生命基本——細胞！
中國微生物菌種查詢網 / 2016-12-09 08:39:30
在過去十年間，人類對細胞活動有更深刻認識。比如，我們現(xiàn)在知道其實沒有原生質這種物質，細胞也不是一個靜止而被動的“口袋”。我們體內每一個活細胞都自成一體，組成動態(tài)而神奇的世界。
不管它如何變化，狀態(tài)卻出奇地穩(wěn)定；不管它如何更新?lián)Q代，卻永遠遵循著跟生命一樣古老的化學和電子原理。對我而言，細胞是一個隱藏的奇跡。
細胞和人體健康
我們體內各種細胞的變化，決定了我們的健康狀況。人生病，就是細胞受到病菌攻擊；要恢復健康就必須由此著手治療。
細胞健康與否，取決于細胞內部數(shù)以萬計的分子的功能運轉以及它所制造的、維護的和世代相傳的每一個微小結構的穩(wěn)定性。
人體就像一個社會，由各種器官和纖維組織組成，它們各司其職，共同維護整個機體的正常功能。
神經系統(tǒng)像電話公司，專門負責傳送資訊。消化系統(tǒng)向器官和纖維組織輸送原料和燃料，然后由器官和纖維組織制造蛋白質，燃燒燃料，為身體的活動提供動力。如果任何一個器官功能減弱，整個機體的功能也會隨之紊亂和衰退。
人體內有近百萬億個細胞，每個細胞自成體系，由大量功能各異的獨立結構“細胞器官”(organelles)組成。
正如身體器官要對身體健康負責一樣，每個細胞器官也必須在不同情況下維持細胞正常功能。細胞器官的組織排列使植物、動物跟更大更復雜的人體一樣擁有專門的細胞和纖維組織。
如果再往下細分，通過比細胞器官更小的單位分子來看，我們會發(fā)現(xiàn)細胞要做的事可真不少。正常情況下，在這個僅有十分一毫米空間里會生產出兩萬種不同蛋白質。每合成一種蛋白質至少需要六個工序——也就是說，每一瞬間都會發(fā)生成千上萬次化學反應——同時，每一種物質都必須在適當時候，以適當形式和適當數(shù)量被輸送到適當?shù)胤健?
糖分解產生能量供應這些化學反應需要。另外，細胞會反復自我重塑；油脂和蛋白質通過代謝轉化、進入細胞膜；碳水化合物轉化成肝糖(即淀粉)被儲存起來。
正如自然界很多物質一樣，細胞中大部份物質也會循環(huán)再生，被反復使用，特別是礦物質。
每一天，人體內有70%的分子被“清倒——經過分解重新組成新的結構。也就是說，人體內大部份的分子每兩周就被清倒一次！
這種穩(wěn)定的物質交換保證人體具有足夠的靈活性，能夠適應不斷變化的外部環(huán)境。
那么，保持健康的關鍵就是保證這些活動的持續(xù)穩(wěn)定性，即為細胞的修復和再生提供最佳的營養(yǎng)。
細胞是一個充滿奧秘的世界，一門蘊含豐富的科學。因為這不是一本教科書——它只是簡單回顧了我的一些生平事跡及我的USANA公司自成立至今多年來的研究進程——所以，我在這里只對細胞的主要結構和功能作簡單概述。
細胞核TheNucleus
細胞核(TheNucleus)是最負盛名的細胞器官，是一切細胞活動的控制中心。所有指揮細胞活動資訊的編碼，都存放在核子入面的去氧核糖核酸(DNA)內。DNA的排列就像兩個互相纏繞的螺旋形帶子(又稱“雙螺旋”)。這一對核苷酸序列互相補充，決定了人體的遺傳密碼。最令人吃驚的是，人體基因中有80%的DNA都是“垃圾”，沒有已知的任何作用。真正有用途的有三萬多種獨立基因，它們各自管理自己的氨基酸序列。人體細胞產生的兩萬多種蛋白質都由這些氨基酸組成。
