本文将介绍
规模很重要
大小在生物学中很重要。从DNA分子的直径(2纳米)到一个成年人的身高(1.75米)，长度的尺度可以跨越大约9个数量级!凭直觉判断这些相对大小可能很困难，因为我们无法直接观察到这些尺度。
在这篇文章中，我们将更好地了解生物尺度的范围有多广。您将了解为什么了解不同生物学概念之间的相对尺度是如此重要。我也会和你们分享一些生物学中关于大小的有趣事实。让我们开始吧!
公制的科学记数法
生物的规模可以跨越很大的范围:从原子到大象。为了管理庞大的数字，我们通常使用公制和“科学记数法”来指代生物尺度中的长度。
[本表中]为了表示无法方便地用十进制形式书写的过大或过小的数字，在生物学和其他科学分支中通常使用“科学记数法”。开云体育全站app下载安装这里是描述生物物体大小(长度)的单位列表。“m”=米。
生物尺度的概述
要了解生物尺度的大小，最好的方法是在这个范围内找到一个很好的代表性例子作为参考对象。让我们看看这里有什么。
[在这张图中]了解标本的确切尺寸对生物学家来说至关重要。在这里，我们总结了一个生物尺度，让你了解不同生物物体的大小。
原子
原子是普通物质的最小单位。原子在100皮米(10−10M或0.1 nm)横跨。通常，我们使用1埃(1Å = 10−10M)表示原子的大小。
[在这幅图中]氦原子的图解，描绘了原子核(粉色)和电子云分布(黑色)。黑条是1埃。
图片来源:维基
小生物分子
生物分子是指存在于生物体中对细胞的生物功能至关重要的所有分子。小生物分子可以是像氧和水这样的化学物质，也可以是构建大分子(DNA、复杂碳水化合物、蛋白质和脂类)的单位。这些分子的范围在0.2纳米到1纳米之间。
[在这幅图中]几个生物分子的例子。
DNA
DNA是由两条多核苷酸链组成的分子，它们相互缠绕形成双螺旋结构。DNA双螺旋的直径为2纳米。两个碱基对之间的间距为0.34 nm。每个螺旋匝之间的距离为3.4 nm(包括~10个碱基对)。
[在这幅图中]DNA双螺旋结构的图解。
修改后的IOP开云体育全站app下载安装Science
虽然单个DNA核苷酸非常小，但一个DNA聚合物可以非常大，可能包含数亿个核苷酸。例如，1号染色体是人类最大的染色体，大约有2.2亿个碱基对，如果把它拉直，它将有85毫米长。
【本图】在1000倍放大(10x * 100x = 1开云体育电脑官网000x)下，植物根细胞中的浓缩染色体。
DNA分子太薄以至于看不见。然而，当细胞分裂时，DNA链凝结成染色体。开云体育电脑官网因此，在光镜下用亚甲基蓝染色可以看开云体育电脑官网到这些染色体。点击在这里了解更多关于细胞核的知识．
蛋白质
蛋白质是折叠成三维结构的氨基酸长链。不同的蛋白质可能由不同数量的氨基酸单位组成，从少于100个到上千个不等。
通常，蛋白质的大小是由氨基酸的数量或分子量(MW;单位为千道尔顿或kDa)。道尔顿(Da)是原子质量单位的另一个名称，千道尔顿(kDa)是1000道尔顿。例如，胰岛素是一种由51个氨基酸组成的小蛋白质，其重量为5.8 kDa。凝血因子VIII (Blood coagulation factor VIII, FVIII)是一种由2351个氨基酸和267 kDa组成的巨大蛋白质。
典型的蛋白质直径可达3-6纳米。你可以根据这张表估计蛋白质的大小。
| 蛋白(MW) | 5 kDa | 10 kDa | 20 kDa | 50 kDa | 100 kDa | 200 kDa | 500 kDa |
| R最小值(最小半径) | 1.1纳米 | 1.42纳米 | 1.78纳米 | 2.4纳米 | 3.05纳米 | 3.84纳米 | 5.21纳米 |
病毒
病毒是一种微小的结构(病毒粒子)，由单个核酸分子(RNA或DNA)和蛋白质外膜和/或脂质外膜所包围。病毒有一些生命的特性。然而，它们没有细胞结构，也不能在没有宿主细胞的情况下繁殖。由于这些原因，病毒通常不被认为是活的。
病毒的大小从20到400纳米不等，用光学显微镜是看不见的。最好有一个透射电子显微镜来观察病毒。
[在此图中]常见人类病毒的相对大小。
图片来源:ViralZone
[在这张图中]冠状病毒具有光环或冠状(冠状)外观。
COVID-19是一种冠状病毒。它们的病毒粒子大小约为120纳米。原始的电子显微镜图像总是黑白的。为了更好的视觉效果，颜色是人工绘制的(右图)。
图片来源:CDC。
想了解更多关于“病毒”的信息吗?看看我们下面的两个帖子。
细菌
细菌是原核细胞，它们没有细胞核和其他细胞器。细菌的形状和大小各不相同。对于球形细菌(球菌sp。)，直径范围为0.2 ~ 2 μ m。对于丝状或杆状细菌，其长度范围为1-10 μ m (杆菌sp。）.
