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慕峁梗�缓笤诖嘶�∩显倨醋俺龃蠓肿咏峁梗欢�氪讼喾矗�⒐�说姆椒ㄈ词谴由隙�拢�捶治鐾暾�鞍字史至说腦射线衍射图。鲍林曾经以为蛋白质分子太大,它们的X射线衍射图过于复杂,因此在可预见的将来,从上到下的研究方法不可能奏效。但是在与伯纳尔和霍奇金交谈之后,鲍林意识到,英国人正接近于攻克某些蛋白质分子的结构问题,这使他感到很大的压力。
在这样的情况下,他又一次考虑从理论上解决蛋白质的母体——角蛋白链的结构问题,这是他在1937年曾经尝试过的事。当时他试图构造一条与阿斯特贝里的X射线数据相匹配的蛋白质链,但没有成功。于是他怀疑自己关于氨基酸结构或键的想法是错误的。但这些年来的研究成果,包括科里所做的关于氨基酸的具体研究,都告诉他自己并没有错。分子尺度与他的假设大致吻合。他还曾预言,肽分子的键具有双键特征,两侧的原子固定在一个平面上,这一猜测也被科里关于二酮哌嗪的研究结果所证实。他当时其实已十分接近于成功,不可思议的是,他竟然没有坚持下去。
1948年春天,他重新研究这个问题,不过这一次采用了新的指导原则。在30年代,化学家曾提出长链淀粉分子具有像螺旋转梯那样的结构,鲍林早年的合作伙伴哈金斯(鲍林曾与他一起做过一些早期的研究工作,最后得出了肽键的平面性结论)曾从理论上论证这种螺旋结构也是蛋白质分子的主要结构形式。按照哈金斯模型,氨基酸链的形状不是阿斯特贝里模型假设的扁平、扭结的带状,而是螺旋上升的梯状,像床垫弹簧那样;哈金斯还假设链的圈与圈之间由氢键固定,从而能保持结构的稳定性。
这是一个非常富于启发性的假设,并早已在英国晶体学家中间引起热烈讨论。这些假设有助于解释一些现象。按照阿斯特贝里的扁平带模型,蛋白质的化学性质应该反映出带了的双面性特点,然而,蛋白质链实际上似乎是各向同性的,这恰与螺旋线形成的圆柱体整体形状相吻合。此外,理论的推断结果也有利于螺旋线假设。正如克里克①——他当时是佩鲁茨和肯德鲁实验室里的一个研究生——所说,“众所周知,如果一条链由完全相同的环以完全一致的方式折叠并联结起来,且每个环与相邻环的关系也完全一致,那么这样的链就形成螺旋结构。”叫它螺旋结构也好,螺旋线也好,反正哈金斯的假设对卡文迪什的研究者产生了重要影响。很快地,似乎英国的每一个蛋白质研究者都在寻找螺旋结构了。比如霍奇金(鲍林访问牛津大学时曾与她进行过几次长谈)就在她的胰岛素分子的研究中密切注意寻找螺旋结构的证据。
①克里克(Franis Crick,1916—)英国生物物理学家和遗传学家,因参与制成脱氧核糖核酸(DNA)的分子结构模型,为分于遗传学奠定了基础,而与沃森(J。Watson)和威尔金斯(M。Wilkins)共获1962年诺贝尔医学奖。
在皇家科学研究院报告后一个多星期,鲍林病倒了。由于英国潮湿的天气,他患上了严重的骨窦炎,只得卧床休息了。他记得:“第一天我阅读侦探小说以便使自己不想倒霉的事,第二天依然如此。但第三天我就厌烦了,我于是想,”我为什么不能想想蛋白质的结构问题呢?“这样,他决定对角蛋白链的结构再进行一次研究的尝试。不过这次采用了螺旋模型的设想。他准备好铅笔、直尺和一些纸,然后开始描绘氨基酸链的草图。根据记忆,他勾画出原子键的长度和夹角。他采用了三步工作法:第一步,根据氨基酸的已知尺度把链画出来;第二步,把元素在空间按这样的方式排列出来,使氢键易于生成并使钛键处在同一平面内;第三步,检验这样得出的模型能否解释X射线衍射数据。他画出了每个氨基酸分子的基本碳一碳一氮骨架,然后用粗线表示肽键,将它们连结起来,这些肽键在纸页内保持平直。他又将那些区别不同类型的氨基酸分子的侧键画成由螺旋线中心指向外面的线段。通过这种表示法,这些侧键将不会对存在于中心部位的重复结构产牛干扰,
然后,他将纸张进行折叠。折叠时将肽键平直地保持在纸页上,而只在氨基酸骨架中与肽键相连的单个碳原子处折角,这是他认为可能发生旋转的地方。他设法将角度折得与四面体角大致相等,这样大小的折角对碳键来说是最自然的。他对纸张采用各种不同的折叠方法,力图把元素排成恰当的形式,以便形成尽可能多的氢键。没隔多久,他就得出了一种形状优美的螺旋结构。这使他大喜过望。这个结构具有平面性的肽键,大致正确的键角和长度