蛋白質生產的數(shù)量和時間長短，由細胞內或身體內復雜且靈敏度高的回饋系統(tǒng)控制。通常，基因物質與核內蛋白質以松散形式排列在細胞核中，當細胞準備再生產時，它們就被壓縮成一種叫染色體的結構。細胞核外有一層核膜，緊緊地包裹著細胞核。細胞核膜的結構復雜，由內外兩層膜組成，位于核角膜和核膜孔復合體的下面。細胞核膜把核物質跟細胞質分開，但卻允許微小的極性分子和大分子進出，尤其是RNA。這些“RNA信差”大概有幾千個鹼基那么長，它們專門傳遞資訊，指揮蛋白質合成。細胞每次再生產時，細胞膜就會破裂形成兩個新的細胞。
細胞的再生循環(huán)
細胞再生要經過三個步驟：
復制DNA，向再生成的細胞分配復制的染色體，分裂成兩個單獨的新細胞。
通過顯微鏡可以觀察到培養(yǎng)人體細胞的全部過程。在我的纖維培養(yǎng)實驗室里的健康細胞，大約每24小時完成一轉再生循環(huán)，分裂為兩個新的細胞。細胞在再生過程中，不僅會受到來自外部和內部信號的指揮，還要接受檢查，確認再生成的細胞是否已獲得全部的基因組(完整的基因物質成份)。一發(fā)現(xiàn)有染色體偏離、DNA遭到破壞或DNA不完全復制等問題，整個循環(huán)過程就會被中斷。不管是在做試驗還是在人體內，營養(yǎng)不良都會導致細胞再生減緩或中斷。
細胞更新
細胞具有驚人的更新能力，在維持人體功能正常運轉起了舉足輕重的作用。
不同器官有不同情況，但總的來說，人體細胞每兩天就要完成一個生產、磨耗和代換的過程。
有些人體器官的細胞更新得非常頻繁，它們的DNA復制過程必須完美無缺，否則會百病叢生。
我們知道血液細胞的更新非常迅速，腸內膜的上皮細胞也一直不停地以新?lián)Q舊。每一天有近170億的上皮細胞被換掉，小腸的整個表皮每五天就全部更新一次。
人類皮膚大約每27天更新一次，一生中更新的皮膚近千張。每小時中，我們的身體會抖落60萬塊皮屑，加起來每年有1.5磅重。
到七十歲的時候，我們身上掉下來的皮已經達到105磅(48公斤)——相當于一個成年人體重的三分二。(可憐的吸塵器！)
骨骼的改造和重塑過程也日以繼夜不斷進行，到欠上了年紀后才會漸漸緩慢下來。
人體的骨骼每兩年更新一次。由于骨骼在日常生活中磨損得厲害，所以它的更新率也自然而然是最高的?！ ∮行┤梭w器官在履行職責的同時要承受巨大傷害，所以每次都需要更換大量細胞。其中最有代表性的是肝臟，除制造與新陳代謝相關的重要物質如膽固醇和凝固蛋白質等，肝臟還負責化解人體內部的有毒化學物，例如藥物和酒精。
在這個解毒過程中，肝臟細胞以犧牲自我來保護身體而遭到嚴重破壞。如果說肝臟是人體內部器官中更新量最大的也并不為過。
DNA的包裝
人體細胞內的DNA含量可能各不相同，但所含種類卻完全一樣。細胞容納DNA的形式向我們提供了一個進行高效包裝的好例子。
在大腸桿菌中，一個直徑一微米(百萬分一米)、長二微米的細胞必須要容納一個長1300微米的DNA分子，這相當于把一段長為18米(60英尺)的縫紉線放到一只裁縫用頂針里面。
人體細胞的任務就更艱巨了，因為他們必須比大腸桿菌多容納上千倍的DNA。于是他們把DNA帶圍著蛋白質核(組蛋白)纏繞成超螺旋。人體內最大的細胞——女性卵巢中的卵子，體積也不過只有一個英文句號那么大。
