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生物

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生物系统层级关系:生物圈 > 生态系统 > 群落 > 种群 > 个体

大腸桿菌細胞提供了一个原核微生物的例子。
多孔菌科的蕈類与其宿主有一个寄生关系。
軟樹蕨

生物英语Organism,又称生命体有機體)是指稱有生命个体。在生物学生态学中, 地球上约有870万个物种(±130万),其中650万种物种在陆地上,220万种生活在水中[1]。生物最重要和基本的特征在于生物进行新陈代谢及遺傳,所有生物一定会具备合成代谢以及分解代谢,这是相反的两個過程,并且可以繁殖下去,这是生命现象的基础。

生命的起源和生命各个分支之间的关系一直存在争议。一般而言,生物分为两大类:原核生物真核生物。原核生物分为两个域:细菌(Bacteria)和古菌(Archaea),这两个域相互之间的关系并不比他们和真核生物的关系更为接近。在演化史的研究上,原核生物和真核生物之间一直缺乏联系。

真核生物的特徵是有細胞核以及其他細胞器(例如動物和植物體內的线粒体,以及植物及藻類中的叶绿体),一般叶绿体线粒体是由内共生细菌(endosymbiotic bacteria)演化而来[2]多细胞生物則指包含多于一个细胞的生物。

共同特征[编辑]

这些属性并非普遍存在,详见下。 生物的共有属性主要有四個:

  1. 新陳代謝
  2. 生長發育
  3. 繁殖(很多生物的个体无法进行繁殖——尽管它们所属的物种可以繁殖)
  4. 应激性(有些生物无法直接对环境变化产生反应)

較不明顯的有其他三個

  1. 適應
  2. 運動(许多生物无法独立移动)
  3. 組織性

化學[编辑]

生物體是複雜的化學系統,其作用在維持生物體的生存及發展,以及繁衍後代。生物化學主要研究生物體內的化學現象[3]。整個生物體的現象可以決定生物是否可以適合其環境,也決定了其中DNA內的基因是否可以繼續存續。

生物體的代謝及其他許多內部機能都和化學反應有關,特別那些有關大型有機分子的化學。生物體是化學物質形成的複雜系統,藉由和環境的互動,有各式各樣的角色。

生物體是半封閉的化學系統,雖然生物體是生命的單位,但生物體和環境不是完全封閉。生物體會吸收及釋放能量,自养生物利用陽光或其他無機物質來產生可用的能量(一般會以有機物質的形式出現),異營生物則是利用環境中的有機物質中的能量。

有機物質中主要的化學元素是,碳原子的特點是有很強的親合力可以和小原子鍵結,也可以和其他的碳原子鍵結[4],而且因為其體積小,可以同時和多個原子鍵結,因此是有機生物體的基礎。碳可以形成三個原子的簡單分子(二氧化碳),也可以形成有數千個原子,可以儲存資料的長鏈(核酸)。

高分子[编辑]

組成生物的分子可以分為高分子及其他較小的分子。這些高分子包括核酸蛋白質脂質[5]。核酸(特別是去氧核糖核酸,DNA)用核苷酸的序列來儲存資訊。四種核苷酸(腺嘌呤鳥嘌呤胸腺嘧啶胞嘧啶組成的特殊序列決定了生物體的許多特徵。核苷酸的序列可以拆成許多由三個核苷酸組成的遗传密码,對應一種特殊的胺基酸[6]。因此DNA的序列對應某一種特殊的蛋白質,而且由於其成份胺基酸的化學性質,蛋白質會依特殊的方式折叠,而且會執行一特定的機能。

以下是以知蛋白質的機能:

  1. 酵素,作為代謝反應的催化劑。
  2. 結構蛋白質,像微管蛋白膠原蛋白
  3. 調節蛋白質,轉錄因子或是調節細胞週期的週期素
  4. 作為信息分子或信息分子的受體,像某些激素及其受體。
  5. 防禦蛋白質,包括免疫系統中的抗体,或是毒素(例如曼巴蛇素英语dendrotoxin),或是包括像刀豆氨酸英语canavanine等特殊胺基酸的蛋白質。

雙層的磷脂組成了磷脂雙分子層,是細胞膜的主要結構,包覆在細胞的外面,防止化學物質自由的進出細胞。由於磷脂雙分子層的選擇性滲透,只有特定分子才能通過細胞膜。在一些多細胞的生物中,這可以是儲存能量及在細胞間傳播資料的方法。相較於脂質及蛋白質,更容易分解,也更容易轉換為能量,在所有生物體中,醣是最常使用的有機分子能量來源。

结构层次[编辑]

动物体的结构层次
植物體的層次結構
环境的组成

分类[编辑]

从能量来源方面可分为:自养生物消费者

病毒[编辑]

病毒由于不能独立进行繁殖新陈代谢而通常不被认为是生物[7]。然而,依据美国法典(United States Code)的生物武器和非法使用相关内容中病毒被归为微生物范畴。由于许多寄生动物和内共生体(endosymbionts)也缺乏独立生存能力,所以病毒是否算作生物仍然存在争议。尽管病毒有和其他生物特有的分子,它们在寄主细胞外却无法生存,并且病毒新陈代谢的过程需要寄主遗传机制的参与。这种寄生现象的起源还不清楚,但有可能产生于寄主。

寿命[编辑]

寿命是生物的基本参数之一。有的生物只能生存一天,有的生物例如一些植物能生存几千年。 细胞衰老在决定生物体、细菌病毒甚至是朊毒体的寿命时很重要。

目前,科学界普遍认为存在于细胞染色体末端的一段特殊的DNA序列——端粒与细胞的寿命有着很大的关系[8]。通常情况下,细胞每分裂一次,端粒就会变短一些。随着端粒逐渐缩短,最后造成了位于染色体DNA中间段的对细胞生命活动有意义的DNA序列的缺失。由于此时无法继续进行正常的生理活动,细胞便会进行一种由自身控制的程序性死亡——细胞凋亡

此外,肿瘤细胞中的端粒结构通常没有缩短,这也是肿瘤细胞能够进行无限制分裂的原因之一。

進化[编辑]

在生物學上,共同起源的理論提出地球上所有的生物都起源於一個共同的祖先或祖先的基因庫,我們可以在所有生物體之間共同的特徵找到共同的祖先的證據。在達爾文的時代,證據完全是基於共同的特性可見的形態相似,例如所有的鳥有翅膀,即使有些不會飛。

参见[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ 地球上有多少物种?870万种. eurekalert. 2011年8月24日 [2011-08-25]. 
  2. ^ T.Cavalier-Smith (1987) The origin of eukaryote and archaebacterial cells, Annals of the New York Academy of Sciences 503, 17–54
  3. ^ 世界第一簡單生物化學. 博客來. [2014-02-10] (中文). 
  4. ^ 碳原子的特性及有机化合物的特点 ★★. [2014-02-10] (中文). 
  5. ^ 生物大分子簡介
  6. ^ 15-14遺傳密碼(Heredity code). 科技台灣. [2014-02-10] (中文). 
  7. ^ 比雅瑞爾; 涂可欣(翻譯). 病毒不是活的嗎?. 科學人雜誌. 2004 [2014-02-07]. 
  8. ^ 龐中培. 端粒研究剛開端. 科學人雜誌. 2011年 [2013-12-29]. 

外部連結[编辑]