细胞生命系统的构成

细胞，作为最最基础的生命单位，在亿年来地球的生命中总是上演一出又一出的好戏，不乏复制、演化、变异等。每一年，每一万年，每一亿年，由它们组成的生命体无一不体现细胞的独特性，并让维持多姿多彩的生机持续不断。亿年的劳作，直到近代才被人类究查，得以显现其内在的奥秘。今日，我们就一起来了解一下细胞生命系统的构成。

在讨论之前，我们要明确生命何以诞生，因为这也是构成细胞的一部分。

我们都知道，构成细胞的基础是自然界中的物质。但生命的运行要求物质具备一定的有序性，以满足复杂的生命活动。同时，仅有物质是不行的。如果将细胞中所含的所有物质滴入试管中，生命也不可能凭空出现。所以，能量也是一个重要的因素。能量源于温度（太阳、熔岩），源于原子的重组与分子的分裂，以驱动细胞的生命活动。现在看来，生命诞生的条件似乎足够了，但每一个细胞终会有死亡的一天，那么细胞该如何应对死亡？让自己变为永生？对于早期生命来说可能难度较大，那我能否以另一种方式“永生”？没错，这便是自我复制，将自己的遗传物质通过读取、粘贴，传给下一个“自己”，实现永“存”。这便是细胞分裂繁殖的源头。目前看来，万事俱备，但生命仍然缺乏一个场所，一个能让生命是生命的场所。换句话说，就是让自己成为一个真正的个体。我们与他人间隔正是因为有一层独特的外套～皮肤。So，细胞也需要自己的皮肤～细胞膜。如此，细胞内部的能量便能实现浓缩、聚集，以驱动生命，并为不同的生命需求创造新的大分子结构，形成一套完美的系统，细胞部分之间能够链接彼此。这样一来，稳定性不言而现。

接下来，自然是真正的细胞的构成。

那细胞究竟是怎样构成的呢？你可能会说“水”、“核酸”、“大分子蛋白质”、“铁离子”……实际上，上述物质都具备共同点—都由元素组成。例如水中的氢、氧，蛋白质中的氮，糖类中的碳。但这似乎是废话，非生命世界不都是由元素构成的吗？唉，没错，正是因为生物和非生物环境都由元素构成，便能证明生物源于物质世界。除了个别元素如硅在地壳中特殊存在，以及含量不同外，两者之间的化学元素种类并没有明显的差别。这便是生态世界的统一性。同时也验证了“生命从环境中诞生”的理论。但，我们不由发问：生命与环境的构成有相似性，那么细胞的物质构成有无自己的独特性而区别于非生物世界？有。多项研究发现，即便细胞内的元素组成/含量会因为不同生物的生活环境而受到影响（例如鱼在水中生活，体内水分明显高于人类），但在总体物质类别的含量里却出奇的相同。比如碳氢氧氮磷硫以及一些金属离子，这里举人体为例子：

这便是构成生物物质的有序性。

细胞的构成物便主要分为两类，一类是大量存在于细胞之中的元素，包括碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、钙、钠、镁等，占据细胞成分的万分之一一下。而一类则少量存在，如铁、硼、锰、铜、锌、钼，占据细胞成分的万分之一以上。而最主要的大分子糖类、脂质、蛋白质都能通过颜色反应而证明其存在。我们先前可能已经或多或少了解的有机物对人体的作用，事实上，无机物对于人体的作用也不言而喻。大家一定会发现，无论生物类型怎样，水永远都是占据其体内成分含量最高的物质。那么细胞中的水有什么用处呢？

当我们将一粒种子放在阳光下暴晒多天，会出现皱缩（失水）现象。但将其浸泡后，种子会重新变饱满并发芽。显然，水一定在其内部产生了非常重要的作用，能够让其迸发生机。但那么水到底有何魔力？借助化学知识，我们知道水是一种最常见的溶剂，能够将一些特定的物质水解为自由移动的小分子或离子，从而进行相应的化学反应，或呈现不同的形态。生物体内的水恰巧也借用了这样的作用，能够将物质水解为小粒子，承担了物质（养分、废物）的运输，实现了新陈代谢与细胞本身的生理反应。其次，水也为生物提供了丰富的体液，以便其能够自由灵活的运动。比如水分子的无规则运动驱动体内细胞运作，又比如关节内的滑液，能够使我们自如的动弹。如没有滑液，骨骼被磨损的程度一定会大大加深。然后，结合植物的光合作用，我们又可以清楚水可以直接参与生化反应，因为有机物正是水和二氧化碳通过植物的光合作用合成的。那么水会不会参与生物呼吸作用呢？悬念先留下，后期我们会进一步探索。

