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01细胞的特性
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什么是细胞
细胞是生命的最小单位。
所有可独立生存的生物,从单细胞生物(如细菌)到复杂的生命体(如我们人类),均由细胞构成。
我们身体内的细胞数量惊人,但与重达200吨的蓝鲸相比,则显得微不足道。
作为生命的基本构成模块,细胞被认为是一组简单元件的集合,可通过平稳的生理活动来维持自身正常状态,并不时通过分裂来产生新的细胞,从古至今都未改变。
无论是大多数细菌(作为独立个体的存在时间仅为半小时左右,随后将分裂成新的个体),还是人类的神经细胞(可在数十年的时间里持续进行自我修复以维持日常活动),每一个简单或复杂的细胞都是一座自成体系的“分子工厂”
,在其生命周期中的每一分钟都在疯狂地工作。
将细胞比作工厂的说法稍显简单,事实上,为了维持细胞活动,细胞工厂自身以及其中的大部分器械每天必须经历拆除与重建——在这一过程中,工厂的生产速度却从未减慢。
与细菌相比,动物与植物的细胞体积更大(约为细菌的1000倍),内部组织也复杂精细得多。
究竟哪些化学物质能够支持如此极致的物质合成,使得简单细胞在几分钟内,复杂细胞在一天之内,就能实现自我复制呢?从根本上讲,构成生命的基本元素主要涵盖了117[1]种已知元素中的6种,包括碳、氢、氮、氧、磷和硫。
细胞中将近99%的分子是由氢、氧结合所形成的水分子。
这看起来似乎会导致生命体变得如稀汤寡水一般,但事实上,部分水分子并不以**的形态存在,而是被牢牢地锁在某些大分子结构中。
在分子水平上,所有细胞均以一组数量有限的碳基分子为物质基础,包括提供化学能的糖,构成细胞膜的脂肪酸,作为蛋白质基本单位的氨基酸,以及作为RNA、DNA基本单位的核苷酸。
所有蛋白质均由20种不同的氨基酸组成,而这些氨基酸也是所有生物所共有的。
如同单词由字母组成一般,氨基酸“字母”
也以各种不同的方式组合在一起,形成了大量的蛋白质“词汇”
。
蛋白质具有极其多样的形态,可以作为结构材料、化学催化剂与分子马达,支撑并驱动着生命的进程。
每一个蛋白质的密码都源于我们DNA中的另一组密码,即由四个“字母”
所组成的基因密码。
基因在每次细胞分裂过程中,不断地从母细胞传递至子细胞中。
我们的DNA中含有大约24000个基因,其中每一个基因仅仅对应一种蛋白质。
但有趣的是,我们体内可能存在着远超这一数量的蛋白质,多出来的蛋白质是通过修改原始遗传信息而产生的。
蛋白质可以相互结合形成多蛋白复合物,它们作为“齿轮”
与“轴承”
,驱动细胞内负责生产与维修的“电机”
正常运行。
这种复杂的活动在细菌等较为简单的细胞中可以有效地运行,而在更大、更复杂的细胞(如人类细胞)中,特定的细胞活动将在独立的区域——细胞器中进行。
细胞器具有独立的膜结构,可将自己与细胞内的其他组分隔开。
除此之外,我们的身体内还含有200多种不同类型的细胞,这也使机体更为复杂。
本书主要介绍各种与细胞相关的问题,并进一步解释为什么任何细胞的缺陷均有可能导致疾病的发生。
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