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植物體內發電機，讓廢物變能源

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清華大學研究團隊經過二十五年努力，獲得重大突破，3月29號在國際頂尖期刊Nature《自然》，發表焦磷酸水解酶之膜蛋白分子結構。這項成果，未來可能應用在新藥開發，消滅破傷風桿菌、牙周病菌等；或培養在惡劣氣候和環境下，也能生長的農作物，解決糧食危機；甚至應用在新能源開發。請聽以下的科學三分鐘。

焦磷酸水解酶，是植物和細菌體內的一種酵素，顧名思義，它的作用就是把焦磷酸「水解」掉。焦磷酸是植物或細菌新陳代謝產生的廢物，可是經過水解，它卻可以產生能量，供應其他酵素使用。打個比方，就像一座焚化爐，燃燒廢棄物產生電能，焦磷酸水解酶，也是回收細胞的廢棄物來產生能源。

這個現象非常有趣，所以二十多年來，全球科學界都希望知道，焦磷酸水解酶的分子結構是什麼？可惜因為它是一種膜蛋白，必須從細胞膜萃取，而且結構複雜，要解析非常困難。直到清華大學生命科學院教授孫玉珠和講座教授潘榮隆，帶領團隊從台灣本土的綠豆中，把焦磷酸水解酶的膜蛋白萃取出來，再利用Ｘ光晶體繞射方法，由博士生林士鳴克服許多難題，才終於得到它的結構。

潘榮隆教授也特別從醫學的角度，解釋了這項研究的重要性：

這個酵素只有在細菌跟植物裡面才有，所以這個細菌，譬如破傷風啦，牙周病啦，還有莫拉克水災的時候產生的鉤端螺旋菌，造成了很多流行病，這些細菌呢，它們也具有這樣的一個酵素。那因為我們人沒有這個酵素，所以我們只要知道這個酵素它的結構是什麼樣，然後我們製造一個藥，把它塞進去，這個蛋白質不能作用的時候，這個細菌就會死掉。

最後，氫離子濃度直接影響酸鹼值，因此這整個機制可以調整植物的酸鹼值，又把能量供應給其他酵素使用，藉此，讓植物抵抗乾旱的能力變強，也更能適應鹽分或氣溫的變化。如果透過基因工程，讓植物中的焦磷酸水解酶大量表現，就可能培養出抵抗惡劣環境的農作物，化解氣候變遷下的全球糧食危機。

今天的科學關鍵字，就是

膜蛋白　membrane protein

有興趣的聽眾，也可以透過關鍵字，進一步查詢或做延伸閱讀。

【本單元由行政院國家科學委員會補助製播】
2012-04-22 16:55:00播出

膜蛋白(3) 酵素(15)

植物體內發電機，讓廢物變能源

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