蛋白質生產線

蛋白質生產線: 

智慧設計還是随机演化

5/20/2018

2016 年諾貝爾化学獎頒給了三位科学家, 法國人 Jean-Pierre Sauvage 索瓦; 英國爵士 Sir J Fraser Stoddart 史托達特, 和荷蘭人 Bernard L. Feringa 費倫加。他们三位對人類的貢獻是開發出奈米尺寸的分子機器 (Nano - Machine)。

經过幾十年的努力,他们可以將化学分子当作零件, 設計出各式各樣簡單的機器,包括: 推進器、開關器、運輸器....其中以費倫所製造出每秒可以轉动1200百萬次的分子馬達最讓人驚訝!

然而, 这些人造的分子机器, 其功能和構造和自然界, 或生物体內存在的東西, 是根本無法相提並論。隨意挑一個簡單的例子 ~ 蛋白發动机 (Motor Proteins), 它應用在控制肌肉收缩、清除細胞核廢物、控制纖毛及鞭毛運動… 等方面, 單單这一項就已經讓我们人類望塵莫及了!

以下, 稍微描述一下人体細胞中蛋白質製造工廠的流程:

1.       在動物的細胞核中含有具遺傳密碼的染色体(DNA),有抄錄密碼的RNA, 还有各種不同的酶, 用來製造各種不同的蛋白質。

2. 比如說, 若要製造黑色毛髮的蛋白質, 則利用該酶到DNA的長鏈中找到存有黑色毛髮基因之处, 切開那段DNA的双鏈。

3. 一條單鏈的RNA就被派來附在DNA被切开那段, 進行流程的第一步驟 ~ 轉錄工程(Transcription)。那就是將其对應的密碼轉錄在RNA的鏈上, 这时它成為帶有黑毛髮密碼的RNA, 又叫訊信 RNA (messager RNA, 简稱 mRNA)。

4. mRNA經細胞核的毛孔游出, 來到細胞質中 (Cell Cytoplasm)。

5. 在細胞質中存在蛋白質合成工廠, 叫核糖体Ribosome, 又稱為rRNA, 結構由上下兩部分组成。進行細胞合成流程的第二步驟 ~ 翻譯工程(Translation)。

6. mRNA長鏈進入核糖体的中間的部分, 这時四周擁來許多呈T字型的tRNA分子靠近核糖体。每一個tRNA分子的上端帶有一個特別的氨基酸分子(Amino Acid),下端有三個对号入座的密碼(Codon)。

7. 若某tRNA的三個密碼按顺序配對上rRNA長鏈在工廠中展現的三個碼, 或說由tRNA上的密碼來决定, 選擇帶那一種氨基酸分子的tRNA來結合。例如: mRNA三碼是AUG, 那麽tRNA相对應三碼必须是UAC, 这時tRNA就会在核糖体中接上mRNA, 它所攜帶的氨基酸分子就是早已經預定的Methionine。

8. 一旦找到, 扣上後, tRNA釋出該氨基酸, 同時三碼也套在mRNA上, 空白的tRNA就被釋放出來, 回到細胞質中, 被继续使用。mRNA長鏈就会在這流程中往前推進三格, 準備下一個配合的tRNA來到, 再陸續对号套上。這時上端不同的氨基酸分子也開始一一順序地以肽鍵 (Peptide bone) 連接起來，逐漸完成蛋白結構。

9. 当最後一個tRNA來到工廠, 上面帶着是結尾氨基酸。这表示合成的过程將告結束, 計劃中的一粒黑髮蛋白質便完美地合成了。

雖然氨基酸只有20多種, 不可思議的是健康的人体每分每秒不断地合成約200萬種不同非常複雜的蛋白質分子组合。

一個相对簡單的分子机械(器), 都知道是由一群具有高智慧的專家和團隊, 花了很長的時間, Try and Error, 努力不懈才發展出來。難道比这精深困難千萬倍的蛋白合成工廠, 是經長期随机演化的過程, 瞎撞瞎碰, 胡亂拼湊出來的嗎?那成功的机率是多少呢?那麽失敗時期, 这些生物又如何正常運作, 如何存活呢?

「自從造天地以來，神的永能和神性是明明可知的，雖是眼不能見，但藉著所造之物就可以曉得，叫人無可推諉」。(羅馬書1:20)