最著名的细菌:大肠杆菌，平均直径约1.5 μ m，长度约2 ~ 6 μ m。
[在这张图中]细菌可以分为三种基本形状，球菌(球形，复数:球菌)，芽孢杆菌(杆状，复数:杆菌)和螺旋菌。
[在这张图中]简单的人类脸颊细胞染色。
在高倍(640 -1000倍)物镜光学显微镜下可以看到这些细菌。
想了解更多关于“细菌”的知识吗?看看我们下面的两个帖子。
线粒体
线粒体(单数:线粒体)是发现于真核细胞中的杆状细胞器。线粒体被认为是细胞的发电机。在细胞呼吸过程中，线粒体将葡萄糖和氧气转化为三磷酸腺苷(ATP)，这是细胞的生化能量“货币”，可用于进行任何细胞活动。
科学家们认为线粒体来源于被今天真核细胞的早期祖先所吞噬的细菌。这些细菌失去了独立生活的能力，通过建立一个内共生关系．因此，不难理解为什么线粒体的大小(约0.75 - 3 μ m)与细菌如此相似。
想了解更多关于“线粒体”的知识吗?查看我们下面的帖子。
酵母
面包酵母(酿酒酵母)是小型真核细胞的一个例子。它们的直径约为4m，可以通过从亲代细胞中萌发出一个新细胞来繁殖。
酵母是你应该在显微镜下观察的日常事物之一。
[在这张图中]酵母细胞的显微镜视图。
酵母细胞呈椭圆形，其中一些正在分裂(萌芽酵母)。
红细胞
红细胞是最丰富的血细胞。它们将氧气从肺部输送到身体的各个部位。每立方毫米血液中有超过500万个红细胞。
成熟的人类红细胞看起来像椭圆形的双凹圆盘。直径约7.5 μ m，厚度约2 μ m。与人类其他类型的细胞相比，红细胞相对较小。例如，白细胞要大得多，范围从10 - 20 μ m。
[在这幅图中]在显微镜下观察红细胞和白细胞。
动物细胞和植物细胞
动物和植物都是多细胞生物。细胞是动物和植物身体的“积木”。动物细胞的大小一般为8 μ m至50 μ m。然而，它们的大小和形状可能根据它们的功能有很大的不同。例如，我们的神经元可以延伸被称为轴突的突起，向远离神经元的肌肉纤维发送信号。这些神经元的长度从一英寸(或厘米)到三英尺(约一米)甚至更多。
[在此图中]不同细胞大小和形状的比较。
人类细胞相对较小。有些细胞(如神经元和肌肉细胞)可以很长。脂肪细胞之所以大，是因为它们的大部分细胞质都被一个巨大的油滴所占据。另一方面，植物细胞和单细胞生物(如草履虫或阿米巴)体积更大，需要细胞质流来分配这些细胞中的物质。
如果我们只测量细胞体的大小，那么卵子(卵细胞)是人体中最大的细胞之一，通常为120 μ m，肉眼可见。
[在这个视频中]移动中的细胞。
由于缺乏细胞壁，动物细胞会改变形状。
植物细胞通常比动物细胞大，在20 - 100 μ m之间。植物细胞有一个细胞壁保持固定的细胞形状。
想了解更多关于“动植物细胞的异同”的知识吗?查看我们下面的帖子。
草履虫
草履虫(pair-ah-me-see-um;草履虫)是一种单细胞(单细胞)生物，形状类似拖鞋。草履虫自然存在于水生环境中。它们的长度为50 ~ 300 μ m。
[在这张图中]草履虫的大小因物种而异。
p . caudatum是最大的原生动物之一，可生长到200-300 μ m。肉眼几乎看不见。另一种常见的草履虫，叫做p .水母，体积较小(50-150 μ m)。p . caudatum更拉长和p .水母更呈卵形。
图片来源:p . caudatum（后口动物)，p .水母（维基上的Barfooz）
你可能会注意到，单细胞微生物的细胞大小可能比多细胞动物和植物的细胞大得多。阿米巴原虫而且声音洪亮的人还有两个大型单细胞微生物的例子。
想了解更多关于“一滴水池塘水中的微生物?”查看我们下面的帖子。
头发
发型是我们日常生活的一部分，但你真的在显微镜下看过你的头发吗?人类头发的宽度约为60-100微米。
想了解更多关于“显微镜下的头发”的知识吗?查看我们下面的帖子。
为什么生物尺度很重要?
生物量表之所以成为我们研究生物学时最重要的工具之一，原因有很多。我们会在下一篇文章：
好的比较有助于我们更好地理解生物学
(2)打破神话
(3)困窘极端案例的兴奋
(4)了解你能看到的和你看不到的
(5)选择正确的工具
知道我们是多么渺小
