科学史(下)-第23部分
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腺提取物医治，第七章内已经讲过了。另一方面，如果激素过多，则发生所
谓格雷夫斯病，即突眼性甲状腺肿。甲状腺内的有效成分，叫做甲状腺素，
1919 年经肯德尔（Kendall）分析出来，其化学构造则在1926 年经哈林顿
（Ha…rington）测定。他还在实验室中把甲状腺素合成出来。甲状腺素含有
大量的碘，食物中缺乏碘质可使人患病，只需服用碘盐，其效果有时与甲状
腺提取物相同。饲养牛羊和其他牲畜的实验已经证明，动物的机体也需要碘
和食物中的其他矿物质。
几百年来，人们已经知道割去性腺的某些效果，但直到近年才有人对这
个问题进行精密的研究。这种工作可以说开始于1910 年斯坦纳赫
（Steinach）的实验。他证明阉割后的蛙所缺乏的特征，可以用注射别的青
蛙睾丸物质的办法加以恢复。其后更有实验证明把生殖腺移植到阉割或衰老
的动物身上，至少可暂时恢复青春的力量。
我们还可以举出一些别的例子来说明内分泌的作用。大脑垂体虽小，在
过分活跃时，却可以使身体异常高大，容貌反常，称为肢端肥大病；另一方
面，如果缺乏这种内分泌物，则身材矮小，而患侏儒症。还有一种激素名肾
上腺素，藏于肾上腺中，当惊悸及失却知觉之时，便会分泌，注入血液，刺
激所谓内脏神经。反之，如果注射肾上腺素，就会引起通常在激动或恐惧时
发生的那些生理现象。这种激素已经分离出来，其化学构造也于1901 年经日
本人高峰（Takamine）测定。
过去生理学多研究生物化学方面的问题而少研究生物物理学方面的问
题，今天物理学方法的使用则日益广泛①。例如有人用测量渗透压和沉淀率的
方法，来估算蛋白质的分子量（参看256 与431 页）。
布拉格爵士父子（Sir William and Sir Lawrence Bragg）研究晶
体结构的方法（这个问题将在后一章内叙述），已经应用于纤维素、丝蛋白、
发角质与肌凝蛋白等丝状体。阿斯特伯里（Astbury）等人发现，根据x 射线
的照相图，可以用分子来解释这些东西的丝状性质以及在延伸时肌蛋白与角
质的可逆变化。兰格缪尔（Lang…muir）用有机物的结构式去说明它们的物理
性质。这一方法又由亚当（N。K。Adam）加以发展。他发现原子在空间的排列
足以说明表皮膜的各种分子的情况。
唐南（F。G。Donnan）在1911 年发表了关于平衡膜的理论。他用薄膜将一
个电解溶液系统分开，而这薄膜是离子中的一种——通常是一种胶体——渗
透不过去的。根据这一理论，薄膜两边常有可扩散的离子作不均匀的分布，
①
Schmidt；Chemistryof theAmino…acidsandProteins，SpringfieldandBaltimore；1938。
因而在两边的溶液之间，产生电位与渗透压的差异。这一理论在生物学上有
许多应用。1924 年，洛布（Loeb）。。 用这一理论成功他说明了蛋白质的胶体
性行，此后范·斯莱克（Van Slyke）与其合作者解释了血流里的离子事实。
血液的化学过程与物理过程近来更加明白①。血红蛋白分子中的非蛋白部
分（或血红素）经证明具有四个吡咯环，为一个铁原子联接，是许多生物的
呼吸物质中所共有的。在许多脊椎动物和某些其他动物的血液里，它与血球
蛋白相合，成为运载氧气的血红蛋白质。差不多在所有的活细胞里，它都出
现在所谓细胞色素的呼吸酶系里。维尔斯塔特（Willstatter）。。 证明，在植
物里，叶绿素分子的核基本上与血红素相似，只是以镁原子代替了铁。他发
现了两种成份稍微不同的叶绿素，1934 年他写出具结构式。其他金属也可进
入呼吸物质中；例如多肽类的铜化合物存在于软体动物与甲壳动物之内，而
钒蛋白化合物存在于被囊类海生动物体内。
在研究血液里氧运输问题的同时，人们还研究了组织里氧化问题②。这些
变化的复杂程度各不相同，但每一变化都包含酶对于底物分子的作用，使氢
分子可以脱离出来。维兰德（Wieland）查明这个过程受到许多存在于一切活
组织中的特殊酶，即脱氢酶的影响。最简单的情形是一个分子受到一个脱氢
酶的作用，放出氢，与氧直接化合。在这一过程里，通常有一个或多个氢载
体参加进来。这些物质可以还原，又可以氧化，因而它们可以接收并传递氢
原子。这些物质里有瓦尔堡（Otto Warburg）的组织氧化酶，与“黄酶”（这
