一個正常運轉的細胞為什麼會進行凋亡?

細胞老化又是什麼原理?

沒有能量供應(缺氧)細胞為什麼就會被破壞?是微生物細菌惹的禍,還是自身的原因。


生命低熵,環境高熵。自然狀態下低熵體有轉化為高熵體的趨勢。為了生存,生物需要逆天而行保住自身的低熵狀態,這需要以消耗能量為代價,相當於做功。


會。


是呀。

因為細胞是生命,而自然界第一個(批)生物體是從非生物界當中分化並成長出的異類。

大環境是非生物界。

大環境,由於物質分布不平衡,總是會發生物質和能量流動的,這是非生物界常態。流動使物質分布趨於平衡——隨著磨擦和轉為熱輻射,能量耗散範圍越來越大,平衡越徹底,物質和能量的流動強度越來越低,低到廣度不超過一個細胞,強度不足以維持廣度為一個細胞範圍的生命活動,這就是宇宙熱寂的到來,即熵達到最大值。反之,不平衡度越甚,宇宙會進入大坍縮,之後怎樣我就不知道了,可能是不均勻的周期震蕩也說不定。有各種互相競爭的宇宙狀態的理論供你參考。這裡只討論熵值增加的大環境下細胞的命運。

細胞在非生物界這個大環境當中生存會怎麼樣呢?

細胞,要和周圍環境發生能量和物質交換,才能匹配和維持內部細胞器的生命活動。否則一個和周圍環境不發生能量和物質交換的細胞,那這個「細胞」……在物理學上是個保守系統——它不是個開放系統。什麼意思呢?它就是僵死的。

活細胞是有序的開放系統,特點是功能相對穩定,內部物質能量流動有序,有選擇地和外界交換物質(如果不是有選擇地,來者不拒,這和非生物物質的自由擴散就沒什麼兩樣,就是無序,無論我們因此死還是不死,我們和非生命也沒什麼區別。就算不是如此,目前的生命和非生命之間也並沒有極其嚴格的界限)。

細胞這種特殊的結構和選擇功能是從物質的無序狀態通過隨機漲落自發堆累起來的——毫無神秘可言。堆累的動力源就是低熵大環境。大環境中負熵流向生命開始形成的系統,此系統越來越有序。從無序(隨機排列組合)到有序(形成結構),從有序到長程有序(複雜穩定結構),有序程度越來越穩定和複雜,直到生命史上最初的生命結構誕生——在低熵大環境下,物質被推動著從無序到有序到生命——竟然走了這麼遠!(這只是我根據達爾文的點滴積累的選擇淘汰原理形成的演繹結論,雖然暫時找不到事實上的有力證據支持)。具體就是從無機物到有機物,從有機物分化出氨基酸,氨基酸聚合形成蛋白質,各種蛋白質結合併通過富餘化學鍵很容易「抓住」一些分子膠體在周圍形成隔離膜帶,讓該系統獨立於環境。

這一時期,隔離膜帶不甚堅固和完美,加環境衝擊較大,蛋白質或氨基酸之間的化學鍵經常性斷裂,分散到環境中,分散體再去結合其它蛋白質或有機酸,重新結合成獨立系統,這是最原始的系統複製。

而進一步發生的系統聚合和進化導致內部區域擴大,分化出不同功能區,出現有序的物質流動,細胞誕生了!而系統複製也完善到細胞複製,這大大加速了生命進化蔓延的速度。

但是,環境總是有高於臨界能量的粒子撞擊和輻射,並且生命也不總是待在低熵環境中。這會耗盡維持細胞分裂的核心細胞器功能——比如端粒體,使得細胞不能再分裂,生命生長停止,開始走向下坡路……。於細胞,則會耗盡細胞結構的強度——各種組成細胞結構的化學鍵一一逐一發生斷裂,同時,因環境物質的無序和強度弱化(由耗散引起)而無法提供足夠強度的有序的物質和動力源,細胞積累起來的修復功能因而減弱和喪失,最終細胞解體,生命現象隨之消失。

簡單說來,就是無序(高熵)世界中通過概率途徑天然選出高度複雜的有序(低熵)系統,造成新奇的生命現象,系統的有序性又被浩大的無序世界所消耗,重新回到無序世界。在生命形成過程在低熵環境加持下,就更容易發生,並且走的更遠。

所以我們從哪裡來,又回到哪裡去。


首先先說一下第一個問題。細胞凋亡,又稱為細胞的程序性死亡,顧名思義,是由基因控制的細胞的死亡。簡單來講,我們都知道細胞中有溶酶體及過氧化氫酶體這種囊泡類的細胞器的存在,他們中存在一些氧化酶和水解酶,而囊泡上有一些識別用的蛋白質。當一個細胞,它的存在與個體整體的發展矛盾的時候,例如被病毒侵染的細胞,和我們人胎兒在子宮裡時,手上有蹼的時候,這些細胞的存在或威脅,或拖慢了個體發展,總的來看,這些細胞就「需要」死亡了,我們身體里一些機制會通過一些信使,進一步激活這些細胞內的凋亡基因,使他們當中的水解酶和氧化酶釋放出來,從而從內部水解細胞,這就是一般意義上的細胞凋亡過程。

第二個問題其實很簡單,我們都清楚這樣一個道理,沒有能量供應的機器是無法運動的。細胞是一個開放系統,周圍的環境的有序程度又遠遠的低於細胞本身(即熵遠高於細胞)因此,細胞需要能量來維持自己的運轉(或者稱為維護自己的有序程度),當沒有能量時,細胞再也無法自己的有序,隨著時間,細胞結構就會慢慢的破損,因此細胞就死亡了。而細胞的老化也可以理解為是一個道理,隨著時間的增長,細胞內進行的代謝過程越來越多,而細胞的每一個代謝過程都會有概率「犯錯」,這樣看來,時間越長,積累的錯誤越多,對於維持細胞的生存就越不利,積重難返,因此在錯誤積累過多時,細胞就會死亡了。其實這裡所說的大部分錯誤都應該是在細胞分裂時產生的,隨著細胞分裂次數而積累錯誤,最終使細胞癌變或死亡。


謝邀,沒有能量,細胞就會停止運轉。因為細胞內許多行為都是必須耗能的。

細胞老化這個問題至今還沒搞清楚,可能是由於蛋白質,細胞器甚至核酸的逐漸變性,失活。在多細胞生物體中,老化的細胞通常會按照一定程序自我瓦解,將物質回歸生物體再利用。

有些細胞是陪伴人一生的。他們在強氧化劑,如過氧化氫和氧自由基的氧化下必然會日益衰老。

缺氧時間過長會導致好氧型細胞死亡。生物膜失去通透性,抵禦外界環境的能力完全喪失。可能由體內免疫細胞吃掉,如果死細胞位於體外,會由細菌等微生物分解。


這是熱力學定律決定的,一個沒有能量供給的封閉系統一定會朝向無序化發展,對於細胞而言就是分崩離析。

生命體就是利用了代謝和呼吸來實現物質能量的同化和異化,從而維持有序結構。


因為活著的細胞都要生長或繁殖去行使它的功能,沒有能量則無法行使,自然會死亡呀


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