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曾庆平教授回来科学网抛出了一颗重磅,引爆了有关一氧化氮(NO)的讨论。该文“一氧化氮:朋友还是敌人”写得高屋建瓴,回肠荡气,http://blog.sciencenet.cn/blog-281238-581565.html 向大家提出了这个“诺奖分子”既错综复杂,又风靡全球的,有望产生百十亿刀市场价值的“抗衰老药物”的显赫身世。然而就是这个曾教授认为可以写几十本书的只有两个原子大的小分子,它的基本结构还没有被解读清楚,更为奇怪的是,居然没有人去思考解读之。一般的科学同行就顺着别人的说教,把NO及其衍生物称之为与活性氧ROS类似的活性N自由基(RNS)。
为了给NO 验明正身,绑赴市场,我提了几点质疑,曾教授与吴国胜先生也分别作了专家回复,现列在下面,仅供学术探讨和拍砖:
本人评论:好科普!仍有点问题。为什么低浓度NO是朋友,高浓度就成了敌人?自由基到底是朋友还是敌人?自由基是衰老的罪魁祸首吗?
曾庆平博主回复(2012-6-13 12:54):NO是RNS,与ROS有区别。就目前的了解,RNS与ROS联手才是衰老的罪魁祸首。我认为自由基可以诱导抗自由基酶类,如超氧阴离子诱导SOD,过氧化氢诱导过氧化氢酶和过氧化物酶,对人体细胞没有坏处反而有好处。
本人评论:哈,敌人=朋友,化敌为友,人生的最高境界!
不过多少来点自由基(把“罪魁祸首”变为“亲朋好友”),人类和动物是不是就可以长生不老了呢?另外,导致糖尿病的糖能否也该被称为衰老的“罪魁祸首”呢?
曾庆平博主回复(2012-6-14 07:03):先回答我的自由基“好处说”。我认为适量的自由基就在于能诱导各种抗氧化酶,而且超氧阴离子确实能使线虫寿命延长。参见“线粒体超氧化物信号刺激线虫长寿”(Yang and Helkimi. PLoS Biol 2010, 8, e1000556)。
关于第二个问题,糖尿病的糖是否衰老的“罪魁祸首”,并未在本博文中出现,这也是一个难以简单回答的问题。但糖与衰老关系密切,而且葡萄糖摄取太多会使胰岛素敏感性降低。有一篇文章提到限食大鼠血清中所含有的脂联素可以促进胰岛素信号转导,激活血管eNOS,并导致寿命延长(Cerqueira et al. PLoS ONE 2012, 7, e31155)。
学术上的讨论甚至争议很正常,我非常欢迎印老师常来串门,多多指教!
本人与吴国胜先生的问答与评论:谢谢吴大侠的专家回复,先说说我对NO的现有知识的不同意见。您在一楼的回复中给出了权威的维基网页,http://en.wikipedia.org/wiki/Nitric_oxide
并给了很靠谱的专业解释:“键长应该是115pm 。上面网页给出2个单键加一个离域键(2.5?),那个单电子在N原子上,不过根据量化原理,应该是离域在2个原子上,布局数上会有些差别。” 我认为您的解读没问题,但科学上这里有自相矛盾的和模糊不清的地方:
该网页上显示的两个图实际上是自相矛盾的。既然上图显示是“2.5根化学键”,那么下图就不应该有N脚下的那个单电子,这个电子应该与来自氧原子的一个电子配对——形成那个所谓的0.5根化学键的“离域键”。这样一来可怜的氧原子因为又贡献了一个电子而形成“单电子状态”!这个“单电子状态”对于氧原子来说一点也不是什么勉为其难的事!这是超氧阴离子自由基半边的状态,也是基态氧分子时两个氧原子各自的状态。
这就是我对“RNS”持有异议的原因,我认为NO仍然是“ROS”。这个问题弄清楚了,许多NO的生物学问题就简单多了。
再来说说氧分子的化学键。您介绍说“O2这种分子实验数据都有啊,普通化学里面也见过的,我查到它的键长是148pm.O2是有顺磁性的,即分子含有单电子,分子轨道理论认为O2中2个O之间是1个西格玛键,2个3电子PAI键 (每个PAI键含有低能的2个成键电子,1个高能的反键电子),总的键能是相当于一个双键。”
我认为,氧分子的成键问题对于化学键研究领域可以说是一场灾难!按照化学的化合价常识,氧原子之间应该靠两根化学键连在一起;然而有人说两个氧原子之间是一根键;您上面介绍它有三根键!当学生们追问“到底几根化学键时?”我们的生物学专家们在课堂上直犯晕!
再说,根据电子配对便稳定的规律,氧分子中氧原子sp轨道杂化一下,然后成键的电子群们可以完美配成两对,可是它偏偏不按sp级别的规则办事,偏要玩d轨道的泡利不相容原理——电子首先占据不同的轨道(所谓的犯贱*高能轨道),活生生把一对电子夫妻拆散成两个单电子,害生物医学天下大乱还不算,还害得化学家又要造出个“分子轨道理论”来忽悠自己。然而处在不配对的所谓反键*高能轨道状态下氧气分子的自我感觉却特好——舒服-满意-享受-安逸-双重自由(基)态——处于能量最低的基态!
化学家你们怎么玩滴?晕不晕?
根据氧分子的“魔鬼秉性”,我隐隐约约感觉它在“NO”中也恶习难改,而在前条维基解密可见,关于NO的化学键,化学家的解释却又“捉襟见肘”,你叫曾庆平先生这样的生物学家怎能不“耿耿于怀”,“才下眉头又上心头”?! 哈,开个小玩笑。
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