生物

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生物系統層級關係:生物圈 > 生態系統 > 群落 > 族群 > 個體

多孔菌科的蕈類寄生在其宿主上
軟樹蕨

生物英語Organism,又稱生命體有機體)是指稱有生命個體。在生物學生態學中, 地球上約有870萬個物種(±130萬),其中650萬種物種在陸地上,220萬種生活在水中[1]。生物最重要和基本的特徵在於生物進行新陳代謝及遺傳,所有生物一定會具備合成代謝以及分解代謝,這是相反的兩個過程,並且可以繁殖下去,這是生命現象的基礎。

生命的起源和生命各個分支之間的關係一直存在爭議。一般而言,生物分為兩大類:原核生物真核生物。原核生物分為兩個域:細菌(Bacteria)和古菌(Archaea),這兩個域相互之間的關係並不比他們和真核生物的關係更為接近。在演化史的研究上,原核生物和真核生物之間一直缺乏聯繫。

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線粒體,以及植物及藻類中的葉綠體),一般葉綠體線粒體是由內共生細菌(endosymbiotic bacteria)演化而來[2]多細胞生物則指包含多於一個細胞的生物。

共同特徵[編輯]

這些屬性並非普遍存在,詳見下。 生物的共有屬性主要有四個:

  1. 新陳代謝
  2. 生長發育
  3. 繁殖(很多生物的個體無法進行繁殖——儘管它們所屬的物種可以繁殖)
  4. 應激性(有些生物無法直接對環境變化產生反應)

較不明顯的有其他三個

  1. 適應
  2. 運動(許多生物無法獨立移動)
  3. 組織性

化學[編輯]

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,自養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[編輯]

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遺傳密碼,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摺疊,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體,或是毒素(例如曼巴蛇素英語dendrotoxin),或是包括像刀豆氨酸英語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。

結構層次[編輯]

動物體的結構層次
植物體的層次結構
環境的組成

分類[編輯]

從能量來源方面可分為:自養生物消費者

病毒[編輯]

病毒由於不能獨立進行繁殖新陳代謝而通常不被認為是生物[7]。然而,依據美國法典(United States Code)的生物武器和非法使用相關內容中病毒被歸為微生物範疇。由於許多寄生動物和內共生體(endosymbionts)也缺乏獨立生存能力,所以病毒是否算作生物仍然存在爭議。儘管病毒有和其他生物特有的分子,它們在寄主細胞外卻無法生存,並且病毒新陳代謝的過程需要寄主遺傳機制的參與。這種寄生現象的起源還不清楚,但有可能產生於寄主。

壽命[編輯]

壽命是生物的基本參數之一。有的生物只能生存一天,有的生物例如一些植物能生存幾千年。 細胞衰老在決定生物體、細菌病毒甚至是朊毒體的壽命時很重要。

目前,科學界普遍認為存在於細胞染色體末端的一段特殊的DNA序列——端粒與細胞的壽命有著很大的關係[8]。通常情況下,細胞每分裂一次,端粒就會變短一些。隨著端粒逐漸縮短,最後造成了位於染色體DNA中間段的對細胞生命活動有意義的DNA序列的缺失。由於此時無法繼續進行正常的生理活動,細胞便會進行一種由自身控制的程序性死亡——細胞凋亡

此外,腫瘤細胞中的端粒結構通常沒有縮短,這也是腫瘤細胞能夠進行無限制分裂的原因之一。

進化[編輯]

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。

參見[編輯]

參考文獻[編輯]

  1. ^ 地球上有多少物種?870萬種. eurekalert. 2011年08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. ^ 碳原子的特性及有機化合物的特點 ★★. [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; 塗可欣(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[編輯]