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1700000527 ⑦  这个原理与生物内温性(即温血)演化之间的关系,十分耐人寻味。温血动物散发的热量更多,也更加复杂。这两方面虽然没有必然的联系,但从原理上来说,更高的复杂度最终总要以散失更多的热量为代价。所以,温血动物理论上能比冷血动物达到更高的复杂度,即使实际上没有发生。哺乳动物和某些鸟类发达的大脑可以作为例证。
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1700000531 ⑧  1 埃(Å)是10–10米,或者说1米的一百亿分之一。严格来说这是一个过时的单位,现在一般使用纳米(nm)来代替它,1纳米是10–9米。然而在考虑蛋白质之间的距离问题时,埃仍然是一个很有用的单位。14埃等于1.4纳米。呼吸链中绝大部分氧化还原中心之间的距离在7~14埃,有一些可以达到18埃。如果用0.7~1.4纳米来表达,其实是一样的,但数值太小,有点压缩了距离感。线粒体内膜的厚度是60埃,看上去感觉是一片深深的脂质分子海洋;如果写成6纳米,就感觉非常薄了。不同的单位确实会影响我们对距离的感受。
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1700000535 ⑨  不仅仅是制造ATP。质子梯度实际上是一种通用能量场,可以用来驱动细菌(不包括古菌)鞭毛的旋转,细胞向内和向外的物质主动运输,也可以驱动主动耗散来产生热量。它还是细胞程序死亡(细胞凋亡)机制的关键所在。我们后面会讨论这一点。
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1700000539 ⑩  我很荣幸自己的办公室和彼得·里奇的在同一条走廊。米切尔退休之后,里奇继任格林研究所主任,后来把这个传奇机构并入伦敦大学学院,成为伦敦大学学院格林生物能量学实验室。他和他的团队目前正在积极研究复合体IV(细胞色素氧化酶),呼吸链上最后一个蛋白质复合体。他们的研究课题是氧气被还原为水的过程中,通过复合体IV传递质子的动态水通道。
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1700000543 ⑪  “兴登堡”号飞艇是德国齐柏林公司制造的大型客运飞艇,于1937年进行首次横跨大西洋航行,在美国着陆时坠毁。“兴登堡”号使用氢气作为浮力气体,着陆下降阶段发生剧烈燃烧,半分钟内即告坠毁。着火原因至今未能确定,一个广为接受的推测是氢气发生泄漏,与大气中的氧气混合到一定比例后被静电火花点燃爆炸,撕裂气囊外壳;大量氢气接触氧气,进一步发生剧烈燃烧。此次事故导致36人死亡,是20世纪上半叶最后一次飞艇重大事故,终结了当时飞艇应用的热潮。吸取“兴登堡”号事故的惨痛教训,此后设计的大型飞艇和气球都不再使用氢气作为浮力气体,代之以惰性气体氦气。虽然氦气的比重大于氢气,效率更低,制备也更昂贵,但更安全。——译者注
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1700000547 ⑫  英国的健康安全局(Health and Safety),主管公共卫生安全和工作环境安全的审批和监察,以要求苛刻闻名。——译者注
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1700000551 ⑬  这是不产氧光合作用的缺点之一:细胞最终会被自己的废物包住。部分条带状铁矿构造中,有很多细菌大小的微孔,很可能就是这样形成的。而氧气虽然有潜在的毒性,却是非常容易处理的废物形式:因为氧气是气体,会自行散开。
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1700000555 ⑭  我们怎么能确定光合作用是从呼吸作用演变而来的,而不是反过来呢?因为呼吸作用是所有生命共有的过程,而光合作用在原核生物中,仅有很少几种细菌拥有。假设所有生命的最后共祖也会进行光合作用,那么绝大部分细菌和所有古菌都丢失了这个价值无限的特征。先不论别的,演化不可能这么奢侈浪费。
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1700000559 ⑮  脂质分子由两部分组成:一个亲水性的头部和2~3条疏水性的“尾巴”(细菌和真核生物的由脂肪酸组成,古菌的是异戊二烯)。这两个部分可以让脂质形成双层膜,而不会形成脂质液滴。细菌和古菌脂质,其组成亲水性头部的分子是一样的,都是甘油,但二者用的是相反的立体异构体。所有生命都使用左旋氨基酸,而DNA分子都使用右旋糖类。一般对于这种手性的解释,是某种非生物因素导致一种异构体比另一种更有生存优势,而不是从生物酶的选择层面去考虑。细菌与古菌使用完全相反的甘油立体异构体,对于重新思考这个问题是很好的切入点。偶然性和生物酶的选择可能才是决定因素。
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1700000564 复杂生命的起源 [:1700000012]
1700000565 复杂生命的起源 第二部 生命的起源
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1700000567 复杂生命的起源 [:1700000013]
1700000568 3 生命起源的能量
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1700000570 中世纪的水磨坊与现代的水电站一样,动力来源都是水道引导的水流。如果把水流集中导向一条封闭受限的水道,它的力量就会增加。这样它就可以驱动很多工作,比如转动水轮车。相反,如果让水流散布在宽阔的低地上,它的力量就会变小。如果本来是一条河,在这种情况下就会变成池塘或者浅滩。这些地方会是你渡河时的选择,因为你知道,从这里涉水不会被激流冲走。
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1700000572 活细胞的工作方式也基本相同。新陈代谢的路径就像水道,只不过流动于其中的是有机碳。在一条代谢路径中,一系列酶催化一系列线性连续的反应,每一种酶处理的都是前一种酶的产物。这种工作机制控制了有机碳的流动。一个分子进入这条路径后,会经过一连串化学改造,变成一个不同的分子,再被送出去。这个反应序列可以可靠地重复,每一次流入同样的前驱物后,最终都会送出同样的产物。细胞有多条不同的代谢路径,交织成一个“水车”的网络,其中的“水流”总是被控制在互相联通的水道中,流量总是最大化。与允许有机碳不受控制地流动相比,这种巧妙的网络结构能让细胞在生长过程中节省大量的能量和有机碳。酶的作用方式让生化反应保持在精确、狭窄的路径上,而不是每一步都耗散力量(即分子不会脱离路径,去发生不该发生的反应)。细胞不需要一条奔流到海的汹涌大江,而是用小运河组成的网络推动它们的磨坊。从能量角度来看,酶的威力不在于它们的催化速度有多快,而在于它们会针对性地发挥力量,引导网络达成最大化输出。
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