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有人说就算人类达到巅峰, 也无法造出一个细胞, 它是神级文明创造的吗?

2020-01-20  kevingiao

人类文明至今已有上百万年的历史,从十八世纪开始,在科学、思想、文化、科技领域更是百花齐放、百家争鸣,诞生出许多伟大的发现发明,成就了无数伟大的科学家,他们名垂青史、永载史册,他们研究的成果造福人类、沿用至今。

作为地球上最聪明、高级的生物,我们已经可以造得了飞机、火箭,傲游天空、太空;造得了深海潜水器,深入大海;操控得了原子,破解得了基因密码,克隆得了牛、羊、猴;盖的了高楼大厦,造得了手机、电脑。

不过,让许多人感到诧异的是,人类科技如此发达,为何一个小小的细胞——生命最基本的单位,我们却“造”不出来?

细胞,生物体最基本的结构和功能单位,最先有英国科学家罗伯特·虎克于1665年发现,已知除了病毒之外的所有生物(病毒到底是不是生物 ?)均由细胞组成。

作为生物最基本的结构,细胞也可以说是最复杂的结构,如果把它无限放大,比宇宙还要复杂,比宇宙还要壮观。

下面,我将带你们从外到里一点点深入到我们人类的细胞,了解这个美丽的神话世界!

首先映入我们眼帘的是细胞膜,其主要由脂质(磷脂、胆固醇)和蛋白质组成,表面坑坑洼洼,凹凸不平,还连接有摇摆的链状结构——糖基和蛋白质。

细胞膜由磷脂双分子层构成骨架,其中镶嵌有蛋白质,是流动镶嵌模型。

膜蛋白根据与膜脂的结合方式以及在膜中的位置可分为:内外蛋白、外周蛋白和脂锚定蛋白。

内在蛋白,又称为整合蛋白,以不同程度嵌入磷脂双分子层内部,部分为全跨膜蛋白,主要功能为载体蛋白,比如钠离子、钾离子通道蛋白,负责控制物质进出细胞。

外周蛋白,又称外在蛋白,分布在细胞膜的外表面,映入我们眼帘的摇摆的链状结构就有它们。它们靠离子键与细胞膜表面的蛋白质分子或者脂质分子结合成糖蛋白或脂蛋白,作为受体,负责对外界环境的感知,特异性识别信号分子(配体),准确无误地将信息放大并传送到细胞内部,从而使细胞做出一系列反应来应对外界环境的变化,可以看作是是细胞的门卫。

脂锚定蛋白,又称为脂连接蛋白,通过共价键与脂质分子结合。与前两种脂蛋白相比,脂锚定蛋白含量很少,我们应该庆幸这一点,并且祈祷它少之又少,因为这种蛋白的出现往往与细胞从正常状态向恶性状态的转变有关,它的出现一般预示着不好的事情要发生,比如细胞癌变。

细胞膜的功能

控制物质进出细胞

提供识别位点,完成信息的跨膜传递

为细胞的生命活动提供一个稳定的内环境

为多种酶提供位点,使细胞的酶促反应高效而有序地进行等等

穿过细胞膜,我们将进入到细胞内部,里面有类似于蜘蛛网状的蛋白质纤维,它们不仅可以维持细胞形态,保持细胞内部结构稳定有序,还可以为细胞质中的物质运输提供轨道、道路,使他们能够定向运输。同时充满着透明粘稠的液体,叫做细胞质。

在细胞质中,可以看到各式各样的细胞器,它们有不同的结构,行使着不同的功能。

线粒体

本身为一些线状、杆状或颗粒状结构,有两层膜,外膜较为平整,内膜内折形成嵴,为酶的附着提供位置。

作为能量工厂,线粒体内每时每刻都在进行着大量的生化反应,将营养物质,如葡萄糖、脂肪酸、氨基酸等,氧化,放出大量能量,储存在三磷酸腺苷(ATP)的高能磷酸键中,提供给细胞的其他生命活动使用。

内质网

内质网是由膜构成的网状管道系统,广泛分布在细胞质基质中,负责连通细胞膜和核膜,在蛋白质及脂质等物质的合成加工过程中,内质网起着重要作用。

内质网根据其表面有无附着核糖体可分为粗面内质网和滑面内质网。粗面内质网表面有附着核糖体,具有运输蛋白质的功能,滑面内质网内含许多酶,与糖脂类和固醇类激素的合成与分泌有关。

