有人說就算人類達到巔峰,也無法造出一個細胞,神級文明創造的?

2020-12-03 非常務人事

有人說就算人類達到巔峰, 也無法造出一個細胞

人類文明至今已有上百萬年的歷史,從十八世紀開始,在科學、思想、文化、科技領域更是百花齊放、百家爭鳴,誕生出許多偉大的發現發明,成就了無數偉大的科學家,他們名垂青史、永載史冊,他們研究的成果造福人類、沿用至今。

作為地球上最聰明、高級的生物,我們已經可以造得了飛機、火箭,傲遊天空、太空;造得了深海潛水器,深入大海;操控得了原子,破解得了基因密碼,克隆得了牛、羊、猴;蓋的了高樓大廈,造得了手機、電腦。

不過,讓許多人感到詫異的是,人類科技如此發達,為何一個小小的細胞——生命最基本的單位,我們卻「造」不出來?

細胞,生物體最基本的結構和功能單位,最先有英國科學家羅伯特·虎克於1665年發現,已知除了病毒之外的所有生物(病毒到底是不是生物 ?)均由細胞組成。

作為生物最基本的結構,細胞也可以說是最複雜的結構,如果把它無限放大,比宇宙還要複雜,比宇宙還要壯觀。

下面,我將帶你們從外到裡一點點深入到我們人類的細胞,了解這個美麗的神話世界!

首先映入我們眼帘的是細胞膜,其主要由脂質(磷脂、膽固醇)和蛋白質組成,表面坑坑窪窪,凹凸不平,還連接有搖擺的鏈狀結構——糖基和蛋白質。

細胞膜由磷脂雙分子層構成骨架,其中鑲嵌有蛋白質,是流動鑲嵌模型。

膜蛋白根據與膜脂的結合方式以及在膜中的位置可分為:內外蛋白、外周蛋白和脂錨定蛋白。

內在蛋白,又稱為整合蛋白,以不同程度嵌入磷脂雙分子層內部,部分為全跨膜蛋白,主要功能為載體蛋白,比如鈉離子、鉀離子通道蛋白,負責控制物質進出細胞。

外周蛋白,又稱外在蛋白,分布在細胞膜的外表面,映入我們眼帘的搖擺的鏈狀結構就有它們。它們靠離子鍵與細胞膜表面的蛋白質分子或者脂質分子結合成糖蛋白或脂蛋白,作為受體,負責對外界環境的感知,特異性識別信號分子(配體),準確無誤地將信息放大並傳送到細胞內部,從而使細胞做出一系列反應來應對外界環境的變化,可以看作是是細胞的門衛。

脂錨定蛋白,又稱為脂連接蛋白,通過共價鍵與脂質分子結合。與前兩種脂蛋白相比,脂錨定蛋白含量很少,我們應該慶幸這一點,並且祈禱它少之又少,因為這種蛋白的出現往往與細胞從正常狀態向惡性狀態的轉變有關,它的出現一般預示著不好的事情要發生,比如細胞癌變。

細胞膜的功能

控制物質進出細胞

提供識別位點,完成信息的跨膜傳遞

為細胞的生命活動提供一個穩定的內環境

為多種酶提供位點,使細胞的酶促反應高效而有序地進行等等

穿過細胞膜,我們將進入到細胞內部,裡面有類似於蜘蛛網狀的蛋白質纖維,它們不僅可以維持細胞形態,保持細胞內部結構穩定有序,還可以為細胞質中的物質運輸提供軌道、道路,使他們能夠定向運輸。同時充滿著透明粘稠的液體,叫做細胞質。

在細胞質中,可以看到各式各樣的細胞器,它們有不同的結構,行使著不同的功能。

線粒體

本身為一些線狀、杆狀或顆粒狀結構,有兩層膜,外膜較為平整,內膜內折形成嵴,為酶的附著提供位置。

作為能量工廠,線粒體內每時每刻都在進行著大量的生化反應,將營養物質,如葡萄糖、脂肪酸、胺基酸等,氧化,放出大量能量,儲存在三磷酸腺苷(ATP)的高能磷酸鍵中,提供給細胞的其他生命活動使用。

內質網

內質網是由膜構成的網狀管道系統,廣泛分布在細胞質基質中,負責連通細胞膜和核膜,在蛋白質及脂質等物質的合成加工過程中,內質網起著重要作用。

內質網根據其表面有無附著核糖體可分為粗面內質網和滑面內質網。粗面內質網表面有附著核糖體,具有運輸蛋白質的功能,滑面內質網內含許多酶,與糖脂類和固醇類激素的合成與分泌有關。

