這學校里的老師各個都長得不茍言笑,一點活力也沒有。
吳穹昨天特意查看了課程表,結果看到今天來上課的老師是Molly Clara。那個顯微鏡眼神英國小老太太,單是看名字就讓人生不出任何興趣。
Clara教授走進教室,今天她臉上帶著一副似笑非笑的表情,看上去像是她遇上了什么開心的事情。
“今天我們講葡萄糖的跨膜轉運。”Clara將復雜的化學流程圖放到墻上,冷冰冰的鏈式化學方程式沒有任何美感可言。
不過教授的嘴角一直掛著一抹笑容,一種非常慈愛的笑容。
教授耐心講她的課:“想要把細胞外的葡萄糖運送到細胞內,我們需要跨膜轉運蛋白。目前發現的轉運蛋白有十多種,不過最主要的只有四種。分別是GLUT1、2、3、4。
“其中GLUT4受胰島素影響,在胰島素的刺激下,經過復雜的磷酸化反應,GLUT4會被激活,開始轉運葡萄糖。”
教授把畫面一轉,圖片上出現一胖一瘦兩個人。“這兩個都是糖尿病患者。體型消瘦的這個是1型糖尿病,體型偏胖的這個是2型糖尿病。”
糖尿病這個單詞瞬間喚起同學們不少注意力,人都有一個特點,只關心生死。好好活著,和平年代,在絕大多數史書中只會被一筆帶過。那些被長篇大論重點描寫的歷史事件全都是一個主題——不作就不會死。
剛才講正常的生化反應,沒有多少人有興趣聽。聽到疾病相關的時候大家才會多放一些注意力到授課內容上。
糖尿病基因在現代是一個全球普遍存在的大問題,可是在遠古時代糖尿病基因卻是一條救命的基因。
生活在冰川期的人們冬天沒有暖氣,很容易被冷死。只有血糖高的人,在嚴冬時節血液不會結冰,也就不會死。所以高血糖患者往往出現冬天血糖顯著增高的特點。
只怪人類使用暖氣的時間太晚,過去一百萬年里人類都沒有暖氣,只有最近幾千年居住環境才有所改善。
現存人類的祖先都是嚴冬中血液不會結冰的人,人類的高血糖基因尚未從基因庫中被抹除。現在生活環境改變了,高血糖基因從救命基因變成奪命基因。
Clara看到全班人的專注度有所提高,她繼續說:“糖尿病有兩種,1型和2型。1型糖尿病是胰腺病變,胰島素分泌不足。沒有胰島素刺激,葡萄糖轉運蛋白不工作,葡萄糖被堆積在血液里,引起高血糖。
“2型糖尿病的胰腺是正常的,胰島素也是分泌的,但是葡萄糖轉運蛋白還是不工作。為什么會出現這種情況?目前這個問題依然是個未解之謎。不過科學界懷疑這個可能與肥胖有關。”[1]
與肥胖有關?
此話一出,眾人的視線齊刷刷落在杭濱身上。杭濱是全班最膘肥體壯的一個,感覺杭濱的體重似乎是在某種危險的邊緣試探。
杭濱擼一把他肥嫩嫩的胳膊,主動提問說:“兩種糖尿病都可以用注射胰島素的方法治療嗎?”
教授搖了搖頭說:“1型糖尿病是因為缺乏胰島素導致,所以注射胰島素是有效的治療方法。但是2型糖尿病患者并不缺乏胰島素,直接把血液中多余的葡萄糖排除體外是首選治療方案。比如口服二甲雙胍。”(注1)
教授最后補充說:“有研究表明2型糖尿病與肥胖有關,減肥以后病情會有所減輕。”
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今天的實驗課場地與宿舍非常類似,實驗室里已經有一個放大一百萬倍的巨大干細胞。
和上次的實驗課一樣,每十人一個小組,不過吳穹這個組只剩九個人,因為沈一嘉已經退學了。
所有人站在細胞外面,王哲面對學生說:“今天的實驗課內容是葡萄糖的跨膜轉運。之前你們已經在宿舍里培養了線粒體,但是你們是直接把丙酮酸注入線粒體內。
“這個過程只是葡萄糖的有氧呼吸階段,今天要模擬的是前面一個階段,葡萄糖的無氧呼吸階段。”
細胞學院里的每一間細胞宿舍都是一個濃縮版的小型化工廠,其中每一個細胞器是這個化工廠里的小型車間。比如線粒體就是一個小型車間。
人造線粒體內部被分作很多個流程區域。丙酮酸被注入線粒體以后,沿著管道在線粒體內緩慢流動,同時在每一個區域內完成對應的化學反應。
整個細胞的結構也是一樣,那些橫七豎八的繩子和管道,有一部分是起支持作用的細胞骨架。另一部分則是化學反應的場所和通道。
王哲用相對形象的概念解釋道:“在古代,糖的無氧糖酵解已經被人類廣泛應用。比如我們熟知的釀酒和腌制酸菜。”
釀酒,一個多么美妙的詞語。在可以考證的人類文明中,許多文明在幾千年前就擁有釀酒工藝。那個時候人類連文字都還沒有發明,但是巖石壁畫上已經刻有美酒圖畫。
在幾千年的文明進程中,許多東西都被替換了,農耕技術也在不斷進步。唯獨人類對美酒的喜愛,從來沒有從我們的歷史中被剔除。從古至今,美酒承載了人類的許多歡樂與哀愁,美酒可以讓人類的精神世界與神靈發生共鳴。
王哲看向巨大的人造細胞說:“在真實的人體細胞內,物質的跨膜轉運是靠轉運蛋白實現。但人造細胞不是,人造細胞用的是液壓泵,還有控制液壓泵的電腦軟件。”
王哲向所有學生演示說:“得益于科學家的精巧設計,液壓泵的使用并不難。所有液壓泵都已經和你們的宿舍鏈接好了,細胞會根據周圍環境自動調節葡萄糖的消耗。但是在特殊狀況下你們也可以手動調節細胞內的新陳代謝速度。”
王哲一邊說著,一邊向學生具體介紹細胞內負責糖代謝的結構有哪些。介紹完一遍后,王哲讓所有學生練習手動調節糖代謝速度。
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[1] Diabetes Fact sheet N°312“. WHO. October 2013. Archived from the original on 26 August 2013. Retrieved 25 March 2014.
(注1:此書寫于2019年,書中對于糖尿病的理解僅限于2019年以前醫學界對于糖尿病的認知。)