“樓啊!”宋河著急,“對面那么大一棟樓看不見嗎?”
三個學生連連點頭,“樓!”
“如果你們現在是atp大小,那么復合體1的規模就是這棟樓!”宋河講述。
“這棟樓不是靜態的,它是一臺復雜精密的機器,高速運轉變化,樓層像魔方一樣動,不斷把電子吸進來再吐出去,吐給下一個巨大的呼吸蛋白……很多棟高樓大廈般的呼吸蛋白形成呼吸鏈,電子就在這幾棟樓里跳動!”
“具體怎么跳動?這進入量子物理領域了,某種量子隧穿效應,距離單位是埃,1埃是一個原子的尺寸,這些呼吸蛋白的間距只要在14埃以下,電子就會逐個跳過去,就像蛤蟆從一朵荷葉跳到另一朵荷葉上。”
盧庚火速從兜里掏出一個小本子,摁開圓珠筆做筆記,顯然有點靈感了。
“但只要夠近就可以跳嗎?”盧庚問,“會不會跳錯方向?”
“氧氣嘛!”宋河說,“呼吸作用的氧氣是干嘛用的?用氧氣來吸引電子往特定方向去跳,化學性質決定了氧氣的吸引力!”
三個學生恍然大悟,盧庚又快速寫了兩筆。
“剛剛講的這一連串規模巨大的復雜機關,所有轟隆運轉的呼吸蛋白大樓,只有一個目的!”宋河豎起一根手指,“運輸質子!”
“電子流是質子運輸的能量動力源,從食物分子里拆下的每對電子,會讓10個質子被送到線粒體內膜對面,形成質子梯度!”
宋河再次抬手指向窗外,“樓一樣高的呼吸蛋白,在每個線粒體里都有幾萬個,所以對咱們小atp來說,一個線粒體就相當于一座大城市!”
“每個細胞里有成百上千個線粒體,人體40萬億細胞有10的15次方個線粒體,這茫茫多的線粒體每秒運輸10的21次方個質子,質子總數和宇宙中的恒星差不多。”
三個學生再度傻眼,老師試圖讓他們對細胞內的能量變化有個印象,但此刻描述的概念過于宏大,已經超出了想象力極限!
只能勉強想象成,每秒鐘都有一場宇宙大baozha在人體內產生,無數閃亮的恒星散布全身……但宇宙大baozha也是無法想象的巨大概念。
“質子運送完之后,在膜兩側形成質子濃度差,而它本身又帶正電荷,因此膜兩側形成了電位差。”宋河繼續講。
“電位差是多少呢?150到200毫伏。”
“聽起來很小對吧?但別忘了咱們是在微觀尺度,膜的厚度只有6納米,因此形成的電場強度是每米三千萬伏特,猛烈堪比閃電!”
“如此巨大的質子動力用來干什么?用處很多,細菌會用質子動力來驅動鞭毛,咱們現在聊線粒體,那么就是驅動納米級的蛋白質機器,atp合酶!你們刷論文的時候見過atp合酶的圖嗎?”宋河問。
“見過,像一個旋轉馬達。”盧庚接話,“非常精致復雜,轉速比車輪胎還快。”
“那個東西精致到不像自然進化出來的,像上帝設計的。”安東尼奧插話,“我相信是上帝做出來的。”
“我相信是自然進化出來的。”宋河說,“我見過一個數學模型,計算蠕蟲身上原始的感光眼點多久能進化成眼球,假設蠕蟲能活一年,每代形態的改變不超過1,最后只需要五十萬年就能進化出眼睛!生命進化了多久?五十萬年不過彈指一揮間,生命是以億年為單位進化的,出現復雜的結構毫不奇怪。”
安東尼奧聳聳肩,“你是數學家,你對概率有判斷,我看不透概率,只能驚嘆上帝造物的神奇。誰知道地球上的生命有沒有被設計過呢?”
“言歸正傳。”宋河說,“剛剛你們聽了atp合成的能量來源,印象最深刻的是什么?”
“樓。”盧庚說,“從宏觀視角看,都是很小的東西,但我們縮到atp大小之后,那些蛋白會變得像樓一樣巨大,而且結構復雜。”