蛋白质

基础生物合成反应通路可以合成所有氨基酸、单糖、脂质和其他细胞需要的小分子，这些小分子大多数都会被连接起来形成大分子，如蛋白质和多糖。照此看来，合成类似纤维素这样基础的聚合物并不算复杂。因为纤维素由许多葡萄糖分子组成，所以它的合成只需要在某种酶的作用下，不断重复串联葡萄糖的过程即可。

蛋白质由20种氨基酸组成，它们的组合方式多得无法想象。但每一种蛋白质都有其特别的氨基酸序列，并不是随便哪种序列的肽链都拥有功能。一个正在合成血红蛋白的骨髓细胞需要某种方法来指导自己所合成的氨基酸顺序。换句话说，它需要的是信息。信息是你从庞杂的可能性中去伪存真所必需的东西。当你知道了一个人的电话号码或者了解了埃菲尔铁塔有多高时，你就获得了信息，因为你从大量可能的组合中找到了那个正确的数字。同样，确定某种蛋白质的序列为Ser-Gly-Ala-Ala-Val-Glu-His-Val-……就是在获取信息。每种生物都需要信息来维持正常运转，因此它需要一种作为信息载体的分子。如果说人体由大约5万种蛋白质组成，那么我们的细胞就需要对应数目的指令，来指导如何正确地排列和构建每一种蛋白质的氨基酸。

现在我们应该能明白，这种信息应当就是遗传的内涵，因为正是这些精确的信息才让每种生物成为它们应有的样子。每种生物都会从父母那里得到有关其结构的图纸。必须由上一代传给下一代的正是各种各样的指令，它们指导生物体合成自身的每一种蛋白质，以便后代能够合成自己需要的组分（红头发、大量生长激素、耳垂不紧贴），并与其他个体（金发、中等量生长激素、耳垂紧贴）相区别，而不是像鸟枪一般乱打一气。

遗传信息的主要功能是指定生物所有的蛋白质组分。

要讲述清楚这种遗传信息来自何处，已经远远超出了我们在本章所探讨的范畴，但现在几乎所有人都知道这个秘密藏在DNA里。核酸是一种聚合物，与蛋白质和多糖有很大不同。DNA由四种单体组成，它们能以任意顺序排列，所以DNA分子同样是利用其单体的排列序列来携带信息的，而细胞则会利用这个信息指导蛋白质的合成。我们最终会把一个基因定义为“携带合成一种蛋白质的信息的DNA结构”。不仅如此，核酸除了能携带信息之外，还能自我复制，即DNA分子能指导自身副本的合成，由此，它所携带的信息就能传递给每一个新细胞或新个体，这也就是遗传的意义。

现在让我们再想一想一个生命体都能干些什么。它从环境中摄取原材料并转化它们，通过代谢途径变成自身结构的分子——先是合成单体，然后形成聚合物。但这么做的意义是什么呢？起先，由于运作代谢通路的酶增多，所以更多的单体和聚合物得以合成，随后，这些代谢产物又变成了更多的运作此代谢通路的酶……明白了吧？生物体的目的就是要产生更多的自己。这里的“自己”主要是蛋白质，它们从核酸分子——一般是DNA那里获得关于其结构的信息。细胞内所有的DNA构成了它的基因组。以另一种方式来看，基因组就是所有基因组成的实体结构。遗传信息指定了如何合成更多的生物体本身，既有催化剂也有基因组自身。最终，一旦一个细胞的体积增大了约一倍，积累了足够的新成分，细胞就会一分为二，然后整个过程又会从头开始。由此可见，生命的基本单位（细胞）不过是一个被设定为不断复制自己的机器。

是时候看看这其中的细节了。

章后总结

1．有关人类外表的各种特质都与某种化学组分有关：色素、激素及由许多化学物质组成的细胞。孩子遗传父母的特征是因为他们从父母那里获得了某种“指令”。

2．显微镜的发明揭示了一批本质的、有关生命结构的原理。1665年，罗伯特·虎克借助由软木塞削成的薄片，在显微镜下观察到了规则排列的方框样结构，将之命名为细胞。

3．生物的结构由它们的微观分子结构决定，一切生物的细胞和组织都由几类相同的物质组成，包括水、钠、钾、钙、镁、氯及各种有机化合物。

4．生命体生长是细胞生长和细胞分裂这两种过程的结果。从根本上来说，生长是一个化学过程。在分子间发生相互作用的过程中，各自的原子互相施力使得旧化学键断裂、新化学键生成，产生化学反应的分子间会发生原子的重新组合。

5．酶是一种蛋白质，它可以特异性地与某些分子相互作用，并使其发生某一化学反应。