压力越高,氢键结合的越牢固,离解能越高,因为分子间的间距越小 。
水在常温常压下,之所以能够保持液态,就是因为氢键锁定了水分子 。在一个大气压下,水在100度才会沸腾,但是随着压力的增高,水的沸点会升高 。因为氢键的键能会随着压力的增高而增加,所以破坏氢键稳定性所需要的温度也越高 。
说到这里,我们就可以回答最开始那个问题了 。生活在400度水中的盲蟹和盲虾因为在高压下蛋白质的氢键没有被破坏,但是在正常的大气压下,100度可以把它们的氢键破坏 。
所以,在深海中生活在400度热水中的盲蟹、盲虾,裹上面粉油炸,撒上葱花清蒸都可以熟 。
深海火山附近的螃蟹可以忍受400℃高温,如何煮熟食用?
我们所在的地球,有70.8%的面积被海洋所覆盖,然而,我们对于海洋深处的 探索 还远远不够,主要由于我们的科学技术水平,目前还远未适应海底(特别是深海)没有阳光、超高压、低含氧等残酷环境,很多仪器设备还未降至海底就“阵亡”了,更何况我们人类亲临体验呢,只有极少数的科研工作者和探险者,乘坐极其特殊和高强度材料制成的潜水器,在海底有过“畅游”的经历,正是这为数不多的历险,给我们呈现了深海底部的世界 。
从目前我们了解的情况看,海底世界并非完全荒芜之地,也存在着一些生命力极强的生物所组成的微型生态系统,而得以支撑这些生态系统存在的重要因素,就是有一定的物质和能量输入来源,比较典型的这种“输入”有三类,即深海热液、冷泉和鲸落,这三种形态被人们形象地称为“深海三大生命绿洲”,比如在深海热液附近,就生存着一些海蟹等无脊椎动物,而据我们所知,深海热液的温度可以达到400摄氏度,有人不禁要问了,既然这里的螃蟹能够忍受这样的高温,那么如果我们把它们捕捞上来,还能够煮熟吗?
这是个很有意思的问题 。首先我们来看一下深海热液到底是什么东东 。在海底地壳的深处,有很多被加热的高热水充斥在岩层的缝隙中,这些高热水由于温度很高,周围岩石中的矿物质在高热水中的溶解度很大,在地壳压力释放作用的影响下,这些高热水有时会从海底地壳比较薄弱的地方喷出 。当接触到海底较冷的海水之后,原来溶解在高热水中的矿物质变会立即析出,一层又一层地在喷口处堆积成“烟囱”的形状,因所含矿物质的不同,所堆积出来的“烟囱”颜色有所差别,常见的有白色、黄色和黑色等 。
由于喷出的热液仍然含有一定量的矿物质,以及硫化氢等气体,另外与冷的海水交汇会能够使周围的海水变得异常温暖,所以热液喷口附近会聚集有一些细菌和微生物,以矿物质和硫化氢等气体为食,进而合成有机物,同时也吸引着诸如螃蟹、牡蛎、贻贝等无脊椎动物前来,毕竟这里既温暖、又有大量的食物来源,真是别有一番“洞天” 。
之所以这些无脊椎动物没有被热液所烫伤或者煮熟,我想主要有以下两个方面的原因:一是这些动物并非纯粹活动在热液中,而是热液与冷海水交汇混合的区域 。虽然热液的喷涌通常是持续不断的,但是与周围广袤巨量的冷海水相比,其出水量简直天壤之别,所以对周围海水加热的影响范围非常小,仅局限在喷口附近相当小的范围,而海蟹的活动区域,基本上都是在热液与冷海水交汇融合或者以外的区域,这部分区域的温度要远低于400摄氏度,甚至连100摄氏度都不到 。
二是深海压力的影响 。动物体内的蛋白质,是决定着生物活性的重要基础物质,它是由长链的氨基酸组成的复杂结构,从空间构象上看蛋白质发生N次折叠后方可具备相应的生理功能,同时表现出生物活性,而氨基酸分子间的氢键作用,为蛋白质的折叠提供了稳定的“结构锁定”保障 。如果氨基酸分子间的氢键被破坏,那么蛋白质分子便会展开,从而失去了生理功能和活性,比如我们用水煮熟鸡蛋,鸡蛋中的氨基酸分子因高温受到破坏,蛋白质的长链就会展开不再折叠,因此失去了活性 。在深海中,海底的压力可以达到几百上千个标准大气压,而蛋白质之间的氢键作用力大小,会随着压力的增大而变大,于是要想破坏氨基酸分子间的氢键所需的温度就会增加很多 。所以,即使是海底的螃蟹,闯入到了热液之中,在一定时间内也不会受到什么伤害 。
【雪人蟹是在哪里发现的?】
所以,海底的螃蟹,之所以能够生活在400摄氏度的热液附近,这既与它们的活动范围有关系,也与氢键在深海强大水压下结合力强有密切关系 。倘若我们有幸捕捉到深海蟹,在正常的大气压之下,将水烧到100摄氏度放入,同样会破坏它们体内氨基酸分子中的氢键,蛋白质会很快失去活性,煮熟它们很轻松的 。
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