第十一章 来不相知去不留 之八
血红蛋白的感化是把肺里的氧气搬运到构造里去，再帮忙把构造里的二氧化碳运到肺里排挤体外。
元齐东所思虑的就是如何用三维力场的表述体例，公道地简化这类微观生物东西的布局，以便于剖析和操纵。
人们研讨血红蛋白与氧气连络的过程发明，血红蛋白与氧气结应时并不产生氧化复原反应，不管连络氧还是脱氧，血红蛋白中的铁都是二价的。以是把这类征象称为氧气化和脱氧气化，而不是氧化复原。
哦，对了，地球上统统生物的蛋白质都是由氨基酸基构成的，并且这些氨基酸种类未几，一共只要二十种。
进一步阐发其启事是一种键能为共价键10%摆布的弱键――氢键――所起的感化。多肽链遭到本身诸多氢键的牵引，构成螺旋形的走向。固然单个氢键较弱，但是很多氢键共同感化，使很多肽链处于一种稳定状况。
以是，在分歧氨基酸序列的多肽分子上，各种侧链处于分歧的位置和空间干系，相互吸引或架空。有的能够构成必然的化学键而连络起来；有的侧链因为是疏水性的，以是疏离内部的水环境而卷入分子的内部；有的侧链则因为亲水性，而切近内部的水环境。这些身分会使多肽在二级布局的根本长进一步曲折缠绕，构成蛋白质的团块形的三级布局。
不过正因为是天然构成的，这内里必定有很多东西是多余的，或者不完美的。这一点很轻易了解，天然的石头再圆也没有野生制成的圆。天然发展的稻子，产量再高也比不上野生莳植的。
如果举个例子，我们便能够更轻易地了解这些布局的意义。
有一种观察微观天下物质布局的体例，叫X射线衍射法。操纵X射线晖映被测物质，按照折射出来的射线所构成的影象来判定物体内部原子摆列环境。人们据此对一种角蛋白的布局做出体味析，提出了蛋白质的螺旋布局学说。
人类不竭地尽力摸索，到1968年，已经汇集到几种哺乳植物的血红蛋白和肌红蛋白的氨基酸序列的质料。总的来看，它们与人血红蛋白有一些分歧，但收纳血红素基的‘口袋’几近老是不异的。
这类环境申明，在生物界，分歧厂家出产的氧气泵，形状尺寸、色彩、质料能够都不不异，但是布局和道理都是同一的。从这一点也能够左证地球上的统统生命是有共同发源的。
颠末科学家应用X射线结晶学检测法对氧气化和脱氧气化血红蛋白布局的比较研讨，以为血红蛋白中一个血红素基与氧气的连络和离开都伴随随肽链位置的藐小窜改，而肽链上一些氨基酸基的相互感化可影响另一些血红素基，加快其与氧气的连络和离开。是以，血红蛋白被比方为高效的氧气泵。
科学家通过测定氧气化血红蛋白开释氧气的速率，发明：当氧气化血红蛋白进入毛细血管和构造后，环境的氧气压降落，血红蛋白开端开释氧气，而一旦血红蛋白开端开释氧气，则开释氧气的过程会加快停止。
实在从心机学上来讲，血红蛋白的感化就是把氧气从肺里搬运到构造中，再把构造中的二氧化碳搬运到肺里。为甚么在生物退化的过程中，要构成如此大型而布局又如此庞大的分子呢？
蛋白质的分子固然是由一个个氨基酸基串连而成的一条链，但它并不是笔挺的，而是三维立体的。
这类立体形状的布局被称为蛋白质的二级布局。是不是想到了DNA的双螺旋布局，事理是一样一样的。
当血红蛋白回到肺中，一旦开端与氧气连络，则氧气的进一步连络会更加轻易。这一点对于血液充分接收氧气，并在构造里完整开释氧气非常首要。这一成果被称为波阿效应。
并且人类的基因有三万九千个摆布，人们还没有完整部会统统这些基因的三级和四级布局，元齐东也在考虑如何通过已知的基因摆列，推导出那些未知的布局。
剩下的事情能够安排给其他的人去做了，他能够轻松两天。
