下书看 > 我靠打爆学霸兑换黑科技 > 第1322章 不做燃油车,做电车

我靠打爆学霸兑换黑科技 第1322章 不做燃油车,做电车

    “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1。”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1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!

    只能勉强想象成,每秒钟都有一场宇宙大爆炸在人体内产生,无数闪亮的恒星散布全身……但宇宙大爆炸也是无法想象的巨大概念。

    “质子运送完之后,在膜两侧形成质子浓度差,而它本身又带正电荷,因此膜两侧形成了电位差。”宋河继续讲。

    “电位差是多少呢?150到200毫伏。”

    “听起来很小对吧?但别忘了咱们是在微观尺度,膜的厚度只有6纳米,因此形成的电场强度是每米三千万伏特,猛烈堪比闪电!”

    “如此巨大的质子动力用来干什么?用处很多,细菌会用质子动力来驱动鞭毛,咱们现在聊线粒体,那么就是驱动纳米级的蛋白质机器,Atp合酶!你们刷论文的时候见过Atp合酶的图吗?”宋河问。

    “见过,像一个旋转马达。”卢庚接话,“非常精致复杂,转速比车轮胎还快。”

    “那个东西精致到不像自然进化出来的,像上帝设计的。”安东尼奥插话,“我相信是上帝做出来的。”

    “我相信是自然进化出来的。”宋河说,“我见过一个数学模型,计算蠕虫身上原始的感光眼点多久能进化成眼球,假设蠕虫能活一年,每代形态的改变不超过1%,最后只需要五十万年就能进化出眼睛!生命进化了多久?五十万年不过弹指一挥间,生命是以亿年为单位进化的,出现复杂的结构毫不奇怪。”

    安东尼奥耸耸肩,“你是数学家,你对概率有判断,我看不透概率,只能惊叹上帝造物的神奇。谁知道地球上的生命有没有被设计过呢?”

    “言归正传。”宋河说,“刚刚你们听了Atp合成的能量来源,印象最深刻的是什么?”

    “楼。”卢庚说,“从宏观视角看,都是很小的东西,但我们缩到Atp大小之后,那些蛋白会变得像楼一样巨大,而且结构复杂。”

    “很好!”宋河点头,“刚刚你们用了工厂的比喻,其实工厂太小了,细胞内能量流动带动这些巨型蛋白机械,就像城市运转一样复杂,即便只看每一个单独的蛋白,结构也像汽车发动机一样精致。”

    “下面要进入一个重要的概念了。”宋河说,“路径依赖!”

    三个学生若有所思,似乎已经想到了什么。

    “卢庚,你说。”宋河抬抬下巴,“你想到了什么?”

    “细胞内的蛋白质机器极度复杂,这种特别复杂的机制很难修改,因为稍微改错一点,整个机器就会土崩瓦解,只能在原有基础上微调,也就是路径依赖。”卢庚说。

    “没错!”宋河微笑,“继续!”

    “如果我们人工设计生命,可以打破这种路径依赖,重新设计蛋白质机器?”卢庚瞪大眼睛,“院长您是想告诉我们这个吗?”

    “悟性不错!”宋河欣赏夸赞,“自然界已存在的细胞,就像燃油车,经过漫长的修改,燃油发动机越来越趋近于性能上限。”

    “但如果重新做车子,可以走截然不同的道路,譬如做一台电车,一台平价电车的加速破百时间,可以直追百万豪车!”

    虞半梦开口,“而且电车的自动驾驶效果更好,燃油车的自动驾驶效果差,不止是性能上限突破了,功能限制也可以突破!”

    “说到点子上了!”宋河赞许,“谈到功能限制,咱们要进入一个重要话题,原核生物和真核生物的基因规模!”