当细胞分裂的微观结构被放大10亿倍时,展现在我们眼前的将是一幅令人惊叹的画面。 在这个微观世界里,首先映入眼帘的是细胞核内的染色体,它们如同色彩斑斓的丝线,在细胞分裂前期逐渐凝聚成清晰的形态。每条染色体都由紧密缠绕的DNA分子和蛋白质组成,DNA双螺旋结构此时就像一条巨大的、旋转的宇宙星云,承载着生命的遗传密码。 进入分裂中期,染色体整齐地排列在细胞中央的赤道面上,仿佛是宇宙中排列有序的行星队列。而到了后期,连接姐妹染色单体的着丝粒一分为二,姐妹染色单体分离并向细胞两极移动,如同被某种神秘力量牵引着的星辰,各自奔赴不同的方向。 与此同时,细胞内的线粒体也在积极活动着。这些被称为“动力工厂”的细胞器,在放大10亿倍后,呈现出复杂而精细的内部结构,它们通过呼吸作用为细胞分裂提供能量,就像一个个不断喷发着能量的小型宇宙天体。 在细胞质中,各种微小的囊泡和小泡穿梭往来,它们有的负责运输细胞内的物质,有的参与细胞的代谢过程,仿佛是在细胞这个宇宙中忙碌运行的小行星和彗星。而细胞骨架则如同宇宙的框架,维持着细胞的形态,并为细胞内的各种活动提供支撑和运输轨道。 当细胞分裂进入末期,染色体到达两极后逐渐解螺旋,恢复为染色质状态,核仁、核膜重新出现,就像一场盛大的宇宙演出结束后,舞台渐渐恢复平静。同时,细胞质开始分裂,形成两个新的子细胞,一个新的生命循环又将开始。
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66665天前
当科学家第一次把细胞放大10亿倍后,所有人都沉默了,因为他们看到的画面和宇宙的结构惊人相似。细胞膜像宇宙的边界在不断扩张,线粒体分布的方式竟然和星系团的排列几乎一致。那些连接细胞器的纤维网络和连接星系的暗物质纤维呈现出同一种神秘的网状结构。 更让人震撼的是,细胞核占细胞体积的比例恰好约等于可观测物质占整个宇宙的比例,都在4%到5%之间。2011年一位物理学家甚至发现细胞内的信号传递速度和宇宙信息扩散的模式遵循着相同的数学规律。 今天我就带你看看这个跨越60个数量级的惊人巧合。当我们把镜头从10的负15次方米的细胞拉到10的26次方米的宇宙,你会发现一个细思极恐的真相。但这还仅仅是开始,更让人头皮发麻的发现出现在2020年。 意大利和美国的科学家联合发表了一篇震撼学术界的论文,他们用超级计算机对人脑神经网络和宇宙网络进行了首次定量对比分析,结果让所有人都倒吸一口凉气。人类大脑包含860亿个神经细胞,可观测宇宙中有大约1000亿个星系,这个数量级就已经惊人的接近。 但真正让科学家震惊的是接下来的发现。研究人员测量了大脑中物质分布最密集和最稀疏区域的差异,发现密度相差整整100倍。从1微米到100微米,当他们把目光转向宇宙,在由1000亿个星系构成的宇宙网中,密度最大和最小的部分同样相差100倍,只不过尺度变成了5百万光年到5亿光年。 这种精确到令人窒息的相似性在自然界所有已知的网络结构中从未出现过,就好像有一只看不见的手用同一张设计图纸分别画出了细胞和宇宙。更诡异的事情还在后面,研究团队继续深入分析。 他们测量了大脑神经元网络和宇宙网络中每个节点的平均连接数以及这些节点形成的集群数量,结果再次让人不寒而栗。两种网络的连接方式几乎完全一致,这意味着它们可能遵循着同一套底层物理法则,就像DNA的双螺旋结构和星系的旋臂都在诉说着宇宙深处隐藏的某种密码。 如果你觉得这已经够疯狂了,那接下来的数据会彻底颠覆你的认知。科学家计算出,如果把整个宇宙网络当作硬盘,它能存储大约4.3PB的信息,而人类大脑的存储容量是2.5PB。你可能会说4.3和2.5看起来差别挺大,但要知道大脑神经元网络结构哪怕只有微小变化,存储量就会呈指数级暴涨或暴跌。 从这个角度看,4.3PB和2.5PB在宇宙尺度上几乎就是同一个数字,就好像宇宙这个巨型大脑正在存储着某个生命体数十亿年积累的全部记忆
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MacyStudy3天前
细胞骨架负责引导细胞的移动动作 细胞质并非仅仅是无结构的化学物质和细胞器的混合物。通过使用电子显微镜,人们可以看到在真核细胞中,细胞质被细长的细丝纵横交错地贯穿其中。通常情况下,这些细丝的一端会被固定在质膜上,或者从靠近细胞核的中心位置向外辐射。这种由蛋白质细丝构成的系统被称为细胞骨架,它由三种主要的细丝类型组成(图1-27)。其中最细的细丝是肌动蛋白细丝;它们在所有真核细胞中都很丰富,但在肌肉细胞中出现的量尤其多,在那里它们作为肌肉收缩机制的核心部分发挥作用。细胞质中的最粗的细丝被称为微管(见图1-7B),因为它们呈微小的空心管状结构;在分裂细胞中,它们会重新排列成一个壮观的结构,以帮助拉伸复制后的染色体。 然后将它们平均分配给两个子细胞(图 1-28)。介于肌动蛋白纤维和微管之间的是中间纤维,它们有助于增强大多数动物细胞的结构强度。这三种类型的纤维,连同附着于它们的其他蛋白质,共同构成了一个由梁、绳索和马达组成的系统,赋予细胞机械强度、控制其形状,并驱动和引导其运动(影片 1.3 和影片 1.4)。 因为细胞骨架不仅控制着细胞内部的结构,还影响着细胞的外部特征,所以对于被坚韧细胞壁所包围的植物细胞而言,它的重要性与对于能够自由弯曲、伸展、游动或爬行的动物细胞来说是相同的。例如,在植物细胞中,诸如线粒体这样的细胞器会沿着细胞骨架轨道在细胞内部持续不断地流动(图 1.5)。而动物细胞和植物细胞在细胞分裂过程中都依靠细胞骨架将内部的成分分离成两个子细胞(见图 1-28)。 细胞骨架在细胞分裂过程中的作用可能是其最古老的功能。就连细菌体内也存在与构成真核细胞分裂过程中细胞骨架成分的蛋白质有远亲关系的蛋白质;在细菌体内,这些蛋白质还会形成细丝,参与细胞分裂过程。我们在第 17 章详细探讨细胞骨架,在第 18 章讨论其在细胞分裂过程中的作用,在第 16 章回顾它如何对外部细胞信号作出反应。 #高考 #高中生物 #细胞 #Alevel #IGCSE
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