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“来,闭上眼睛,听我描述,想象一下场景。”宋河说。
三个学生乖乖闭眼。
“你站在线粒体边缘的蛋白质膜孔里,就像站在穿山隧道入口,走进去,进入线粒体内部。”宋河认真描述。
“满地都是蛋白质机器,无数小球从机器里射出,就像网球场的自动发球机在向外快速喷射网球,你面前密密麻麻全是发球机,空中数不清的高速网球。”
“喷出来的网球是什么?质子!带正电荷!”
“你绕过这些网球机,一直往深处走,来到线粒体基质,这里更乱!墙壁来回涌流,墙上镶嵌各种蛋白质机器,轰隆作响来回旋转,每个机器的运转方式都不一样,震动、噪音、热量,搞得你头晕脑胀!”宋河激情澎湃地描述。
“老师您别形容的这么逼真,我们刚通宵,您这么一说真有点头晕!”卢庚求饶。
“好,你现在站的这个乱哄哄的位置,线粒体呼吸作用的场所,它的运转机制是是什么?”宋河继续讲。
“你吃掉的食物被消化吸收,食物分子来到这里,被拆下电子,电子传递给呼吸蛋白,名字叫复合体Ⅰ。”宋河说。
“现在睁眼!往窗外看,看到了什么?”
三个学生扭头,窗外校园辽阔,东西挺多,一时间有些不敢回答。
“楼啊!”宋河着急,“对面那么大一栋楼看不见吗?”
三个学生连连点头,“楼!”
“如果你们现在是ATP大小,那么复合体Ⅰ的规模就是这栋楼!”宋河讲述。
“这栋楼不是静态的,它是一台复杂精密的机器,高速运转变化,楼层像魔方一样动,不断把电子吸进来再吐出去,吐给下一个巨大的呼吸蛋白……很多栋高楼大厦般的呼吸蛋白形成呼吸链,电子就在这几栋楼里跳动!”
“具体怎么跳动?这进入量子物理领域了,某种量子隧穿效应,距离单位是埃,1埃是一个原子的尺寸,这些呼吸蛋白的间距只要在14埃以下,电子就会逐个跳过去,就像蛤蟆从一朵荷叶跳到另一朵荷叶上。”
卢庚火速从兜里掏出一个小本子,摁开圆珠笔做笔记,显然有点灵感了。
“但只要够近就可以跳吗?”卢庚问,“会不会跳错方向?”
“氧气嘛!”宋河说,“呼吸作用的氧气是干嘛用的?用氧气来吸引电子往特定方向去跳,化学性质决定了氧气的吸引力!”
三个学生恍然大悟,卢庚又快速写了两笔。
“刚刚讲的这一连串规模巨大的复杂机关,所有轰隆运转的呼吸蛋白大楼,只有一个目的!”宋河竖起一根手指,“运输质子!”
“电子流是质子运输的能量动力源,从食物分子里拆下的每对电子,会让10个质子被送到线粒体内膜对面,形成质子梯度!”
宋河再次抬手指向窗外,“楼一样高的呼吸蛋白,在每个线粒体里都有几万个,所以对咱们小ATP来说,一个线粒体就相当于一座大城市!”
“每个细胞里有成百上千个线粒体,人体40万亿细胞有10的15次方个线粒体,这茫茫多的线粒体每秒运输10的21次方个质子,质子总数和宇宙中的恒星差不多。”
三个学生再度傻眼,老师试图让他们对细胞内的能量变化有个印象,但此刻描述的概念过于宏大,已经超出了想象力极限!
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