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细胞的物流系统

(2013-11-19 11:37:49)
标签:

糖尿病

基因

病毒

基因突变

也是

健康

分类: 健康话题

  解读2013年诺贝尔医学生理学奖,多家媒体极尽所能而欲通俗,可是没有生物学背景的人仍然看不懂。本报试解读如下。

  生物是由细胞组成的,但病毒除外,病毒不是细胞,不属于细胞生物。病毒就是一团乱麻般的蛋白质包裹着一根麻花般的DNA(脱氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)。病毒自己不能复制(即繁殖),它必须寄生在细胞内才能复制。感冒病毒侵入你的细胞并复制,复制到一定的量,你就表现出感冒症状。

  细菌属于单细胞生物,即一个细菌只有一个细胞。细菌很小,只有几微米,甚至零点几微米。1000微米等于1毫米。细菌再小也比病毒大,大一百倍甚至几百倍。

  真菌有单细胞的,也有多细胞的。我们常见的霉菌、酵母菌是单细胞的,我们吃的蘑菇、平菇等食用菌是多细胞的。

  植物、动物、人都是多细胞生物,细胞多得无数。人体细胞总数有50万亿左右。

  细菌、真菌、植物的细胞构造是:细胞壁、细胞质、细胞核;人和动物的细胞构造是:细胞膜、细胞质、细胞核。

  每一个细胞,就是一个工厂,在不停地合成分子、分解分子,这些分子各式各样,如我们熟悉的蛋白质、脂肪、糖、维生素、酶、激素等等,还有许多是我们不熟悉的。这些分子不能都堆积在细胞内,它们必须被运输到生物体的各个部位,怎样运输呢?2013年诺贝尔医学生理学奖,就授给了研究细胞物流系统的3位科学家。他们分别是美国科学家谢克曼、罗斯曼和德国科学家聚德霍夫。

  细胞内的分子,需要被囊泡包裹才能被运输。姑且把囊泡看做肥皂泡吧,这样比喻是不恰当的,但是便于我们想象和理解。分子为什么不能直接运动、运行、移动呢?原来,细胞内、细胞间充满液体,而分子不会游泳,但是囊泡就是船。构成囊泡的材料是蛋白质。

  谢克曼发现了一系列基因,这些基因决定囊泡的蛋白质。基因怎样决定蛋白质的呢?原来,基因存在于细胞核里的DNA(脱氧核糖核酸)上,DNA是一条很大的分子,一个基因就是DNA的一个微小的片段,细胞核里有几十条DNA,几千、几万个基因;在细胞核里,一个基因可以复制出自己的一半,假如基因的结构是个“日”字,那么它的一半就是一个“E”,E可以从细胞核里出来,作为催化物,催化蛋白质的合成;不同的E,催化的蛋白质,结构是不一样的,所谓结构不一样,就是组成蛋白质的氨基酸的种类不同、连接顺序不同,氨基酸有20种,不同种类的不同排列组合,是个天文数字,至于人体,则有10万种蛋白质;有些蛋白质,属于酶,人体有5000种酶,每一种酶催化一种有机分子的合成或分解;蛋白质以及其他有机分子构成像囊泡这样的细胞内的“零件”,也构成各种细胞、组织、器官,各种细胞、组织、器官表现各种性状和功能;追根溯源,是基因决定着一切。由此,就可以说,每一种蛋白质对应一个基因,而囊泡是由一系列蛋白质构成的,那么就可以找到与之对应的一系列基因,但是找的过程谈何容易,而谢克曼找到了,所以他获奖了。

  囊泡包裹着分子,怎样穿过细胞膜呢?细胞膜也是由一系列蛋白质构成的,罗斯曼发现,囊泡的蛋白质和细胞膜某个部位的蛋白质,结构近似甚至一样,那么就相互亲合直至融合,融合以后,细胞膜就会凸出,凸出来的就是囊泡,囊泡释放分子,分子再被别的细胞里的囊泡包裹,继续被运输。

  聚德霍夫发现神经递质(一种分子,传递神经信号)也是被囊泡包裹,从这个神经细胞运输到那个神经细胞的,神经信号就是这样传导的。

  以上基础理论具有潜在的应用价值。比如,基因突变,导致囊泡运输功能丧失,那么细胞的物流系统就会瘫痪。比如胰岛素,虽然分泌正常,但如果运不出去,也会得糖尿病。

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