神奇复杂的细胞(中)复杂而精确的细胞制造
前文说了(神奇复杂的细胞(上)比人类还聪明能干的细胞 ),当今世界,只有细胞能够制造细胞。那么,细胞是如何制造细胞的呢?靠的是细胞分裂—一个细胞分裂成2个细胞,原来的那个细胞就造出了一个新细胞。实际上也是如此,细胞分裂就是一个细胞造出了另一个细胞。
细胞是如何分裂的?如果您知道细胞分裂的整个Cycle,曾经在显微镜下看见过细胞分裂的过程,想象一下当时细胞内正在发生和进行的事情,您会惊异这是一个何等精细巧妙,而又何等庞大复杂的过程!
先看一下细胞的整个分裂周期(Cell Cycle),这是细胞制造新细胞的整个过程:
(图片来自网络:http://www.nexcelom.com/images/Cell-Cycle-Illustration-Only.png)
这里,M代表Mitosis(有丝分裂),是一个细胞分裂成2个细胞的过程;S代表Synthesis(合成),主要指细胞合成DNA的阶段,G是Gap (间隙),指合成和分裂之间的间隙。G1期又称为DNA合成前期,在G1期细胞为合成DNA作各种准备。G2期又称为DNA合成后期,在G2期细胞为分裂作准备。这里的G0期,是指细胞不再处于分裂周期中,说明细胞不再生长。人体有很多细胞是处于G0期的不生长的细胞。每次细胞分裂,细胞要经历G1期,S期,G2期,和M期。一般来说,哺乳动物的细胞,能够在24小时左右完成整个周期。
上面这个示意图,大致显示了细胞分裂各期所占的时间。如果整个周期是24小时,我们可以看见,G1期和S期各占大约三分之一时间,也就是说,大约8小时。G2期和M期加起来占三分之一,其中M期占1-2小时。
在G1期,细胞主要是大量制造RNA,核糖体和蛋白质。RNA是细胞制造蛋白质的工具,核糖体是制造蛋白质的场所,好比是一个车间,蛋白质则是为下个阶段制造DNA准备的各种工具。在这一期细胞的物质代谢特别活跃,细胞体积快速显著增大。这一期为下阶段S期的DNA复制作物质和能量的准备。光拿合成蛋白质来说,想象一下,每个蛋白质是有几百个蚂蚱(氨基酸)串成,大量的蚂蚱从细胞外抓进来,进来后在细胞内乱飞,然后被一个个抓来,串起来,蚂蚱不能用错,顺序不能搞错,成千上万个这样的蚂蚱串,要在8个小时左右的时间里完成,这是一个怎样的景象?
下一期是S期,又叫DNA合成期,在这一期,细胞要把细胞核内的DNA全部复制一套,即我们以前说过的近30亿的木牌串(见癌细胞是怎么发生的(4)一个细胞发生癌变的几率)全部照原样重新串一套。这又是一个多么大的工程!且不论我们前面说的要完全一样,出现错误要检查,纠正。并且,除了合成DNA外,细胞还要合成组蛋白,组蛋白是染色体的组成部分。DNA复制所需要的酶也需要在这一时期制造。光木牌串就近30亿!您就坐这儿数数,数30亿要多少时间?把30亿个木牌一个个找来并串上,木牌不能用错,顺序不能搞错,要是让人来做,要多少人才能够在8小时内完成?
接下来是G2期,又称为DNA合成后期,这是细胞分裂的准备期。在这一时期,DNA合成已经完成,细胞需要大量合成新的RNA及蛋白质,这是下一阶段,细胞的有丝分裂所需要的各种工具和机器,包括微管蛋白和促成熟因子等。还包括,下一代细胞的生存所需要的所有分子,包括蛋白质。因为,下一期—M期后,就是2个细胞,各过各的日子了。这期该多么繁忙,大家自己想象吧。
这所有的一切,都是为了那最后一刻,精细,复杂,伟大,壮观的M期—有丝分裂期!
(待续)