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生化学家的世界有多大

2019-06-04  lcy1971

研究不同学科的人,眼中的世界是不同的。在天文学家眼中,世界之大以光年计;而生化学家的世界则在微米以下,一般都把目光聚焦在纳米尺度上。我在这里简单介绍生物化学关注的世界,以便初学者对不同生物结构的大致尺度有所了解,不要闹出把细胞装入苯环的笑话。

生物的外形尺寸差异极大。蓝鲸体长可达33米,重达181吨。而一种由4个细胞构成的藻类,全身长约2030微米。算起来,多细胞生物体型差距大约可达一百万倍。不过一般来说,普通生物个体的尺寸大约就是从米到毫米的范围。往下一级,生命的基本单位——细胞,它的尺寸通常是从毫米到微米。支原体的直径只有0.1-0.3微米,已经接近细胞的理论极限了。人体的卵细胞,直径大约200微米,算是很大的细胞了。当然,如果按长度来算,神经细胞能达到1米以上。

生物结构的大致尺度

这里顺便纠正一个错误说法。有人想当然地说鸡蛋或者鸵鸟蛋是最大的细胞,这是搞错了概念,把卵当成了卵细胞。鸡蛋里绝大多数物质都是给小鸡留的营养物质,蛋清和蛋黄都是营养,只是成分不同罢了。真正的卵细胞附着在蛋黄表面,就是一个小小的白点。如果鸡蛋受过精,那里就是一个胚胎,小小的一团,大约有六七千个细胞。

鸡的胚胎发育,引自百度图片

生化学家的目光,自然聚焦在生物分子之上。生物分子中化学键的键长一般在1-2个埃,也就是说,生化学家通常不会关注小于10-10 m的目标。生物大分子,比如蛋白质,直径大约几个纳米到几十纳米。核酸更大一些,多数分子细长,还经常与蛋白质结合在一起,形成巨大的复合物。染色体就是由DNA和蛋白质构成的超分子复合物,可以达到微米尺度。比较一下,小一些的细胞器,比如核糖体,直径大约也就20纳米。所以,染色体是很巨大的结构了。目前看来,生化学家研究的最大目标基本就在微米尺度了。

核糖体的大小

所以,从埃到微米,就是生化学家的整个世界了。也只有如此,才能找到生命活动的基本规律。在一个生化学家眼中,大象与小鼠的遗传密码并没有什么区别,人和酵母都遵循同样的中心法则。也就是说,分子领域的研究可以揭示生命的本质规律。

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