1700259650
1700259651
在具体的催化反应中，请再次对照图3—6，还原态的铁氧还蛋白会结合在量子导线的末端，一个二氧化碳分子也会从通道开口扩散进去。那么，当二氧化碳顺着通道扩散到钨原子附近，就立刻接通了一个电路：铁氧还蛋白充满了给出电子的“意愿”，如同负极，二氧化碳分子拥有接受电子的能力，如同正极。于是，铁氧还蛋白上的一对电子沿着铁硫簇构成的“量子导线”跃迁过来，转移给氧化性更强的二氧化碳，而得到了电子的二氧化碳又会立刻抓取通道里的氢离子，由此变成甲酸。所以铁硫簇在这个酶里的作用，与在第六章复合物I里的作用是一样的。
1700259652
1700259653
接着，这个甲酸分子会继续沿着通道扩散，在出口处遇到早已结合在锌原子上的甲烷呋喃，并且在这个锌原子的催化下变成一个甲酰基，结合到甲烷呋喃上，事儿就成了，甲酰基装上了第一辆“保鲜车”。XVI
1700259654
1700259655
这种“在通道里随机运动最后低达目标”的催化方式是一种标准的势垒约束，在增章《生命的麦克斯韦妖》中有非常重要的意义，值得仔细体会。
1700259656
1700259657
继续对照图3—6，这个甲酰基上了一辆黄色的保险车，这辆车在细菌和古菌那里有些细微的差别，我们姑且把它统一叫作“四氢叶酸”。总之，甲酰基被四氢叶酸携带着，经过了一路的还原反应，最后就变成了甲基。到了长分支的末端，它又换乘一辆钴蓝色的保鲜车，这辆保鲜车也是一种辅酶，叫作“钴咕啉”，但它不像其他辅酶那样到处游走，而要镶嵌在一种专门的蛋白质上，这个蛋白质就叫作“钴咕啉铁硫蛋白”——顾名思义，除了镶嵌着钴咕啉，它还是一种“铁硫蛋白”，镶嵌其上的通常是一个四铁四硫簇。XVII
1700259658
1700259659
让我们把注意力集中在“钴咕啉”上，它的名字照例源自它的结构，是一种“镶嵌了钴离子的咕啉环”[8]。这东西听上去很陌生，实际上绝大多数的生命体都离不开它，比如各种动物所必需的维生素B12就属于这类辅酶。而这类辅酶的一大专长，就是结合甲基。
1700259660
1700259661
当然，这样说未免太抽象，把图3—15里的钴咕啉展示得具体一些，就是图3—16。你看，钴离子能够接受前后左右上下共6个方向的配位，于是，咕啉环的四颗牙咬住了它的前后左右，一条尾巴又从下方勾住了它，这样一来，钴离子就只在上方感到“空虚”，很想“咬”住一个别的什么原子团（图中的“R”）。
1700259662
1700259663
而甲基带着一对空闲的电子，正是这样一个最好咬的原子团。所以，当那辆装载着甲基的四氢叶酸泊进了钴咕啉铁硫蛋白，那个钴离子就会不由分说抢走那个甲基，整个过程就像图3—15示意的那样。
1700259664
1700259665
那么，铁硫簇在这个过程中发挥了什么功能呢？
1700259666
1700259667
这就有些微妙了。
1700259668
1700259669
那个甲基被钴离子抢到之后，又会被另一个镍原子抢走，拿去与一氧化碳合成乙酰基。这样，钴离子又会重新不满，再次去甲基四氢叶酸上抢甲基，如此往复不断，就像接力搬砖一样，乙酰基就被源源不断地制造出来了。
1700259670
1700259671
但这个钴离子并不是很有耐力，搬上一会儿砖就累得不动了。这是因为只有+1价的钴离子有搬砖的能力，而这样的钴离子具有很强的还原性，随时可能偷偷扔掉一个电子，变成不肯搬砖的+2价钴离子。平均下来，钴离子每搬100个甲基就会罢工一次，这实在是相当任性了。
1700259672
1700259673
那么，怎么办呢？
1700259674
1700259675
给它充电！
1700259676
1700259677
如图3—15，钴咕啉铁硫蛋白中的四铁四硫簇就在离钴离子不远的地方[9]，其中随时预备着能量恰到好处的富余电子，钴离子一旦扔了电子，还原态的铁硫簇就立刻再塞给它一个，使它永远维持+1价，永远有使不完的力气。所以，在这个钴咕啉铁硫蛋白里面，铁硫簇的功能恰似一块“蓄电池”。
1700259678
1700259679
刚才说，钴离子抢到的甲基立刻会被另一个镍原子抢走，这个镍原子就在乙酰辅酶A合成酶上，而这个酶就负责催化图3—6中长分支和短分支汇聚的那个箭头，也就是倒数的第二个箭头。不过，这种酶总是与催化短分支的“一氧化碳脱氢酶”共同组成一个大型的复合酶，叫作“一氧化碳脱氢酶/乙酰辅酶A合成酶”。
1700259680
1700259681
图3—17是这个复合酶的极简图示，它有着中心对称的结构，包括两对亚基，共包含7个铁硫簇。
1700259682
1700259683
1700259684
1700259685
1700259686
图3—15 钴咕啉铁硫蛋白的结构和催化过程图示。左半部的右上角是图3—6中最后携带着甲基的辅酶，在古菌那里是甲基四氢甲烷蝶呤，在细菌那里是甲基四氢叶酸。经过钴咕啉铁硫蛋白的催化，甲基转移给了钴离子。（作者绘）
1700259687
1700259688
1700259689
1700259690
1700259691
图3—16 钴咕啉的结构。图左是最常见的钴咕啉，维生素B12的分子式，图右是这类物质的三维结构。为了表现清晰，三维结构省略掉了所有的侧链。（作者绘）
1700259692
1700259693
1700259694
1700259695
1700259696
图3—17 一氧化碳脱氢酶/乙酰辅酶A合成酶的结构和催化过程图示。淡蓝色的是两个β亚基，即一氧化碳脱氢酶，粉色的是两个α亚基，即乙酰辅酶A合成酶。这整个酶是对称的，但虚线两侧分别展示了不同阶段的反应：左侧是二氧化碳被还原成一氧化碳，一氧化碳又通过管道扩散，与甲基结合，成为乙酰基的过程；右侧是乙酰基与辅酶A结合成乙酰辅酶A，最终离开的过程。虚线两侧的通道是沟通的，另外，这两个阶段的反应都需要氢离子，也都有水生成，但为了展示方便省略掉了。（作者绘）
1700259697
1700259698
其中，两个蓝色的亚基组成了“一氧化碳脱氢酶”，负责催化乙酰辅酶A路径的短分支，共包含5个铁硫簇。两个红色的α亚基才是“乙酰辅酶A合成酶”，各包含1个铁硫簇，负责把一氧化碳和甲基组装成乙酰基，那个从钴离子上抢走了甲基的镍原子就在α亚基的铁硫簇里。
1700259699