2016年6月3日 星期五

No.427《一粒細胞見世界》(新版)


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第427期 2016/6/4

一粒細胞見世界(新版)

  歡迎跟隨作者的腳步,進入意象豐富的細胞世界暢遊。讀者彷彿把自己縮小幾千萬倍,鑽進細胞小人國裡,飽覽微觀世界中,各種精緻的細胞結構、巧妙的功能運作、以及嚴密的調控機制。包括:精子如何闖過重重難關衝向卵、細胞如何一分為二、細胞與細胞之間如何接合、細胞是怎麼傳遞訊息的、養分如何進出細胞、細胞又為什麼要根據遺傳程式而自己凋亡、癌細胞又是怎麼生成的……

  而所有的疾病,都是因為細胞出錯惹的禍。研究細胞,不僅為各種疾病的治療找到生機,也是解開生命奧祕的關鍵。走一趟細胞之旅,等於蒞臨細胞研究的最前線,參觀細胞生物學、分子生物學、發育生物學的精彩成果,碰觸各種熱門的生物醫學話題和科學新知。《一粒細胞見世界》,所見到的何止是細胞內的小世界,也見到我們這個充滿生老病死、繽紛多彩的大世界。

一粒細胞見世界(新版)


  走訪細胞小人國顯微鏡下的「細胞」,是一個具體而微的繽紛世界。細胞內外的活動,比化學工廠還熱鬧,密密麻麻的組成,比電腦還複雜。

  如果把細胞比喻成一間大小適中的客廳,那麼儲存遺傳藍圖的細胞核,就如金龜車般大;金龜車旁,約有半打的懶骨頭靠椅,疊成一堆,每隔一段時間,就有一些高爾夫球大小的氣泡,自那疊懶骨頭靠椅中冒出,緩慢飄浮……這間客廳裡,還織滿了密密麻麻的繩網,有些繩索直直延伸,有些則像樹枝般長出分枝,還有些細繩在纏繞金龜車一番後,延伸到牆上。你還可見到許多香腸狀的物體,沿著繩索滑動,更有許多像漏了氣的熱氣球,鬆散的摺疊著,上面還黏了數千顆彈珠呢!相當於客廳牆壁的細胞膜,則是細胞最重要也最活躍的部位。細胞膜上有數千個「門房」,每個都有特定送往迎來的對象……

一粒細胞見世界(新版)

當精子遇上卵子

  一切只為了游向卵子

  婦女每次月經週期中,都會有一顆卵細胞,自兩個卵巢之一蹦出,這兩個卵巢交替工作著。在鄰近卵巢處,則有輸卵管,或稱子宮管的開口,邊緣有手指狀的構造輕拂著,將卵細胞撥入輸卵管中。

  此時期的卵已發育完全,大小是一般細胞的一千倍,配備了所有的胞器,以及來自母方的半套染色體。但與一般誤解不同的是,此時卵細胞內仍有四十六條(二十三對)染色體,要待與精子結合後,才會展開第二次減數分裂。

  巨大的卵細胞並非獨自走完輸卵管內的旅程,大約有數千個小細胞,堆積如小山丘般,團團包圍著卵,一路伴隨護送著卵。從這些「卵丘細胞」(cumulus cell)或卵細胞中,會分泌出一些特殊的分子,擴散在輸卵管內的液體中,以吸引可能出現的精子。

  輸卵管壁上的細胞則長著毛髮般的纖毛,很規律的前後擺動,卵細胞就順著纖毛的波動,在卵丘細胞的簇擁下,以訊息分子(或暱稱為「香水分子」)為前導,安穩的由輸卵管滑向子宮,整個過程耗時四天。

(本文為節錄,完整內文請見一粒細胞見世界(新版)


■ 為什麼細胞這麼小?--《科學月刊》

科學新聞由Pansci.tw泛科學提供

作者/蔡孟利(宜蘭大學生物機電工程學系,科學月刊總編輯)

「細胞很小」是我們對於這個構成生命體的基本單位之第一印象。細胞有多小?如果先屏除掉一些特例,像是直徑可達公分等級的蛋黃,或是長度可達十公分以上的神經細胞或肌肉細胞,普通細胞的大小只相當於直徑在1~100 μm之間的球體而已。

為什麼會這麼小?

這或許可以從「小」所造成的高效率來思考。例如,細菌是單細胞生物,因為只有一個細胞,所以能應付環境劇烈變化的招數不多。這裡所謂的「劇烈變化」不一定是那種忽然的狂風暴雨或海嘯,或許只是午後陣雨的首顆雨滴掉落在豔陽曝曬了一個上午之後的柏油路面上,讓一隻被雨打到的細菌周圍之環境溫度從攝氏70度瞬間驟降到40度,短時間內就讓這隻細菌經歷了30度的溫差變化。因為這種忽然降臨的危機隨時都有可能快速出現,所以細菌要時時維持住龐大的個體數目,這是延續種族生存的重要手段。所以,生得快,當然是必須的要求。而一隻細菌,例如大腸桿菌,要完成生殖的整個過程需要多少時間?在環境條件還不錯的情況下,大約20分鐘左右就能完成一次分裂生殖。乍看之下,20分鐘並不算是多快的時間,但如果我們仔細考慮一下細節,大腸桿菌的基因組約有460萬個鹼基對,也就是說,在20分鐘的時間內,大腸桿菌必須要將460萬個鹼基對全部複製過一遍,算起來,每個新鹼基對的合成只需要約0.00026秒的時間。這樣的速度,感覺起來應該夠快了吧!

(本文為節錄,完整內文請見 【Pansci.tw泛科學】為什麼細胞這麼小?--《科學月刊》


 

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