本节用了一正一反的神经传导的例子作为开篇,描述了它们之间的联系。(生物学帮助物理学发现了能量守恒定律。)
生物与物理的联系
当脚踩在了咯脚的石头上
“信息“沿着神经传导,可以类比于一长串的多米诺骨牌,每一次“脉动”传递过后,需要重置整个链路,为下次“脉动”作准备。
大脑发送信号,肌肉收缩
信号由大脑发出,沿着神经传导,在神经末尾分叉进入 endplat, acetylcholine 被射出来(一次5或10个分子),在它的影响下肌肉发生收缩。
生物都是由细胞组成的
其中发生各种各样的化学变化的循环,the Krebs cycle 是一个例子。该循环的每一步都很简单,但是在实验室却很难达成,因为达成物质转变的激活能量不足,比如物质 A 和物质 B 区别在于 B 多了两个氢原子,A 想要转换成 B,有点像 A 和 B 在同样的高度,但是中间有一个山,首先要有足够的能量把氢原子运过山顶,才能到达 B,这个能量是激活能;我们可以换个思路如果不要爬山,而是有一个管道围绕着山,那么就能够轻松的把氢原子运到山的另一边。在细胞中有一些分子起到了管道的作用,被称之为酶,它们自身不参与化学变化。
Krebs cycle 中最重要的特征是 GDP 和 GTP 的转换。
物理的实验技术帮助生物学分析复杂的系统
由于 isotope 的质量不一样(同位素,质子数相同,中子数不同),为我们提供一种更加敏感地标记物质的方法,可以追踪其参与化学变化的过程。
构成酶的物质是蛋白质
蛋白质是由胺基酸链构成的,一共有20种胺基酸,目前它的空间原子构成也被发现。每种胺基酸也许是为了达成某个特定的目的。
酶如何知道做什么?
举例说明,一个红色眼睛的苍蝇生了一个红色眼睛的孩子,生成红色的酶的信息是如何传递的?在细胞核中有一个物质叫 DNA,或者叫蓝图,它是一个双链的螺旋结构,可以复制自己,这些链的 backbone 是由一系列的 sugar 和 phosphate groups 构成。链上的单元的种类并不相同,它们按照确定的模式结对(我们这里称它们为 A、B、C、D),比如 A against B and C against D。
在细胞分裂期间,DNA 链沿着中线切开,其中一半进入一个细胞,另一半进入另一个细胞。在细胞的物质中有一个部门生成了 phosphate, sugar, and A, B, C, D units,它们构成了之前 DNA 链的互补的结对链。
在细胞中有一些小的物质被称之为 ribosomes,它不是在核中,蛋白质在其中生成。展开讲是 A short copy of DNA,被称之为 RNA,它携带着生成什么类型的酶的信息进入到 ribosomes ,蛋白质在其中合成,但是胺基酸是如何进来,并根据 RNA 的 code 进行分配的细节,我们还不知道。
总结
关于对生命的理解的一个最重要的论点是所有的生物都是由原子构成的,生物所做的一切可以被理解为原子的运动。