其間,英國化學家托德在核苷、核苷酸和輔酶化學研究中作出了決定性的貢獻。為此,他獲得了1957年諾貝爾化學獎。
到目前為止,我們對核酸已取得如下認識:
像多糖和多肽一樣,核酸也是聚合物質,其分子量高達幾百萬。核酸存在於除哺乳動物血紅細胞以外的所有活細胞內。核酸有著幾乎多到無限的可能結構,使得信息能以密碼的形式記錄在分子結構中,這種方式就像使用少數幾種語言符號就能表達這本書中許多概念的情況有些類似。這些被貯存的信息據信能控製下一代的遺傳特征以及有機體的許多不斷發展的生命過程。
核酸可以分為兩類,一類含有脫氧核糖,另一類含有核糖。前者叫脫氧核糖核酸(DNA),後者叫核糖核酸(RNA)。DNA主要存在於細胞核中,而RNA主要存在於核外細胞質中。
核苷酸是DNA或RNA的重複單元。這類物質含有一個單糖單位、一個含氮的堿和一或兩個單位的磷酸。
DNA及RNA是多核苷酸,這些分子的分子量高達幾百萬原子質量單位。它們的可能結構的數目似乎是無限的,因為DNA是細胞核中染色體的主要部分,可以合理地設想,生物有機體的特征被編碼於DNA中。據估計,現有二百萬種以上不同的生物體。即使每種個體隻要求一種不同的DNA結構,以便使每一個個體都具有獨特的特征,那也將要有相當數量的核苷酸組合。目前認為,某些類型的RNA可將DNA結構中的密碼信息轉移至細胞中的細胞質區域,在那裏它們將控製數以千計正在進行的反應。
已經鑒定出三種主要的RNA。它們是信使RNA(mRNA)、轉移RNA(tR-NA)和核糖體RNA(rRNA)。每種都有其特征的分子量和堿基組成。信使RNA通常是最大的,分子量在25000~100萬原子質量單位之間,它們包含有75~3000個單核苷酸單位。轉移RNA的分子量在23000~30000原子質量單位之間,包含有75~90個單核苷酸單位。核糖體RNA的分子量在mRNA和tRNA之間,並且構成細胞中RNA總量百分之八十。
三、糖類的研究
糖類又稱碳水化合物,其中包含糖、澱粉、糊精、纖維素等。在生理上,其中尤其在營養生理上和科學技術上是極其重要的物質。在自然界再也沒有其他有機物的量能比得上纖維素那麼多了。碳水化合物也是其他種種天然產物的重要成分。在這些產物中,碳水化合物與各種醇、酚、酸等化合成糖苷和丹寧的形式存在,因此,化學家當然應該盡力把碳水化合物的結構研究清楚。
在19世紀,費歇爾已經在碳水化合物的組成和結構方麵做了開創性的工作,此處無庸贅述。雖然費歇爾的直鏈結構式可以大體上表示出這些碳水化合物的性質,但是卻無法解釋為什麼碳水化合物在溶解後有阻礙分子重排的現象。顯然,碳水化合物的分子除費歇爾結構式所表示的形式以外,可以采取其他形式。後來,科學家們逐漸知道了糖分子的骨架結構不是E.費歇爾所想像的那種鏈式結構,而是環狀結構。
盡管費歇爾為兩個甲基葡萄糖甙指定了環結構,從而正確地解釋了這兩個化合物的存在。但他卻未把這種環結構擴大到葡萄糖本身,因為他感到這種擴大是不適宜的。他並沒有認識到這個問題與1846年迪布倫弗特發現的變旋現象有關,迪布倫弗特發現新製葡萄糖溶液旋光不穩定,逐漸減小到比旋光達到+52.5°為止。1895年坦萊特報導了兩個葡萄糖異構體的製備,一個比旋光為+113°,另一個比旋光為+19°。將這兩個異構體溶於水後,它們的比旋光改變到+52.5°。
1903年,愛德華·阿姆斯特朗(1878~1945年)證實α-葡萄糖甙用苦杏仁酶水解得高旋光構型的葡萄糖(α),而用麥芽酶來乳化β-葡萄糖甙得到低旋光構型的葡萄糖(β),這樣就揭示了費歇爾的甲基葡萄糖甙存在兩種構型的葡萄糖。在以後的30年裏,由於對含氧環性質的特別注意,人們進行了有關糖分子結構的研究。
今天,我們知道的碳水化合物分子的環狀結構,就是根據霍沃思的研究結果而來的。