【摘要】：力学家通过对大分子蛋白质和核酸等建立模型，分析得出，生物大分子的构象在能量上满足应变能最小原理．生物大分子在一定环境下的稳定构象是一种能量最小状态，从这个稳定构象向其他构象过渡都需要能量输入．空间构象是大分子与其环境相互作用的结果，而从能量角度来看，整个系统在平衡状态下所具有的弹性能量，恒小于其他可能位移状态下的能量．这方面的研究，目前正成为生物力学的一块前沿阵地．
§4．3 生物大分子构象与最小能量原理
生物大分子如蛋白质和核酸（DNA和RNA）等，它们都是由氨基酸（在蛋白质中）或核苷酸（在DNA中）构成的．1953年，桑格（F．Sanger）测定了胰岛素的氨基酸序列，表明蛋白质具有一个确切的氨基酸顺序．但是经合成满足这样氨基酸顺序的蛋白质，却不一定具有其生物功能，或者说“没有活性”．生化学家不断研究发现，蛋白质的功能是由其三维空间的结构形态即构象（如图4－16所示）所决定的．
最近几年发生在欧洲英国的疯牛病和人的克雅氏病，成了媒体的焦点．这类病的发病原因很特别，牛是吃了羊骨粉而发病的，但是按照传统的生物医学理论很难作出解释，因为对羊骨粉，经过加工后已不可能有活的细菌或病毒．近年研究发现，这类病的致病因子是一种蛋白质分子，普鲁斯纳（Prusiner）教授称之谓“朊病毒”（PrP）．这类蛋白质在正常的动物细胞内也存在，但和病牛脑中该分子的三维空间构象不同．在病牛脑中该分子是通过其自身的构象变化引起其他分子发生类似的变化而致病的．
因此，蛋白质的构象是生命过程中的重要因素，那么它和力学又有什么关系呢？力学家通过对大分子蛋白质和核酸等建立模型，分析得出，生物大分子的构象在能量上满足应变能最小原理．生物大分子在一定环境下的稳定构象是一种能量最小状态，从这个稳定构象向其他构象过渡都需要能量输入．空间构象是大分子与其环境相互作用的结果，而从能量角度来看，整个系统在平衡状态下所具有的弹性能量，恒小于其他可能位移状态下的能量．这方面的研究，目前正成为生物力学的一块前沿阵地．
图4－16 不同三维空间构象的蛋白质分子
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