水的上述作用对于生物来说，已经具备无可比拟的重要性，但事实上水还有更重要的作用。当我们将暴晒后的种子放入试管中炙烤，会发现关闭上会多出一层水雾！当我们将炙烤过后的种子泡入水中，发现种子已经失去了生命体征，不能发芽。这是为什么？首先我们可以提出两个问题：为什么暴晒过后的种子内依旧有水？这部分水在生命体内承担的是什么作用？大家在生活中都做过饭吧，我们在和面团的时候，会将水和面粉混合，但是我们用力挤压面团却出现不了一滴水。这说明，水已经和面粉颗粒结合形成了牢固、稳定的结构。其实在生命体内是一样的。暴晒失去的水在细胞体内以游离的形式存在主要参予细胞的生理活动，而炙烤失去的水则是与细胞内其余大分子物质结合组成了细胞的构成框架。通过他们的特性，们可以将前者命名为自由水，将后者命名为结合水。要知道结合水只占生命体内水的4.5%，但就是如此少的水却起到了维持机体可能性的关键作用。

大家一定会问，水凭借什么拥有两种主要功能？这就不得不提到水的微观分子结构了。是的，水同时具备流动性和吸附性，原因就在于水分子是一种弱电解质。我们都知道水分子是两个氢原子和一个氧原子通过共用电子组合而成的，但是氧原子拥有八个质子，引力较大，所以它仍然会呈现一点负电性。相反，氢原子就会呈现一点正电性。两者微弱的带电性质造就了水的极性，拥有极其微小的引力场。这个引力场还有一个学名名为氢键，能够吸附物质。水分子之间可以通过氢键实现流动性，如果碰上其他大分子物质，氢键便会发挥作用形成水合粒子。这就是为什么水能够溶解一些盐的原因。如此，我们便可以解释为何水同时具备流动性和吸附性了。

水的作用如此神奇，一种物质承担着两种决定性的功能。那么结合水和自由水之间能否进行互相转化呢？相信大家都看过鸡蛋变质，从原来的“黄清分离”到“黄清不分”。这说明鸡蛋中的结合水有一部分变为了自由水。但“变质”一词仅仅体现了鸡蛋是受外力（细菌）的作用而产生如此变化的，生物体能否自己转化？是可以的。数据显示，在寒冷的环境下，某些作物，比如小麦会将体内一部分自由水转化为结合水，以此来提高自身的稳定性与抗逆性。而在温暖的环境下，生物体内的自由水会更多，以此提高自己的代谢速率，使生命力更为旺盛。生物可以根据环境的变化而改变自己的需求，并决定自身的命运。我不得不赞叹其奇妙的自主性。

那么生物体内的无机物是不是仅有水呢？并非如此。我们吃饭的时候会加入盐（氯化钠），其目的不仅是获得独特的“咸”，也具备关键的生理作用。腌制咸菜时，我们会发现当菜品外层有盐时会渗透出许多水分，由此我们可以推断出生命体内以离子形式存在的盐可以调节细胞内外的渗透压以及水分平衡，以为耻正常的生理活动。同时，一些金属离子如钠离子能够起到传输电信号的作用，以及其余特殊作用。如血红蛋白中的铁离子，可以运输氧气，叶绿素中的镁离子可以让叶绿体的光合作用正常运行。除了离子形式的盐，我们也可以发现有一些不能水解的盐会以化合物的形式存在于体内，比如碳酸钙存于骨骼中，发挥着其坚硬的作用，支撑生命的活动。

接下来便是构成细胞的有机物。其实我们在初中已经学习过，构成人体最主要的三种有机物便是糖类蛋白质和脂质。但是大家有没有想过，构成他们的基本元素都离不开碳氮氧氢！这说明，它们极有可能是由一种最基本的碳氧氢化合物组成的。那么这张化合物是什么？

（未完）