免疫學家 ， 甫 拿到 紐約 大學 博士 學位 ； 他 的 指導 教授 佩本海莫 （ Alvin Pappenheimer ） 曾 在 一九四六年 於 冷泉港 碰到 勞夫 與 莫諾 ， 後來 還 建議 他們 ， 免疫 方法 的 極度 敏感性 將 有助於 了 解 酵素 合成 的 過程 。 柯恩 來到 巴黎 時 ， 莫諾 剛剛 從 大腸 桿菌 分離出 能 將 乳糖 分解為 葡萄糖 與 半乳糖 的 酵素 。 後來 在 一九七一年 春天 ， 柯恩 在 紐約市 一 家 咖啡廳 吃 早餐 時 告訴 我 ， 有關 「 大腸 桿菌 的 乳糖 代謝 過程 含有 一 個 理想 的 酵素 合成 研究 系統 」 這 件 事 ， 當時 其實 還 不 明顯 。 「 當時 的 生物學 有 好多 頗 具 潛力 的 系統 ， 但是 全 都 沒法 忍受 原始 的 設備 、 巴黎 夏天 的 熱度 等等 。 」 柯恩 說 。 在 化學家 的 圖示 裡 ， 半乳糖 和 葡萄糖 的 長相 如下 ： 這 兩 種 糖 的 差別 只 在於 環上 一 個 碳原子 與 氧原子 的 連接 方式 ， 然而 這 小小 的 差異 便 足以 決定 這 兩 種 糖 形成 乳糖 的 連接 與 排列 方式 。 比較 乳糖 與 麥芽糖 的 結構 ， 下面 的 圖 非常 簡略 ， 是 化學家 眼 中 的 結構 ， 而 非 晶體學家 的 。 將 兩 個 環用 氧原子 連接起來 的 鍵結 是 共價鍵 ， 但 不 是 雙鍵 ， 所以 剛性 不 大 。 乳糖 分子 左右 兩 半 的 位向 提供 了 一 個 獨特 的 構形 ， 可 供 酵素 辨識 並 切割 它 。 這 個 鍵位 在 半乳糖環 上 碳原子 的 β 構形 上 ， 因此 酵素 所 接觸 的 這 個 點 稱為 β半 乳糖 ?
 
鍵聯 （ β -galactoside linkage ） 。 完整 的 反應 程序 以 簡圖 表示 於 下 一 頁 。 同樣 的 鍵聯 出現 在 乳糖 以外 的 一 系列 化合物 ， 都 是 半乳糖 分子 的 那 個 碳原子 與 葡萄糖 以外 的 分子 相連 （ 參見 左 頁 六 個 化合物 ） ； 正 因為 有 這些 化合物 ， 使得 柯恩 和 莫諾 最後 可以 建立起 乳糖 酵素 系統 。 這些 化合物 統稱為 β半 乳糖 ?
 
。 莫諾 和 柯恩 從 大腸 桿菌 純化出 乳糖 ?
 
， 發現 它 不只 會 催化 乳糖 的 分解 ， 也 會 催化 許多 其他 β半 乳糖 ?
 
的 分解 ， 於是 重新 命名為 「 β半 乳糖 ?
 
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」 （ β -galactosidase ） ， 而 這 又 成 了 該 領域 另 一 個 不可或缺 的 名詞 。 他們 從 賴德堡 的 大腸 桿菌 交配 研究 中 得知 ， β半乳糖 ?
 
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是 由 遺傳 來 控制 的 。 當然 ， 它 是 一 個 蛋白質 分子 ， 而且 比 它 所 要 催化 分解 的 乳糖 大 得多 。 後來 證明 它 是 由 四 個 一模一樣 的 多 ?
 
鏈 組成 ， 每 條 鏈 的 長度 都 有 一千一百七十三 個 胺基酸 。 這 種 酵素 的 三 度 空間 結構 ， 以及 它 如何 找到 β半 乳糖 ?
 
鍵聯 並 將 之 剪斷 ， 到 現在 仍 是 一 個 謎 。 柯恩 將 這 種 酵素 注射 一些 到 兔子 體 內 ， 結果 激起 免疫 反應 ， 產生 一 種 具有 專一性 的 抗 血清 ； 這 種 抗 血清 若 與 疑似 含有 一點點 這 種 酵素 的 溶液 相 混合 ， 即使 酵素 含量 再 少 ， 抗 血清 都 會 與 酵素 結合 。 後來 這 變成 一 項 基本 的 研究 工具 。 新 系列 化合物 的 關鍵 地位 β半 乳糖 ?
 
