Science 版 (精华区)

发信人: emacs (In the Name of Love), 信区: Science
标  题: 蛋白质·新陈代谢·把糖变成乙醇
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年08月03日13:09:08 星期六), 站内信件



　　　　　　       　　新陈代谢


　　一个像人体这样的生物体就是一座种类繁杂的化工厂：它吸
入氧气并喝水；它把碳水化合物、脂肪、蛋白质以及其他原料作
为食物吃进去，又把各种未消化的东西和细菌以及由细菌引起的
腐败产物排出来；它还通过肺排出二氧化碳，通过肺和汗腺排出
水，并排泄尿，由尿带出许多溶解的化合物，其中主要是尿素。
这些化学反应决定着身体的新陈代谢。

　　通过检查进入身体的原料和排出的废物，我们就可以知道体
内发生的一些情况。例如，由于进入体内的氮大部分是由蛋白质
供给的，所以我们知道，尿素一定是蛋白质新陈代谢的一种产物。
但是，在蛋白质和尿素之间，有着一条漫长而又曲折复杂的路径。
身体的每一种酶只能催化一种特殊的微弱反应，大概只能重新排
列两三个电子。身体的每一个大的转变都要涉及到许多步骤和许
多酶，即使看上去像微小的细菌那样的生物，也必须利用几千种
不同的酶和化学反应。

　　这一切可能看上去极其复杂，但这正是生命的本质。通过增
加或减少适当的酶的产生，就可以微妙地控制各种组织中的大量
复杂的反应。酶控制体内的化学反应，就像手指在弦上的复杂动
作控制小提琴的演奏一样；没有这种复杂性，身体就不能完成它
的多种功能。

　　组成身体新陈代谢的反应不计其数，要追踪这些反应的过程
就等于要追踪生命的轮廓。企图详细追踪这个过程，企图弄明白
同时发生的无数个反应之间的相互紧密配合，看来可能确实是一
件极其艰巨甚至没有希望的工作。艰巨是事实，但并不是没有希
望。

　                 　把糖变成乙醇

　　化学家们对新陈代谢的研究，是从努力查明酵母细胞怎样把
糖变成乙醇开始的。1905年，两位英国化学家哈登和W.J.扬提出，
这个过程与含磷酸基糖类的形成有关。哈登和W.J.扬最先注意到，
磷在新陈代谢中起着重要作用（从那时起磷的作用日益突出）。
哈登和W.J.扬甚至在活组织里发现了一种由含有两个磷酸基
（PO3H2）的果糖组成的糖基磷酸酯。这种二磷酸果糖（有时仍
叫做哈-杨二氏酯）是被明确证认出来的第一种代谢中间物，即
在从化合物被摄入体内到化合物被排出体外的过程中，被认识到
的第一种暂时形成的化合物。哈登和W.J.扬就这样创立了中间代
谢的学科，专门研究这些中间产物的性质及与它们有关的反应。
由于这项工作以及对在酵母使糖转化成乙醇过程中有关酶的进一
步研究工作，哈登分享了1929年的诺贝尔化学奖。

　　1918年，德国化学家迈尔霍夫证明，动物细胞（如肌肉细胞）
分解糖的方式和酵母基本相同，从而使开始时只涉及酵母细胞的
问题具有了更加广泛的重要性。主要差别是：在代谢这一特殊的
过程中，动物细胞的分解作用不如酵母细胞彻底。例如，它不是
把6个碳的葡萄糖分子一直分解成2个碳的乙醇（CH3CH2OH），而
只是分解成3个碳的乳酸（CH3CHOHCOOH）。

　　迈尔霍夫的研究首次说明了一个普遍的原理：在一切生物
（从最简单的到最复杂的）体内，新陈代谢所经历的途径是一样
的，只有一些微小的差别。从此这个原理为世人所公认。由于迈
尔霍夫对肌肉中乳酸方面的研究，他和英国生理学家希尔一起分
享了1922年的诺贝尔医学与生理学奖。希尔是从肌肉产生热的角
度研究肌肉的，他所得出的结论与迈尔霍夫从化学研究中得到的
结论非常相似。

　　在1937—1941年期间，在圣路易华盛顿大学工作的科里夫妇
（C.F.科里和G.T.科里），研究出了从糖转化成乳酸过程中的各
个步骤的细节。他们利用组织提取液和提纯的酶来使各种糖磷酸
酯发生变化，然后像玩拼板游戏一样把所有这些变化拼集在一起。
他们提出的各个步骤变化的图式至今仍然没有什么改动。科里夫
妇分享了1947年的诺贝尔医学与生理学奖。

　　在糖转化成乳酸的过程中，产生一定的能量，这种能量为细
胞所利用。酵母细胞在使糖发酵时就靠这种能量来生活，肌肉细
胞在必要的时候也是如此。重要的是，要记住这种能量是在不使
用空气中的氧的条件下得到的，因此，即使当肌肉需要消耗较多
的能量，而通过血流较慢的速率给肌肉供氧的反应满足不了这种
需要时，肌肉仍能工作。然而，随着乳酸的积聚，肌肉就会越来
越疲劳，最后肌肉必须休息，直到氧把乳酸分解掉。



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