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結構生物化學/生物體特性

來自華夏公益教科書

生物體的定義

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生物體可以是任何可以呼吸、對刺激做出反應、運動或移動、繁殖等的物體,例如人類、植物、病毒、細菌等[1]

生物體的特徵

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1. 高度化學複雜性和微觀組織

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生物體由高度組織化的細胞系統組成,從最小的細胞單位到最大的細胞單位。一些生物是單細胞的(由一個細胞組成),自由生活,幷包含細胞器來幫助它們進行生命過程。更復雜的生物是多細胞的(由多個細胞組成)。這些細胞被組織成專門的角色,如組織或肌肉,它們相互依賴地生存。組織被組織成器官。器官系統由多個共同工作的器官組成。生物體是一系列複雜的器官系統。

2. 從環境中提取、轉化和利用能量的系統

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將環境中的有機物轉化為我們細胞內代謝利用的能量的生物體稱為異養生物。其他生物,如藻類和植物,利用光合作用從陽光中提取能量,並利用二氧化碳和水生產糖,稱為自養生物。某些型別的細菌利用化學合成將有機分子的轉化與其能量與無機分子的轉化結合起來。如果沒有這種提取、轉化和利用能量的能力,生物體將很快無法維持其生命功能。

3. 自我複製和自組裝

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生物體具有繁殖的能力。在植物和簡單的動物中,繁殖是透過無性繁殖的過程進行的。無性繁殖是指單個個體在沒有其他個體幫助的情況下進行繁殖。無性繁殖的例子包括分裂或出芽。更復雜的生物參與有性繁殖,其中兩個個體貢獻遺傳資訊來建立一個具有獨特特徵組合的新個體。

4. 感知和響應環境變化

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生物體具有對環境刺激做出反應的能力。變化可能包括光、熱、聲音或化學接觸。為了響應刺激,生物體使用激素來改變它們的行為以響應周圍環境。

5. 定義每個元件的功能及其之間的調節

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生物體擁有特定的生存條件。調節溫度、營養物質和水等條件的能力對於生存至關重要。穩態,即內環境條件與外部力量之間的穩定平衡,是必須保持的條件。

6. 進化變化的歷史

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生物種群透過進化適應環境的變化。隨著種群發生變化,生物體適應,利用它們代謝、反應和繁殖的能力。在生存中更有用的特徵會遺傳給後代,並確保物種的生存。

生物體的生長

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所有生物體都會生長。質量增加和個體數量增加是生長的雙重特徵。多細胞生物體透過細胞分裂生長。在植物中,這種透過細胞分裂的生長在它們的整個生命週期中持續發生。在動物中,這種生長只在一定年齡之前才會看到。然而,細胞分裂發生在某些組織中以替換丟失的細胞。單細胞生物體也透過細胞分裂生長。在體外培養中,人們可以很容易地觀察到這一點,只需用顯微鏡計數細胞數量即可。在大多數高等動物和植物中,生長和繁殖是相互排斥的事件。必須記住,身體質量的增加被認為是生長。如果我們將身體質量的增加作為生長的標準,那麼非生物物體也會生長。山脈、巨石和沙丘都會生長,然而,非生物物體表現出的這種生長是透過表面物質的積累來實現的。在生物體中,生長是從內部進行的。因此,生長不能被視為生物體的決定性特徵。必須解釋觀察到生物體生長的條件,以瞭解它是生物系統的特徵。死去的生物不會生長。