以是元齐东决定偶然候要设想一些全新的蛋白质，更高效更简朴，或者用处更特别的蛋白质。
也真是难为他了，能记着那么多的基因布局。那东西古板极了。
如许，初级布局的蛋白质分子能够构成各种凸凹的立体形状，通过各种化学键，能与各种工具的大大小小的分子构成特同性的立体嵌接，阐扬着各种不成替代的生物感化。而形成这些立体形状的最底子的前提还在于蛋白质的一级布局。
正在这些东西充满元齐东脑袋的时候，杜晓梅的一脚让这些东西融会了。谢天谢地，是融会了而不是混乱了。
人类的血红蛋白的分子量为66800，也就是说，有66800个氢原子那么重。由两种肽链各两条构成，一种肽链由141个氨基酸基构成，一种肽链由146个氨基酸基构成。
第三天的傍晚，雪儿硬逼着元齐东停止了事情，他才从那种亢奋的状况中离开出来。不过他的目标已经根基达到了，因为这五百多种蛋白质能够说是最根本的东西了。有了这些微观生物东西的三维力场布局图，阐发起生命体运作的过程就会精确快速很多。也能够更便利地推导出其他蛋白质的三维力场布局。
元齐东足足用了两天的时候，搞清了五百多种蛋白质的三维分子力场布局。在他身边，东西南北、铁金刚等几个计算机专家不断地繁忙着，不竭把元齐东提出的三维布局摹拟在计算机上，再进一步用三维力场表述成微观生物东西。
这些氨基酸基的摆列挨次，就是人类血红蛋白的一级布局。
最首要的一点是，人类血红蛋白的三级布局和四级布局是非常稳定的。不会这个血红蛋白亚单位是球形的，另一个是饼形的，这个四级布局是正四周体的，另一个是一条龙的。三级布局和四级布局非常稳定且完整分歧，以是统统的血红蛋白都具有不异的心机服从。
到1970年，德国马克斯・普朗克蛋白质研讨所的胡伯颁发了虫豸血红蛋白布局的论文。虫豸和脊椎植物血红蛋白的氨基酸序列很不一样，但肽链的三级布局的折叠体例传闻却有惊人的类似之处。
人们曾深切地研讨血液中的红色物质，现在我们都晓得，那是血红蛋白。这类含有铁的蛋白质是血液呈红色的启事。
实在元齐东另有进一步的设法。这些种类的蛋白质的布局都是天然构成的，是天然界的佳构。
这申明肽链的位置并不是稳定的，它像真正的设备一样不断地行动。我们能够把一个氨基酸基当作一个零件，那么一个血红蛋白分子，就是由572个零件构成的一个庞大的机器。它不断地高效地在人体内搬运着氧气和二氧化碳。
氨基酸连络成肽链后，各个氨基酸基上的R基团就成为主链的侧链。这些侧链有分歧的性子。像丙氨酸、苯丙氨酸等，他们的基团没有电极性，和水分子没有吸引力，是疏水性的。但有的氨基酸的侧链，如丝氨酸、苏氨酸，它们的基团和水分子会产生吸引力，是亲水性的。另有如谷氨酸、天冬氨酸，不但亲水，并且显酸性。而赖氨酸，不但是亲水的，并且显碱性。
由此我们能够看出，一种蛋白质能具有某种心机服从的启事，就是因为它的庞大的三级布局和四级布局。最底子的还是各种键能不平衡，产生的相互吸引和架空。以此为依托产生的各种微观生物东西。
三级布局的肽链之间，很多侧链能够近间隔对接起来，起到必然的连接感化，使肽链进一步堆积起来，构成四级布局。对于血红蛋白来讲，四条肽链相互链接在一起，像四个小球粘在一起，呈一个正四周体的阵形。每个小球被称为血红蛋白的亚单位。
如果几条如许的肽链团块聚合到一起，构成一个牢固的分子个人，就成为蛋白质的四级布局。
这些肽链闪现螺旋形布局，这就是二级布局。
而这些肽链在本身呈螺旋形布局的同时，又遵循必然的走向卷曲着，构成了三级布局。每个血红蛋白的肽链卷曲以后大抵构成一个球形。