100微米 出人意料的细节出现了,我们几乎认不出来了。在那更深的地方,我们将进入一个人体内部的世界,我们对于它和对遥远的恒星一样陌生。 【此图所示区域的边长约为100微米(micron,μm),即10-4次方米。】
10微米 穿过表皮,我们进入了一根有血液进出的毛细血管。大多数血红细胞都是小小的、不完整的、短命的饼状结构,血液的颜色其实是它们的颜色。这个白色的细胞叫淋巴细胞,它的寿命较长,而且是免疫系统——抵御细菌感染的一种细胞及化学策略——的一份子。 【此图所示区域的边长约为10微米,即10-5次方米。生物体内大多数细胞的大小都在10微米上下。当然也有例外。人体内部个头最大的单个细胞是女性的卵子,直径约0.1毫米,即100微米。而世界上最大的单个细胞是鸵鸟的蛋,直径是分米量级的。】
1微米 我们现在位于多褶的淋巴细胞内部,却发现了另一个表面,这是在细胞内部包裹着细胞核的一层膜,起保护作用的。这些微小的孔隙允许里面的物质流到外面更大的细胞内部空间。每一个完整的细胞都有这样一个细胞核,它发出的分子指令控制着细胞的一生。一个人体内的细胞数目,比一个星系内的恒星数目要多一百倍。 【此图所示区域的边长约为1微米,即10-6次方米。】
100纳米 在细胞核内部被紧紧地包裹起来的,是大量的长链状分子,这些绕在一起的DNA卷,在细胞核内狭窄的空间内巧妙地绞缠、折叠在一起。每次细胞分裂时这些至关重要的指令都会被精确地复制。人体中每个细胞的细胞核内都有46个(23对)染色体,每个染色体都由这样一大段DNA卷折叠而成,如果全部伸开的话,该DNA分子链将有几厘米长。 【此图所示区域的边长约为0.1微米,也可以说是1000埃(Angstrom),即10-7次方米。一条DNA分子链的直径约为20埃,而它自己绕在一起形成的一段DNA卷,直径约100埃。】
10纳米 仔细看DNA卷,我们看到的是扭曲的、长长的分子梯,即双螺旋结构。各个器官的特性都储存在不同位置的连续分子段中。那些化学信息是用4个字母的分子语言连篇累牍地写出来的。一套语言,使用终身;但在各人身体内的细胞里被复述的故事,彼此又不完全相同。分子梯的双链在细胞复制时分开,作为复制全新的分子梯时的模板。 【此图所示区域的边长约为100埃,即10-8次方米。DNA内的生命信息是用4种核苷酸来记录的:腺嘌呤(deoxyAdenosine monophosphate,A)、胸腺嘧啶(deoxyThymidine monophosphate,T)、鸟嘌呤(deoxyGuanosine monophosphate,G)和胞嘧啶(deoxyCytidine monophosphate,C)。核苷酸的配对规则是A-T,G-C。在指导细胞的活动时,DNA先将需要表达的信息转给一种“信使RNA”,而“信使RNA”上每3个核苷酸代表一种蛋白质。蛋白质共有20种,而4种核苷酸,3个一起就有43,共64种可能性,足以代表所有种类的蛋白质。】
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