生命由什么組成？

　　生命由什么組成

　　蛋白質(zhì)是一切細(xì)胞和組織結(jié)構(gòu)的重要組成成分。人和動(dòng)物體的各個(gè)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(xì)胞中,蛋白質(zhì)要占到細(xì)胞干物質(zhì)的90％以上,連最簡(jiǎn)單的單細(xì)胞生物如大腸桿菌,每個(gè)菌體含有的蛋白質(zhì)種類估計(jì)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(dòng)中起著極其重要的作用,運(yùn)動(dòng)、呼吸、營(yíng)養(yǎng)輸送、神經(jīng)傳導(dǎo)、思維、記憶等生命的活動(dòng),主要是通過(guò)蛋白質(zhì)去實(shí)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(jìn)行的。

　　一切生物的細(xì)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(duì)生命體的生長(zhǎng)、遺傳、變異起著至關(guān)重要的作用。而且,生命體內(nèi)合成蛋白質(zhì)的過(guò)程,必須在核酸的參與下才能完成。

　　這就是說(shuō),蛋白質(zhì)和核酸構(gòu)成了生命的物質(zhì)基礎(chǔ),而生命活動(dòng)實(shí)質(zhì)上是蛋白質(zhì)和核酸運(yùn)動(dòng)的體現(xiàn)�？梢哉f(shuō),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(yùn)動(dòng)。

　　核酸的發(fā)現(xiàn)

　　核酸是由瑞士的生物學(xué)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(xì)胞作材料,從細(xì)胞核中分離出了一種含磷的酸性物質(zhì),因?yàn)檫@種物質(zhì)來(lái)源于細(xì)胞核,所以起名核素,其實(shí),核素是核酸和蛋白質(zhì)的復(fù)合體。

　　在1871—1873年期間,米歇爾通過(guò)對(duì)鮭魚(yú)精子頭部的實(shí)驗(yàn),又進(jìn)一步證明了細(xì)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(lái)這種物質(zhì)被定名為核酸,意思是"細(xì)胞核中發(fā)現(xiàn)的一種酸性物質(zhì)"。

　　分子機(jī)器有序運(yùn)轉(zhuǎn)

　　蛋白質(zhì)和核酸分子都由幾千乃至幾十萬(wàn)個(gè)原子組成,稱為生物大分子。每一個(gè)生物大分子都可以看做是一架生命的分子機(jī)器。所有的生命活動(dòng)過(guò)程都由結(jié)構(gòu)復(fù)雜而有序的分子機(jī)器進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制。這些分子機(jī)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(tuán),如糖類、脂類以及生物大分子的復(fù)合物。正是依靠了生命體內(nèi)微觀世界中眾多的分子機(jī)器的有序運(yùn)轉(zhuǎn)、協(xié)同配合,生命體才有了活力。

　　打開(kāi)分子機(jī)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(dāng)時(shí)缺乏有效的治療方法。20年后,研究人員測(cè)出了這種流感病毒外殼蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu),也測(cè)出了這種蛋白質(zhì)與人體中某種分子結(jié)合后形成的復(fù)合物的結(jié)構(gòu),這種復(fù)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(duì)人體細(xì)胞感染,從而可以預(yù)防這種流感的傳染。

　　這個(gè)事例可以說(shuō)明,一旦了解了生物大分子的結(jié)構(gòu),人類就會(huì)大大加深對(duì)生命功能的認(rèn)識(shí)。

　　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(gè)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(gè)原子和電子之間的相互作用,決定了這個(gè)生物大分子執(zhí)行怎樣的生命功能,也就是說(shuō),生物大分子結(jié)構(gòu)及其與功能的關(guān)系,是揭示生命本質(zhì)的突破點(diǎn)。通過(guò)測(cè)定生物大分子的結(jié)構(gòu),并通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)與功能間相互關(guān)系的分析,可以了解生物大分子的功能,還可以通過(guò)將一個(gè)未知的生物大分子與已知的生物大分子進(jìn)行比較,了解或估計(jì)這個(gè)未知分子的生物功能。例如,光合作用的機(jī)理是世界各國(guó)的科學(xué)家一直致力于揭示的生命奧秘,1987年,科學(xué)家們首次測(cè)定了植物光合作用的核心機(jī)構(gòu)——光反應(yīng)中心的三維結(jié)構(gòu),從而在分子水平上揭示了太陽(yáng)的光能如何轉(zhuǎn)化為有機(jī)物的化學(xué)能的秘密。

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