的 個別 化合物 名稱 只有 專家 才 需要 知道 ， 但是 後來 莫諾 和 柯恩 了 解到 ， 這 當中 有 一些 化合物 能 模仿 乳糖 的 效果 ， 促使 大腸 桿菌 製造 相關 酵素 ， 於是 這 一 群 化合物 的 地位 馬上 大大 提高 。 柯恩 先 是 到 劍橋 ， 接著 又 去 波昂 ， 合成 了 一 整 系列 的 這 種 化合物 ， 其中 有 些 很 簡單 ， 有 些 就 比較 複雜 。 後來 發現 ， 上 圖 這些 是 其中 最 基本 的 ， 而 只要 瞄 一 眼 簡圖 ， 就 可以 看出 還 有 許多 其他 的 排列 方式 。 拿 這些 誘餌 物質 來 餵 大腸 桿菌 ， 得到 的 反應 差別 大 得 驚人 。 有 些 物質 ， 包括 上 圖 最 頂端 的 兩 個 化合物 ， 遠 比 乳糖 容易 受到 β半 乳糖 ?
 
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分解 ， 卻 沒法 誘使 細菌 製造 這 種 酵素 。 於是 ， 一 個 β半 乳糖 ?
 
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在 一 秒鐘 內 可以 分解 九十五 個 乳糖 分子 （ 在 狹小 的 細胞 內 ， 這樣 的 表現 其實 不 快 ） ， 而 同樣 的 時間 ， 它 可以 分解 三百二十 個 對 硝苯基 半 乳糖 ?
 
分子 。 不過 ， 速度 最 快 的 是 鄰硝苯基 半 乳糖 ?
 
， 每 個 β 半 乳糖 ?
 
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每 秒鐘 可以 分解 二千六百 個 這 種 分子 ； 不只 如此 ， 這 種 化合物 雖然 是 無色 的 ，然 而 它 結構 中 非 糖類 的 那 一半 ， 一 種 名叫 鄰硝基酚 （ orthonitrophenol ） 的 六環 化合物 ， 一旦 分離出去 就 會 變成 明亮 的 黃色 。 賴德堡 很 早 就 發現 ， 這 種 化合物 等於 提供 了 一 個 直接 且 非常 敏銳 的 方法 ， 用以 檢測 細菌 培養 液 中 是否 含有 β半 乳糖 ?
 
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。 而 完全 相反 的 是 ， 上述 名單 最後 ， 也 就是 硫甲基 及 異丙基 半乳糖 ?
 
， 其 關鍵 的 鍵聯 並非 與 氧原子 ， 而是 與 硫原子 相連 ， 這 兩 個 化合物 面對 β半 乳糖 ?
 
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絲毫 不為所動 ， 但 令 人 非常 驚訝 的 是 ， 它們 卻 比 乳糖 本身 更 能 激發 細菌 開始 生產 這 種 酵素 。 差異 到 此 還 未 告一段落 。 名單 上 第三 類 化合物 ， 即 硫 （ 鄰 硝苯基 ） 半乳糖 ?
 
（ 名字 繁複到 這 種 程度 ， 化學家 通常 會 開始 以 縮寫 字母 替代 全名 ， 以免 弄昏頭 ， 不過 我們 不會 再 用到 這 個 芳名 了 ） ， 它 的 構造 和 位於 它 上方 那 個 敏銳 的 指示 分子 相同 ， 只 是 鍵聯 上 的 氧原子 換成 硫原子 。 正 如 我們 所 猜測 的 ， 它 同樣 不會 受到 β半 乳糖 ?
 
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所 代謝 ， 但 令 人 驚訝 的 是 ， 這 種 化合物 竟 能 作為 拮抗劑 （ antagonist ） ， 能夠 把 β半 乳糖 ?
 
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的 生產線 給 關掉 ， 即使 當時 有 乳糖 而 沒有 任何 其他 糖類 存在 也 一樣 。 這下子 ， 他們 有 了 一 組 天下無敵 的 完整 工具 了 。 他們 擁有 一 種 物質 ， 可以 指示 酵素 的 量 有 多少 ， 而 數值 馬上 就 能 用 抗 血 清測出來 ； 有些 物質 會 受到 β半 乳糖 ?
 
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所 代謝 ， 卻 不會 啟動 該 酵素 的 製造 反應 ； 而 最 有趣 的 是 ， 其他 一些 物質 雖然 能 啟動 該 酵素 的 製造 ， 本身 卻 不會 受到 酵素 的 影響 ， 他們 稱 這些 物質 為 「