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生命的物质基础(下)蛋白质

 为什么73 2016-02-14


现代生物学表明,地球上的生命,从简单的细菌到复杂的人类,它们的基本代谢途径相同,遗传密码一致,遗传信息的传递方式近似。其中起主要作用的是两类大分子:一类是核酸,另一类是蛋白质(包括各种酶)。19世纪70年代,恩格斯曾经依据当时自然科学取得的成果,给生命下过一个经典的定义:“生命是蛋白体的存在方式,这种存在方式本质上就在于这些蛋白体的化学组成部分的不断的自我更新”。连目前已知的最简单的生命也都是由这两类分子组成的多分子系统。但这样的多分子系统只是生命的必要条件,只是生命的物质基础,而不是充分条件,并不足以解释生命体存在的意识与精神现象。


蛋白质,是化学结构复杂的一类有机化合物,是由C(碳)、H(氢)、O(氧)、N(氮)组成的,一般蛋白质可能还会含有P(磷)、S(硫)、Fe(铁)、Zn(锌)、Cu(铜)、B(硼)、Mn(锰)、I(碘)、Mo(钼)等。这些元素在蛋白质中的组成百分比约为:碳50%,氢7%,氧23%,氮16%,硫0~3%,其他微量。


蛋白质是荷兰科学家格里特在1838年发现的。蛋白质是生物体内一种极重要的高分子有机物,占人体干重的54%。生命是物质运动的高级形式,这种运动方式是通过蛋白质来实现的,所以蛋白质有极其重要的生物学意义。蛋白质是一切生命的物质基础,是肌体细胞的重要组成部分,是人体组织更新和修补的主要原料。人体的生长、发育、运动、遗传、繁殖等一切生命活动都离不开蛋白质。人体的每个组织: 细胞、骨骼、肌肉、皮肤、毛发、内脏、大脑、血液、神经、内分泌等都是由蛋白质组成。生命运动需要蛋白质,也离不开蛋白质。蛋白质是人体的必须营养素,是细胞组分中含量最为丰富、功能最多的高分子物质,在生命活动过程中起着各种生命功能执行者的作用。蛋白质是机体细胞和细胞外间质的基本构成成分,是生命现象的物质基础。蛋白质的三大基础生理功能分别是:构成和修复组织、调解生理功能和供给能量。蛋白质占人体重量的16.3%,即一个60kg重的成年人其体内约有蛋白质9.8kg。


组成蛋白质的基本单位是氨基酸,食物蛋白分解的氨基酸参与体内蛋白质合成,这一作用是糖、脂类营养物不能代替的。因氨基酸的组合排列不同而组成各种类型的蛋白质,人体中估计有10万种以上。人体内蛋白质的性质、功能各异,但都是由20多种氨基酸按不同比例组合而成的,并在体内不断进行代谢与更新。被食入的蛋白质在体内经过消化分解成氨基酸,吸收后在体内主要用于重新按一定比例组合成人体蛋白质,同时新的蛋白质又在不断代谢与分解,时刻处于动态平衡中。蛋白质缺乏,成年人则肌肉消瘦、肌体免疫力下降、贫血,严重者将产生水肿。未成年人则生长发育停滞、贫血、智力发育差,视觉差。所以说饮食造就人本身。食用蛋白质要以足够的热量供应为前提。如果热量供应不足,肌体将消耗食物中的蛋白质来作能源。用蛋白质作能源是一种浪费,是大材小用。《中国健康调查报告》的动物实验结果表明:对于人类健康来说,植物蛋白远远优于动物蛋白,植物蛋白同样能提供身体的物质需求,但不会造成体质酸化以及催化各种疾病的负面后果。