高尔基体

高尔基体是位于细胞核附近的网状囊泡,是细胞内的运输和加工系统,能将粗面内质网运输的蛋白质进行加工、浓缩和包装成分泌泡和溶酶体。

核糖体

核糖体(Ribosomes)是椭球形的粒状小体,有些附着在内质网膜的外表面(供给膜上及膜外蛋白质),有些游离在细胞质基质中(供给膜内蛋白质,不经过高尔基体,直接在细胞质基质内的酶的作用下形成空间构形),是合成蛋白质的重要基地。

中心体

中心体存在于动物细胞和低等植物细胞中,每个中心体有两个中心粒,位置固定,靠近细胞核,与细胞分裂密切相关。在电子显微镜下观察,中心粒是由9个小管状体组成的一个柱状体,长度约为0.3微米~0.5微米,直径约为0.15微米。

接下来,到了细胞的正中心,就会看到一个类似于球形的“东西”,它就是细胞核,可分为核膜、染色质、核液和核仁四个部分。

细胞核是细胞的遗传、代谢的控制中心,控制着细胞内绝大部分的反应;同时也是细胞遗传信息——DNA的储存、复制、转录的主要场所。

至此,由于时间和精力有限,此次细胞之旅到此结束。

那么,大家一定很好奇如此神奇的细胞是怎么出现在地球上的 ?

下面就由我简单为大家讲解一下:

从已发现的化石可以确定原核生物在距今30~35亿年前就已经出现,先于真核生物。在此以前,应该存在着漫长的化学进化过程:地球原始大气中的N2、NH3、CH4、CO在高温、强紫外线和放电条件下形成含碳化合物和生物大分子的前体物质(如氨基酸、核酸碱基等)。

然后通过聚合形成复杂的生物大分子并且在原始的海水中出现大分子的复合物,称为团聚体或类蛋白小体。

随后,这些大分子经过组合、包裹形成了具有简单结构的组合体——原始细胞的前细胞,在随后的很长一段时间里,细胞结构越来越复杂,功能也越来越强大,可以进行吞噬、排泄等生命活动。

内共生学说:线粒体和叶绿体分别起源于原始真核细胞内共生的细菌和蓝藻。

经过成千上万年的进化,细胞有了现在的模样,并且功能多样化。其结构复杂程度超乎想象,在其内部进行的无数的反应有序的进行着。

如果只是简单的把细胞的各个结构“制造”出来,我相信以人类现有的技术,存在可能性,但要想把所有结构组合在一起并让他们有序的进行生化反应,不光现在不可能,在未来的很长一段时间里都几乎不可能实现。

“人之巧”与“天之巧”:细胞与计算机复杂程度比较

在细胞中贮存贮遣传信息的是DNA分子,它是通过A、C、T、G四种碱基的排列顺序来贮存遗传信息的。这就和计算机用二进制的0和1贮存信息是一样,DNA是四进制。

在人体细胞的细胞核里,有46个DNA分子,含有30亿个碱基对。20世纪90年代,由美国科学家提出一项宏伟计划。按照这个计划设想,在2005年,要把人体内约4万个基因,共30亿个碱基对的秘密全部解开,同时绘画制出人类基因的图谱,要完成这一工程,预计需要数千名科学家,花费10年左右的时间,耗资30亿美元 。被称之为“人体的阿波罗计划”。

30亿个碱基的顺序,什么概念。如果一个人想把这些碱基顺序输入电脑里,要输100多年,何况是测出它们的顺序呢?

如果这些碱基顺序已经输入到电脑里了,那么它有3G大小。也许你要说我们的硬盘有几百G之大呢?但你不要忘了,细胞贮存这些信息只用了几纳克DNA,而我们的硬盘有几百克之多,按每克物质的贮存效率算,DNA是硬盘一万亿倍。

我们可以在指甲盖大小的地方集成上千万个三极管,这是已经够神奇了,但同生命的复杂程度来讲,仍是小巫见大巫。为什么这样说呢?人体在指甲盖大小的视网上,有上亿个视杆和视锥细胞。而每个视觉细胞的复杂程度与三极管都不可同日而语。

三极管是由三块不同杂质的半导体组成的。而每个视觉细胞里还有细胞器、细胞核,并且细胞器和细胞核里仍有复杂的结构。

现代人类可以制造最复杂的机器,但如果把生命比作是大自然用细胞制造的机器的话,这台生命机器不仅仅是复杂,而且轻便,耐用。

这就是生命的神奇,这就是生命的伟大!我成就了你,但是你成就不了我!

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