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“拆房子”与“盖房子” 精选

已有 7322 次阅读 2017-8-22 07:52 |个人分类:科学与生活|系统分类:科普集锦|关键词:学者| 食物, 细胞, 大分子, 吸收, 小分子

“拆房子”与“盖房子”

人们要生存,就要吃东西,也就是要有食物。我们的食物,除了水以及少量的无机盐之外,都是生物体,主要是植物和动物。

生物体的组分是细胞。无论是植物的根茎叶花果实,还是动物的肢体肌肉、内脏、血液等,都由各种细胞构成。

细胞的组分是分子。分子又分为大分子和小分子。这里的大分子当然是生物大分子,如蛋白质、淀粉、纤维素、核酸等,分子量成千上万甚至百万。这些大分子由各自的单体小分子聚合而成,如蛋白质由氨基酸组成、淀粉和纤维素由葡萄糖组成、核酸由核苷酸组成等等。当然,细胞中有大量的水,那是很小的分子。

分子由原子组成。原子的主要部分即原子核和内层电子在一般的条件下是不变的,即使火烧、雷劈也不变化。所以,原子是我们日常生活中,物质的最基本成分。

我们吃东西、消化、长身体所接触到的食物,大概就是这样四个层次:生物体、细胞、分子、原子。

不同层次物质的大小也相差很大。

原始食物即生物体的大小尺度一般可以以厘米做单位,从几厘米到几十厘米为最多,如蔬菜、水果、鱼等。小的如粮食可以是零点几厘米,大的如牛、猪、羊等有数十到一百多厘米。而加工好的食物一般都是厘米这个数量级的。

这些生物体的细胞,其尺度一般都在几十微米大小,差不多是我们加工食物的千分之一左右。当然,动物的卵细胞特别是禽类的卵细胞(蛋类)除外,它们可以在厘米的数量级。(微米是千分之一毫米)

组成食物细胞的大分子如蛋白质、淀粉、DNA等一般都在纳米数量级尺度,它们一般在几个到几十个纳米大小,大概只是细胞的千分之一大小。脂类分子则更小一点,只有两三个纳米。(纳米是微米的千分之一)

而作为生物大分子的单体,氨基酸、葡萄糖等,尺度大小都在零点几纳米。

我们从嘴里吃进的食物,尺度在厘米大小。经过牙齿的咀嚼和胃的研磨,成了食糜,外观上是毫米大小,但是,实际上大多数细胞已经破损,各种化学物质可以较为容易地与细胞的内容物发生反应。食糜从幽门进入十二指肠。在这里经过各种消化酶的作用,把蛋白质、淀粉等变成氨基酸、葡萄糖等,就只有零点几纳米的尺度,只有吃进食物大小的亿分之一了。

这样,原来可以分得清楚的植物性和动物性食物,它们的细胞、细胞里的营养物质蛋白质、淀粉、脂肪等和遗传物质DNA以及DNA中的基因等等,都消失了。它们基本上都变成了小分子:各种氨基酸、葡萄糖和其他单糖如果糖、乳糖、戊糖等、脂肪酸、以及磷酸、嘌呤、嘧啶等等。当然,我们的食品中原来就有的小分子或离子如水、无机盐、维生素等等,本来就是不大于零点几纳米数量级的。

这些只有食物亿分之一大小的分子或离子就可以被我们的小肠所吸收,进入到我们的体内。由血液把这些分子运输到它们该去的地方,在那里,在我们身体里的各种酶的作用下,合成我们身体里的蛋白质、脂肪和其他脂类、糖类以及遗传物质DNA等,再用于我们体内各组织(细胞)的再造,以及提供维持我们身体活动的能量。

这些小分子重新合成成为大分子的过程,与大分子水解成小分子的过程,也同时涉及到分子的重组,也就是分子中某些原子的重新排布等等,它们都是化学反应。这些化学反应都在水溶液中进行,并且由各种酶的参与催化,温度就是人体的温度,反应都很温和。

在我们的胃肠里,我们消化的是动植物的细胞,拆掉的是组成动植物细胞的蛋白质、脂肪、淀粉、DNA等。在我们的体内,合成的是我们的蛋白质、脂类、DNA等,组成我们身体各组织的细胞。再由这些细胞不断充实我们的身体,又组成我们这样一米多大的人体。

整个过程,就是一个把大物件(作为食物的动植物)拆小,又重新组成我们人体一个大物件。打一个比方,我们吃东西的过程,就好象是拆房子。古人打仗,占领了敌人的地盘,把敌人的房子拆掉,拆得零零碎碎,砖头是砖头、木头是木头。然后,把这些战利品运到自己的地盘上。这就是吸收了。再运到我们要盖房子的地方,用抢来的建筑材料按照我们自己的式样,盖起我们的房子,这些房子就是我们自己身体的器官。建筑材料仍然是抢来的材料,但是盖起的房子却是自己式样的房子,与敌人原来的房子大不相同了

当然,正像拆房子的时候并不能把所有的构件全都拆碎一样,食物中的一些成分并不能被我们所消化和吸收。例如,植物细胞的重要组成部分纤维素就不能被我们消化。纤维素是大分子,也是由葡萄糖构成的,但是,我们人体没有分解纤维素的酶,所以它在我们的肠道内不能变成小分子。还有一些所谓可溶性纤维,主要是果胶等,我们也消化不了。但是,这些纤维素和可溶性纤维对我们人体还是很有用的。纤维素能够加速肠道的蠕动,将食物中没有被我们吸收的东西加速向下运动,排出体外。可溶性纤维则是肠道中许多有益细菌的食物。所以,这些纤维也是我们必要的,我们也把它们成为营养素。

另外,我们的食物中,还有一些是活的生物体,例如,生吃的蔬菜水果,他们的细胞仍然是活的,还有不少有害细菌也往往被我们吃进去。好得我们的胃里有强烈的胃酸,能够把这些“活物”杀死。所谓杀死,主要是把它们的细胞破坏掉,可以让消化酶接触到细胞里的蛋白质等成分。但是,胃也有出问题的时候,如果吃进去的细菌太多,或者我们的胃出了一点问题,这些有害细菌就会在我们的肠道里大量繁殖并放出毒素。这些毒素通常是一些小分子,它们能够被肠道吸收到我们的血液里。用上面盖房子这个比喻,等于是把有些破坏分子也作为战利品拉进来了。当这些破坏分子进入到我们盖好的房子里去并大肆繁殖时,我们的房子就会出现问题,也就是说,我们就可能生病了。我们身体的本能反应就是拉肚子,争取把肠道内的这些细菌、毒素都迅速排出去。但是,这个办法有时候也不能完全奏效,已经有大量的毒素进入血液内,那时候,我们就真的生病了,就有可能要去看医生。所以,我们一定要注意饮食卫生。

这样的故事,可以给小朋友讲,当然,也可以给一些大朋友讲。




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