生命由什么組成

　　蛋白質(zhì)是一切細胞和組織結(jié)構(gòu)的重要組成成分。人和動物體的各個組成部分,如臟器、肌肉、皮膚、血液,以及植物的種子等,都主要由蛋白質(zhì)構(gòu)成。在大多數(shù)細胞中,蛋白質(zhì)要占到細胞干物質(zhì)的90％以上,連最簡單的單細胞生物如大腸桿菌,每個菌體含有的蛋白質(zhì)種類估計也有3000種以上。蛋白質(zhì)不僅是生物體的重要組成成分,它還在生命活動中起著極其重要的作用,運動、呼吸、營養(yǎng)輸送、神經(jīng)傳導、思維、記憶等生命的活動,主要是通過蛋白質(zhì)去實現(xiàn)的,生命的新陳代謝也是在一種特殊的蛋白質(zhì)——酶的催化下進行的。

　　一切生物的細胞里面,不僅含有蛋白質(zhì),也都含有核酸。核酸是生命體遺傳信息的攜帶者,對生命體的生長、遺傳、變異起著至關重要的作用。而且,生命體內(nèi)合成蛋白質(zhì)的過程,必須在核酸的參與下才能完成。

　　這就是說,蛋白質(zhì)和核酸構(gòu)成了生命的物質(zhì)基礎,而生命活動實質(zhì)上是蛋白質(zhì)和核酸運動的體現(xiàn)。可以說,生命的本質(zhì)歸根結(jié)底在于生物在分子水平上的微觀運動。

　　核酸的發(fā)現(xiàn)

　　核酸是由瑞士的生物學家米歇爾發(fā)現(xiàn)的。1868年,他利用外科手術(shù)繃帶上的膿細胞作材料,從細胞核中分離出了一種含磷的酸性物質(zhì),因為這種物質(zhì)來源于細胞核,所以起名核素,其實,核素是核酸和蛋白質(zhì)的復合體。

　　在1871—1873年期間,米歇爾通過對鮭魚精子頭部的實驗,又進一步證明了細胞核主要不是由蛋白質(zhì)組成,而主要由一種含磷的物質(zhì)組成,后來這種物質(zhì)被定名為核酸,意思是"細胞核中發(fā)現(xiàn)的一種酸性物質(zhì)"。

　　分子機器有序運轉(zhuǎn)

　　蛋白質(zhì)和核酸分子都由幾千乃至幾十萬個原子組成,稱為生物大分子。每一個生物大分子都可以看做是一架生命的分子機器。所有的生命活動過程都由結(jié)構(gòu)復雜而有序的分子機器進行調(diào)節(jié)與控制。這些分子機器除了蛋白質(zhì)和核酸之外,還包括其他一些生物大分子或大分子集團,如糖類、脂類以及生物大分子的復合物。正是依靠了生命體內(nèi)微觀世界中眾多的分子機器的有序運轉(zhuǎn)、協(xié)同配合,生命體才有了活力。

　　打開分子機器看一看

　　1968年,香港地區(qū)發(fā)生了一次十分厲害的病毒性流感,當時缺乏有效的治療方法。20年后,研究人員測出了這種流感病毒外殼蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu),也測出了這種蛋白質(zhì)與人體中某種分子結(jié)合后形成的復合物的結(jié)構(gòu),這種復合物的形成正是人被病毒傳染的原因。了解了這些分子的結(jié)構(gòu)后,研究人員用人工方法合成出了一種特殊結(jié)構(gòu)的抗病毒藥物,這種藥物能與病毒蛋白結(jié)合,阻止病毒對人體細胞感染,從而可以預防這種流感的傳染。

　　這個事例可以說明,一旦了解了生物大分子的結(jié)構(gòu),人類就會大大加深對生命功能的認識。

　　構(gòu)成生物大分子的原子主要有氫、碳、氮、氧、磷、硫以及少量的金屬原子,每個原子在大分子中都具有特定的三維空間排列,在空間中占有特定的位置。組成生物大分子的原子種類以及每個原子和電子之間的相互作用,決定了這個生物大分子執(zhí)行怎樣的生命功能,也就是說,生物大分子結(jié)構(gòu)及其與功能的關系,是揭示生命本質(zhì)的突破點。通過測定生物大分子的結(jié)構(gòu),并通過對結(jié)構(gòu)與功能間相互關系的分析,可以了解生物大分子的功能,還可以通過將一個未知的生物大分子與已知的生物大分子進行比較,了解或估計這個未知分子的生物功能。例如,光合作用的機理是世界各國的科學家一直致力于揭示的生命奧秘,1987年,科學家們首次測定了植物光合作用的核心機構(gòu)——光反應中心的三維結(jié)構(gòu),從而在分子水平上揭示了太陽的光能如何轉(zhuǎn)化為有機物的化學能的秘密。

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