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图4—29 红色箭头表示谷氨酸残基从3号碳原子的羟基上夺走一个氢离子,蓝色箭头表示2号碳原子的羟基从附近的巯基上夺走一个氢离子,黑色箭头表示不成对电子转移,最终使得2号碳原子上的羟基变成水分子脱去离开。其中,鱼钩箭头照例表示不成对电子转移,完整箭头表示成对电子转移。(作者绘)
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“3号碳原子先生,现在的局面是鸡毛炒韭菜——乱七八糟,我看不如这样吧:我那个氢就不要了,直接当成离子送给羧基,叫它电荷平衡稳定去;我腾出成对的电子,也能与你做个稳定的羰基;你那个不成对的电子……你和2号碳原子之间地方很大,就随便扔过去吧。”
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“你说得很有道理,好的。”
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话毕,这个氧原子扔掉了氢离子,带着一对电子回过头来做了羰基,那个不成对的电子就转移到了3号碳原子和2号碳原子之间。自由基不稳定是因为有“一个不成对的电子”,这个不成对电子如果暂时不能与其他电子结成对,缔结成完整的化学键,那也可以设法扩大自己的运动范围,这样也能姑且稳定一些,所以它的分布范围就扩张到了2号碳原子上,就如那个黑色箭头标记的。
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这样,我们就看到蓝色箭头标记的事件:2号碳原子上有一个非常能打的羟基,所以RNR早就拿了一个巯基凑在那个羟基跟前。巯基上的氢原子摇摇欲坠,唾手可得,这个羟基早就眼馋心热,与它缔结了一个很强的氢键。这就让羟基上的氧原子同时与两个氢原子建立了联系,非常接近一个水分子。
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现在,一个不成对的电子扩张过来,挤压了2号碳原子上的电子,于是,我们又可以为这个不成对电子与2号碳原子上的氧原子构思这样的对话了:
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“氧原子先生,你带着两个氢去做水分子好了,那样岂不最稳定最惬意?2号碳原子的地盘,以后让给我吧!”
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“你说得很有道理,好的。”
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在RNR的威逼利诱之下,核糖已经脱掉了2号碳原子上的那个氧原子。但这事儿还没完,不成对的电子仍然不成对,所以此时的核糖到底还是个自由基,仍然不稳定。不过这一切全都是RNR计划的一部分。
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如图4—30,RNR早就预备了另一个巯基,同样摆在2号碳原子附近,这个巯基上松松垮垮的氢原子摆明了就是送的。2号碳原子立刻把它抢了过来,恢复了稳定。同时,这两个先后被夺走氢原子的巯基还会顺势结合起来,成为一个二硫键。
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但是按倒葫芦起个瓢,这个二硫键仍然是个自由基,它该怎么办呢?它会把这个多余的不成对的电子塞回给3号碳原子,而这个动作彻底推翻了图4—29建立起来的一切“稳定”。如图4—31,3号碳原子得到这个电子之后会重新打开羰基的双键,与它连接的氧原子就转身抢回了电离给羧基的氢离子,恢复成了羟基。
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就这样,3号碳原子恢复到了图4—28的右边状态,重新变成了一个自由基,但是2号碳原子上的氧已经脱去了,它不能把之前的变化重演一遍,但它又迫切地想要恢复稳定,这可怎么办呢?
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图4—30 2号碳原子从附近的另一个巯基上夺取氢原子,把不成对的电子转移过去,同时,两个巯基会组成一个二硫键。注意,这个二硫键中的一个硫原子仍是自由基,而且那个不成对的电子同时显现1个单位的负电荷。(作者绘)
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图4—31 二硫键上多余的不成对电子转移到3号碳原子上,迫使羰基恢复成羟基。(作者绘)
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图4—32 3号碳原子从半胱氨酸自由基那里抢走一个氢原子,恢复稳定,核糖最终变成了脱氧核糖。(作者绘)
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那就欠债还钱吧:这一切变化都是因为半胱氨酸自由基从3号碳原子上抢走了一个氢原子,如今,那个氢原子还好端端摆在3号碳原子旁边,于是,3号碳原子不由分说地抢回了它,一切终于恢复了稳定。核糖,也终于变成了更稳定的脱氧核糖。
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啊,从核糖到脱氧核糖的还原反应,事儿就这样成了。RNA单体顺利变成了DNA单体,然后就脱离了RNR,也飘然而去了。只是,RNR还有些收尾工作。
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第三个阶段,是恢复起始状态。经过上一个阶段,最后那个半胱氨酸恢复了自由基的状态,可以继续攻击下一个核糖。但是那两个巯基失去了两个氢原子,必须从其他物质那里补回来。而这种“其他物质”可以是“硫氧还蛋白”或者“谷氧还蛋白”——这两种蛋白质像之前提过的“铁氧还蛋白”一样,也是所有细胞都有,可以追溯到末祖身上的小型蛋白质。而它们的氢原子交给RNR之后,又能从氢原子的保鲜车,辅酶NADPH那里抢回来。这已经不是太重要的细节,所以我们就不打算详细介绍了。
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当然,末祖毕竟是40亿年前的存在了,RNR在不同的生物体内进化出了一些细节上的差异。XIV
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