如果把卵巢或其他任何一種人體細胞中所有染色體的DNA拉成一根直線的話，它總長可能達到兩米，即六英尺。
剛才我舉例說把一段長為18米(60英尺)的縫紉線放到一只裁縫用頂針里面，現(xiàn)在說得更明白一些，就是把一根長十英里的繩子壓縮五萬倍以后塞進一只一平方英尺寬的盒子里。
如果把人體內一百萬億個細胞中所有的DNA連成一根繩子，長度足以來回地球和月球之間。
DNA的修復
每一個細胞都含有三十億對核苷酸，所以細胞在進行分裂的過程中很容易發(fā)生復制錯誤。
另外，化學物質、輻射或氧化劑也會使DNA遭到破壞。幸運的是，大自然已經為我們準備好幾種不同的DNA復制糾錯系統(tǒng)：細胞中有一百多種酶可以修正在DNA復制過程中，或促使蛋白質合成的復制活動中出現(xiàn)的各種錯誤。氧化性壓力是破壞DNA最主要原因，所以細胞的DNA修復系統(tǒng)也是它的抗氧化劑防御系統(tǒng)的一部份(后面章節(jié)將對此作進一步闡述)。
線粒體Mitochondria
線粒體(Mitochondria)是細胞的能量發(fā)生器，也是細胞中最活躍的組成部份之一。需要大量能量的細胞如肌肉等部位，細胞之中約含有1000到2000個線粒體，每個線粒體都能生產出三磷酸腺酶(ATP)分子，為細胞活動提供足夠能量。
為甚么我們的飲食中有一半——即我們消耗熱量的一半——是碳水化合物和糖類？原因是糖分能較好地制造能量以及ATP物質。無論是甚么時候，每個細胞中都必須要有約十億個備用ATP分子。
ATP的能量來自化學合成物，主要是碳水化合物。這些能量合成物為細胞活動提供能量。每兩到三分鐘，分子的循環(huán)再生過程要使磷酸鹽生成和分裂十億次，人體每24小時就會制造和消耗掉幾磅重ATP。
這一過程中所產生的電子流動，也會在線粒體中生成高度活躍的分子——氧氣的廢物——游離基（自由基）。
我在后面將會談到游離基對健康造成的負面影響。
ATP所含的能量可以幫助細胞發(fā)揮所有功能：不管是細胞在攝取養(yǎng)份或分泌廢物的時候，還是新的分子被合成或發(fā)生退化的時候，都會有一個或更多ATP分子在發(fā)生作用。
當我們眨眼的時候，鳥兒振翅的時候，螢火蟲閃閃發(fā)光的時候，ATP都在起作用。這種能量隨處可見，存在于地球上任何一種生物的細胞中。
細胞液內的內質網TheEndoplasmicReticulum
細胞內部但凡與蛋白質有關的活動——氨基酸代謝，蛋白質、荷爾蒙和酶積淀——都發(fā)生在粗面細胞內液的內質網(roughendoplasmicreticulum；RER)中。內質網是一個復雜的膜狀網路系統(tǒng)，它占據(jù)了細胞核外細胞中的大部份空間。
部份RER中有一種被包埋在膜中的微小蛋白質復合體——糖酶素。糖酶素就像一張微型工作臺，氨基酸塊就在這張工作臺上依據(jù)DNA制定的“藍圖”組成蛋白質的。脂肪在進行物質交替作用和利用時，都會在滑面細胞內液的內質網(smoothendoplasmicreticulum；SER)中進行。SER還有一個功能就是幫助維持肝臟血糖量的穩(wěn)定。肝臟把跟SER相關的葡萄糖轉化成糖原，以顆粒形式儲存起來，然后在身體需要的時候，尤其是飯前飯后和對體力活動做出反應的時候，再釋放出來。糖原在SER中被加工后再在適當時候被運送到血液中。像其他許多細胞器官一樣，胞內液的內質網(endoplasmicreticulum；ER)也有多種功能。