是维生素B1 与蛋白质的化合物），还有辅脱氢酶，森特一乔尔吉（Szent…
Gyorgyl）的琥珀酸（丁二酸），霍普金斯的谷胱甘肽与抗坏血酸（维生素C）
等。
呼吸酶研究方面的主要进展，通常是在发现某种特殊毒物对于某种酶的
作用的时候取得的。例如氰化物使氧化酶不起作用，麻醉剂使脱氢酶失效，
而琥珀酸的氧化遇胡萝卜酸（丙二酸）则受到阻遏。
除了食物分子由于不断地脱氢而氧化之外，组织里还发生水解作用，这
就要求分解时增加水分并要求氨基分裂。克雷布斯（Krebs）。。 近来对这些化
合物经过怎样的过程成为尿素被排除出去的问题，进行了研究。一向认为尿
素是氨和二氧化碳简单凝结而成的。他发现这里实际存在着一个复杂的化学
反应循环。至于经过这些过程剩下来的小碎块怎样氧化而产生其余可用的能
量，还不明白。细胞里二氧化碳的产生好象是由于羧化酶把它们从—C—COOH
群里释放出来的缘故；它们的活动需要有辅羧化酶（维生素B1的磷酸盐）在
场。二氧化碳在血液里是作为重碳酸盐输送的。梅尔德伦（Meldrum）与拉夫
顿（Roughton）从血红蛋白里分出碳酸酐酶①，这种酶使肺内含重碳酸盐的血
迅速地放出二氧化碳。
细胞可以不经过氧化，而靠了发酵——即分子的无氧分解——获得能
量。巴斯德发现在酵母细胞里这两个过程是互相对抗的：发酵在无氧时发生，
氧化出现时就停止。肌肉内糖原分解为乳酸的过程也是这一类型的反应。肌
肉的收缩就是由这一过程造成的。这一情况是1907 年霍普金斯与弗莱彻
（Fletcher）两位爵士发现的。近年来这个过程被分析为八个化学阶段，需
①
E。H。F。Baldwin，perative Biochemistry； Cambridge，1937。
②
NeedhamandGreen 主编，PerspectivesinBiochemistry，Cambridge，1937。
①
C。A。Lovatt Evans， Recent Advances in Physiology ，6thed。，revisedbyW。H。Newton，london；，1939。
要有两种物质在场作为磷酸盐的载体，而且至少为十种酶所催化。迈耶霍夫
（Meyerhof）、埃姆登（Embden）与帕纳斯（Parnas）是这一领域中的主要
研究者①。人们还研究了淀粉通过酵母的作用变为酒精的同样复杂的发酵过
程，发现其中某些阶段与肌肉反应是一致的。
在呼吸载体与细胞酶当中，我们已经提到过维生素。这些物质当中某些
物质的化学结构以及它们在细胞代谢的复杂过程中所起的作用，在1939 年的
战争以前，由于许多国家的许多研究者的辛勤工作，已经逐渐明白了②。不过
在发现这些维生素以后，有一个时期，只查明一种维生素的化学结构，那就
是抗佝偻病的维生素D；至于这种维生素怎样发挥调节钙和磷的代谢的功
能，仍然弄不清楚。冯·欧勒在1929 年发现维生素A 与植物里的葫萝卜色素
有密切的关系。这是一种复杂的不饱和醇类，是维持某些组织，如中枢神经
系、视网膜与皮肤的健康所必需的。夜盲是维生素A 缺乏病的早期症状。瓦
耳德（Wald）已经阐明了这种维生素通过怎样的化学反应造成视网膜的感光
色蛋白。同哺乳动物的繁殖有关的维生素E 的化学结构以及可以使血液凝
结，防止出血的维生素K 的化学结构也查明了；它们都是醌的衍生物。
“维生素B”已经证明是许多物质的混合体。维生素B1，也称抗神经炎
素，存在于酵母和植物种子之内，许多研究者部分离出它的结晶，而认为它
是嘧啶…噻唑类的化合物。上面讲过，它是脱羧酶的一部分，可以分解部分氧
化了的碳水化合物。正是由于这些化合物在缺乏这种维生素的情况下累积起
来，才产生多发性神经炎和脚气病的特有症状。有些病人需要纯化的B1，才
能治愈①。维生素B2 在化学上叫做核黄素，对于细胞的氧化很有关系。复式
维生素B 的另外一个成分是烟草酸，很多年来即知其存在于烟草之内，是辅
脱氢酶的一个组成部分，可以防治吃玉蜀黍的人常患的一种名叫陪拉格拉病
（pellagra，亦名糙皮病）的缺乏症。一种吡啶化合物，维生素B6 可以防治
老鼠常患的类似陪拉格拉病的皮炎。还有B3、B4 和B5 尚在研究之中，一件有
趣的物种差别是：雀鸟需要B3 而哺乳动物却需要B4。
B1 对于动物与植物同属必需之物，尤其储藏于植物种子之内。植物能自
己制造B1，有些细菌、酵母与真菌，和动物一样，需从外面吸取B1。维生素
