在《Angewandte Chemie 國際版》最近發表的一項研究中，卡羅林斯卡學院醫學生物化學和生物物理學系 (MBB) 的研究人員對圍繞輕元素碳、氫、氮和氧同位素的舊模式提出了質疑。這些同位素現在的威力比人們想象的還要強大。

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傳統上，科學家認為生化反應中的同位素效應或多或少與同位素之間的質量差成正比。例如，正常酶和超輕酶（重同位素13?C、2?H、15?N 和18?O 已耗盡的分子）之間 0.5% 的質量差異應產生不超過 1% 的動力學效應。然而，研究表明，效果可能達到 250%–300%，比預期大兩個數量級，具體取決于溫度。

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分子動力學模擬廣泛應用于數千種科學出版物，但一直忽視同位素組成。研究人員現在必須重新校準他們的結果，考慮同位素的隱藏影響。

“同位素純化合物，例如酶，與傳統化合物相比具有優越的特性。這不僅影響化學和生物化學，還影響生物學，可能還影響醫學，”MBB 羅曼·祖巴列夫小組的教授兼研究組組長 Roman Zubarev 說。

科學技術的幾個領域可能會立即受到影響。“首先，超輕酶可以通過在同位素的培養基中生長的大腸桿菌中來立即產生，正如我們在這項工作中所做的那樣。這些酶的工作速度比相同的大腸桿菌表達的相應酶快 2-3 倍，但可以生長在普通媒體中。

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“第二，超輕效應在生物學中的應用——人們可以培養超輕生物并研究它們的偏差特性。例如，我們在超輕大腸桿菌上培養秀麗隱桿線蟲，發現它們生長得更快，但衰老和死亡也更快。

“第三，同位素分離領域對消耗重同位素的需求大幅增加。可能需要開發包括色譜法在內的新方法來滿足這一需求并降低超輕化合物的成本。

“最后，分析蛋白質中穩定同位素的技術，例如我們的傅里葉變換同位素比質譜法，將引起更大的興趣”。

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