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　　生命由什么组成

　　蛋白质是一切细胞和组织结构的重要组成成分。人和动物体的各个组成部分,如脏器、肌肉、皮肤、血液,以及植物的种子等,都主要由蛋白质构成。在大多数细胞中,蛋白质要占到细胞干物质的90％以上,连最简单的单细胞生物如大肠杆菌,每个菌体含有的蛋白质种类估计也有3000种以上。蛋白质不仅是生物体的重要组成成分,它还在生命活动中起着极其重要的作用,运动、呼吸、营养输送、神经传导、思维、记忆等生命的活动,主要是通过蛋白质去实现的,生命的新陈代谢也是在一种特殊的蛋白质——酶的催化下进行的。

　　一切生物的细胞里面,不仅含有蛋白质,也都含有核酸。核酸是生命体遗传信息的携带者,对生命体的生长、遗传、变异起着至关重要的作用。而且,生命体内合成蛋白质的过程,必须在核酸的参与下才能完成。

　　这就是说,蛋白质和核酸构成了生命的物质基础,而生命活动实质上是蛋白质和核酸运动的体现。可以说,生命的本质归根结底在于生物在分子水平上的微观运动。

　　核酸的发现

　　核酸是由瑞士的生物学家米歇尔发现的。1868年,他利用外科手术绷带上的脓细胞作材料,从细胞核中分离出了一种含磷的酸性物质,因为这种物质来源于细胞核,所以起名核素,其实,核素是核酸和蛋白质的复合体。

　　在1871—1873年期间,米歇尔通过对鲑鱼精子头部的实验,又进一步证明了细胞核主要不是由蛋白质组成,而主要由一种含磷的物质组成,后来这种物质被定名为核酸,意思是"细胞核中发现的一种酸性物质"。

　　分子机器有序运转

　　蛋白质和核酸分子都由几千乃至几十万个原子组成,称为生物大分子。每一个生物大分子都可以看做是一架生命的分子机器。所有的生命活动过程都由结构复杂而有序的分子机器进行调节与控制。这些分子机器除了蛋白质和核酸之外,还包括其他一些生物大分子或大分子集团,如糖类、脂类以及生物大分子的复合物。正是依靠了生命体内微观世界中众多的分子机器的有序运转、协同配合,生命体才有了活力。

　　打开分子机器看一看

　　1968年,香港地区发生了一次十分厉害的病毒性流感,当时缺乏有效的治疗方法。20年后,研究人员测出了这种流感病毒外壳蛋白质的分子结构,也测出了这种蛋白质与人体中某种分子结合后形成的复合物的结构,这种复合物的形成正是人被病毒传染的原因。了解了这些分子的结构后,研究人员用人工方法合成出了一种特殊结构的抗病毒药物,这种药物能与病毒蛋白结合,阻止病毒对人体细胞感染,从而可以预防这种流感的传染。

　　这个事例可以说明,一旦了解了生物大分子的结构,人类就会大大加深对生命功能的认识。

　　构成生物大分子的原子主要有氢、碳、氮、氧、磷、硫以及少量的金属原子,每个原子在大分子中都具有特定的三维空间排列,在空间中占有特定的位置。组成生物大分子的原子种类以及每个原子和电子之间的相互作用,决定了这个生物大分子执行怎样的生命功能,也就是说,生物大分子结构及其与功能的关系,是揭示生命本质的突破点。通过测定生物大分子的结构,并通过对结构与功能间相互关系的分析,可以了解生物大分子的功能,还可以通过将一个未知的生物大分子与已知的生物大分子进行比较,了解或估计这个未知分子的生物功能。例如,光合作用的机理是世界各国的科学家一直致力于揭示的生命奥秘,1987年,科学家们首次测定了植物光合作用的核心机构——光反应中心的三维结构,从而在分子水平上揭示了太阳的光能如何转化为有机物的化学能的秘密。