类脂化合物、碳水化合物结构分析图像显微镜

类脂化合物、碳水化合物结构分析图像显微镜
生物化学家运用化学技术研究生物学的问题，发现构成生物的物质是可以分离和分析的，而且利用提取出的物质可以在体外观察甚至模仿生物中连续发生的变化。一个显著的目的是以已经鉴定过的化学物质及其反应来解释生物的活动。很难想象生物学中有任何一个课题是与生物化学家无关的，事实上许多生物学的课题是通过生物化学而看到联系的。在本书中，我们将考察绿色植物的一个主要活动——光合作用，并说明这个现象所提出的问题是如何研究的，以及其中的概念的重要性怎样延伸到植物界之外而影响我们对生命基本过程的了解。
    我们认为生命的什么过程是基本的?针对这个问题，让我们先用化学的观点来看一个活的生物是什么。首先，我能够认出一个用一层皮或膜为边界而包容的具体空间，在该空间内是一个具有包含蛋白质、类脂化合物、碳水化合物、核酸和其他物质的圃相和液相的有结构的系统。所有的东西都处在一个含水的介质中，它在成分上保持相对不变，尽管外界环境发生很大变化。但是仅止于此，还不能期望这样一个系统在不断地破坏的过程面前长久地保持下去。这种破坏包括自发的和随机的蛋白质与核酸物质的水解作用以及许多物质和氧发生的化学反应。同时边界结构必须是可渗透的，因而有失去或获得水和溶质的趋势，从而毁坏生物体的内部环境。而且该系统的结构又容易被机械的冲击和热等所损害。这类损害是不断发生的而且必须纠正。如果生物体要维持它的结构和大小，特别是如果它还要生长，就必须有一个来自外界环境的可用的能量来源；有了这个能量来源，它就能及时地补充降解掉的物质；如果再有一个组成物质来源，那么它就能生艮．
    于是，我们来寻找一下活的生物可用的能量来源，只能找到两个，而生物学在这里明显地一分为二。第一个来源是化学能，它表现为一个不稳定的物质或物质的混合物，所谓不稳定是指它容易由一个不可逆过程的进行而发生变化。当这种反应发生时，我们说这个系统失去了能量或者说能量释放了。生物体吸取了不稳定的物质并使这种反应进行得更快了。这就是催化作用。生物学的催化剂叫做酶。它们(酶)是这样安排的，以使反应所释放的一部分能量以一种生物体能用于修补和生长过程的形式保存起来。通过催化的解体而提供能量的单一物质的例子是葡萄

这个观点又经过进一步修正。经发现电子束能显示干涉和衍射行为。电子似乎具有依赖于它的能量的特征“波长”。而那时认为电子是有物质性的东西。这个奇异的结果由海森堡(Heisenberg)以测不准原理做了解释，这个原理对同时知道一个粒子的位置和动量的精确度提出了一个极限。这个极限如此地小，以致对于象原子核那样大的粒子，当然还有对所有常见的物质对象，它是不重要的。但是，对轻的粒子，例如电子和光子(光子是带着一个辐射量子的粒子)，对于带规定动量的粒子的位置测不准的范围是大到只能用统计力学或波动力学来表示成一个图形。这个图形具有波的形式，但对波形的唯一解释是在一个给定点的振幅的平方正比于在那里找到电子的概率。如果通过观察而实际确定了位置，那么波形就消失了；同时如果粒子继续从那个点向前运动，那末它就具有未知动量，而形成一个新的概率图形来描绘它的未来面貌。