单线态氧在细胞和电池中都具有破坏性，但科学家花了近60年才弄清楚，它究竟何时才会出现在这两者内部的化学反应中。

高活性氧可在我们细胞内的线粒体中形成

经过数十年的研究，科学家终于渐渐探明，在活细胞和某些电池的化学反应中，何时会产生一种奇特且具有破坏性的氧。

并非所有氧分子都生来相同。某些氧分子中能量最高的两个电子的量子自旋相反，而其他氧分子中这两个电子的自旋相同。当电子自旋相反时，这种分子被称为“单线态氧”。这种氧化学性质很活泼，会导致细胞内的蛋白质和脂肪发生毒性损伤，也会侵蚀某些电池的部分材料。自20世纪60年代以来，化学家一直在探究，这种与我们畅快呼吸的普通氧气可谓是“邪恶双胞胎”的氧，究竟是在何种化学反应中生成的。奥地利科学技术研究所的斯蒂芬?弗伦伯格（Stefan Freunberger）和他的同事找到了答案。

他们进行了一系列实验，从一种超氧化物（一种含氧化合物，它参与线粒体为细胞供能的化学反应）分子出发，最终生成了两种氧。虽然细胞中存在可以促进这一过程的酶，但研究团队尝试了不同的“中介”分子，从而记录下不同驱动力（促使反应发生的能量差）条件下的制氧反应。结果发现，正是这种驱动力起着决定性的作用：只有当驱动力非常高时，单线态氧才会形成。

“关于单线态氧是否真的形成于细胞环境，相关的争议一向非常激烈。在此之前，这个问题从未得到过明确的解答。”弗伦伯格表示。

由于线粒体内部的pH值较高，反应驱动力保持在较低水平，这项新研究意味着在线粒体这些“细胞发电机”内并不会产生大量单线态氧，从而保护细胞免受其损伤。

瑞士苏黎世联邦理工学院的克里斯托弗 · 麦克尼尔（Kristopher McNeill）指出，单线态氧生成问题的影响并不局限于生物学范畴。“无论它在哪里产生，都会与周围的物质发生反应进而造成破坏。”他说。这项新研究的分析结果同样适用于某些类型的电池，并可以部分地解释为何这些电池有时会从内部开始腐蚀。

资料来源 New Scientist