繁殖是生物體的特徵之一。--- 在多細胞生物體中,繁殖是指產生與親本特徵或多或少相似的後代。我們總是預設地指有性繁殖,但生物體也可以透過無性方式繁殖。真菌可以產生數百萬個無性孢子,因此很容易繁殖和傳播。在酵母菌和水螅等低等生物中,我們可以觀察到出芽現象。在渦蟲(扁形蟲)中,我們可以觀察到真正的再生,即一個破碎的生物體可以再生其身體的缺失部分,併成為一個新的生物體。真菌、絲狀藻類、苔蘚原絲體,都可以透過斷裂輕鬆地繁殖。當涉及到細菌、單細胞藻類或變形蟲等單細胞生物時,繁殖就等同於生長,即細胞數量的增加。我們已經將生長定義為細胞數量或質量的增加。因此,我們注意到在單細胞生物體中,我們對這兩個術語(生長和繁殖)的用法不太清楚。此外,還有許多生物體不會繁殖(例如騾子、不育工蜂、不育人類夫婦等)。因此,繁殖也不能成為生物體的全部定義特徵。當然,任何非生物物體都不能自行繁殖或複製。

新陳代謝

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生命的另一個特徵是新陳代謝。所有生物體都是由化學物質組成的。這些化學物質,無論是小分子還是大分子,屬於不同的類別、大小、功能等,都處於不斷地製造和轉變為其他生物分子的過程中。這些轉化就是化學反應或代謝反應。在所有生物體內,無論是單細胞生物還是多細胞生物,都有數千個代謝反應同時發生。所有植物、動物、真菌和微生物都表現出新陳代謝。我們身體中所有化學反應的總和就是新陳代謝。沒有非生物物體表現出新陳代謝。代謝反應可以在體外無細胞系統中被證實。在生物體外,在一個試管中進行的孤立代謝反應既不屬於生命也不屬於非生命。因此,雖然新陳代謝是所有生物體的定義特徵,但體外孤立的代謝反應不是生命體,但無疑是生命的反應。

身體的細胞組織是生命形式的決定性特徵。

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環境適應

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所有生物體最明顯和技術上最複雜的特徵是這種感知周圍環境或環境的能力,以及對這些環境刺激做出反應的能力,這些刺激可以是物理的、化學的或生物學的。我們透過我們的感官器官感知我們的環境。植物對光、水、溫度、其他生物、汙染物等外部因素做出反應。從原核生物到最複雜的真核生物,所有生物體都能感知環境線索並做出反應。光週期影響季節性繁殖者的繁殖,包括植物和動物。所有生物體都能處理進入其體內的化學物質。因此,所有生物體都“意識到”它們的周圍環境。人類是已知的唯一能夠自我意識的生物,即具有自我意識。

因此,意識成為生物體的決定性特徵。當涉及到人類時,定義生命狀態就更加困難。我們觀察到昏迷病人躺在醫院裡,基本上由代替心臟和肺部的機器維持著生命。病人實際上是腦死亡。病人沒有自我意識。這些永遠不會恢復正常生活的病人,是活著的還是非生物的?在更高的等級中,您將瞭解到所有生命現象都是由於潛在的相互作用。組織的性質不在於組成細胞中,而是由於組成細胞之間的相互作用而產生。類似地,細胞器性質不在於細胞器分子成分中,而是由於組成細胞器的分子成分之間的相互作用而產生。這些相互作用在更高級別的組織中產生了湧現性質。這種現象在所有級別的組織複雜性等級中都是真實的。

自我複製和自我調節

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所有生物體都是自我複製的,不斷進化的,並擁有能夠對外部刺激做出反應的自我調節互動系統。生物學是地球上生命的故事,也是地球上生物進化史。所有生物體——現在、過去和未來,都透過共享共同的遺傳物質而相互聯絡,但程度各不相同。

參考文獻

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http://wiki.answers.com/Q/What_are_the_8_characteristics_of_living_organisms_and_describe_each Viadiu, Hector. Chem 114A Lecture Notes 1. Fall, 2012.</ref> http://www.cliffsnotes.com/study_guide/Characteristics-of-Living-Things.topicArticleId-8741,articleId-8578.html</ref> http://www.essortment.com/six-characteristics-life-47733.html http://lisacruz2.tripod.com/id30.html http://www.ehow.com/facts_5535157_living_organisms.html

  1. 生物體
華夏公益教科書