第11章 有機化學小常識(4)(1 / 2)

如果在顯微鏡下麵觀察,就會看到固氮酶遇到氧氣後形態的變化:固氮酶開始是針狀結晶,彼此相互結合成絲狀長條,而後彎曲,如亂發一般,最後晶體形狀消失,這時固氮酶的活性也消失了。

我們知道固氮酶主要有鉬鐵蛋白和鐵蛋白組成,它們都是“怕”氧的,而且鐵蛋白比鉬鐵蛋白更加“怕”氧,例如棕色固氮菌中的鉬鐵蛋白在空氣中暴露10分鍾,固氮活性就喪失一半;它的鐵蛋白在空氣中隻需暴露30秒,活性就會喪失一半。

固氮酶在有氧氣的情況下既不具有催化活性也不能進行生物合成;固氮酶這種古怪的脾氣可“難為”了固氮微生物。這類微生物正常生活離不開氧,它們的呼吸代謝也需要氧氣;但怎樣利用氧氣而又不破壞自己的固氨酶呢?原來,它們采取不同的方式來解決,有的進行高強度呼吸來迅速消耗固氮酶周圍的氧分子,使固氮酶處於無氧環境;有的固氮酶發生構象變化,使敏感部位隱藏起來;有的將固氮酶包圍在細胞內的膜中,防止氧氣的傷害……

固氮酶“怕”氧氣的古怪特性給科學研究帶來了很大的困難,在實驗中分離、提純和貯藏固氮酶,以及測定固氮酶活性時,操作上必須嚴格無氧,否則固氮酶很快就失去活性,使整個實驗功虧一簣。

至此,人們不僅要問:固氮酶為何這樣“怕”氧氣呢?

科學家們認為,氧對固氮酶有損害作用,氧氣可能從固氮酶的四個部位抑製固氮活性:電子受體部分,電子光化學傳遞部分,三磷酸腺苷(ATP)水解部分和固氮酶與底物結合的中心部分。

有人發現三磷酸腺苷(ATP)能誘導氧氣對固氮酶的損傷作用,加快固氮酶失活,在這個過程中,鎂離子起著激活劑的作用。如巴氏梭菌固氮酶中的鐵蛋白在有鎂離子時才能和ATP結合,結合後對氧氣特別敏感。

根據這一發現,英國的科學家提出了一個假設。

這個假設認為三磷酸腺苷(ATP)可以誘導鐵蛋白發生可逆構型上的改變,從而使其對氧氣特別敏感。容易受到氧氣的損害。

總之,對於固氮酶“怕”氧氣的原因,雖然有種種假說和猜測,但迄今仍是未解的科學之謎。

負荷素是什麼

不久前,日本德島大學的通口教授從細胞線粒體內膜分離到一種奇怪的蛋白質,初看,它跟一般的蛋白質並無兩樣,但是,一旦在膜的周圍積有電能,它就會像生物電池那樣分成正負兩極,並把電能轉換成化學能,並把它儲藏起來。由於它有把電能轉化成化學能的本領,故通口教授給它一個雅號——負荷素。

大家知道,在生物體中ATP是肌肉內收縮,蛋白質合成、生物發光等生物活動的能源,所有生物在分解食物後,最終以帶電的氫離子的形式將能量儲藏起來。但是電能一般不能為生物體直接利用,必須將它轉變為化學能,才能為ATP保藏起來備用。負荷素就擔當起這個重大任務,它在ATP合成最終階段把電能轉化成化學能,並交給了ATP。

對於通口教授的這一發現,人們給予很高的評價,例如日本名古屋大學小澤教授認為通口教授發現負荷素好比發現生物體內“電池”,這一發現對生物體內能量的研究具有重要意義。

然而,對負荷素的研究,僅僅是萬裏長征的第一步,據通口測定,負荷素的分子量約有8000和13000兩種,它們的結構迄今還不清楚,它在生物體內能量轉換機理更是茫然無知,還有待後來者去探索。

軟骨促生素為什麼能促進軟骨生長

美國加利福尼亞州帕落阿爾托骨膠公司已從動物骨中分離出一種新的物質,它可以促使骨周圍的結締組織細胞形成軟骨,所以被命名為軟骨促生素。

目前,帕落阿爾托公司從母牛骨中提取出的軟骨促生素,已治愈許多動物的骨折,治療方法極為簡單,隻要將軟骨促生素塗到動物骨折的部位,要不了多久,動物骨折就會迅速治愈,同時,它還可以使衰老的骨頭再次強壯起來。

那麼,軟骨促生素是什麼物質?為什麼會促使軟骨生長呢?

如何提取軟骨生長素,該公司迄今還保密著,據別人分析,軟骨促生素是一種激素,其化學結構是一種複雜的蛋白質。該公司研究室已開始研究用基因組織方法來生產軟骨促生素。至於軟骨促生素促進軟骨生長的機理,至今它是一個有待揭開的謎。

水果自身變色的化學機製是什麼

當你切開一個蘋果,要不了幾分鍾,它就會變成咖啡色,久之又變成黑褐色。不僅蘋果,許多果子如梨、桃等,碰壞了它們的表皮,露出果肉部分,自己就會變色,這就是所謂的水果自身變色。

那麼,水果自身變色的奧秘何在呢?

原來,水果體內含有一種能使水果自身變色的“法寶”——氧化酶,它是由碳、氫、氧、氮等元素組成的蛋白質,是一種水果體內的生物催化劑,雖然它在水果中含量極微,一般隻含10到幾百個微克(1‰毫克),但它的本領大得驚人,在常溫常壓下,可催化氧氣氧化水果內糖、酚等變成有色物質。