生命意義

生物是指具有高度特化的組織結構、新陳代謝、生長發育、生殖、恆定性、移動、感應及適應等生命現象之個體。構成生物的成份以水份、醣類、蛋白質、脂質及核酸為主,此外,少量的維生素和無機鹽類也是生物體所必須的。

 

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生物是一種有機體,無論單細胞或多細胞,都是由生命的最小單位-細胞所構成。細胞的構造有細胞膜、細胞質、細胞核及各種胞器等。多細胞生物的起源,最早是由單細胞的接合子經過多次的細胞分裂後,形成胚胎,接著分化成各種細胞。多細胞生物的細胞是分工合作的,功能相似的細胞會形成組織;數種不同的組織組成器官,負責特定的功能;然後相關的器官互相合作形成系統,在不同系統的協調下產生個體。

這裡有一個Flash動畫,細胞的構造,內容如下:

 

  • 細胞膜:被覆在細胞的外表,作用在於區隔細胞內外的物質,並控制細小分子物質的進出。


細胞膜

 

  • 細胞質:位於細胞膜的內部,構造中有許多細小的顆粒。細胞質能控制細胞內部的生理反應,並維持細胞的生命,因此,又簡稱胞器。


細胞質

 

  • 粒線體:可以將細胞內的醣類與脂肪分解代謝,來產生高能物質ATP,而ATP是細胞主要的能量來源,因此粒線體被認為是細胞的發電廠。高基氏體:與細胞的分泌能力有關,如內分泌腺細胞有發達的高基氏體,可以產生大量的內分泌物質。
  • 內質網:呈現網狀散布在細胞質內,靠近細胞核的一邊常與核膜相連。具有協助細胞內物質運輸的功能,並負責細胞內特定的代謝作用。
  • 核糖體:由核糖核酸和蛋白質所組成,不具有膜的構造,是細胞合成蛋白質的地方。溶體:內含多種水解酵素,能將大分子物質水解,有助於細胞內各項物質之更新。
  • 細胞核:核內含有核仁及重要的遺傳物質DNA,這些遺傳物質調控著細胞內蛋白質的生成,而蛋白質也同時影響細胞的生理現象。


細胞核

 

  • 液泡:內部通常含有水、基酸、醣類及礦物質。在功能上,液泡可儲存一些暫時不用的物質,也可積存細胞雖不需要但卻無法排除的物質。
  • 葉綠體:內有葉綠素可以吸收光能,利用光能再去合成葡萄糖,進行光合作用。
  • 細胞壁:由纖維素構成,僅植物細胞特有構造,有支持與保護的功能。
  • 中心體:由微血管構成,與細胞分裂有關。

進階學習 (生命的成份的特性)

水份

  • 是生物體內含量最多的物質,通常在65%以上,是很好的溶劑,可以溶解多數物質。物質在溶於水後,會產生分子或離子,使化學作用容易發生。
  • 水會解離成為氫離子和氫氧離子,可以決定該溶液的酸鹼性,生物體內的化學反應大都由酵素所控制,酵素的活性與溶液酸鹼度關係密切。
  • 水對於生物體溫有穩定的功能,由於水具有較高吸熱和放熱能力,所以能夠用來維持體溫的恆定。

醣類

  • 醣類又稱碳水化合物,一般可分為單糖、雙糖和多糖三大類,葡萄糖是人體內含量最多的單糖,也是細胞可以直接利用的物質。細胞需要能量時,會分解葡萄糖而釋出能量,當細胞內有多餘的葡萄糖時,則合成大分子的多糖來加以儲藏。
  • 雙糖包括麥芽糖、蔗糖和乳糖。雙糖是由兩個分子的單糖聯結而成,例如蔗糖是一分子葡萄糖和一分子果糖,乳糖是一分子葡萄糖和一分子半乳糖,麥芽糖則是由兩分子葡萄糖組合而成。
  • 多糖由多個分子的單糖組合而成,例如澱粉、肝糖和纖維素皆為多糖。澱粉是植物體內最常見的多糖,它是由數百個葡萄糖分子組成。肝糖是動物體內的多糖,通常儲藏在肝臟及肌肉中。纖維素是構成植物細胞壁的主要成份,我們平常所見的棉花幾乎全是纖維素所組成。

