从原子到生物

生命是一种非常神奇的存在，人类孜孜以求，希望能够了解到生命的真谛。从古希腊哲学家德谟克利特提出了原子论的思想到科学家理解生物的构造经历了有上千年时间。组成生命的有机物和非生命的无机物之前是有着紧密的联系，二者之间是可以相互转换的。

地球上的绿色植物，通过光合作用，使用太阳能把水和二氧化碳合成成为碳水化合物，为生命的维持和成长提供了最基本的能量来源。食草动物通过食用植物，来直接获取碳水化合物，而食肉动物则直接通过食用食草或其他食肉动物来直接获得生命所需的碳水化合物，蛋白质和脂类。生物死亡之后又会被各种细菌进行分解，变成可以被重新利用的材料。

从结构角度看，生物体是如何通过原子一层一层的搭建起来的呢？

1. 原子，离子

我们需要从原子开始说起，大家都知道原子是通过原子核和围绕原子核运行的电子组成的，原子核是由不带电的中子和带正电荷的质子所组成的。存在最多的，也是最简单的原子就是氢原子，它包含一个质子和一个电子，对于有机体来说还有一个关键的元素就是碳，它包含6个质子和6个电子。

离子就是原子因为失去或者获得电子后所得到的，常见的氢离子就是氢原子失去了外层的一个电子得到的，因此它携带了一个正电荷。大家都听说过水是生命之源，实际上水中就有H+ 和HO-存在，水分子是极性分子，因此它能够溶解像糖，盐这类极性分子，而没有办法溶解脂肪类由非极性分子组成的物质。

2. 分子

分子是由不同的原子通过化学键结合形成的，例如水分子H2O，二氧化碳分子CO2。而要组成生物体的分子主要是大分子，例如碳水化合物，蛋白质，脂类和核酸，这是组成生命的最基本和最重要的大分子。

碳水化合物就是我们通常认为的糖类，包含单糖，例如葡萄糖，果糖；由少量单糖聚合成的低聚糖，例如蔗糖；最后是由大量的单糖聚合成的多聚糖，例如糖原，淀粉，纤维素等。碳水化合物是生物体内最重要的能量来源。

蛋白质是由氨基酸组成的，蛋白质的种类非常多，大部分的酶也都是蛋白质，蛋白质是形成组织和器官的重要组成部分。脂类的种类也非常的多，脂类是厌水的，能够将组织和水隔离开，细胞膜，羽毛，甚至叶子的表面都有脂类。

3. 细胞器

细胞器是散落在细胞质内部的有特定功能的微型结构，叶绿体和线粒体是最熟悉的细胞器。植物的光合作用就是在叶绿体中完成的，将光能转化成化学能存储在碳水化合物中。线粒体最重要的功能是进行能量转化，将碳水化合物中的能量转化成ATP总的能量，这样细胞进行新陈代谢的时候，就可以直接从ATP中获得能量。

4. 细胞

细胞主要由细胞膜，细胞质和细胞核组成。细胞膜主要由脂类，蛋白质和糖类构成。细胞器就是一细胞质的一部分，存在于细胞膜和细胞核之间。细胞核里面最重要的就是染色体，主要由蛋白质和核酸构成。

5. 组织

组织是由相似细胞和它们的细胞外基质组成的集合，它们共同起着特定的作用。例如我们的皮肤就属于上皮组织，这是人体最大的组织。

6. 器官，器官系统

器官是能够完成特定功能的组织的集合。例如脑控制人的语言，思考能力；心脏为血液的流动提供压力，将血液输送到人体各个部分；器官系统由两个或者多个器官共同组成，并能够完成生物体的特定功能，例如人的神经系统，它是由中枢神经系统和周围神经系统组成的，负责收集，传输和处理信息。

7. 生物体

生物体是有生命的个体，由器官系统组成。

生物体内部时刻都在进行着大量的化学反应，存储和释放能量，生产各种维持生命所需要的基础物质，进行信号的传递和处理等等。我们感受到生物体都是一个连续的实体，然而原子99.9%的体积都是空的，因此生物体99.9%的体积实际都是空的。从结构上看，生物体是由原子和原子之间的力所构建起来的，这样从及其微观的层面来看，我觉得有点类似于我们看到的宇宙，大部分体积都是空旷的，星体之间通过相互吸引来构建出一个特定的结构。