从原子到细胞——对比不同的尺度

第一种尺度：原子和分子

放大5 000万倍

原子是构成宇宙中一切物质——生物和非生物的基本单位。原子的直径大约是零点一到零点几纳米（10^-9米）。

多个原子结合构成了分子。大部分生命都是建立在三种小分子的基础上，每个小分子只含2~3个原子：二氧化碳（CO₂）是生物体内碳原子最重要的来源；氧气（O₂）是绝大多数生命体中参与产生能量的关键气体；水（H₂O）在我们细胞里造出了“海洋”，“海洋”不仅浸泡着生命的“机械装置 ”，还支撑着细胞内各类化学反应。

在细胞中，大概还有一千多种略微大一点的、由10到35个原子构成的分子。这些小分子，有的是食物（燃料），有的是建筑材料，或者将要变成燃料和建材。我们称之为简单分子。本书涉及比较重要的简单分子有糖、核苷酸和氨基酸。

第二种尺度：链分子

放大1 000万倍

在细胞中，非常重要的工作组件是链分子。它们由很多简单分子相连而成。数量最多的链分子类型是蛋白质，由300到400个氨基酸首尾相连而成。细胞中有几千种不同的蛋白质，每一种都担负了特别的工作。细胞还包含了各种各样的核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA），前者由几万个核苷酸连接而成，后者则包含几百万个核苷酸。

第三种尺度：分子复合结构

放大100万倍

在细胞中，链分子凑到一起，组成错综复杂的排列结构，我们称之为分子复合结构。这些复合结构是细胞的基础设施，相当于细胞内部的公路、隧道、电厂、能量工厂和图书馆。此图展示了一个核糖体——细胞中生产蛋白质的工厂，和一个线粒体的一部分——细胞的能源中心。

第四种尺度：一个细胞

放大一万倍

此图展示了一个拥有细胞核的动物细胞。细胞的大多数DNA都位于细胞核之中，细胞核被细胞质紧紧包裹，细胞中大多数生命活动发生在细胞质里。平均来说，一个植物细胞大约比一个动物细胞大三倍。