氰化物为什么毒性那么大？ 知乎用户，人因为思想而伟大 说到氰化物的毒理性，就不得不提 ATP。知道 ATP 的重要性，才能理解氰化物的剧毒作用。 ATP 几乎是生物组织细胞唯一可直接利用的能源，可以说是机体内部的能量货币，有这些能量货币，细胞才能进行各种各样的代谢活动，生物体的生存才得以维持。（ATP 的合成场所：细胞质基质、线粒体、叶绿体。在接下来的叙述中，只讲真核细胞的 ATP 的产生。） 而说到 ATP 的产生，就必须要说 Hans Krebs 的三羧酸循环了，也称 Krebs cycle，Hans Krebs 是 1953 年的诺贝尔奖医学和生理奖得主，主要的成就是发现三羧酸循环，它是三大营养素（糖类、脂类、氨基酸）的最终代谢通路，又是糖类、脂类、氨基酸代谢联系的枢纽。 说的更直白一点，人体吃到的所有食物，无外乎糖类、脂类、蛋白质类、维生素、水和各种矿物质，而能像汽油驱动发动机一样驱动机体的供能物质就是糖、脂、氨基酸，这些东西就是人体活动需要的汽油。但糖、脂、氨基酸并不能直接被细胞利用，他们需要进一步转化成 ATP，这样细胞才能直接利用。 细胞中的 ATP 就像是巧克力工厂里生产的巧克力块一样，不停地产生也不停的消耗，原料就是糖、脂、氨基酸。产生 ATP 的工厂在细胞质和线粒体之中，细胞质就像是一个小型的手工作坊，而线粒体就像是一个全自动化的超级工厂，两者都能产生。对于没有线粒体的红细胞、以及缺氧运动中的组织中，主要是以细胞质中产生的 ATP。但机体不可能靠小作坊为主来维持自己的代谢，主要还是以线粒体这个大工厂来提供驱动机体的能量。在线粒体中进行的 ATP 生产过程主要是氧化磷酸化过程。机体摄食的三大营养物质最终都将进入在三羧酸循环中，源源不断地产生 NADH 和 FADH，这两种物质中的质子最终经过线粒体内膜上的电子链的传递，最终将电子传递给 O2，而在电子传递过程中形成的能量将 H+ 排入线粒体膜间隙，形成膜内外的 H+ 浓度差以及 PH 浓度差，膜间隙的 H+ 浓度差使得 H+ 顺浓度梯度经线粒体 ATP 合酶进入线粒体基质释放出能量，使 ADP 结合磷酸基团形成高能磷酸键，也即产生 ATP。 在线粒体上的电子传递链主要组成包括：黄素蛋白、铁硫蛋白、细胞色素、泛醌，除泛醌外,其他组分都是蛋白质。它们在膜表面形成四个复合体，称为复合体Ⅰ（NADH 脱氢酶复合体），复合体Ⅱ（琥珀酸脱氢酶复合体），复合体Ⅲ（细胞色素还原酶复合体），复合体Ⅳ（细胞色素氧化酶复合体）。NADH 依次经过复合物Ⅰ、辅酶 Q、复合体Ⅲ、细胞色素 C、复合体Ⅳ最终把电子传递给氧气，并将质子排到线粒体膜间隙最终经线粒体 ATP 合酶生成 ATP。FADH2 经复合体Ⅱ、辅酶 Q、复合体Ⅲ、细胞色素 C、复合体Ⅳ最终把电子传递给氧气，并将质子排到线粒体膜间隙最终经线粒体 ATP 合酶生成 ATP。 所以为什么氰化物毒性那么大呢？ 那是因为，氰化物进入人体后析出氰离子，进而可以与线粒体上的细胞色素 c 氧化酶（复合体 IV）上的三价铁结合，阻止氧化铁还原，妨碍细胞最后一步的正常呼吸，造成细胞组织缺氧状态，组织细胞无法利用氧来继续生产 ATP，以维持机体的正常活动，导致机体陷入内窒息状态。 所以可以看到，只要是能阻止上述电子链正常传递的，都是剧毒药物，例如鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素可以阻断电子从 NADH 到辅酶 Q 的传递。抗霉素 A，抑制从细胞色素 b 到 c1 的传递。氰化物、叠氮化物、CO、H2S 等，阻断由细胞色素 aa3 到氧的传递。 几用来包，Bio-geek，非自♂由基，数学图像狂魔 最主要的原因是氰根有相当强的配位性没有错，但最大的干扰不是来自于和血红蛋白中的铁结合（当然有一定作用），最大的干扰来自于细胞色素 C。细胞色素 C 是一个在真核生物界高度保守的蛋白，还记得高中课本上比较不同物种亲缘关系的数据吗？那就是用细胞色素 C 的变异程度和分支来计算的。一般来说，在演化中高度保守的成分通常具有极其重要的生理功能，因为一旦这样的结构发生改变，这个个体就无法存活。 把铁抽走的确改变了酶的功能，但不是改变了核心结构，而是……把干瓷器活的金刚钻抽走了…… 氰化物的毒性的确是阻断细胞对氧的利用，但不是通过阻止氧传播发生的，而是阻止电子传递链把电子传递到氧气。就好比碳水化合物是三峡水库（电子库），氧气则是大闸下面空空的水道，有氧呼吸就是开闸放水，利用水能发电（ATP），顺便拿点水出去用（还原氢），氰化物的作用不是堵塞了大闸，而是把大闸里的发电机组搬走了…… 这也就是为什么氰化物对植物甚至酵母都有毒的原因。氰化物污染，真的可以做到寸草不生。 查看知乎原文 氰化钠堆浸提金术是什么，有什么危害或者影响？ 成楚旸，专栏“化学札记”已开通，欢迎关注 wiki 词条：Gold cyanidation 根据 wiki 每年生产的氰化物有 13%都用于金的提取，这是一种工业上广泛使用的技术，使用已经超过一百年了。 基本化学原理是 用氰化物把金从矿物里浸取出来生产水溶性的[Au(CN)2]- 离子再用还原的方法将金提取出来。 氰化物剧毒，虽然氰化物可以在后处理中快速降解，但是一旦泄露还是会对环境有伤害。 目前这种方法在金矿提炼中还是占绝对地位，但是学术界和工业界也在寻找替代方法。鄙组两年前发了一篇文章，造成了很大的关注 Selective isolation of gold facilitated by second-sphere coordination with α-cyclodextrin : Nature Communications : Nature Publishing Group (open access, 可免费下载) 偶然发现 alfa- 环糊精（一种环状的多糖, 由六个葡萄糖结构首尾相连形成）可以选择性的和[AuBr4]- 形成沉淀析出，发展了如下的金的浸取技术： 相比氰化物要绿色不少，目前已经开始在一个金矿试验了。 查看知乎原文
