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本帖最后由 凰龍泰 于 2016-8-17 19:00 编辑 & Y+ z! M) r' x+ K
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虽然细胞是生命的最小单位,但它却是地球上最早的全自动化“工厂”。细胞里可自动安装或调换各种加工工具,从加工部件到装配、以至每道成品检查和修复都可自动完成。可以想象,细胞内的各种生物大、小分子忙碌的场面,比现代最高科技的全自动化工厂里的工业机器或机器人的工作场面更加震撼!
/ U! g; M. J; j6 s一、具有活性的生物分子是微生命体的假说% k1 {: e( y- j- T7 j
1、酶分子是微小的生命体的假设
) p# S0 x- z S. _) `+ Z! ^0 {' _; f什么是细胞代谢呢?细胞代谢:细胞中每时每刻都在进行着的多种化学反应。细胞代谢的生化反应有很多的步骤,而每一步都离不开酶。
8 v. J( v' w- m7 W& I) E' Y一路以来,所有的科学家都认为:酶是通过降低化学反应的活化能(用Ea或ΔG表示)来加快反应速率的。但本人有不同的看法,本人认为各种具有活性的酶分子类似于人类使用的各种全自动的机器人,例如DNA或RNA聚合酶就像一辆全自动的“小火车”一样,它们在基因轨道上行走,既有启动、运行和停车等环节,还能够边行走边把4种不同的脱氧核苷酸或核苷酸极其精准的、稳稳当当连接起来,生产出DNA或RNA链条。其产品质量及全过程的全自动化程度就连我们现代连接自行车的链条的生产线都望尘莫及。可见DNA或RNA聚合酶所谓的高效率的催化能力,实际上是像活机器人那样在进行快速的工作。其余的酶的工作模型可照此类推。+ p9 k$ X: P2 D$ V* g' k
为何酶具有专一性,每一种酶只能催化一种或一类化学反应?是因为酶具有像人类的眼睛一样的识别特性,它们能够在细胞内极其复杂的内含物中,精准的识别到它们的底物及反应(工作)的位置。至于它们是通过什么途径进行识别的,这该是另一个世界谜团。所以我说酶分子与无机催化剂不同,酶分子是微小的生命体,它们是通过工作(活性)的形式使底物发生反应的。& R+ y% X& z8 h9 S, W* M
虽然,酶在生物体内参与每一次反应后,它本身的性质和数量都不会发生改变(与催化剂相似)。但酶必须在较为温和的条件下才起作用。一般来说,动物体内的酶最适温度在35到40℃之间,植物体内的酶最适温度在40-50℃之间;细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大,有的酶最适温度可高达70℃。动物体内的酶最适PH大多在6.5-8.0之间,但也有例外,如胃蛋白酶的最适PH为1.8,植物体内的酶最适PH大多在4.5-6.5之间。因此酶的工作环境与地球上相应的生物的生存环境近似。由于大多数酶是蛋白质,因而高温、强酸、强碱等均可使酶遭受不可逆的破坏,导致酶的催化作用完全丧失,即这时的酶已经死了。所以酶具有生(活着)与死(失活)的特性。所以我说酶分子是微小的生命体。
" s7 H. Y+ k: ^既然酶具有生(活性)与死(失活)的特性。又怎样解释酶活性的可调节性?我们知道,有些酶的催化活性可受许多因素的影响,如别构酶受别构剂的调节,有的酶受共价修饰的调节,激素和神经体液通过第二信使对酶活力进行调节,以及诱导剂或阻抑剂对细胞内酶含量(改变酶合成与分解速度)的调节等。本人认为,没有死的酶的活性的调节,与动物(包括人类)在睡眠时与清醒时、植物在白天时与黑夜时的情形相类似,如人的所有肢体的活动(如运动、工作、猎食或交配等等)都是在清醒状态下才能进行。在睡眠时所有的肢体的活动都不能进行,就是一个活死人。所以,酶的工作(活性)与所有的生物一样,具有“睡眠”和“清醒”两种状态,只是它们调节的方式不一样而已。
8 o( N) M# |! Z8 Y0 O- P! W0 Z7 R综合上述的分析,我们得出一个结论:酶参与的化学反应并不是仅仅是降低化学反应的活化能那么简单,酶参与的化学反应的过程,可能就是具有特殊技能的微小生命体在进行特定的工作。& ^1 D; @' R1 x' A4 B
2、蛋白质分子是微小的生命体的假设
