《細(xì)胞：一個(gè)和諧的社會(huì)》：
　　第一章
　　和諧社會(huì)話細(xì)胞
　　我們的家園——地球，是我們生活的搖籃。我們賴以生存的生物圈生活著各種各樣的生物，這些生物千姿百態(tài)，各具特色。如果我們把視界縮小，會(huì)發(fā)現(xiàn)：所有生物，無(wú)論大象還是螞蟻，不管巨杉還是小草，它們都是由細(xì)胞構(gòu)成的。細(xì)胞是生命有機(jī)體最基本的結(jié)構(gòu)和功能單位，一切生命現(xiàn)象都是細(xì)胞活動(dòng)的表現(xiàn)。生命并不神秘，實(shí)際上生命是細(xì)胞特有的屬性，沒(méi)有細(xì)胞就沒(méi)有生命，也就不會(huì)有蒼松翠柏、繁花似錦、鷹擊長(zhǎng)空、魚翔水底、鳥語(yǔ)花香、鶯歌燕舞 萬(wàn)物生機(jī)勃勃的景象！正是由于細(xì)胞具有這一獨(dú)特的屬性，從而使細(xì)胞在生命起源和個(gè)體發(fā)生過(guò)程中占有獨(dú)特的地位。在生命起源過(guò)程中，細(xì)胞的誕生即伴隨著生命的出現(xiàn)；在個(gè)體發(fā)生中，生物通過(guò)細(xì)胞進(jìn)行繁衍和延續(xù)。
　　“其大無(wú)外，其小無(wú)內(nèi)”。細(xì)胞是一個(gè)系統(tǒng)，細(xì)胞器在機(jī)能上相當(dāng)于人體內(nèi)的組織和器官，細(xì)胞的細(xì)胞器系統(tǒng)所運(yùn)用的生化機(jī)制本質(zhì)上與人類器官系統(tǒng)所運(yùn)用的機(jī)制是完全一樣的。雖然人體由數(shù)以萬(wàn)億計(jì)的細(xì)胞組成，但我們體內(nèi)沒(méi)有哪一個(gè)機(jī)能是單細(xì)胞不曾表現(xiàn)過(guò)的“新”機(jī)能。每一個(gè)真核細(xì)胞都擁有在機(jī)能上相當(dāng)于人類各器官系統(tǒng)的組成部分，如神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、排泄系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、肌肉和骨骼系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、皮膚系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)乃至原始免疫系統(tǒng)。對(duì)于人類社會(huì)這個(gè)大系統(tǒng)，如果把它當(dāng)作一個(gè)有機(jī)體，家庭和企業(yè)就是構(gòu)成社會(huì)的細(xì)胞。人類社會(huì)也可看作一個(gè)細(xì)胞，各級(jí)部門就是細(xì)胞器，個(gè)人是其中的一份子（相當(dāng)于分子），人類社會(huì)這個(gè)大系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)機(jī)制必然可以從細(xì)胞中得到借鑒。
　　細(xì)胞是探索生命奧秘最方便的入口，細(xì)胞是微觀與宏觀最恰當(dāng)?shù)慕狱c(diǎn)。早在1925年著名的細(xì)胞生物學(xué)家Wilson就指出“一切生物學(xué)問(wèn)題的答案都要到細(xì)胞中去尋找”，筆者的感受是：一切社會(huì)學(xué)問(wèn)題的解決都可以在細(xì)胞中找到答案。
　　第一節(jié)細(xì)胞的分子基礎(chǔ)
　　我們生存的環(huán)境是物質(zhì)的世界。我們吃的、穿的、用的，肉眼所見的還有看不見的，統(tǒng)統(tǒng)都是物質(zhì)。當(dāng)然，構(gòu)成生物體的細(xì)胞也不例外。
　　一、分子的量子基礎(chǔ)
　　老子在《道德經(jīng)》第一章中即言道“無(wú)名，天地之始；有名，萬(wàn)物之母�！惫P者認(rèn)為：文中所提及的“無(wú)名”指的是“無(wú)形無(wú)色，無(wú)知無(wú)礙”，實(shí)際上指的就是能源；“有名”實(shí)際上指的就是現(xiàn)象界的“物質(zhì)”。而近代科學(xué)研究也充分印證了能量和物質(zhì)間的關(guān)系，最有名的就是知名科學(xué)家——愛因斯坦提出的能量公式：E=mc2（E是能量，m是質(zhì)量，c是光速）。從與我們?nèi)粘Ｉ�活關(guān)系密切的量子物理角度來(lái)看，我們所接觸到的物質(zhì)，歸根結(jié)底，可以說(shuō)都是由原子組成的，原子是由原子核及其外帶負(fù)電的電子構(gòu)成，而原子核則由帶正電的質(zhì)子與中性的中子組成，電子在外，圍繞著原子核旋轉(zhuǎn)。