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初中生物知識點歸納總結 生物一共分為幾大類( 五 )


生命的本質:無標度網(wǎng)絡
生命是典型的復雜系統(tǒng),那么其復雜性必然來自于兩個方面:

  • 生物元件的數(shù)量和類型
  • 生物元件之間的互作
整體大于部分之和 ?!獊喞锸慷嗟?br />
比如,在基因層級,人們現(xiàn)存知道,基因并不是“單干”的,它們之間通常有著密切的關系和互作,各基因共同形成一個復雜的基因調控網(wǎng)絡——
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酵母分離體群體的基因調控網(wǎng)絡
生物分子網(wǎng)絡普遍屬于一類特殊的網(wǎng)絡結構——無標度網(wǎng)絡(Scale-free network),特點是“少數(shù)節(jié)點的連接數(shù)遠高于平均值”,可以姑且想象成社會中少數(shù)權貴連接的資源遠遠高于平均水平 。事實上,無標度網(wǎng)絡模型在自然和社會中具有極其普遍的適用性 。
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無標度網(wǎng)絡(Scale-free network)的可視化
無標度網(wǎng)絡的結構決定了它能以分形的方式自然地擴張,與生命的演化過程高度一致 。另外,這種網(wǎng)絡具有很強的魯棒性,一是因為非核心節(jié)點的破壞對于網(wǎng)絡的影響較小,二是因為網(wǎng)絡具有冗余性,一條通路破壞后,另一條通路啟用 。
這樣的網(wǎng)絡也可以表征生物體內的環(huán)境調控,即所謂“內穩(wěn)態(tài)”(1929) 。內穩(wěn)態(tài)的概念是對還原論指導下生命“碎片化”研究的矯正,也引發(fā)了一門新的學科——系統(tǒng)生物學,開始關注生物元件構成的網(wǎng)絡及其狀態(tài) 。
網(wǎng)絡的連線——化學修飾
生物大分子作為網(wǎng)絡中的節(jié)點,是生命世界最基本、最主要的元件,那么網(wǎng)絡的連接線就是“化學修飾” 。
化學修飾主要涉及三類蛋白質:“書寫器”、“擦除器”、“閱讀器”,我們一看名字就知道它們的作用了 。這些化學修飾提供了“連接信息”,引導生物大分子之間的互作 。
經(jīng)典生物學通常使用“通路”(Pathway)一詞來描述細胞信號的轉導,不過這其實反映的是一種“線性思維” 。“網(wǎng)絡”(Network)概念則更能體現(xiàn)復雜性思維,表示各通路之間相互耦聯(lián)、相互影響,信息流也不是單向的,而是通過反饋形成雙向流 。
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“通路”(Pathway)與“網(wǎng)絡”(Network)
講到這,我們可以順理成章地理解到,生命活動的調控的兩種模式:
  • 元件調控:生物大分子的數(shù)量和種類
  • 互作調控:生物大分子的化學修飾
如果把元件(生物大分子)理解為“因”,把元件之間的互作關系(化學修飾)理解為“緣”,那么組(“合”)在一起后就形成了能夠涌現(xiàn)(“和”)新性質的復雜網(wǎng)絡了 。
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生命的不確定性
生命是高度動態(tài)的開放系統(tǒng),具有很大的不確定性,這種不確定性源自——
  • 生物大分子與細胞的高度不均一;
  • 各元件間非線性的互作;
  • 生物大分子數(shù)量和豐度的隨機擾動(生物學噪音);
  • 生物體各層次涌現(xiàn)出的新性質或功能 。
前面我們說人體約有200種細胞,可是,如果按照細胞基因表達譜來劃分,估計有成千上萬種了 。而且,即使是同類型的細胞,由于微環(huán)境的差異,也會有所區(qū)別 。這也就提醒我們——要以不確定性的角度來認識生命的復雜性 。
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