http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2006-06-22
血液、肝脏、肌肉、耳……等等奇妙结构简直就是一些微细景观
“胃和肠消化食物”、“胰脏制造降低血糖的激素”……诸如此类的人体生理过程究竟是如何进行的,这当然不是我们的肉眼所能看见的。但是有一种科学设备却能够把这样一些微细生理过程生动地显现出来,如同我们亲眼所见。这就是扫描电子显微镜。
当那“漂亮的呈球形的生产激素的工厂”、“贴附着犹如章鱼长足一样结构的肾脏细胞”等等组织以数百乃至数万倍的放大倍数呈现在我们眼前时,那真的是赏心悦目。但是,如果你想了解得更深入一些,还想知道动物体内在分子层次发生哪些事情,那么,随着电子显微镜在动物体内进行这样一次“观光”一定会带给你意想不到的乐趣。
现在就让电子显微镜带领我们好好欣赏一下体内的那些组织的美妙结构吧。
翻译/王鸣阳
贮存空气的肺泡
电子显微镜下看到的肺简直就像海绵()。作为空气通道的气管向下分为左右两支,叫作“支气管”。支气管进入肺中不断分支,成为越来越细的“细支气管”。最细的支气管的终端与一个球形气室相连,这就是“肺泡”。肺泡的直径只有0.3毫米。两叶肺大约包含5亿个这样的肺泡。
肺泡壁是交换气体的场所
我们吸入的空气进入肺里,其中的氧气渗入肺泡壁,并被嵌埋在细胞壁里的毛细血管内的红细胞()截留。而身体各处所产生的二氧化碳也被血液带到这里并从细胞壁渗出到肺泡中,最后被呼出体外。缺乏氧的静脉血和富含氧的动脉血就在这里完成交换。
肺部所具有的肺泡壁的总面积越大,越有利于氧气和二氧化碳的交换。成人肺泡壁的总面积,仅一叶肺就有70平方米,大致就是一套小型公寓的面积。
肺泡呈球形与肥皂泡保持球形的道理相同
长在肺泡壁上的细胞(,II型肺泡上皮细胞)会向肺泡壁表面分泌出一种具有厨房清洁剂性质的物质(表面活性物质)。同肥皂泡能够保持不破的道理一样,肺泡也是因存在着表面活性物质才不致破裂。
从无数间歇泉中喷出盐酸
大家都知道盐酸是一种强酸,甚至可以溶解金属。胃里就有无数的间歇泉可以喷出盐酸,使得胃内的食物改变性质而被分解。
盐酸能够杀菌,并帮助消化蛋白质
在胃的内壁上长有许多被称为“胃腺”的小孔(,胃小窝)。这些小孔不时喷出盐酸,使胃内始终保持着pH值(酸碱度,用来判断液体呈酸性还是碱性。它和液体中所含氢离子浓度有关)小于3的强酸性环境。在盐酸的作用下,进入胃里的食物中的细菌被杀死,而蛋白质的立体结构也被改变(变性)。变性后的蛋白质再经过被称为“胃液素”的消化酶的作用,被分解为仅由几个氨基酸连接起来的短链(肽)。这种胃液素只有在酸性环境中才能够起作用,所需的盐酸就是由长在胃小窝内向里延伸的管道(胃腺)壁上的那些“壁细胞”产生出来的()。
盐酸是把双刃剑,也会腐蚀胃壁
长在胃壁内表面的细胞是“表层黏液细胞”,它们能够制造和分泌出一种黏液,形成一层保护膜,使自己的表面的pH值始终保持在6~7的弱酸性。正是这层保护膜,胃壁细胞才不致被盐酸腐蚀。
饮酒能够冲洗掉胃壁表面的这层保护黏膜,使表层黏液细胞失去保护而脱落。不过表层黏液细胞的增殖能力非常强,一夜之间就能够重新修复胃壁。
进入绒毛丛生的密林,食物就在那里被分解
吸收营养的地方是小肠。小肠内壁密布着许多被称为“绒毛”的突起()。
绒毛和微绒毛增大了小肠内壁的表面积
绒毛使小肠内壁凹凸不平,极大地增加了小肠内壁的表面积。内壁表面积越大,吸收营养的面积也越大,这对于吸收营养十分有利。在绒毛的表面还长有“微绒毛”(),进一步增大了小肠内壁的表面积。把微绒毛的表面积全都考虑进来,成人小肠的总面积达到了200平方米。这比一个垒球场的面积还要大。
食物就在微绒毛处被消化
微绒毛是长约1微米(千分之一毫米)的突起,上面长着吸收营养的细胞(吸收上皮细胞)。微绒毛的表层含有多种消化酶。在这些消化酶的作用下,食物中的蛋白质和碳水化合物等营养物质被分解为氨基酸和单糖。只有经过这种消化过程,我们吃进的蛋白质和碳水化合物等食物才能够被身体吸收和利用。
[《科学世界》]