生命梦工厂

来源 :小哥白尼·趣味科学画报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ixunsoo
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  对于地球上的生命而言,细胞是生物体最基本的结构和功能单位。除病毒之外,所有的地球生物,小到细菌,大到蓝鲸,均是由细胞组成的,即便是病毒也必须在细胞中才会表现出生命活动的性状。历经30多亿年的演化发展,地球上的生命以细胞为基础,从最简单的单细胞生物发展到如今多姿多彩的各种生物,细胞可以说是名副其实的生命工厂,一个蕴藏着无限可能的梦之工厂。
  与现实中面积宽阔、机器轰鸣的工厂不同,作为生命梦工厂的细胞可是非常微小的,小到大部分的细胞凭我们肉眼无法直接看到。通常情况下,动植物细胞的大小在1~100微米之间,只有在显微镜下才能看见。但即便是在这肉眼都看不到的细小空间中,却运行着复杂到任何机器都无法比拟的“装置”,开展着高效得让所有管理人员都汗颜的“工程”。呼吸作用、光合作用、物质运输、分裂分化……很多很多支持生命活动的生理过程都在这里进行。那么,小小的细胞中到底有什么?这些小东西是如何完成复杂的工作的?就让我们跟随导游——小C,去细胞里面看看吧。
  在细胞这个生命梦工厂中有很多“部门”,它们有着各自的功能和任务,有时也会一起合作,让这座工厂能运作得更好!下面,就让我们看看那些最具代表性的“部门”吧。
  线粒体
  线粒体是细胞中产生能量的部门,就像是细胞中的发电厂,为各种耗能的生理过程提供能量。糖类等储能物质在线粒体中通过氧化生成生命体能直接使用的能源——三磷酸腺苷(ATP)。每个细胞通常含有几百到数千个线粒体,越活跃的细胞含有的就越多,如心脏细胞、大脑细胞就含有非常多的线粒体。
  核糖体
  核糖体是细胞中的“翻译机”和“组装机”,它能将细胞核中传递出来的遗传信息“翻译”成氨基酸序列,再以这个序列来合成蛋白质。这个过程就像是将密码破译成图纸,再按照图纸像拼乐高玩具般将一个个氨基酸组装起来,生成生命体所需的蛋白质。
  内质网
  内质网是细胞中的“管网系统”,它分为两类:一类是附着着核糖体的粗糙型内质网,另一类是光滑的、没有核糖体附着的光滑型内质网。前者的主要功能是合成蛋白质,并将其运输到细胞外或细胞中的其他部位。后者的功能与糖类、脂类的合成,以及解毒、同化等作用有关,当然它也有运输蛋白质的功能。
  细胞膜
  细胞膜是细胞表面的一层薄膜,主要由脂类、蛋白质和糖类组成。其中,脂类中磷脂的双分子层是构成细胞膜的基本支架。细胞膜就像墙壁般将细胞内外隔离开来,防止细胞外的物质随便进入,保卫着细胞内部的稳定。细胞膜对进出细胞的物质有很强的选择性,水、氧气、二氧化碳等小物质可以自由通过,而一些如葡萄糖的大分子和离子等则需要借助携带蛋白才能通过。
  中心体
  中心体是细胞分裂时内部活动的重要部门。其里面含有两个相互垂直排列的中心粒,当细胞进行有丝分裂时,中心体会引导细胞的分裂活动。
  细胞核
  细胞核是细胞中的重要组成部分,在它内部储存着细胞中大部分的遗传物质,也就是我们常说的DNA。同时细胞核也是细胞的控制中心,调节着细胞的多种代谢活动。在细胞核的核膜上有很多核孔作为物质进出的通道,这些小孔可以让小分子与离子自由过往,而较大的分子则需要携带蛋白的帮助才能通过。
  溶酶体
  溶酶体是细胞中负责垃圾处理、资源回收再利用的部门,其内部含有数十种从高尔基体送来的水解酶,这些酶能有效分解那些细胞吞噬的物质,也会对老旧、损坏的细胞部件进行分解循环再利用。
  高尔基体
  由意大利细胞学家卡米洛·高尔基于1898年在猫头鹰的神经细胞中首次发现,故定名为高尔基体,亦称高尔基复合体、高尔基器。它由许多扁平的囊泡构成,主要功能是将内质网合成的蛋白质进行加工、分类和包装,然后输送到细胞特定的部位或分泌到细胞外。
  以上就是小C带我们了解的动物细胞中通常含有的代表性结构,在植物细胞中则还有能进行光合作用的叶绿体、保护整个细胞的坚固外层细胞壁等特殊结构,至于微生物就更加奇特了,为了能更好地适应环境,它们进化成了千奇百怪的模样,细胞内部也有着很大的差别,真是将这个梦工厂的效能发挥到了极致!
  某科学的小年鉴
  细胞是由英国科学家胡克于1665年发现的。他用自制的光学显微镜观察软木塞的薄切片时发现了一格一格的小空间,就以英文的“cell”命名。不过,胡克看到的是已死亡的细胞。
  1674年,荷兰生物学家列文虎克以自制的镜片,从雨水、甚至他自己的口中发现了微生物,他是历史上第一个看到活细胞、发现细菌的人。
  1809年,法国博物学家拉马克提出:所有生物体都由细胞组成,细胞里面都含有一些会流动的液体。
  1824年,法国植物学家杜托息提出“细胞确实是生物体的基本构造”,又因为植物细胞比动物细胞更容易观察,因此这个说法先被植物学家们所接受。
  19世纪中期,德国动物学家施旺发现动物细胞的多种结构。同一时期,德国植物学家施莱登以植物为研究材料,得到与施旺相同的结论,他们都认为“动植物皆由细胞及细胞的衍生物所构成”,这就是细胞学说的基础。
  此后的10年里,科学家陆续发现了新的证据,证明细胞是从原来的细胞分裂而来的。至21世纪初期,细胞学说基本完善,可简述为三要点:细胞为一切生物的构造单位,细胞为一切生物的生理单位,细胞由原已生存的细胞分裂而来。
  对于单细胞生物而言,细胞就意味着整个生命,摄食、繁殖、活动等功能都集于单个细胞一身。而多细胞生物的身体中含有很多细胞,这些细胞会根据生物体的不同需求发展成具有相应功能的不同细胞。比如,人体大约含有40~60万亿个细胞,其中有进行神经活动的神经细胞、运输氧气的红细胞、保护身体健康的免疫细胞、繁衍后代的生殖细胞……其种类之多、功能之复杂、形态之奥妙,即使是写满整本书都还远远不够,而有关生命的未知领域更是难以估测,人类对于细胞的研究仍处于发展阶段,在探究生命的领域中还有很长很长的路要走……
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