生物考研最反直觉的算术题:为什么 50S + 30S = 70S?
1926 年 1月18日 · 超速离心机 & 核糖体亚基 (16S/18S/28S)
你知道吗?
在十万倍重力的离心场里,决定你掉得多快的不仅是你的体重,还有你抱团时迎风招展的流体力学姿态。
初学分子生物学的同学,十个有九个在背核糖体组成时怀疑过人生:原核生物核糖体的大亚基是50S,小亚基是30S,两个拼在一起怎么就缩水成了70S(而不是80S)?真核生物的60S加上40S怎么就变成了80S?要解开这个反直觉的谜题,得回到1926年1月瑞典化学家特奥多尔·斯维德伯格(The Svedberg)发明第一台分析型超速离心机的时刻。
当时学界甚至连“蛋白质到底是确定的大分子,还是一团随机聚集的胶体杂烩”都吵翻了天。斯维德伯格造出了能产生数十万倍重力加速度的超速转子,通过光学系统实时观测大分子在离心力场下的沉降速度,一举证实了蛋白质具有均一的分子量,并斩获1926年诺贝尔化学奖。
为了纪念他,人们把沉降系数单位定为“S(Svedberg,等于10的负13次方秒)”。注意,S衡量的不是质量,而是颗粒在液体里往下掉的“终端速度”!当50S大亚基和30S小亚基单独在溶液里狂甩时,它们各自的表面积之和很大;一旦两者严丝合缝地抱成一个完整的核糖体,接触面的水阻摩擦瞬间消失,但整体流体力学形状的变化并非质量的简单线性叠加,因此测出来的沉降速率恰好停在了70S。