蛋白質

基礎生物合成反應通路可以合成所有氨基酸、單糖、脂質和其他細胞需要的小分子，這些小分子大多數都會被連接起來形成大分子，如蛋白質和多糖。照此看來，合成類似纖維素這樣基礎的聚合物并不算復雜。因為纖維素由許多葡萄糖分子組成，所以它的合成只需要在某種酶的作用下，不斷重復串聯葡萄糖的過程即可。

蛋白質由20種氨基酸組成，它們的組合方式多得無法想象。但每一種蛋白質都有其特別的氨基酸序列，并不是隨便哪種序列的肽鏈都擁有功能。一個正在合成血紅蛋白的骨髓細胞需要某種方法來指導自己所合成的氨基酸順序。換句話說，它需要的是信息。信息是你從龐雜的可能性中去偽存真所必需的東西。當你知道了一個人的電話號碼或者了解了埃菲爾鐵塔有多高時，你就獲得了信息，因為你從大量可能的組合中找到了那個正確的數字。同樣，確定某種蛋白質的序列為Ser-Gly-Ala-Ala-Val-Glu-His-Val-……就是在獲取信息。每種生物都需要信息來維持正常運轉，因此它需要一種作為信息載體的分子。如果說人體由大約5萬種蛋白質組成，那么我們的細胞就需要對應數目的指令，來指導如何正確地排列和構建每一種蛋白質的氨基酸。

現在我們應該能明白，這種信息應當就是遺傳的內涵，因為正是這些精確的信息才讓每種生物成為它們應有的樣子。每種生物都會從父母那里得到有關其結構的圖紙。必須由上一代傳給下一代的正是各種各樣的指令，它們指導生物體合成自身的每一種蛋白質，以便后代能夠合成自己需要的組分（紅頭發、大量生長激素、耳垂不緊貼），并與其他個體（金發、中等量生長激素、耳垂緊貼）相區別，而不是像鳥槍一般亂打一氣。

遺傳信息的主要功能是指定生物所有的蛋白質組分。

要講述清楚這種遺傳信息來自何處，已經遠遠超出了我們在本章所探討的范疇，但現在幾乎所有人都知道這個秘密藏在DNA里。核酸是一種聚合物，與蛋白質和多糖有很大不同。DNA由四種單體組成，它們能以任意順序排列，所以DNA分子同樣是利用其單體的排列序列來攜帶信息的，而細胞則會利用這個信息指導蛋白質的合成。我們最終會把一個基因定義為“攜帶合成一種蛋白質的信息的DNA結構”。不僅如此，核酸除了能攜帶信息之外，還能自我復制，即DNA分子能指導自身副本的合成，由此，它所攜帶的信息就能傳遞給每一個新細胞或新個體，這也就是遺傳的意義。

現在讓我們再想一想一個生命體都能干些什么。它從環境中攝取原材料并轉化它們，通過代謝途徑變成自身結構的分子——先是合成單體，然后形成聚合物。但這么做的意義是什么呢？起先，由于運作代謝通路的酶增多，所以更多的單體和聚合物得以合成，隨后，這些代謝產物又變成了更多的運作此代謝通路的酶……明白了吧？生物體的目的就是要產生更多的自己。這里的“自己”主要是蛋白質，它們從核酸分子——一般是DNA那里獲得關于其結構的信息。細胞內所有的DNA構成了它的基因組。以另一種方式來看，基因組就是所有基因組成的實體結構。遺傳信息指定了如何合成更多的生物體本身，既有催化劑也有基因組自身。最終，一旦一個細胞的體積增大了約一倍，積累了足夠的新成分，細胞就會一分為二，然后整個過程又會從頭開始。由此可見，生命的基本單位（細胞）不過是一個被設定為不斷復制自己的機器。

是時候看看這其中的細節了。

章后總結

1．有關人類外表的各種特質都與某種化學組分有關：色素、激素及由許多化學物質組成的細胞。孩子遺傳父母的特征是因為他們從父母那里獲得了某種“指令”。

2．顯微鏡的發明揭示了一批本質的、有關生命結構的原理。1665年，羅伯特·虎克借助由軟木塞削成的薄片，在顯微鏡下觀察到了規則排列的方框樣結構，將之命名為細胞。

3．生物的結構由它們的微觀分子結構決定，一切生物的細胞和組織都由幾類相同的物質組成，包括水、鈉、鉀、鈣、鎂、氯及各種有機化合物。

4．生命體生長是細胞生長和細胞分裂這兩種過程的結果。從根本上來說，生長是一個化學過程。在分子間發生相互作用的過程中，各自的原子互相施力使得舊化學鍵斷裂、新化學鍵生成，產生化學反應的分子間會發生原子的重新組合。

5．酶是一種蛋白質，它可以特異性地與某些分子相互作用，并使其發生某一化學反應。