基础与生命的分子观
单体—聚合物原理(monomer-polymer principle)
大自然很节俭:与其为每项工作都发明一种新分子,不如用一小套标准的小零件,以不同的顺序串起来,从而造出极其丰富的多样性。单个的小单元叫单体;许多单体连成的长链叫聚合物。这正是字母表的把戏——二十六个字母以不同顺序排列,就写出了人类写过的所有书。
具体来说,蛋白质是由大约二十种氨基酸单体连成的聚合物;核酸是由四种核苷酸单体连成的聚合物;复杂碳水化合物是由糖单体连成的聚合物。细胞通过缩合反应连接单体,每形成一个新的连接就挤出一个小小的水分子;它又通过相反的过程——水解反应,加回一个水分子——来把链断开。最关键的是:单体沿链排列的顺序,就是那条信息。同样几种氨基酸,换一个顺序就折叠成一个全然不同的蛋白质,正如同样的字母换一个顺序就拼出不同的词。
正是这条原理,让分子生物学变得可学,而非令人绝望。因为每种聚合物的零件清单又短又固定,细胞只要储存氨基酸的顺序,就能指定任何一种蛋白质;而它又能把这个顺序紧凑地储存为一串DNA字母。基因、遗传密码和测序背后的全部逻辑,都建立在“生命用标准单体的链条来书写它的多样性”这一事实之上。
一个长100个氨基酸的蛋白质,每个位置都有20种选择,于是有20的100次方种可能的序列——这个数字比可观测宇宙中原子的数量还大。固定的单体字母表,就是这样产生出几乎无穷无尽的聚合物。
字母表很短,藏书却无穷——这就是单体—聚合物思想的核心。
携带意义的是顺序,而不只是成分。两个蛋白质可以由完全相同的氨基酸、按完全相同的数量构成,却做着完全不同的事,因为它们连接的顺序不同。
又称
另见