海蛞蝓

元素家族组成生命的砖瓦从氨基酸到蛋


很久以前,人们就发现将肉类用水煮熟后,肉会从鲜红色变成灰白色,而且肉汤中会浮起一些絮状物。几乎所有人只是将这些絮状物喝下去,或者舀出来扔掉,没有人去探究其中究竟是怎么回事。

直到18世纪,法国化学家弗朗索瓦发现了不光肉汤,连蛋清、血液、植物纤维在遇热或者遇酸以后,都会出现絮凝现象,他意识到这其中含有同一种物质。

咱的饮食文化发展了几千年,也没有人去探究其中的絮状物是怎么回事,西方也差不多。

18世纪末、19世纪初的法国刚刚经历了法国大革命,这是一个异常混乱而又充满生机的世界。在这个崭新的世界里,有一个“卡文迪许式”的奇怪化学家:沃克兰,他喜欢研究各种岩石和陨石中的物质,发现了铍元素,他还喜欢在人体、动物体中找到各种物质加以研究,比如果胶、植物纤维、头发、精液、关节液、大脑等等,他的这些故事都很完整的被大文豪巴尔扎克的《赛查·皮罗多盛衰证》记录下来。

年,沃克兰在芦笋中发现了一种物质,后来这种物质被命名为天冬酰胺(asparagine),拥有众多发明发现的沃克兰可能只是把这件事当成一件很小的发现,然而这却是人类历史上第一次获得氨基酸的记录。

法国化学家沃克兰,很多元素的发现者,第一种氨基酸的发现者

几年以后,胱氨酸也被发现了,接下来,甘氨酸、亮氨酸等一个又一个氨基酸被发现了,到了年,最后一个常见氨基酸:苏氨酸也被发现了。

这些物质之所以称为氨基酸,是因为其中含有氨基和羧基这两种基团,氨基显碱性,羧基显酸性,两者在一起整体显近中性,但是不同的酸碱性存于分子两端,这似乎有点类似太极的阴阳。当然,这种哲学的思维应用到科学上是必要的,但是你要说我们中国的老祖先n多年前就预言了氨基酸的存在,我只能呵呵了。

氨基酸的结构,左边NH2是氨基,右边的COOH是羧基

年,荷兰化学家马尔德了解到之前法国人弗朗索瓦的研究,他想研究这种物质的结构简式,结果得到了这个:CHNOP1S1,当时所有人都理解不了为什么会有这么大的分子,所以他们都认为,这是由很多小分子组成的混合物。当时的瑞典大牛贝采尼乌斯给它起名:蛋白质(Protein),意思从希腊语中的“初级”、“领先”等中来。

马尔德继续研究,发现在蛋白质降解后可以得到亮氨酸,他就认为蛋白质是氨基酸等小分子组成的混合物。这种见解从现在的角度来看是不严谨的。

一直到了19世纪末,德国科学家费舍尔才解开了这个谜团,他发现由于氨基酸分子中同时存在酸碱基团,所以它们容易互相之间发生缩聚反应,一个氨基酸分子的羧基与另一个分子的氨基发生反应,生成酰胺基,他把这个酰胺基中的碳氮键称为做“肽键”,生成的缩聚产物叫做“肽”。由于碳氮键很强,所以这个肽分子的结构是很稳定的。

两个氨基酸分子生成“二肽”,这个“肽链”还可以越扩越长

费舍尔还继续发现,肽分子中剩余的氨基和羧基还可以继续和氨基酸发生缩聚反应,生成更高分子的“肽”。这样,肽分子含有两个氨基酸单元的就叫“二肽”,含有三个就叫“三肽”,含有很多个就叫“多肽”。

到了年,他用两个甘氨酸分子合成了双甘氨肽,还发表了他研究酪蛋白水解的论文,从正反两方面说明了氨基酸是组成蛋白质的结构单元,蛋白质是超大高分子。费舍尔在实验室中制得了出了很多天然的氨基酸,还找到了更多的在自然界找不到的氨基酸,然后他用这些氨基酸按照他的想法做出各种各样的肽,最多甚至制得了“十八肽”,生物学界和化学界被他的发现震惊了,人类终于理解了蛋白质和氨基酸的关系。

德国化学家费舍尔,年因为糖和嘌呤的合成获得诺贝尔化学奖。但是他最重要的贡献应该是揭示了蛋白质和氨基酸的关系

氨基酸可以算是单体,肽是链状的,更多的肽交联在一起就形成了蛋白质。蛋白质是一个超级大分子,而不是简简单单的一群氨基酸小分子的混合物。

氨基酸、肽、蛋白质的关系,你弄懂了吗

年,我国科学家团队人工合成了牛胰岛素,这是人类历史上首次人工合成蛋白质。研究集体的代表钮经义被推荐为诺贝尔化学奖年度候选人,但是最终年度诺贝尔化学奖的得主为美国人布朗和德国人维提希,这是中国本土科学家最接近诺贝尔奖的一次。

我国人工合成牛胰岛素没有获奖,绝非袁腾飞等人说的集体主义作祟或者意识形态、阶级斗争等因素,当时确实是按照国际惯例推举一人代表整个团队去提名的,没有获奖的实质是因为这是一件繁琐的工作而非创新的发现发明,不符合诺奖的基调。

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