C 即抗坏血酸，好象在大多数动物体内都能合成。据现在所知，只有人、猴
和豚鼠缺少了这种维生素才会患坏血病。就化学结构论，C 是最简单的一种
维生素，极不稳定，具有高度还原能力的化合物，在结构上与糖相关，结构
式为C6H8O6（见253 页），在细胞代谢里中大概充当氢递体。它在叶绿素和
发芽种子里的胡萝卜素形成以前便形成了，因而维生素C 可能是综合这些基
本物质的机制的一个部分。在动物体内它大量存在于两种内分泌腺里，即垂
体与肾上腺皮质里。
人们一向把维生素叫做是必需的微量食物。我们也可以把它们看做是机
体不能自己制造的激素，因为激素与维生素相同，也是人体各部分健康与发
育必需的微量物质。关于内分泌腺所制造的分泌物或激素的研究已经成为一
① Perspectives in Biochemistry。
②
W。R。Fearon，IntroductiontoBiochemistry，2nded。London，1940。L。J。Harris，The Vitamins， Cambridge，
1938。
① 例如本书作者，在患多发性神经炎时就是这样治愈的。
种专门的学科，叫做内分泌学，是界于生理学与病理学之间的一种边沿学科
②。
我们对于性激素的了解近年来进步很快。在早期关于睾丸激素的研究
（337 页）之后，阿伦（Allen）与多伊西（Doisy）又发现了一些新方法，
证明对割掉卵巢的老鼠注射卵巢提取物可以恢复其雌性周期。1927 年，阿舍
姆（Aschheim）与宗德克（Zondek）发现怀孕动物的尿是雌性激素的一种方
便来源。人们已经把四种密切关联的雌激素分离出来，而且定出它们的化学
的结构，还从卵巢提出第五种最活跃的雌二醇。在黄体内发现一种相关的物
质，名叫孕酮，排卵后就在卵巢之内形成与妊娠的准备和维持有关。人们还
定出四种化学性质类似的雄激素的结构。1930 年，马里安（Marrian）指出，
不论在雄性动物体内或雌性动物体内，雄雌两种激素都有，而且这种激素还
存在于植物内；一种物质既可以充当雌性的激素，也可以充当雄性的激素，
视条件而定。这些性激素都是甾醇，即菲的碳氢化合物的衍生物，与略带雌
激素性质的维生素D 有密切的关系，而且与肯纳韦（Kennaway）等人从煤焦
油提出的致癌物质有关。但是甾醇结构并不是增进雌性性欲的活动所必需
的，因为多兹（Dodds）。。 和他的同事已经从一种简单得多的碳氢化合物合成
了一些能够大大增进雌性性欲的物质。
性激素和脑垂体分泌的研究使我们了解到雌性周期的复杂的激素模式，
因而开辟了有价值的治疗方法。有很大用处的妊娠试验就是靠在尿中寻找胎
盘释放到血液里去的激素物质。
肾上腺皮质的激素近来被人制成很有效的药物，肯德尔发现这种药物是
若干类似甾醇的物质混合而成的，皮质好象是这些物质的工厂与储蓄库。肾
上腺皮质缺乏病叫做爱迪生病，如果在实验中将皮质割掉，几天后就会有死
亡现象。
1924 年，科利普（Collip）首先提出副甲状腺激素的有效成分，并发现
它表面上具有蛋白质的性质。它调节钙与磷的代谢。如果缺少这种激素，血
钙就会降低，而出现手足搐搦的现象，即神经系统的过度兴奋，肌肉痉挛的
发作；在施行手术割除生病的甲状腺时，由于同时割掉了不认识的副甲状腺，
常常发生这种痉挛现象。
激素研究方面最有兴趣的一件事也许就是人们认识到垂体具有控制与统
一调节作用。垂体激素负责刺激性激素的分泌和黄体的形成，这样就决定了
青春期的开始，女性的月经周期的维持和妊娠的过程。垂体主宰授乳的开始，
我们可以在没有卵巢的雌性动物（甚至雄性动物）的乳腺上来证明它的作用。
垂体分泌物还影响甲状腺与肾上腺皮质。垂体提取物（垂体素），往往能促
进身体的代谢，增长脂肪的氧化，而降低碳水化合物的消耗。垂体激素的化
学结构还不明白，但它们似乎具有蛋白的性质。
有些作者把激素类扩大到另一类所谓“神经分泌”的物质。它们以化学
反应方式把刺激从神经末梢传到起反应的细胞①。1867 年便发现一种这样的
物质，名叫乙酰胆碱。1906 年更发现乙酰胆碱注入血循环内，能暂时扩张小
动脉，所以有显著而短暂的降低血压作用。乙酰胆碱的这一和其他反应，与
刺激迷走神经或副交感系统其他神经所引起的反应相仿。因此，洛伊（Loewi）
②
Cameron，RecentAdvancesinEndocrinology ，4thed。London，1940。
① 上引LovattEvans 的书。
与
