八、组成生命的第三主角——核糖

糖类和蛋白质、核酸一样，都是生命过程的核心物质，涉及到生命的主体。在遗传学上它也是非常重要的物质。例如 RNA和 DNA的差别不在磷酸上，除碱基稍有差别外（DNA中有胸腺嘧啶，没有尿嘧啶，RNA中则没有胸腺嘧啶，而有尿嘧啶），最大的差别是在核糖（RNA）或脱氧核糖（DNA）上。RNA的核糖上2位有羟基，DNA的核糖上2位无羟基。核糖的2位羟基对RNA来说，不仅是折叠成固有三维结构的关键因素，也是RNA具有催化作用的重要组成部分。核糖2位羟基也是DNA和RNA在遗传学上的本质差别。可见糖类在遗传学上扮演了核心和关键的角色。

人们推测：地球生命初始形成过程是先有低等植物后有高等植物（糖类为主体）。因此，与蛋白质一样，糖类有可能有自己的遗传密码（糖码）。两者可能有一定的内在联系，但也必定存在明显差别。在地球诞生生命的初期，先有糖类遗传，然后才有蛋白质遗传，由于多糖研究方法比蛋白质困难，造成人们认识顺序的颠倒。

1．对糖类的作用的认识

（1）1923年哈特伯格（Michael Heidelberger）和奥斯沃特（Oswald）提出细菌抗原部分是多糖而不是蛋白质。

（2）糖被（glycocalyx或cell coat）是细胞表面不可缺少的组成部分，它对细胞表面的认识功能具诀定作用，己发现如下功能。

①糖蛋白（glycoproteins）是低聚糖与多肽链的复合物，是细胞识别机制的必要组成部分。现认为细胞表面糖蛋白的作用好比是细胞与细胞、细胞与其他大分子之间的联络文字。

②病毒感染细胞首先要与细胞表面的受体结合。现已证明细胞表面受体是糖蛋白的结构。

③细胞表面的膜抗原的决定簇是糖蛋白。

④细胞表面的保护作用与润滑作用。

（3）现代科学研究发现，在细胞发展过程中，糖类分子决定两个相反的基本细胞操作过程。

①正确保持自身免疫防御体系（抗细菌或病毒感染）。

②当细胞脱轨，出现自身免疫疾病或癌症时，细胞表面的糖分子就改变结构和组成。当代主流化学家们正认识到，糖类是天生绝妙的简明信息箱。

2．糖类遗传密码

大量的实验结果揭示糖类是重要的信息分子，参与许多生理和病理过程，而且糖代谢失调必然引起全身性的各种其他疾病。糖类在遗传学上是非常重要的物质之一，对遗传密码的研究主要集中在DNA、RNA上。过去人们没有给予足够的评价，低估了它在生命过程中的贡献，最近则提出“糖类遗传密码”的新概念，认为：遗传问题不仅是先天的代、系遗传，也包括生命过程中代谢的准确表达。生命信息的准确传递是维持正常生命过程的基础，而三维结构的准确表达则是信息准确传递的物质结构基础。具体研究内容包括生物活性糖类的这种物质结构基础是如何由双亲传给子代的？在后天的细胞新陈代谢中这种结构基础是如何准确表达的？

糖类的纯化处理和结构鉴定都是非常困难的，但随着现代医学研究的进步和各种技术的发展，糖类作为信息分子已得到普遍承认。人们推测：与蛋白质一样，糖类也可能有自己的遗传密码，糖类遗传密码可能与糖类分子本身有着密切的关系，也许在地球诞生生命的初期阶段，先有糖类遗传，然后才有蛋白质遗传。许多疾病的发生和治疗都与糖类有密切的关系。比如癌症和病毒，从糖码假说角度分析，就可能是糖码突变造成的结果。最近，南韩科学家还发现，合成糖类聚合物具有催化RNA和DNA的水解作用。而通常DNA是难于水解的，只有酶才能水解它们。这个发现是对糖码存在可能性的间接支持。

糖类遗传密码的探索研究有利于促进生物化学中最后一个重大研究前沿的深化发展，它涉及到生命起源、糖类在生命过程中的本质及其核心作用，这对生命科学理论的影响将远远超过它本身的实用价值。