生物小论文

生命是主要由蛋白质和核酸组成的具有自我更新能力的多分子体系

九江市第一中学高一（12）班朱昊天

关键词：蛋白质核酸自我更新多分子体系

摘要：㈠恩格斯说过：“生命是主要由蛋白质和核酸组成的具有自我更新能力的多分子体系。”

㈡蛋白质在生物体内具有极其重要的功能

㈢核酸在生物的遗传方面举足轻重

㈣细胞中化合物的更新，有利于细胞维持自己的生命；而细胞自身的更新，有利于生命体维持生命。

㈤根据多分子体系的含义可知，细胞即是一种多分子体系。细胞的各个结构保障了这种多分子体系。

㈥这句话突出了蛋白质和核酸对生命体的重要意义，指引着细胞生物学向蛋白质和核酸领域的探索。

正文：

1.蛋白质的重要性

⑴结构：

氨基酸是组成蛋白质的基本单位。

图1是组成蛋白质的氨基酸的结构通式，中间的C原子的4个化学键分别

连接1个氨基（-NH2）、1个羧基(-COOH)、1个H原子和1个侧链基团（记作R

基）。共有20种符合此结构的氨基酸。

一个氨基酸分子的羧基和另一个的

氨基相连接，经脱水缩合形成肽键

（-NH-CO-）连接，多个氨基酸如此连接

形成具有一级结构的多肽。多肽通常呈链状结构，

叫做肽链。肽链能盘曲、折叠，形成有一定空间结

构（包括二、三、四级结构）的蛋白质分子（见图2）。

由于肽链中氨基酸的种类、数目、排列次序，以及

肽链的空间结构的多样性使得蛋白质的结构具有多

样性，这就导致蛋白质具有许多对于生命活动极其

重要的功能。所以说，蛋白质是生命活动的物质承

担者。

⑵功能：

蛋白质的功能有很多。例如，

结构蛋白能构成生物体;酶是很多

生化反应的催化剂（酶的反应机理

如图3），而大多数酶的化学本质

是酶（只有极少数酶是RNA）；蛋

白质还有运输功能，例如血管中红

细胞用以运输氧气的血红蛋白；内

分泌系统合成的分泌蛋白具有调

节作用；蛋白质还具有免疫作用

（用以抵御病菌的抗体）。

2.核酸的重要性

⑴结构：

实验证明，核苷酸是核酸的基本组成单位，即组成核酸分

子的单体。1个核苷酸是有1分子含氮碱基、1分子五碳糖和1

分子磷酸组成的。根据五碳糖的不同，可将核苷酸

分为脱氧（核糖）核苷酸和核糖核苷酸。（如图4）

就像氨基酸分子的脱水缩合反应，核苷酸分子

脱水缩合，形成一条长链，每个核酸分子是由几十

个乃至上亿个核苷酸连接而成的长链。DNA是由脱

氧核苷酸连接而成的长链（如图5），RNA则由核糖

核苷酸连接而成。多数情况下，DNA为双链结构，

RNA则为单链结构。

DNA和RNA各含有4种碱基，但有所不同。

DNA的碱基有A、T、G、C四种，RNA的碱基有A、

U、G、C四种（如图6）。

科学家们通过实验，证明了DNA分子的双螺

旋结构：DNA分子是由两条链组成的，这两条链

按反向平行方式盘旋成双螺旋结构；DNA分子中

的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成基

本骨架，而碱基则排列在内测;两条链上的碱基通

过氢键连接成碱基对，并且碱基配对有一定的规

律（碱基互补配对原则，即A-T,G-C）。（见图7）

⑵功能：

一个DNA(或RNA)分子的基本骨架是由脱氧核糖（或核糖）和磷酸交替连接而成的，从头到尾没有变化，而骨架内侧4种的排列顺序却是可变的（见图7）。研究表明，遗传信息蕴藏在4种碱基的排列顺序之中；碱基排列顺序千变万化，构成了核酸分子的多样性，而碱基的特定的排列顺序，又构成了每一个核酸分子的特异性。核酸分子的多样性和特异性，使得核酸成为生命体的遗传物质。