蛋白質

  • 蛋白質是由胺基酸所組成,含有碳、氫、氧、氮、硫等元素,是構成細胞膜和細胞質的主要成份之一。
  • 此外生物體內促進化學反應的酵素、輸送氧的血紅素、能收縮的肌纖維、對抗外來物的抗體等都是蛋白質。
  • 蛋白質可以分解成胺基酸,胺基酸再繼續氧化便釋出能量,所以蛋白質也可當作細胞內供應能量的物質。

脂質

  • 脂肪和油類合稱脂質,它們的分子是由一分子甘油和三分子脂肪酸所組成,含有碳、氫、氧等元素,飽合性脂肪一般呈半固體狀態,如牛油、豬油;不飽合性脂肪如植物油,在室溫下則呈液態。
  • 脂質是構成細胞膜狀構造的主要成份,由於脂質不溶於水,可將各胞器隔開,同時可進行不同的化學反應。
  • 生物體內的醣類有剩餘時,也可以轉變為脂質而儲存;當細胞需要能量時,脂質也可經氧化作用釋放出能量。

核酸

核酸是由許多核苷酸構成,它含有碳、氫、氧、氮和磷等元素。

  • 核酸可分為兩類:一是去氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid),簡稱DNA;另一是核糖核酸(Ribonucleic acid),簡稱RNA。DNA是構成染色體的主要成份,它攜帶著遺傳訊息。
  • 細胞可依據DNA的遺傳訊息合成RNA,而RNA能控制蛋白質的合成。
  • 細胞中儲存能量,並供應能量的主要物質為三磷酸腺苷(Adenosine triphosphate),簡稱ATP,也是核苷酸的一種。

生命現象個論

  • 高度特化的組織結構:所有生物都是由細胞構成,細胞是進行生命活動的最小單位,有些生物由單細胞構成,有些則為多細胞,多細胞生物則是依賴細胞的整合功能。
  • 新陳代謝:根據能量不滅定律,能量不會無中生有。因此生物必須將環境中的能量轉變成其可利用的形式,以維持生命所須。為了提供生長、繁殖及轉變能量所須的能量,生物必須進行一連串的化學反應。而這些反應總稱為新陳代謝。舉例來說,植物的光合作用即是利用光能,在經一連串的化學反應後,合成ATP,ATP可迅速提供能量供細胞活動之用。
  • 生長發育:生物學家將生長定義為細胞大小或數目增加使得細胞質量(cell mass)增加的過程。而發育則是指型態與功能發生的一連串的變化。生長與發育的關係密切,通常是相伴發生的。例如:毛毛蟲變成蝴蝶的過程即包括了生長與發育。
  • 生殖:產生類似本身的新個體的過程稱為生殖。一般有兩種方式,即無性生殖(asexual reproduction)及有性生殖(sexual reproduction)。無性生殖不產生配子,其經由複製、分裂後產生與母細胞相同的個體。而有性生殖產生兩種不同的配子,經由配子結合後產生新個體,有性生殖具有交換遺傳物質的特性,是基因變異及演化的基礎。
  • 恆定性:當外界環境改變時,生物仍須維持內部環境之穩定。此即稱為恆定性。而維持恆定性的控制系統即稱為恆定機制。例如:外界溫度上升時,人體血管擴張,毛孔擴張並排汗,以維持體溫恆定。
  • 移動:移動性雖不是生物的必須特徵,但卻是生物的一項重要特性。動物的移動是顯而易見的。例如:跑、跳、飛翔等。細菌具鞭毛、纖毛亦可移動。一些原生生物則具有阿米巴式移動。
  • 感應:生物對於內部或外界環境的刺激、物理或化學上的變化會產生反應。例如:眼睛對光的刺激會產生瞳孔大小的變化的反應。
  • 適應:面對外界多變的環境,生物必須適應環境以增加其生存的能力。此種適應性一般是經由突變與天擇而產生,因此牽涉到遺傳上的改變而不是生物本身的改變。例如:長頸鹿適應環境後,可吃到高處的樹葉。