只是將這些絮狀物喝下去，或者舀出來扔掉，沒有人去探究其中究竟是怎麼回事。

直到18世紀，法國化學家弗朗索瓦發現了不光肉湯，連蛋清、血液、植物纖維在遇熱或者遇酸以後，都會出現絮凝現象，他意識到這其中含有同一種物質。

【涮羊肉到最後，鍋中總會出現一些絮狀物。】

18世紀末、19世紀初的法國剛剛經歷了法國大革命，在這個異常混亂而又充滿生機的世界裡，有一個「卡文迪許式」的奇怪化學家：沃克蘭，他喜歡研究各種岩石和隕石中的物質，前面我們提過他發現了鈹元素。他還喜歡在人體、動物體中找到各種物質加以研究，比如果膠、植物纖維、頭髮、精液、關節液、大腦等等，他的故事很完整的被大文豪巴爾扎克的《賽查·皮羅多盛衰證》記錄下來。

1806年，沃克蘭在蘆筍中發現了一種物質，後來這種物質被命名為天冬醯胺（asparagine），擁有眾多發明發現的沃克蘭可能只是把這件事當成一件很小的發現，然而這卻是人類歷史上第一次獲得氨基酸的記錄。

【法國化學家沃克蘭，很多元素的發現者，第一種氨基酸的發現者。】

幾年以後，胱氨酸也被發現了，接下來，甘氨酸、亮氨酸等一個又一個氨基酸被發現了，到了1935年，最後一個常見氨基酸：蘇氨酸也被發現了。

這些物質之所以稱為氨基酸，是因為其中含有氨基和羧基這兩種基團，氨基顯鹼性，羧基顯酸性，兩者在一起整體顯近中性，但是不同的酸鹼性存於分子兩端，這似乎有點類似太極的陰陽。哲學的思維應用到科學上可以開啟思路，豐富談資，但是你要說我們中國的老祖先n多年前就預言了氨基酸的存在，我只能呵呵了。

【氨基酸的結構，左邊NH2是氨基，右邊的COOH是羧基。】

1838年，荷蘭化學家馬爾德了解到之前法國人弗朗索瓦的研究，他想研究這種物質的結構簡式，結果得到了這個：C400H620N100O120P1S1，當時所有人都理解不了為什麼會有這麼大的分子，所以他們都認為，這是由很多小分子組成的混合物。當時的瑞典大牛貝采尼烏斯給它起名：蛋白質（Protein），意思從希臘語中的「初級」、「領先」等中來。

馬爾德繼續研究，發現在蛋白質降解後可以得到亮氨酸，他就認為蛋白質是氨基酸等小分子組成的混合物。這種見解從現在的角度來看是不嚴謹的。

一直到了19世紀末，德國科學家費舍爾才解開了這個謎團，他發現由於氨基酸分子中同時存在酸鹼基團，所以它們容易互相之間發生縮聚反應，一個氨基酸分子的羧基與另一個分子的氨基發生反應，生成醯胺基，他把這個醯胺基中的碳氮鍵稱為做「肽鍵」，生成的縮聚產物叫做「肽」。由於碳氮鍵很強，所以這個肽分子的結構是很穩定的。

【兩個氨基酸分子生成「二肽」，這個「肽鏈」還可以越擴越長。】

費舍爾還繼續發現，肽分子中剩餘的氨基和羧基還可以繼續和氨基酸發生縮聚反應，生成更高分子量的「肽」。這樣，肽分子含有兩個氨基酸單元的就叫「二肽」，含有三個就叫「三肽」，含有很多個就叫「多肽」。

到了1901年，他用兩個甘氨酸分子合成了雙甘氨肽，還發表了他研究酪蛋白水解的論文，從正反兩方面說明了氨基酸是組成蛋白質的結構單元，蛋白質是超大高分子。費舍爾在實驗室中製得了出了很多天然的氨基酸，還找到了更多的在自然界找不到的氨基酸，然後他用這些氨基酸按照他的想法做出各種各樣的肽，最多甚至製得了「十八肽」，生物學界和化學界被他的發現震驚了，人類終於理解了蛋白質和氨基酸的關係。

【德國化學家費舍爾，1902年因為糖和嘌呤的合成獲得諾貝爾化學獎。但是他最重要的貢獻應該是揭示了蛋白質和氨基酸的關係。】

氨基酸可以算是單體，肽是鏈狀的，更多的肽交聯在一起就形成了蛋白質。蛋白質是一個超級大分子，而不是簡簡單單的一群氨基酸小分子的混合物。

【氨基酸、肽、蛋白質的關係，你弄懂了嗎？】

1965年，我國科學家團隊人工合成了牛胰島素，這是人類歷史上首次人工合成蛋白質。研究集體的代表鈕經義被推薦為諾貝爾化學獎1979年度候選人，但是最終1979年度諾貝爾化學獎的得主為美國人布朗和德國人維提希，這是20世紀中國本土科學家最接近諾貝爾獎的一次。

【我國人工合成牛胰島素沒有獲獎，絕非袁騰飛等人說的集體主義作祟或者意識形態、階級鬥爭等因素，當時確實是按照國際慣例推舉一人代表整個團隊去提名的，沒有獲獎的實質是因為這是一件繁瑣的工作而非創新的發現發明，不符合諾獎的基調。】

小測試：

1，第一個發現氨基酸的科學家是：

A）拉瓦錫

B）戴維

C）沃克蘭

D）費舍爾

2，揭示了氨基酸和蛋白質的關係，並獲得1902年諾獎的科學家是：

A）拉瓦錫

B）戴維

C）沃克蘭

D）費舍爾

3，人類歷史上首次人工合成蛋白質的國家是：

A）中國

B）法國

C）德國

D）英國