高爾基體

高爾基體是位於細胞核附近的網狀囊泡,是細胞內的運輸和加工系統,能將粗面內質網運輸的蛋白質進行加工、濃縮和包裝成分泌泡和溶酶體。

核糖體

核糖體(Ribosomes)是橢球形的粒狀小體,有些附著在內質網膜的外表面(供給膜上及膜外蛋白質),有些游離在細胞質基質中(供給膜內蛋白質,不經過高爾基體,直接在細胞質基質內的酶的作用下形成空間構形),是合成蛋白質的重要基地。

中心體

中心體存在於動物細胞和低等植物細胞中,每個中心體有兩個中心粒,位置固定,靠近細胞核,與細胞分裂密切相關。在電子顯微鏡下觀察,中心粒是由9個小管狀體組成的一個柱狀體,長度約為0.3微米~0.5微米,直徑約為0.15微米。

接下來,到了細胞的正中心,就會看到一個類似於球形的「東西」,它就是細胞核,可分為核膜、染色質、核液和核仁四個部分。

細胞核是細胞的遺傳、代謝的控制中心,控制著細胞內絕大部分的反應;同時也是細胞遺傳信息——DNA的儲存、複製、轉錄的主要場所。

至此,由於時間和精力有限,此次細胞之旅到此結束。

那麼,大家一定很好奇如此神奇的細胞是怎麼出現在地球上的 ?

下面就由我簡單為大家講解一下:

從已發現的化石可以確定原核生物在距今30~35億年前就已經出現,先於真核生物。在此以前,應該存在著漫長的化學進化過程:地球原始大氣中的N2、NH3、CH4、CO在高溫、強紫外線和放電條件下形成含碳化合物和生物大分子的前體物質(如胺基酸、核酸鹼基等)。

然後通過聚合形成複雜的生物大分子並且在原始的海水中出現大分子的複合物,稱為團聚體或類蛋白小體。

隨後,這些大分子經過組合、包裹形成了具有簡單結構的組合體——原始細胞的前細胞,在隨後的很長一段時間裡,細胞結構越來越複雜,功能也越來越強大,可以進行吞噬、排洩等生命活動。

內共生學說:線粒體和葉綠體分別起源於原始真核細胞內共生的細菌和藍藻。

經過成千上萬年的進化,細胞有了現在的模樣,並且功能多樣化。其結構複雜程度超乎想像,在其內部進行的無數的反應有序的進行著。

如果只是簡單的把細胞的各個結構「製造」出來,我相信以人類現有的技術,存在可能性,但要想把所有結構組合在一起並讓他們有序的進行生化反應,不光現在不可能,在未來的很長一段時間裡都幾乎不可能實現。

「人之巧」與「天之巧」:細胞與計算機複雜程度比較

在細胞中貯存貯遣傳信息的是DNA分子,它是通過A、C、T、G四種鹼基的排列順序來貯存遺傳信息的。這就和計算機用二進位的0和1貯存信息是一樣,DNA是四進位。

在人體細胞的細胞核裡,有46個DNA分子,含有30億個鹼基對。20世紀90年代,由美國科學家提出一項宏偉計劃。按照這個計劃設想,在2005年,要把人體內約4萬個基因,共30億個鹼基對的秘密全部解開,同時繪畫制出人類基因的圖譜,要完成這一工程,預計需要數千名科學家,花費10年左右的時間,耗資30億美元 。被稱之為「人體的阿波羅計劃」。

30億個鹼基的順序,什麼概念。如果一個人想把這些鹼基順序輸入電腦裡,要輸100多年,何況是測出它們的順序呢?

如果這些鹼基順序已經輸入到電腦裡了,那麼它有3G大小。也許你要說我們的硬碟有幾百G之大呢?但你不要忘了,細胞貯存這些信息只用了幾納克DNA,而我們的硬碟有幾百克之多,按每克物質的貯存效率算,DNA是硬碟一萬億倍。

我們可以在指甲蓋大小的地方集成上千萬個三極體,這是已經夠神奇了,但同生命的複雜程度來講,仍是小巫見大巫。為什麼這樣說呢?人體在指甲蓋大小的視網上,有上億個視杆和視錐細胞。而每個視覺細胞的複雜程度與三極體都不可同日而語。

三極體是由三塊不同雜質的半導體組成的。而每個視覺細胞裡還有細胞器、細胞核,並且細胞器和細胞核裡仍有複雜的結構。

現代人類可以製造最複雜的機器,但如果把生命比作是大自然用細胞製造的機器的話,這臺生命機器不僅僅是複雜,而且輕便,耐用。

這就是生命的神奇,這就是生命的偉大!我成就了你,但是你成就不了我!

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