一 生命和生命科学

生物学进入分子水平是一件完成于 50 年代前后，即从 1945 到 1965

年间 20 年中的大事。它的发生也是顺理成章和水到渠成的。

当生物学已经发展到了若无关于蛋白和核酸这两类生物大分子三维结构的确切知识几乎无法前进的时候，正好 X 射线晶体学和结构化学已经成长到足以来担当这项带有突破性质的任务了。

当时生物学在其自身的发展中已逐渐明确：蛋白作为一类分子，既可为生物体充当构架材料，也可为生命执行各种特殊使命； DNA（去氧核糖核酸）则充当生命之蓝图，即为决定生物总体设计的分子。

奠立于 1912 年的 X 射线晶体学从 30 年代起就开始测定一系列有机物的晶体结构，到 50 年代发展到能测定蛋白的晶体结构了。其次，结构化学在整个30 年代中不但为大量关于分子结构及其与性能关系的信息所充实，而其更令人瞩目的发展则为化学键本质的认识进入了一个新的阶段。

这两项发展为奠立分子生物学作出重大贡献的α- 螺旋模型

（1951）、DNA 双螺旋模型（1953）、肌红（1957）和血红蛋白（1959） 以及溶菌酶（1965）、羧肽酶 A（1967）的结构工作创设了条件，而其中DNA 双螺旋模型的提出为生物学进入分子水平打开了一个突破口。

生物学自进入分子水平以来，发展大有一日千里之势。分子水平给予了生命科学不可限量的活力和前景。关于生命的传统的神秘色彩更难于立足了。生命的本质问题，到了原子和分子的水平，当能从物理和化学的规律中迎刃而解。在这个水平上，还难于在物理和化学之外设想生物所特有的规律。

① 刊于 1992 年第 7 卷第 1 期第 1 页本文曾在 1990 年 10 月 19 日为庆祝中国科学院上海有机化学研究所建所四十周年举行的学术报告会上宣读。

多年来，化学一直向往着分子工程学这样的目标。分子工程学的任务是按所需性能设计分子，并据以合成分子。化学在这方面也取得了一定的成就。而进入分子水平后的生物学在这方面颇有后来居上之势。这是因为生物能为其所需的蛋白分子提供蓝图和模板。

当前，基因工程即重组 DNA 技术，已发展到蛋白工程——比较系统而典型的分子工程。显然，在奠立分子生物学、基因工程和蛋白工程的各个时期中，化学并未置身于这些发展之外。

蛋白工程要求设计分子，而为了作好分子设计工作，总结蛋白高级结构与功能和一级结构的关系以及结合蛋白的来源和功能等情况，从一级结构来推测高级结构等工作都是刻不容缓的。重组 DNA 技术或基因工程当为这样的设计提供事半功倍的合成方法。