核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。

3.自我更新的意义

细胞的自我更新有两层含义：细胞内各种化合物（主要是蛋白质）的更新；整个细胞自身的更新，分裂产生新细胞，老细胞凋亡。

细胞中化合物的更新，有利于细胞维持自己的生命；而细胞自身的更新，有利于生命体维持生命。

4.多分子体系

⑴含义：

生物大分子相互结合，形成能显示一些生命现象的体系。该体系内部具有一定的物理、化学结构，这种独立的结构，可以脱离外界环境的影响，不容易被外界条件破坏，在这种体系中有蛋白质和核酸同时存在，核酸不具有酶的催化作用，蛋白质不具有复制性能，二者配合形成完整的调节系统。多分子体系是原始生命的基础。原始生命是从小分子无机物、小分子有机物、大分子有机物、多分子体系演变而来。

⑵细胞：

根据多分子体系的含义可知，细胞即是一种多分子体系。细胞的各个结构保障了这种多分子体系。

①细胞膜：

细胞膜主要由脂质（主要为磷脂）和蛋白质组成。

图8为磷脂分子结构示意图。红色部分为它的“头部”，由亲水基构成；

黄色部分为它的“尾部”，由疏水基构成。这种特殊的结构使得它成为生物

膜的主要成分。

图9为磷脂双分子层的结构示意图，它的两侧分别为组织间液和细胞质

基质。磷脂分子的头部朝向两侧，尾部朝向双分子层的中间。这样的结构使

得磷脂双分子层具有稳定性和一定的流动性。

蛋白质也是构成细胞膜的主要成分。

根据生物膜的流动镶嵌模型，蛋白质分子

有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或

全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整

个磷脂双分子层。大多数蛋白质分子也是可以运动的。

细胞膜的结构就决定了它的功能。例如，细胞膜的稳

定性使得它将细胞内的生命物质与外界环境分隔开，并使

得细胞成为相对独立的系统保障了细胞内部环境的相对

稳定;细胞膜的流动性使得它具有控制物质进出的能力，保证了细胞的多分子体系的稳定。

②细胞质：

细胞质包括细胞质基质和细胞器。细胞质基质中含有大量生化反应所需的酶。而细胞器相当于细胞内的“车间”，都具有一定的结构。（见图10）

细胞器：

Ⅰ线粒体：线粒体是细胞进行有氧呼吸的主

要场所，是细胞的“动力车间”。细胞生命

活动所需的能量，大约95%来自线粒体。

Ⅱ叶绿体：叶绿体是绿色植物能进行光合作

用的细胞含有的细胞器，是植物细胞的“养

料制造车间”和“能量转换站”。

Ⅲ核糖体、内质网和高尔基体：核糖体有的

游离在细胞质基质中，合成胞内蛋白；也有

的附着在内质网上，合成胞外蛋白。内质网

是由膜连接而成的网状结构，是细胞内蛋白

质合成和加工，以及脂质合成的“车间”。

高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”。

Ⅳ溶酶体：溶酶体是“消化车间”，内部含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌。被它分解后的产物，如果是对细胞有用的物质，细胞可以再利用，废物则被排除细胞外。

Ⅴ液泡：液泡主要存在于植物细胞中，内有细胞液，含糖类、无机盐、色素、蛋白质等物质，可以调节植物细胞内的环境，充盈的液泡还可以使植物细胞保持坚挺。

Ⅵ中心体：中心体见于动物和某些低等植物的细胞，由两个互相垂直排列的中心粒及周围物质组成，与细胞的有丝分裂有关。

在细胞质中，除了细胞器外，还有呈胶质状态的细胞质基质，由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶等组成。在细胞质基质中也进行着多种化学反应。