什么是新陈代谢1
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新陈代谢是指生物体从外界取得生活必需物质 , 通过物理、化学作用变成生物体有机组成部分 , 供给生长、发育 , 同时产生能量维持生命活动 , 并把废物排出体外的新物质代替旧物质的过程 。新陈代谢一旦停止 , 生命也随之停止 。
离开细胞 , 也能新陈代谢2新陈代谢是生命的基本特征之一 , 有机体通过它获得生命活动所需要的能量、排除废物 。以往科学家认为 , 新陈代谢只发生在细胞里 , 与其有关的一系列生化反应 , 也只有在酶的催化作用下才能完成 。
可是最近 , 科学家发现 , 某些新陈代谢过程即使离开细胞 , 离开酶的帮助 , 在相对简单的条件下也能发生——当然 , 这里的“新陈代谢”已经突破了传统课本上“生物体与外界环境之间的物质和能量交换 , 以及生物体内物质和能量的转变过程”的定义 , 而单指一系列环环相扣的生物化学反应 。
新陈代谢还是RNA在先?
作为生命的基本特征之一 , 新陈代谢是如何起源的?这是我们理解生命起源问题的一个大障碍(另一障碍是能自我复制的遗传物质 , 像DNA和RNA , 是如何起源的) 。环视地球上所有的生命 , 不论是单细胞生物还是复杂的高等动物 , 细胞中的新陈代谢过程看起来都非常相似 。这意味着 , 在进化的过程中 , 新陈代谢出现得非常早 , 为所有生物的共同祖先所具有 , 但没人知道它是怎么来的以及何时出现的 。
在生命的起源问题上 , 有一个占主流的假说认为 , 在构成生命的基本单元中 , 最先出现的是RNA——此即著名的“RNA世界”假说 。RNA的好处是 , 一方面它像DNA一样能编码遗传信息 , 能自我复制;另一方面 , 它又比DNA简单 , 而且还能替代酶 , 催化许多生化反应 。在这个假说中 , RNA出现在新陈代谢之前 , 最早的新陈代谢是在RNA的催化之下才得以实现的 , 正如今天细胞的新陈代谢需要酶的催化来完成一样 。
【什么是新陈代谢 什么是新陈代谢?它对人体有什么意义?】然而 , 也有一种相反的观点 , 即新陈代谢出现在先 。它甚至产生了制造RNA所需要的有机分子 , 后来细胞把众多参与新陈代谢的反应整合为一 , 就好比把一堆零碎的东西打了一个包 。
然而 , 支持这一种观点的证据并不多 。现在 , 科学家终于为这一观点提供了首个证据:在没有RNA的条件下 , 某些新陈代谢过程是可以发生的 。
离开细胞 , 新陈代谢也能发生
这一发现纯属偶然 。2013年的一天 , 剑桥大学的一个研究小组正在对细胞的培养基做例行的检查 , 一名学生突发奇想 , 把一种从未用过的培养基放在仪器上检测 。结果 , 他发现里面竟然含有丙酮酸 。学生物的人都知道 , 丙酮酸是一个叫“糖酵解”的新陈代谢过程的代谢产物 , 这个过程一般只发生在细胞中 , 而培养基里压根儿一个细胞都没有 。换句话说 , 离开了细胞 , 这样一个新陈代谢过程竟然自发地发生了 。
为了验证类似的自发过程是否在地球早期也曾发生过 , 研究小组根据40亿年前地球处于太古代时海水的“配方”(那时光合作用还没出现 , 氧气也极度稀缺 , 海水里富含铁和其他金属离子 , 以及磷酸盐) , 制取了一些水溶液 , 加进一些用于启动现代新陈代谢的化学物质 。他们把这锅“汤”加热到50~70℃ 。这个温度类似于海底热液喷泉附近的温度 。这样持续5个小时 , 然后分析溶液的成分 。
我们知道 , 新陈代谢有很多途径 , 譬如有“有氧的新陈代谢” , 有“无氧的新陈代谢” 。但不管怎么说 , 每一个新陈代谢过程都是由众多环环相扣的生化反应组成的:这个反应的产物又将成为下一个反应的原料 , 一直到产物变成尿酸和水等不能再循环利用的废物为止 。
新陈代谢应该出现在RNA前面
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