而原子的質(zhì)子數(shù)不同，組成不同原子序的元素，也就是我們?cè)谥袑W(xué)時(shí)所學(xué)的周期表中的一百多種元素。由于不同元素的電子波函數(shù)各有不同的波長(zhǎng)和頻率，形成不同的電子能態(tài)（energystate），而造就了不同的化學(xué)性質(zhì)，所以我們也可以說(shuō)各個(gè)元素皆以其特定的振動(dòng)頻率保持活動(dòng)，從而產(chǎn)生不同的能量。將原子、原子核及電子三者的大小進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，原子核的體積很小，直徑約為1飛米（fm），是原子直徑的十萬(wàn)分之一，而電子更小。構(gòu)成原子核的質(zhì)子和中子是由夸克組成的，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)夸克實(shí)際上是能源產(chǎn)生的。
　　20世紀(jì)后期以來(lái)，物理學(xué)研究前沿領(lǐng)域——弦理論的發(fā)展，使我們對(duì)物質(zhì)的看法更進(jìn)一步。弦理論一個(gè)基本觀點(diǎn)是：自然界的基本單元，如電子、光子、中微子和夸克等，看起來(lái)像粒子，實(shí)際上都是很小很小的一維弦的不同振動(dòng)模式，正如小提琴上的弦。所有基本粒子，如電子、光子、中微子和夸克等，都是宇宙弦不同振動(dòng)模式或振動(dòng)激發(fā)態(tài)。簡(jiǎn)言之，若把宇宙看作是由宇宙弦組成的大海，那么基本粒子就像水中的泡沫，它們不斷產(chǎn)生，也不斷湮滅。在弦理論之中，過(guò)去認(rèn)為是組成客觀世界的基本粒子，現(xiàn)在都是宇宙弦上的各種“音符”。我們現(xiàn)實(shí)的物質(zhì)世界，其實(shí)是宇宙弦演奏的一曲壯麗交響樂(lè)。
　　二、什么是分子
　�。ㄒ唬┓肿雍�(jiǎn)介
　　從專業(yè)的角度——化學(xué)上看，分子是組成物質(zhì)的一種基本單位，分子是能單獨(dú)存在并保持物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)的最小粒子。分子是一個(gè)電中性、由多個(gè)原子組成的粒子，而原子之間因共價(jià)鍵而連接。
　　分子的概念最早是由意大利的阿莫迪歐?阿伏伽德羅提出的，他于1811年發(fā)表了分子學(xué)說(shuō)，認(rèn)為：“原子是參加化學(xué)反應(yīng)的最小質(zhì)點(diǎn)，分子則是在游離狀態(tài)下單質(zhì)或化合物能夠獨(dú)立存在的最小質(zhì)點(diǎn)。分子是由原子構(gòu)成的，單質(zhì)分子由相同元素的原子構(gòu)成，化合物分子由不同元素的原子構(gòu)成�；瘜W(xué)變化的實(shí)質(zhì)就是不同物質(zhì)的分子中各種原子進(jìn)行重新結(jié)合�！�
　　一個(gè)分子是由多個(gè)原子在共價(jià)鍵中通過(guò)共用電子連接在一起而形成的。它可以由相同化學(xué)元素的原子構(gòu)成，如氧氣（O2）；也可以由不同的元素構(gòu)成，如水分子（H2O）。抽象地講，一個(gè)單一原子也可當(dāng)作是一分子（單原子分子），但在實(shí)際使用時(shí)，“分子”通常指的是多個(gè)原子的化學(xué)化合物。由分子組成的物質(zhì)稱分子化合物。
　　在熱力學(xué)中，構(gòu)成物質(zhì)的分子（如水）、原子（如金）、離子（如氯化鈉）在熱力學(xué)上的表現(xiàn)性質(zhì)都是一樣的，因此，統(tǒng)稱為分子。
　　分子是構(gòu)成物質(zhì)的微小單元，它是能夠獨(dú)立存在并保持物質(zhì)原有的一切化學(xué)性質(zhì)的較小微粒。分子一般由更小的微�！�—原子構(gòu)成。按照組成分子的原子個(gè)數(shù)可分為單原子分子，雙原子分子及多原子分子；按照電性結(jié)構(gòu)可分為有極分子和無(wú)極分子。不同物質(zhì)的分子其微觀結(jié)構(gòu)形狀不同，分子的理想模型是把它看作球型，其直徑大小為10-10m數(shù)量級(jí)。分子質(zhì)量的數(shù)量級(jí)約為10-26kg。
　�。ǘ�）分子的結(jié)構(gòu)特征
