原核生物进行酶的合成（生物的反馈机制探秘之变构酶）

原核生物进行酶的合成（生物的反馈机制探秘之变构酶）这种反馈控制的第二种方法与第一种具有相同的目的：避免生产过剩。但其效果更为深远。它能节省材料和能量；没有它，这些材料和能量会被细胞用来制造本不需要的蛋白质，也就是那些已经开始积压的产物。这个操控过程就像是控制了管弦乐队的指挥，而不是单个的音乐家。与前述相同，在这里产品就好像是放在开关上的手指一般。但在这种情况下，被接通或关闭的蛋白质是控制生产的一种或多种酶的基因调节蛋白。通过关闭某些基因，该基因调节器（可称为阻遏分子）能抑制用来制造产物的几种酶（包括调节酶）的生成。它通过停止信使RNA的转录达到这样的效果。通过了解变构酶如何工作，我们可以窥探到生物是怎样实现它们令人印象深刻的多样性的。酶，作为细胞中的工作者，它们运输、构建和分解小分子，而变构酶作为监管者，它们控制和协调这些过程。而且，正如我们将要看到的，更高层次的监管者控制着下级监管者，在互通的反馈回路形成了有层次的结构。变构机制揭示了生

反馈是生命的核心特征：所有生物都有这个能力，它们注意到自身的状态，然后在必要时进行调整。反馈的过程决定了我们如何成长，如何应对压力和挑战，并调节如体温、血压和胆固醇水平这些生命参数。这些调整看上去目的性十足，其实几乎都是无意识的过程，而且它们存在于生命的每个层次——从细胞中蛋白质的相互作用，到在生态系统中生物体的交互影响，都是反馈调节的实例。

反馈到底是如何实现的？这个过程需要两个要素：第一，要有某种装置来测量当前的状态和一些预置的“理想”状态之间的差异；第二，要有一些反应灵敏的调整装置，而这些装置可以减少检测到的差异。差别越大，调整装置就越要加紧运转。这是负反馈。但有时反馈也可以起到放大的作用，它能增大现状和目标之间的差异。这就是所谓的正反馈——这个过程可能会导致失控和崩溃。但它也可能引发创新和改进。

要想明白反馈调控是如何实现的，你也许可以想象信息（即那些表达“太多”或“不够”的信号）是随着一个环线流动的。如果能把生产线弯成一个圆圈，并让主管处于最好的战略位置，那主管就能更好地控制输入和输出。这种安排也许对很多工厂来说有点不切实际，但如下图所示，它在细胞中的分子组装线上却极为好用。

现在，我们可以更好地明白为什么我们把酶称为“智能化”的了。其独特的化学性质使它们不仅要做自己日常的工作，例如重组或拆卸其他分子，而且还要处理信息。某些具有“监督”或是“管理”能力的酶，能轻易而又可逆地改变形状，并以此对收到的信号做出响应。这些调节酶除了在表面上有可以让其他分子“停靠”并对其加工的工作位点，还具有专门用来结合小信号分子的第二位点。当信号分子与这个特殊的位点结合，它的作用就像放在了开关上的手指那样：它使得酶的形状改变，导致其工作位点停止运作。这个简单到近乎可笑的过程被称为“变构”（allostery，字面意思是“其他形状”），而这个过程却控制着生命中为数众多的复杂到难以想象的调节过程。

通过了解变构酶如何工作，我们可以窥探到生物是怎样实现它们令人印象深刻的多样性的。酶，作为细胞中的工作者，它们运输、构建和分解小分子，而变构酶作为监管者，它们控制和协调这些过程。而且，正如我们将要看到的，更高层次的监管者控制着下级监管者，在互通的反馈回路形成了有层次的结构。

变构机制揭示了生命的一个基本特征。一般情况下，只有当它们彼此有一些化学亲和力时，分子才会相互作用。但生物体的变构蛋白可以使一些本来没有直接的化学关系的分子互动起来。通过作为中间人的这类蛋白质，理论上任何小分子都可以充当信号来影响任何化学过程。由大脑、甲状腺或是卵巢制造的一个简单的激素分子，可以通过血液流动到达遍布全身的细胞，并且启动目的地的化学反应。由一只雌性鼹鼠释放到空气中的信息素分子，可以抵达雄性鼹鼠鼻子里的受体蛋白，并触发一系列的反应且最终导致交配。变构使得生命不仅能够精于分子控制，而且也掌握着分子通信。通过进化，调节蛋白给生命带来了更为错综复杂的化学关系，这些化学关系构成的网络显现在细胞内、细胞之间以及由细胞构成的器官和组织中——这就是生命的网络。

我们已经看到反馈控制是如何在每个单独的装配线中发挥作用的：最终产物抑制第一种酶的活性。这个过程快速、灵敏而又可逆。在更高的层次上，反馈调节过程控制着装配线上的装置的制造。这种类型的反馈控制直接作用于基因，它的效果出现较慢，但却更为显著。这样的反馈控制会使得细胞不再制造参与组装特定产物的酶，就像解雇了在一个流水线的所有工人一样。

与前述相同，在这里产品就好像是放在开关上的手指一般。但在这种情况下，被接通或关闭的蛋白质是控制生产的一种或多种酶的基因调节蛋白。通过关闭某些基因，该基因调节器（可称为阻遏分子）能抑制用来制造产物的几种酶（包括调节酶）的生成。它通过停止信使RNA的转录达到这样的效果。

这种反馈控制的第二种方法与第一种具有相同的目的：避免生产过剩。但其效果更为深远。它能节省材料和能量；没有它，这些材料和能量会被细胞用来制造本不需要的蛋白质，也就是那些已经开始积压的产物。这个操控过程就像是控制了管弦乐队的指挥，而不是单个的音乐家。