只要细胞膜完好无损,并且可以制造所有保证其正常功能的酶,细胞就被认为是活的。保证其正常功能所需的酶可以帮助细胞通过葡萄糖产生能量,生成构成其细胞壁的片断,繁殖新酶,当然也可以制造新酶。
那么,所有这些酶是从哪里来的呢?当细胞需要这些酶时,又是如何制造它们的呢?如果细胞只是一系列可以促成化学反应(细胞通过此化学反应执行其功能)的酶,那么一系列化学反应如何能够生成细胞所需的酶,细胞又如何能够繁殖呢?生命的奇迹源于何处?
这些问题的答案在于DNA,即脱氧核糖核酸。您一定听说过DNA、染色体和基因。当细胞制造新酶时,DNA起着支配性的作用。 事实上,细胞中的DNA不过是由称为核苷酸或碱基的四个不同部分组成的图谱。假设有一套只包括四种不同形状的积木,或者一套只包含四个不同字母的字母表,那么DNA就是这些积木或字母构成的长链。在大肠杆菌细胞中,DNA图谱的长度大约是400万个结构单位的长度。如果将此DNA单链延伸开来,其长度将是1.36毫米——这相当长,因为细菌本身的长度比它短1,000倍。在细菌中,DNA链就像是一条缠成一团的链子。假如您拿一根300米的极细的线,并将其缠成一团,您很容易就可以将它攥在手里。(人体DNA的长度大约是30亿个结构单位的长度,差不多比一个大肠杆菌长1,000倍。由于太长,人体DNA没办法缠成一团,而是紧密地缠绕成23个称为染色体的结构,染色体可以更加牢固地包覆DNA,使其固定在细胞中。)
DNA的奇妙之处在于:DNA不过是一个图谱,指示细胞如何制造蛋白质。这就是DNA的所有作用。大肠杆菌细胞DNA中的400万个碱基,指示细胞如何制造1,000个左右的酶,使大肠杆菌细胞得以存活。简单地说,基因就是DNA的一个切片,可充当形成酶时使用的模板。