带罗纹的钢精是建筑材料,高楼建设更少不了,一方面它具有很高的拉伸强度,另一方面它又有很多罗纹,能增强与混凝土的接触面,结合更牢固,提高整体力学强度。可是要说我们日常食物中也有罗纹钢,那就不可思议,且令人恐怖!
图1 图2
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图4
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——但事实确是这样,只不过这种罗纹钢是微型罗纹钢,下面图1就是食物中的罗纹钢,直径大约150~180 nm(纳米,图中的标尺为200 nm),透射电子显微镜下可以清晰看到罗纹,似乎质地坚硬,大概铁打的牙齿也别想咬碎它或者咬断它,一不留神,还可能刺穿口腔。图2,图3显示有更多罗纹钢,图4甚至还能看到扁型罗纹钢。
不过食物中的罗纹钢并不象我们所想象的那样坚硬,相反它却很柔软,味道鲜美,营养丰富,容易消化吸收——它的本质实际上是胶原蛋白。上述4张照片,实际上是从猪皮肤中提取的胶原蛋白,滴加在透射电子显微镜专用的铜网上,经过磷钨酸负染色处理,干燥后于透射电子显微镜在120千伏电压下观察拍摄而得。
图5
这种胶原蛋白“罗纹钢”在人体内几乎遍布全身,除少部分血液细胞外,所有细胞都有胞外基质,类似罗纹钢的胶原蛋白现在发现的已有20多种,其重要功能之一便是作为人体的“建筑材料”,形成支架,支架搭起的空间提供细胞黏附,然后细胞再分泌胶原蛋白,与原支架连接形成新支架。这种罗纹钢式的细胞外支架,不仅可以牢固地栓住细胞,也能保护细胞免受挤压,特别地,很多作用于细胞的激素分子、细胞间的信号分子、营养物质、无机离子等都首先附着在这些“罗纹钢” 上,等待细胞核内的通知,然后才能有序地与细胞膜结合,与内部打电话传递信息(细胞生物学上叫“信号转导”),或者有些激素分子直接从“罗纹钢”支架上下来,直接穿过细胞膜,进入细胞核内传递信号。“罗纹钢”的另一个功能是成骨。当磷酸根离子结合在“罗纹钢”上之后,钙离子便很容易与磷酸根离子反应,形成羟基磷灰石(磷酸钙的一种)纳米微晶体,恰好镶嵌于“罗纹钢”的罗纹凹槽内,成致密、有规律的排布,就形成了既坚硬又有弹性的骨头,没有罗纹钢,大家都没有骨头了,都成软体动物了。
罗纹钢在不同的细胞有不同的种类和数量、比例。骨头中的“罗纹钢”当然要多,脂肪组织中相对要少。图5是从网上下载的细胞外基质模式图,其中3根黄色螺旋带状结构就是本文所说的“罗纹钢”(胶原蛋白)。图6、7是细胞外较多的胶原蛋白,电子显微镜下银装素裹,甚是美丽。
“罗纹钢”千万不能病变,皮肤“罗纹钢”断裂或失去弹性,人的脸上就沟壑纵横皱纹满面。肿瘤细胞周围组织的“罗纹钢”断裂,就锁不住癌细胞,癌细胞就有逃离扩散的通道。心脑血管壁的“罗纹钢”如果被钙、磷酸根包围,就会骨化,血管变脆、动脉硬化,随时有可能心肌梗塞、脑溢血,危及生命等等。
图6
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图7
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图9
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可以实现人造器官的组织工程,就是利用各种生物相容性材料,在体外构筑好细胞支架,让细胞在体外附着、迁入、繁殖、发挥功能。其中最好的支架材料莫过于本文所说的胶原蛋白“罗纹钢”了。图8、9便是科学家用这样的“罗纹钢”构筑的组织工程细胞支架,仔细看,上面还有“罗纹钢”的痕迹,你看到了吗?
http://www.sic.cas.cn/kxcb/kpwz/200908/t20090827_2448769.html