　　分子結(jié)構(gòu)或稱分子立體結(jié)構(gòu)、分子形狀、分子幾何，建立在光譜學(xué)數(shù)據(jù)之上，用以描述分子中原子的三維排列方式。分子結(jié)構(gòu)在很大程度上影響了化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)性、極性、相態(tài)、顏色、磁性和生物活性。分子結(jié)構(gòu)涉及原子在空間中的位置，與鍵結(jié)的化學(xué)鍵種類有關(guān)，包括鍵長(zhǎng)、鍵角及相鄰3個(gè)鍵之間的二面角。
　　最簡(jiǎn)單的分子是氫分子，1g氫氣包含1023個(gè)以上的氫分子。一個(gè)水分子中2個(gè)氫原子都連接到一個(gè)中心氧原子上，所成鍵角是104��5°。分子中原子的空間關(guān)系不是固定的，除了分子本身在氣體和液體中的平動(dòng)外，分子結(jié)構(gòu)中的各部分也都處于連續(xù)運(yùn)動(dòng)中。因此分子結(jié)構(gòu)與溫度有關(guān)。分子所處狀態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)、溶解在溶液中或吸附在表面上）不同，分子的精確尺寸也不同。
　　如果把分子看成一個(gè)靜電平衡體系：電子和原子核的引力傾向于最大，電子間的斥力傾向于最小，各原子核和相鄰原子中電子的引力也是很重要的。為了使負(fù)電中心的斥力減至最小，體系盡可能對(duì)稱的排列，所以當(dāng)體系有2個(gè)電子對(duì)時(shí)，它們呈線性排列（鍵角180°）；有3個(gè)電子對(duì)時(shí)呈三角平面排列，鍵角120°。
　�。ㄈ�）分子的基本特性
　　分子基本特性如下：
　�。�1）分子之間有空隙，有間隔。最好的證明就是：取50mL乙醇和50mL水，混合之后，體積卻小于100mL。
　�。�2）一切構(gòu)成物質(zhì)的分子都在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。溫度越高，分子擴(kuò)散越快，固體、液體、氣體中，氣體擴(kuò)散最快。由于分子的運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān)，因此這種運(yùn)動(dòng)稱為分子的熱運(yùn)動(dòng)。同種分子化學(xué)性質(zhì)相同，不同種分子化學(xué)性質(zhì)不同。
　�。�3）分子很小，但有一定的體積和質(zhì)量。
　　（4）同種物質(zhì)的分子性質(zhì)相同，不同種物質(zhì)的分子性質(zhì)不同。
　　三、構(gòu)成細(xì)胞的主要分子
　　正像細(xì)胞是構(gòu)成生物的基本元件一樣，化學(xué)分子是細(xì)胞的基本成分。
　　細(xì)胞中含有無(wú)機(jī)物和有機(jī)物。無(wú)機(jī)物中有大量的水，還有少量無(wú)機(jī)離子，包括K+、Na+、Mg2+、Ca2+和Cl-等。細(xì)胞中有機(jī)物達(dá)幾千種之多，約占細(xì)胞干重的90％以上，它們主要由碳、氫、氧、氮等元素組成。
　　有機(jī)物有小分子、中等分子和大分子。小分子，包括大分子的單體，如核苷酸、氨基酸及葡萄糖、果糖、蔗糖等；中等分子，有脂類（lipid）、糖酵解等中間代謝產(chǎn)物；生物大分子，由幾種稱為單體（monomer）的若干小分子聚合而成，包括大量的蛋白質(zhì)、糖類和少量的核酸（如DNA、mRNA、tRNA）等。
　　活細(xì)胞的生命活動(dòng)表現(xiàn)為遺傳、代謝和生理等活動(dòng)，這些活動(dòng)都與物質(zhì)分子的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)有關(guān)，細(xì)胞每時(shí)每刻都在進(jìn)行著成千上萬(wàn)的化學(xué)反應(yīng)。細(xì)胞內(nèi)的代謝和各種復(fù)雜的生理活動(dòng)都遵守化學(xué)和物理規(guī)律，細(xì)胞的化學(xué)反應(yīng)也涉及能量的轉(zhuǎn)化。細(xì)胞是高度有序的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，要維持這樣的有序結(jié)構(gòu)也要消耗能量。細(xì)胞以化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)，進(jìn)行“自我復(fù)制，自我裝配，自我調(diào)節(jié)”。
　　第二節(jié)水是生命之源