) n, ]) r! F% P/ |- h 由于蛋白质是细胞组份中含量最丰富,是功能最多的生物大分子。几乎全部生命过程及所有细胞活动都离不开蛋白质。自然界蛋白质的种类繁多,它广泛大量存在于生物界。例如,酶蛋白;细胞骨架系统类的蛋白质分子;转录因子;细胞通信系统中的信号蛋白、转导蛋白或受体蛋白等,它们负责细胞代谢活性,基因表达或细胞运动等多方面的功能;另外还有免疫蛋白、运输蛋白、运动蛋白、细胞周期蛋白、通道蛋白,凋亡蛋白……等等;另外,在自然界,很多的细胞能够合成各自特有的蛋白质。例如,红细胞合成血红蛋白,胰岛细胞合成胰岛素,淋巴细胞合成免疫球蛋白等。总之蛋白质的生物学功能最多、最为广泛,因此,蛋白质类的活微机器人最多,能胜任很多很多的生化反应及工作。 $ Z" F4 v1 W+ |: k* m8 C: |
由于高温、强酸、强碱等均可使蛋白质遭受不可逆破坏,导致蛋白质的功能完全丧失,即这时的蛋白质已经死了。所以蛋白质也是具有生(活着)与死(失活)的特性。所以我说蛋白质分子是微小的生命体。9 r! [9 D6 e, w: ?; _
3、肽链也是微小的生命体的假设7 z0 [. e4 q: \, u* n
大多数的酶是蛋白质,是生物大分子。分子质量至少在1万以上,大的可达百万。但某些噬菌体特有的RNA聚合酶则要小得多,仅由一条多肽链组成。例如噬菌体T3和T7的RNA聚合酶分子很相似,二者都不过是一条多肽链,分子量约11000。它们能很快合成RNA。其速率在37℃时可达约200核苷酸/秒。这种酶虽然只能识别噬菌体本身所有的少数几个启动子,不能识别其他启动子。但这足以证明RNA合成所需的机构可以远比宿主的酶小。这种情况说明,噬菌体内的转录仅需一条"最小"的机构——肽链。其余肽链的生物活性可照此类推。所以我认为:仅仅是一条肽链也足矣具备生命的特性,可称为微小的生命体。
( [7 W( R8 ^8 S4、核酸也是微小的生命体的假设
+ x; \2 G3 N, U$ k4 `7 f核酶是生物催化剂。核酶(ribozyme)一词用于描述具有催化活性的RNA分子, 即化学本质是核糖核酸(RNA), 却具有酶的催化功能。核酶的作用底物可以是不同的分子,有些作用底物就是同一RNA分子中的某些部位。核酶的功能很多,有的能够切割RNA, 有的能够切割DNA, 有些还具有RNA 连接酶、磷酸酶等活性。核酶与蛋白质酶相比,其催化效率较低,是一种较为原始的催化酶。$ x7 M3 L C0 w, ^: P4 m
除了发现核酶的催化功能外,近年来,研究发现RNA的功能几乎涉及细胞功能的各个方面,归纳起来有以下功能:RNA也是遗传信息的储存体;RNA病毒是将RNA作为遗传信息的储存形式;传递遗传信息;参与蛋白质的生物合成;参与RNA转录后加工与修饰;某些RNA分子具有蛋白质功能(如核酶);RNA通过各种剪接、编辑和再编码等方式调控基因表达;参与细胞功能调节;在生物进化起了重要作用等等。可见RNA分子的功能具有多样性。
3 B# t: C! k' ]* p- m1 dRNA功能多样性是依赖于RNA的一级结构可以编码、识别和加工遗传信息。依赖于RNA分子高度变异性以及RNA可以灵活折叠形成复杂的空间结构与其他生物分子相互识别和作用。% E9 t$ _6 c& t( p. e \0 ~
1995年又相继发现某些具有特殊结构的DNA也有酶的催化性质。
$ O; \6 F2 e0 j, _同样的,高温、强酸、强碱等均可使肽链、RNA、DNA等分子遭受不可逆破坏,会导致肽链、RNA、DNA等分子完全丧失,即这时的肽链、RNA、DNA等分子已经死了。所以肽链、RNA、DNA等分子也具有生(活着)与死(失活)的特性。所以它们均可称为微小的生命体。& p# i; R4 u- p
二、一个生命体系由无数的微生命体组成的假设- d- g5 g- y) I7 M* m
综合上述分析,生物大、小分子如蛋白质、肽链、核酸等都具备了生命的特性,都可称为微小的生命体。
$ t3 |" C3 Y% ~% W) y9 {* O' y真核生物只有不到5%的DNA用于蛋白质合成所需的基因表达,其余的95%以上的DNA,由于它们的转录产物是RNA链。因此本人推测这大部分(95%以上)的DNA表达产物是:大多数是RNA分子、或只翻译成一条肽链、一些多肽或一些小蛋白质分子。它们都是比酶分子更小的具有活性的分子。由于这些活性分子就是生命体之中的微生命体(或称为微分子机器人),因而这些就是一个生命体在整个个体发育过程中的不可或缺的活性分子(微型机器人),由此推测一个庞大的生命体系由它们与我们已知的5%的DNA的表达产物(蛋白质)完整的配合来支撑。这就是生命的奇妙之处。所以由此推测:一个生命体是由无数的微生命体组成的一个体系。这95%以上的DNA的表达产物:可能是生命体在整个个体发育过程中不断出现的具有特别技能的细胞建筑“工人”(即微分子机器人),它们可能是一过性的出来干活,干完活后随即消失(即降解),由此它们神出鬼没,神秘异常。所以我们对它们了解的甚少。
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