24 费曼物理学讲义（第一老） 会发生，因为有一种所谓的活化能妨得这一反应的进行.为了在一种化合物中增加一个额 外的原子，就要使这个原子掌得足够紧，以便能出现基种質新排列：这样它就结合到那个化 合物上去了.但是如果我们不能给它足够的能量使之靠得足够地近，它就不会越过势垒，只 是上去了一部分路程后又倒退回来.然而，假如我们真的能把分子拿在手中，把其中的原子 推来推去使它出现一个缺口，让新原子进入，然后又使缺口一下子合拢，我们就找到了另 一个办法，即绕过势垒，这不需要额外的能，因此反应就较容易进行 现在，在细胞 里确实存在着一些很大的分子，比起我们对其变化刚描写过的分子要大得多，它们以某种复 杂的方式使较小的分子具有恰当的状态，从而使反应易于发生。这些很大的、复杂的分子称 为酵.（它们起先被叫作酵素，因为原来是在糖发酵时发现的.事实上克莱布斯循环的某些 反应最初就是在发酵中发现的)由于有酶存在，反应就会进行. 酶是由另一种称为蛋白质的物质制成的.酶是非常大而复杂的，每一种酶都不同，并且 都控制者一定的特殊反应。图3-1中每个反应中都写上了酶的名称.（有时同一种酶可以 控制两种反应)我们要强调指出：酶本身并不直接参与反应.它们并没有变化，只是使一个 原子从一个地方跑到另一个地方、干完了这件事后，它又准备对下一个原子做同样的事，犹 如工厂里的机器一样。当然，必须对某种原子进行补充，并且可以处理另一些原子.比如， 以氢为例，有些酶具有特殊的结构单元，能在各种化学反应中运送氢原子.例如有3种或4 种脱氢酶在我们整个循环的各个地方都用到.有趣的是，使一个地方的某些氢原子释放的 机构将取走这些氢原子，并用到其他的地方去。 图3-1的循环中最重要的是GDP转变为GTP(二磷酸鸟骠吟核苷变为三磷酸鸟隳岭核 苷)，因为GTP比GDP含有更多的能量.就象在某些酶中存在着一种运送氢原子的“盒子 一样，在酶中也有特殊的携带能量的“盒子”，三磷酸基就是这样的“盒子”.所以GP比 GDP具有更多的能量，而且如果循环是朝某个方向时，我们就产生具有附加能量的分子，它 可以推动另一个需要能量的循环，比如肌肉的收缩。除非存在着GTP,肌肉就不会收缩.我 们可以拿几根肌肉纤维，把它们浸到水里，加一些GTP,只要这里存在着适当的酶，肌肉纤 维就会收缩，GTP就变为，GDP.所以真实的系统是在GDP-GTP转变中：在晚上就用白天 贮藏起来的GTP使整个循环往另一个方向进行.你们可以看到酶对反应进行的方向并不 介意，因为假如不是如此，就会违反一条物理定律。 物理学对于生物学和其他科学之所以极为重要还在于另一个原因，这与实验技术有关 事实上，如果不是由于实验物理的巨大发展，这些生物化学的循环图今天就不可能知道.其 理由是：分析这种极其复杂的系统的最有效的方法就是要辩认在反应过程中所用到的原子 例如，如果我们能把一些带有“绿色标记”的二氧化碳引到循环中去，然后测且8秒钟后绿色 标记的位登，在10秒钟后再测量一次，等等，我们就能描绘出反应的过程.‘那么“绿色标记 是什么呢？它们就是同位素我们可以回顾一下：原子的化学性质是由电子的数量而不是 原子核的质量所决定的，但是有这种可能，比如在碳中，可能有6个或7个中子与每个碳原 子核都具有的6个质子在一起.这两个原子09与0在化学上是相同的，但它们的重量 不同，在核的性质上也有老别，因而是可以区别的.。利用这些不同重量的同位素，或者甚至 利用放射性同位素，如心就有可能跟踪反应的过程，这是比较灵橄的探查极少量物质的方 现在，让我们回到酶和蛋白质的描述.并不是所有的蛋白质是酶，但是所有的酶都是