　　“水是生命之源”，這句話大家一定不陌生。在我們的家園——地球上，海洋、河流、湖泊占地球面積71%，地球上水的體積大約有1360000000km3；生命起源于水，水是人體含量最多的一種營(yíng)養(yǎng)素，占到人體重的60%~80%。青壯年體內(nèi)含水70%（最接近地球含水之比例，與自然相仿，也是創(chuàng)造力最強(qiáng)的年華），嬰兒體內(nèi)含水達(dá)80%，老年人體內(nèi)也有60%的水。人體血液中所含水分占83%；水在肌肉中占76%；在心臟、肺臟中占80%；在腎臟中占83%；肝臟中占68%；腦中占75%；即使看來(lái)很健壯、堅(jiān)硬的骨也有20%以上的水。構(gòu)成人體的基本成分是細(xì)胞，水在細(xì)胞中的重要地位顯而易見。
　　一、水的性質(zhì)
　　水分子（H2O）是由兩種不同的元素構(gòu)成的小分子，由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子構(gòu)成。水分子是保持水的特性的最小單元，水是無(wú)色無(wú)味的液體。一個(gè)水分子可用電解法或其他方法分解成兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子，但這時(shí)它的特性已和水完全不同了。
　　水在細(xì)胞生命中以兩種方式存在：一種是游離水，約占細(xì)胞總水量的95％；另一種是結(jié)合水，通過(guò)氫鍵或其他鍵同構(gòu)成生命的主要大分子物質(zhì)——蛋白質(zhì)結(jié)合，此種水占4%~5％。
　　（一）水分子是偶極子
　　水分子中的2條共價(jià)鍵高度極化，電荷分布是不對(duì)稱的，一側(cè)顯正電性，另一側(cè)顯負(fù)電性，從而表現(xiàn)出電極性，是一個(gè)典型的偶極子（圖1��1）。由于水分子具有這一特性，它既可以同蛋白質(zhì)中的正電荷結(jié)合，也可以同負(fù)電荷結(jié)合。蛋白質(zhì)中每一個(gè)氨基酸（構(gòu)成蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元）平均可結(jié)合2��6個(gè)水分子。
　　（二）水分子間可形成氫鍵
　　由于水分子是偶極子，因而在水分子之間和水分子與其他極性分子間可建立弱作用力的氫鍵。在水中每一氧原子可與另兩個(gè)水分子的氫原子形成兩個(gè)氫鍵（圖1��2）。氫鍵作用力很弱，因此分子間的氫鍵經(jīng)常處于斷開和重建的過(guò)程中。
　　圖1��1水分子偶極子示意圖圖1��2水分子間形成氫鍵示意圖
　　由于水分子具有極性，產(chǎn)生靜電作用，因而它是一些離子物質(zhì)（如無(wú)機(jī)鹽）的良好溶劑。例如，氯化鈉（NaCl）溶于水中后，Na+可吸引水分子中顯負(fù)電性的O2-，而Cl-則可吸引顯正電性的H+，因而在Na+和Cl-周圍分別形成了一層水（圖1��3）。
　　圖1��3水分子與親水性和疏水性分子相互作用關(guān)系
　�。╝）水分子可在離子周圍形成水層；（b）水分子可與親水性分子形成氫鍵；
　�。╟）非極性分子為疏水性分子，不能與水分子形成氫鍵
　　上面提到的NaCl就是我們?nèi)粘Ｉ�活一日三餐少不了的食鹽的主要成分。用氯化鈉和水配成0.9％的溶液就是被稱為哺乳類的生理鹽水。說(shuō)明這一濃度很重要，動(dòng)物體內(nèi)的氯化鈉有一定濃度，如哺乳動(dòng)物體內(nèi)的氯化鈉濃度是0��9％，只有在這一濃度下，我們體內(nèi)的細(xì)胞才能保持等滲狀態(tài)，也就是說(shuō)我們體內(nèi)的細(xì)胞只有在這一濃度下才不至于失水而收縮或吸水而膨脹，能夠正常地存活。您是否留意到醫(yī)院里護(hù)士在給患者輸液時(shí)，是將所用的藥品打到盛“生理鹽水”的容器里再輸?shù)届o脈血管里的�，F(xiàn)在流行的干細(xì)胞療法，干細(xì)胞培養(yǎng)達(dá)一定數(shù)量時(shí)，就是用生理鹽水洗過(guò)后再保存在生理鹽水中送達(dá)目的地，給患者注射。當(dāng)然這一切要在無(wú)菌條件下進(jìn)行。
　　談到食鹽，我們每天都要攝取，鹽是體內(nèi)不可缺少的物質(zhì)。不過(guò)，每天攝入的食鹽不宜過(guò)多�！爸袊�(guó)居民健康膳食指南”中提到“建議每人每天食鹽攝入量不超過(guò)6g，包括醬油、醬菜、醬中的食鹽量”。當(dāng)然，好像沒(méi)有多少家庭精確稱量而使用食鹽，僅僅是本著清淡的原則而已。否則，許多疾病會(huì)上身，部分高血壓患者就是由口味重造成的。食用過(guò)量的鹽，血管要增壓壓力來(lái)適應(yīng)。只要適當(dāng)減少日攝入食鹽量，血壓就有可能慢慢恢復(fù)正常。
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