內質網其中一個很重要的附加功能是把有毒分子轉化成無毒無害的衍生物，然后通過細胞膜將它們排泄出去。內質網不僅工作效率高(因為它擁有多功能的細胞器官)，而且還擁有許多后備系統(tǒng)，它們像“后備發(fā)電機”一樣，在“停電”的時候保證細胞能繼續(xù)正常運轉。
高爾基器GolgiAppartatus
高爾基器(GolgiAppartatus)是專門討論運輸對身體有益的細胞分泌物的部門。它是由一系列互相重疊的膜和與其相連的囊和細管構成。任何一種有益的細胞分泌物——甲狀腺、荷爾蒙、胰島素或是抗體——都是在高爾基器中做好準備后被運輸?shù)缴眢w各個部位的。
溶酶體Lysosomes
一個老掉牙的笑話，有個人想通過發(fā)明一種萬能溶液致富成為百萬富翁，然而后來他發(fā)現(xiàn)，如果不能發(fā)明出一種合適的瓶子，他的萬能液就沒有地方可放。然而這個人沒有辦到的事，細胞卻通過一種叫溶酶體的細胞器官辦到了。
溶酶體(Lysosomes)體形各異，含有參加消化的三十種不同的酶——它們能夠降解所有主要的生物性物質?？偟膩碚f，溶酶體是由一層厚厚的類似于細胞膜的膦脂和蛋白質基質構成的，溶酶體膜一旦在細胞內液的內質網(endoplasmicreticulum，ER)中形成后就異常堅韌，不受消化影響。至于其中的原由，科學家一直未能破解?！ ∑綍r，細胞還有一個聰明的小把戲：有些酶在沒有接觸到被消化物質的時候，可以暫時保持不完全活躍狀態(tài)。細胞中形似小氣球的囊——由單個的膜構成——可以包裹已經退化的細胞器官。遭到氧化劑破壞的功能紊亂的老線粒體殘渣則可以被溶酶體消化掉。
噬菌細胞吞噬細菌和來自細胞外的因數(shù)，然后把它們包裹在囊中，使其成為免疫反應的一部份。囊又被含有消化酶的溶酶體溶化、分解后或被回收用于細胞的再生或被拋出細胞膜。
在血紅細胞(紅血球)成熟過程中，溶酶體也發(fā)揮很大作用。血紅細胞最初是骨髓里擁有一套完整的細胞器官的干細胞。進入血液循環(huán)后，紅血球的功能變得非常專一，只負責輸送氧氣和分解葡萄糖，因而不再需要核子、線粒體、核糖和太多的細胞質。
這些沒有用處的細胞器官被紅血球拋棄后由囊包裹起來，然后被溶酶體酶消化掉。這可是一個規(guī)模巨大的過程。一個健康成年人每天要制造一百億個血紅細胞。
它們的成熟期為24到48個小時，存活期120天。120天后，肝、脾、髓中的噬菌細胞就會把它們清理出來，不再參與血液循環(huán)。
過氧物酶體Peroxisomes
三十年前，科學家發(fā)現(xiàn)人體內有一種獨立的實體，叫過氧物酶體。它含有一種解毒酶，可以幫助細胞中和在日常生活所遇到的一切有毒物質。
過氧物酶體數(shù)量雖然不多，但它像線粒體一樣要消耗氧氣來進行跟解毒有關的化學反應。這一活動還產生過氧化氫，一種高度反應性游離基。因此，過氧物酶體還含有抗氧化劑的過氧化氫酶，中和過氧化氫。如果沒有溶酶體和過氧物酶體中的這些保護系統(tǒng)，細胞在有毒物質和相應的游離基攻擊下將坐以待斃。
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