湖北省武汉市北大附中初中生物教学论 蛋白质的水解需要能量吗 新人教版.doc

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1、蛋白质的水解需要能量吗A．葡萄糖→乙醇＋二氧化碳B．葡萄糖→乳酸C．二氧化碳＋水→葡萄糖D．蛋白质→氨基酸上海这道高考题有很大争议。A和B项，产生的ATP比消耗的ATP多，但不能说不需要ATP。C项合成反应，消耗ATP。D项如果是指体外或者消化道的消化过程，则不消耗能量；如果是发生在细胞内，消耗能量。蛋白质是由氨基酸组成的，氨基酸如同砖头，而蛋白质则如结构复杂的建筑。正如同有各种各样的建筑一样，生物体内也存在着各种各样的蛋白质。不同的蛋白质有不同的结构，也有不同的功能。通常看来蛋白质的合成要比蛋白质的降解复杂得多，毕竟拆楼容易盖楼难。蛋白质的降解在生物体中普

2、遍存在，比如人吃进食物，食物中的蛋白质在消化道中就被降解为氨基酸，随后被人体吸收。在这一过程中，一些简单的蛋白质降解酶如胰岛素发挥了重要作用。科学家对这一过程研究得较为透彻，因而在很长一段时间他们认为蛋白质降解没有什么可以深入研究的。不过，20世纪50年代的一些研究表明，事情恐怕没有这么简单。最初的一些研究发现，蛋白质的降解不需要能量，这如同一幢大楼自然倒塌一样，并不需要炸药来爆破。科学家发现，同样的蛋白质在细胞外降解不需要能量，而在细胞内降解却需要能量。这成为困惑科学家很长时间的一个谜。70年代未80年代初，2004年诺贝尔化学奖得主阿龙·切哈诺沃、阿夫拉

3、姆·赫什科和欧文·罗斯进行了一系列研究，终于揭开了这一谜底。原来，生物体内存在着两类蛋白质降解过程，一种是不需要能量的，比如发生在消化道中的降解，这一过程只需要蛋白质降解酶参与；另一种则需要能量，它是一种高效率、指向性很强的降解过程。这如同拆楼一样，如果大楼自然倒塌，并不需要能量，但如果要定时、定点、定向地拆除一幢大楼，则需要炸药进行爆破。这三位科学家发现，一种被称为泛素的多肽在需要能量的蛋白质降解过程中扮演着重要角色。这种多肽由76个氨基酸组成，它最初是从小牛的胰脏中分离出来的。它就像标签一样，被贴上标签的蛋白质就会被运送到细胞内的“垃圾处理厂”，在那里被

4、降解。这三位科学家进一步发现了这种蛋白质降解过程的机理。原来细胞中存在着E1、E2和E3三种酶，它们各有分工。E1负责激活泛素分子。泛素分子被激活后就被运送到E2上，E2负责把泛素分子绑在需要降解的蛋白质上。但E2并不认识指定的蛋白质，这就需要E3帮助。E3具有辨认指定蛋白质的功能。当E2携带着泛素分子在E3的指引下接近指定蛋白质时，E2就把泛素分子绑在指定蛋白质上。这一过程不断重复，指定蛋白质上就被绑了一批泛素分子。被绑的泛素分子达到一定数量后，指定蛋白质就被运送到细胞内的一种称为蛋白酶体的结构中。这种结构实际上是一种“垃圾处理厂”，它根据绑在指定蛋白质上

5、的泛素分子这种标签决定接受并降解这种蛋白质。蛋白酶体是一个桶状结构，通常一个人体细胞中含有3万个蛋白酶体，经过它的处理，蛋白质就被切成由7至9个氨基酸组成的短链。这一过程如此复杂，自然需要消耗能量。解在生物体中如此重要，因而对它的开创性研究也就具有了特殊意义。目前，在世界各地的很多实验室中，科学家不断发现和研究与这一降解过程相关的细胞新功能。这些研究对进一步揭示生物的奥秘，以及探索一些疾病的发生机理和治疗手段具有重要意义。三名科学家在研究细胞控制蛋白质运动方面做出了卓越的成就，他们的研究在DNA修复和控制、治疗人类疾病方面具有重要意义。他们的主要工作——发现

6、泛素调节的蛋白质降解，是在20世纪70年代到80年代间完成的。早在1942年，科学家们就已发现了蛋白质分子的降解现象，其中赫什科也属于早期探索者之一，但这个阶段他们一直把研究方向瞄准三磷酸腺苷（ATP）的作用。20世纪70年代至80年代间，切哈诺沃与赫什科曾在罗斯主持的福克斯·蔡斯癌症研究中心做访问学者。在这期间，他们联名发表了一系列论文，揭示了泛素调节的蛋白质降解机理，指明了蛋白质降解研究的方向。三位科学家在1979年12月10日一期美国《全国科学院学报》上连续发表的两篇文章，被诺贝尔化学奖评选委员会称为“突破性成果”，并奠定了他们获得诺贝尔奖的基础。