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01 细胞的特性(第4页)

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但在细菌中,这一数字或可进行估算。

细菌40%的体积由大约100万个可溶性蛋白质分子所组成,3%由500万个小分子构成,2%由DNA构成,20%由细胞膜和细菌表面的细胞壁构成,其余内容物则由合成蛋白质所需的分子机器(包括2000个核糖体)构成。

以上数字在动物与植物细胞体系中可以按比例放大1000倍,这是因为动物与植物细胞具有更大的体积,可能包含数百个独立的细胞器,如线粒体,以及大约1000万个核糖体。

核糖体是对蛋白质进行组装的小型分子机器,在维持细胞状态和细胞分裂前合成新蛋白质的过程中发挥着不可或缺的作用。

很难找到能够在工作模式上与普通细胞媲美的人造机器。

地球上最大的超级计算机或许能望其项背,但仍缺乏通过更快速的处理器进行物理复制的能力。

这一观点听起来似乎有些极端,但如果能意识到细胞用了大约40亿年的时间,在自然选择的持续压力驱动下,才获得了如今相互协作的能力,这一切就变得合理多了。

简单来说,自然选择意味着如果细胞能够适应环境并实现繁殖,那么它将生存下来;反之,则意味着死亡。

在这一过程中,细胞进化出一个自我传播、自我维护与自我修复的系统,其运行效率连人造机器也望尘莫及。

大多数纳米技术项目(分子尺度的功能系统工程)的目标是使体系中的分子反应效率能够达到活细胞中所观察到的水平。

除了高效的新陈代谢,细胞还具有极佳的结构刚度。

例如,细胞造就了木材、棕榈树以及竹子的良好机械性能,即便与人造的类似物相比,也具有十分出色的优点。

在东亚及东南亚诸国,有一些高层建筑就是由当地的竹子而非钢筋支架建成的。

组织与分化

真核细胞的主要特征是能够改变自身形状、细胞内组分以及新陈代谢,以保证完成分化这一特定任务。

通过分化,细胞可以聚集形成多细胞组织,并进一步组合成器官,进而形成整个生命体(如人类)。

人体由大约200种不同类型的细胞组成,这些细胞可形成四种主要的组织:上皮组织(皮肤)、结缔组织(血液、骨骼与软骨)、肌肉组织以及神经组织。

细胞的增殖速度大相径庭:快则如**,成年男子的心脏每跳动一次,就会有1000个**生成;慢则如神经细胞,可终生存活而不再分裂。

在我们体内,一些血细胞仅能存活8小时,而红细胞则可以参与血液循环约120天。

作为细胞分化的一个典型例子,不妨来简单了解一下构成我们体表屏障的细胞——角质细胞。

角质细胞是皮肤表面的细胞在经历重大“重构”

(分化)后形成的特殊细胞,其形状呈扁平多边形,主要由角蛋白(与构成指甲、头发与鸟类羽毛的蛋白质相同)构成。

每个角质细胞在体表停留大约一天的时间,随后脱落,并被下面的皮肤细胞取代。

因此,我们每天都会以全新的皮肤细胞来迎接这个世界。

脱落的角质细胞由位于其下侧的原始细胞补充,原始细胞在跨越由24层细胞构成的皮肤层的过程中不断进行细胞分化,直到到达顶端。

顶层的角质细胞在脱落的同时可以有效地除去堆积在体表的细胞碎片、细菌(每平方厘米高达750万个),以及各种试图定植于我们体表的真菌。

一个成年人皮肤的表面积大约为2平方米,而在每平方毫米的皮肤上有1000个角质细胞。

因此,人体每天损失(及替换)的细胞数量大约在20亿个。

60%的家庭灰尘来源于我们所脱落的皮肤细胞,而那些刚好脱落在**的细胞则成为生活在床垫中的上百万个尘螨的食物。

尽管人类身体其他部分的新陈代谢不都是以如此快的速度进行的,但皮肤作为人体最大的器官,可以为我们理解细胞的基本特性——复制、分裂、分化、作为组织的一部分发挥其正常的生理功能,并最终走向死亡,提供一个很好的例子。

单细胞生物简单吗

皮肤细胞作为生命体的一小部分,其生存目的较为单一。

与之形成鲜明对比的是单细胞生物,其个体很小,曾被认为是“简单”

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