生命的物质基础

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生命的物质基础

自然界的生命是在氨基酸产生之后才逐渐形成和出现的。科学家们发现，细胞中的生命物质有一半以上是蛋白质。组成蛋白质的基础就是氨基酸。已经知道的氨基酸有80多种，其中20种是组成蛋白质的基本材料。这20种氨基酸以不同的数目和顺序排列组合起来，就会产生千百万种不同的蛋白质，就像用26个字母可以写出无数个单词，用0~9的数码可以组成无数个数字一样。蛋白质在生物体内的不同部位发挥着不同的作用。心脏中的心肌蛋白会收缩和舒张；血管里的血红蛋白能把氧气运送到身体各部位，再把二氧化碳运到肺中，排出体外；细胞膜蛋白担负着细胞内外物质交换的任务；胃里的蛋白酶又能帮助食物消化分解。没有蛋白质，就没有生命的各种活动，就不会有生命的存在。

核酸是另一类重要的生命物质。1869年，瑞士生物化学家米歇尔在用胃蛋白酶分解细胞的蛋白质时，发现这种酶不能分解细胞核。在分析后发现细胞核主要由含磷的物质构成，性质不像蛋白质，就称它为核素。20年后，人们才弄清楚这种物质是酸，就称它为核酸。现在了解到，核酸不但存在于细胞核中，也存在于细胞质中，它不仅是重要的生命活性物质，而且与生物生长、发育、繁殖、遗传和变异都有密切的关系。

核酸和蛋白质一样，都是复杂的高分子有机化合物。蛋白质是氨基酸的聚合物，而核酸是单核苷酸的聚合物。组成一个核酸大分子的单核苷酸最少有几十个，最多能达到几百万个。每个单核苷酸都是由五碳单糖、碱基和磷酸三部分组成。五碳单糖又有核糖和脱氧核糖两种，它们分别是核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）的组成成分。RNA和DNA是对这两种物质的很方便的简称，而这两种物质在生物遗传过程中发挥着重大的作用。DNA能携带和传递由“上一辈”传下来的各种遗传信息。RNA能把这些信息转录下来，并指导合成新一代的蛋白质。因此，孩子长得像父母，种瓜得瓜，种豆得豆，就是因为DNA中保存了原来生物体的全部信息，通过RNA的翻译，使新生物体内的物质按老一辈的样子重新合成的结果。因此人们把核酸称为“生命的使者”。

虽然蛋白质和核酸是最重要的生命物质，但细胞中和生物的机体中，如果只有这两种物质还是不行的。糖类、脂类、酶、维生素等有机物和水、无机盐等无机物都是生命活动中不可缺少的物质。其中酶的作用特别突出，因为它能对食物消化、蛋白质合成及生命活动中的各种化学变化起催化作用。这样，酶的含量多少和活性大小就起到了对生物体新陈代谢过程进行管理和调节的作用，从而使生物体的生命活动和能量的利用得到了控制。如果没有酶，生物的新陈代谢就不能进行，生命就会停止。酶的本质也是蛋白质，但与蛋白质有些不同，因为有些酶是单纯的蛋白质，而有些酶却是蛋白质与非蛋白质物质结合的产物。而且酶可以在细胞外起作用，如酿酒过程就是一系列酶催化下的反应。

生物体内酶的种类非常多，功能也各不相同。不过酶有一个特点，就是专一性。一种酶只能对一种化学反应起催化作用。比如淀粉酶只能使淀粉加速变成葡萄糖，而不能使蛋白质水解；蛋白酶只能使蛋白质更快水解，而不能使淀粉水解。所以酶是一大类由活细胞产生的、有催化作用和高度专一性的特殊的蛋白质，被称为生物催化剂。

生物体内的新陈代谢过程是不能毫无控制地进行的，必须根据具体情况进行“管理”。例如跑步时要加强能量的供应，饭后要加速食物的消化等等。怎样管理呢？高等动物是由神经系统来进行调节的，调节的办法就是控制酶的含量和活性。这样生命活动中错综复杂的新陈代谢过程就能按一定规律，随着需要和环境变化而有条不紊地进行。所以酶是重要的生命物质。

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