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死亡不重要,過程知多少-化學篇

小編:「咱們上回說到,死去何所道,托體同山阿……」

聽眾:「不不不,是生物學科認為的死亡!」

小編:「……咳咳……是噠,這回咱們來嘮嘮化學上認為的死亡了。」

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化學學科—自由基聚集理論

在化學家的眼中,事物質的變化往往會不由自主地和化學反應聯繫起來。他們相信,生物體從逐步的衰老到邁向死亡,會是一系列典型化學反應的後果。當生物學家們認為染色體末端的端粒結構可能是一種預示著生命向不可逆衰敗的方向發展的標誌同時,化學家們則將目光聚集到了更為微觀的角度。

於是他們把注意力放在代謝過程中。在生命體的新陳代謝之中,有氧呼吸是為機體提供能量的關鍵手段,在氧氣的參與下,生命體攝入的各種營養成分(糖類,蛋白質,脂肪等)被氧化進而在細胞內產生能量,為生命活動提供動力保障。營養成分在氧化過程結束之後,通常產生二氧化碳和水,然而在複雜的氧化還原反應過程之中,氧可能會有很多種不同的存在方式。於是在這個時候,一個酷似孔乙己的人站了出來——

上圖是氧的若干種寫法,例如1稱為單線態氧,2是我們日常最為熟悉的氧氣分子,3為超氧化物離子,4為過氧化物(過氧化氫,即我們熟知的雙氧水的主要成分),另外還有羥基自由基。從2到5其實是氧在和兩個氫原子(H)形成水之前不斷在獲得電子的詳細進程,代表整個氧化的代謝反應沒有正式完成。除了單線態氧在此不作展開以外,另外幾種氧的形態在代謝過程中均有存在,而這些氧的不同形態在一定程度上左右了機體衰老的進程。

在基礎的化學課中我們了解,一個穩定的共價分子的前提是需要有穩定的外層電子排布環境。對於氧原子(O)來說,它的外層有6個電子,但對於它來說,穩定的狀態要求有8個電子,於是在氧氣分子(上圖2)中,兩個氧原子通過共享原子的方式實現了雙贏,這也是為什麼氧氣在空氣中很穩定的原因。

「你說我嗎?」——來自英國電信巨頭O2的疑問

於此同時,化學家們開始關注一類叫做自由基的東西。在化學的意義中,自由基是一類具有不成對電子的原子或基團,而氧自由基正是目前在生物學研究中最為常見的一種自由基,上圖中帶有紅色未配對電子的就是一些典型的氧自由基。

反面白臉自由基,專註破壞他人穩定關係

自由基因為缺失電子從而非常不穩定,極具侵略性,會輕易地從其他化合物分子中蠻橫搶奪電子,破壞了和諧的共享電子的穩定環境,從而增加了許多不確定的破壞性因素。比如,細胞膜在化學成份上是一類磷脂分子緊密排布而成的膜,但氧自由基可以攻擊其中的某一個磷脂分子,破壞其穩定電子環境,最終猶如在膜上鑽了一個小洞。然而你認為這樣就結束了?更糟糕的是,由於自由基的破壞最終會形成鏈式效應,從而使得相鄰的磷脂分子一個接一個地遭到破壞,從而使得細胞膜瓦解,導致壞死。除了直接破壞細胞結構以外,自由基依靠其殺傷力還能擾亂體內正常的蛋白質,甚至細胞內的DNA,造成遺傳異常,比如誘發癌症等等。

是不是有點焦慮了呢?

其實在正常的生物個體內,有著許許多多不同種類的抗氧化劑,比如一種叫做「超氧化物歧化酶」的活性蛋白質,它是第一種被用於探究抗氧化和延長壽命的關聯性的東西,也是最為大眾所熟悉的一種生物抗氧化酶。什麼?你說名字從沒聽說過?你要不再想想?

「超氧化物歧化酶,,明天見?天天見!」

沒錯,這個具有魔性廣告的某經典美妝產品背後,就是上文提到的超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)。而這種抗氧化酶,也就是SOD,它能夠清掃超氧化物離子這一種自由基(圖示3),自從上世紀80年代以來就累積了相當多的研究經驗,認為生物體內高含量的SOD可以保護細胞和組織機構因氧化所造成的損傷和衰老。因而我們也能夠認為,這款美妝護膚品,不管你有沒有用過,它的確從道理上希望幫助你的肌膚延緩衰老。

那如何真正意義上能夠延緩衰老和死亡呢?根據自由基的理論,化學理論家們似乎給出了一些想法。在機體的不斷新陳代謝之下,機體內部會不可避免地產生一定量的氧自由基,但在正常的情況下,機體自身能夠供應足量的抗氧化劑以抵禦這種威脅,然而在隨著機體壽命的增長,抗氧化物的產出會越來越少,最終不可避免地讓機體走向衰老和死亡。不過很多骨骼清奇的化學家們從另一個角度反過來看待這個問題,他們設想,是不是能夠通過減弱有氧代謝來減少氧自由基的產生?於是小編突然意識到,這個話題已經不是在討論科學問題了,而是——

是不是你也反應過來了呢?

事實上,確實已經有相當多的研究在倡導合理的低卡路里膳食對於長壽有益。而那些相關的研究其實也給了證據,證明氧自由基的衰老理論是有一定的科學依據的。那麼,此刻正在劃手機屏幕的你,是否已經開始暗暗下決心要準備投入一場轟轟烈烈的減肥運動了呢?


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