生物体是生命的组成部分。生物体由最基本的化学元素组成。一切生命活动与细胞的化学成分密切相关。原生质是细胞内的生命物质,主要成分是蛋白质,脂类和核酸。原生质分化为细胞膜、细胞质和细胞核等部分,细胞壁不是原生质。构成细胞的大量元素是C(碳)、H(氢)、O(氧)、N(氮)、P(磷)、S(硫)、Ca(钙)、Mg(镁)、Cl(氯)、Fe(铁)等,这些元素有些是细胞的组成物质,有些则是维持细胞正常生命活动所必需的物质。例如:C(碳)、H(氢)、O(氧)、N(氮)都是构成生命物质的必需元素,它们均是构成蛋白质的必要成分。蛋白质则是原生质的主要构成成分,可以说没有蛋白质就没有生命,P(磷)和S(硫)也是细胞生命物质的重要组成成分。核酸和磷脂这些重要化合物均含有P(磷),P(磷)还参与细胞的能量代谢。细胞的化学成分主要是构成细胞的各种化合物。这些化合物包括无机物和有机物。含碳氢的化合物及其衍生物叫有机物。各种物质在活细胞中的含量从少到多的正常排序是:核酸、无机盐、蛋白质、水。


在组成生物体的大量元素中,C(碳)是最基本的元素,C(碳)、H(氢)、O(氧)、N(氮)、P(磷)、S(硫)六种元素是组成原生质的主要元素,大约共占原生质总量的95%。生物体的大部分有机化合物是由以上六种元素组成的。例如,蛋白质是由C(碳)、H(氢)、N(氮)、O(氧)等元素组成的,核酸是由C(碳)、H(氢)、O(氧)、N(氮)、P(磷)等元素组成的。生物体的化学元素,还将进一步组成多种多样的化合物,这些化合物是生物体生命活动的物质基础。例如蛋白质、核酸、糖类、脂肪等。组成生物体的二十多种化学元素,在无机自然界都可以找到,没有一种化学元素是生物界所特有的。这个事实说明,生物界和非生物界具有统一性。组成生物体的化学元素,在生物体内和在无机自然界的含量,两者相差很大。例如,C(碳)、H(氢)、N(氮)三种化学元素在组成人体的化学成分中,含量共占74%左右,而这三种元素在组成岩石圈的化学成分中,含量还不到1%。这个事实又说明,生物界和非生物界存在着本质的区别,两者还具有差异性。


细胞是生物体结构和功能的基本单位。已知除病毒之外的所有生物均由细胞所组成,但病毒生命活动也必须在细胞中才能体现。一般来说,细菌等绝大部分微生物以及原生动物由一个细胞组成,即单细胞生物;高等植物与高等动物则是多细胞生物。


由形态相似、功能相同的一群细胞和细胞间质组合起来,称为组织。在高等动物体(或人体)具有很多不同形态和不同机能的组织。通常把这些组织归纳起来分为四大基本组织:上皮组织、结缔组织、神经组织和肌肉组织。 


组织是构成器官的基本成分,上述四种组织排序结合起来,组成具有一定形态并完成一定生理功能的结构,称为器官。例如胃、肠等。器官是动物或植物的由不同的细胞和组织构成的结构(如心、肾、叶、花),用来完成某些特定功能,并与其他分担共同功能的结构一起组成各个系统。植物的器官比较简单,最高等的被子植物有根、茎、叶、花、果实、种子六大器官,而其他的植物并不是都有这六大器官的。动物的器官十分复杂,数不胜数,很难具体地列出有哪些器官。


许多器官联系起来,成为能完成一系列连续性生理机能的体系,称为系统。如由口腔、咽、食管、胃、小肠、大肠、肛门以及肝、胆、胰等一系列器官联系起来,共同完成食物的消化和吸收,组成了消化系统。此外,还有运动、呼吸、泌尿、生殖、循环、神经、感觉和内分泌八个系统。


从微观的元素到宏观的生物体,从最小的细胞到最大的器官,生命的物质结构在不断的调节,以维持自身的稳定性。这种调节以新陈代谢的方式进行,从生命形式上可划分为两种:植物的光合作用,动物的呼吸与饮食和排泄。无论是植物还是动物,新陈代谢的目的都是为了维持自身结构的稳定性以及生命的能动性(阴阳平衡)。氢氧碳氮作为四大元素(四象),构成了生物体最基本的组成材料。其中碳氮为形体的物质基础(阴成形),氢氧为合成形体的能源基础与能量来源(阳化气)。氢的燃烧与氧的助燃成为其他元素化合的推动力,燃烧过程中所形成的水,为生物体的主要成分和载体(阳生阴长)。其他各种含碳氢的有机化合物以无机盐、核酸、蛋白质的形式维持着生物体的形状和一些重要生命功能(阳杀阴藏)。


(待续)



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