# Biology
correlation 相關性
helix 螺旋
hallmark 標誌
taxonomy 分類
hierarchy 階層
regulate 調節
trait 性狀
hypothesis 假說
coloration 著色
camouflage 迷彩
scope 範圍
manipulation 操縱
digest 消化
compound 化合物
organic compound 有機物
abbreviated 簡短的
strung 串起來
mineral 礦物
crustacean 甲殼動物
exoskeleton 外骨骼
granule 顆粒
tuber 塊莖
cotton 棉布
absorbent 吸水的
spoilage 損壞
trial 審判、考驗
heredity 遺傳
pore 小孔

## Chapter 1 Exploring life
### 生命特性
>+ Order 同種生物有相同生命特性
>+ Reproduction 生殖能力
>+ Growth and development 遺傳
>+ Energy processing 運用能量
>+ Regulation 環境適應力
>+ Response to the environment 感應
>+ Evolutionary adaptation 演化

### 生物層次
>+ Biosphere 生物圈
>+ Ecosystem 生態系統
>+ Community 群集
>+ Population 族群
>+ Organism 物種
>+ Organ system 器官系統
>+ Organ 器官
>+ Tissue 組織
>+ Cell 細胞
>+ Organelle 胞器
>+ Molecule 分子

### 細胞構造與功能
> • 調節內部環境
• 獲得並使用能量
• 對外部環境做出反應
• 發展並維持複雜胞器系統
• 細胞分裂

> • 被細胞膜包圍並可控制物質進出
• 以DNA作為遺傳因子

> (Prokaryotic cell) 原核細胞
• 最先出現
• 構造較簡單
• 通常比真核生物小

> (Eukaryotic cell) 真核細胞
• 如植物、動物、蕈類、(protists)原生生物
• 有膜狀胞器，如 (nucleus)細胞核

### 生物與環境的交互作用
> • producer(生產者): 提供食物，如植物
• consumer(消費者): 攝食植物或動物
• decomposer(分解者): 循環者，分解複雜分子成植物可吸收的小分子

> population dynamics 族群動態學
• 化學物質的循環( 大氣、土壤 <-> 生物 )
• 能量為單向傳遞( 太陽 -> 生態系統 -> 熱 )

### 遺傳
> 基因
• 遺傳物質
• 由長鏈DNA分子聚集成(Chromosome)染色體構成
• 控制細胞活動
• 所有基因稱(genome)基因組
• 科學家可以解讀所有(nucleotide)核苷酸

> DNA
• 四種DNA(A、T、C、G)構成雙股螺旋
• 所有生物使用同種密碼轉譯成(protein)蛋白質
• 生物多樣性來自DNA的差異
### 生物分類
> Taxonomy(分類)
>+ domain 域
> + Bacteria 細菌
> + Archaea 古細菌
> + Eukarya 真核生物
>+ kingdom 界
> - Plantea
> - Animalia
> - Fungi
> - Protists
>+ phylum 門
>+ class 綱
>+ order 目
>+ family 科
>+ genus 屬
>+ species 種
>+ names species 種小名

### 演化造成生物多樣性
>+ 演化是生物從簡單邁向複雜的過程
>+ 化石：生命存在10億年以上、演化過程
>+ (Charles Darwin)達爾文: *On the Origin of Species by Means of Selection* 物種起源
> + descent with mogification (遺傳演變)
> + Natural selection (天擇)
> + individual variation (個體差異)
> + overproduction (過度繁殖)
> -> (unequal reproductive success)不平等遺傳(留下較利生存之基因)
> -> (accumulation of favorable traits over time)性狀偏好
### (artificial selection)人擇
>+ (produce)製造
> + 高產量作物
> + 高品質家畜
> + 寵物
>+ (cause)導致
> + 細菌產生(antibiotic-resistant)抗藥性
> + 害蟲產生(pesticide-resistant)抗藥性
> + 棲地破壞和氣候變遷造成物種滅絕

## Chapter 3 The molecules of cell
(lactose intolerant)乳糖不耐症
>+ 缺少(lactase)乳糖分解酵素

### 碳
> 得失電子
> + (covalent bond) 共價鍵
> + (hydrogen) 氫
> + (methane) 甲烷
> + (ethane) 乙烷
> + (propane) 丙烷
> + (butane) 丁烷
> + (isobutane) 異丁烷
> + (cyclohexane) 環己烷
> + (benzene) 苯
> + (hydrocarbon) 烴
> + (isomer) 同分異構物
> + structural isomer 結構異構物
> + geometric isomer 幾何異構物
> + enantiomer 光學異構物
> + testosterone 睪固酮
> + estradiol 雌二醇
> + estrogen 雌激素
> + hydrophilic 親水
> + soluble 易溶
> + methyl 甲基
> + hydroxyl 羥
> + carbonyl 羰
> + carboxyl 羧
> + amino 胺基
> + phosphate 磷酸鹽

### 分子
>+ carbohydrate 碳水化合物
>+ lipid 脂質
>+ protein 蛋白質
>> 蛋白質由20種胺基酸構成
>+ nucleic acid 核酸

>+ macromolecule 巨分子
>+ polymer 聚合物
>+ monomer 單體

>+ dehydration reaction 脫水反應
>+ hydrolysis 水解
>+ enzyme 酵素

### carbohydrate 碳水化合物
> 單醣x2經**脫水**成雙醣
> 雙醣**水解**成單醣x2
#### monosaccharide 單醣
> + fructose 果糖
> + glucose 葡萄糖
> + honey(frutose+glucose)
> + galactose 半乳糖
#### disaccharide 雙醣
> + lactose 乳糖
> + maltose 麥芽糖
> + sucrose 蔗糖
#### polysaccharide 多醣
> + starch 澱粉
> + glycogen 肝醣
> + cellulose 纖維素
> + chitin 幾丁質
#### High-fructose corn syrup (HFCS)
> 很甜
> 55% fructose + 45% glucose
> 比例與蔗糖相似

### lipid
>+ insoluble(hydrophobic) 疏水的
>+ 長期儲存能量
>+ 能儲存多於多醣的能量
> + 碳氫構成以非極性共價鍵
>+ 脂質不同於醣類、蛋白質、核酸，脂質是小分子且不是小單體組成
分類
#### 脂肪
> + (glycerol)甘油
> + 脂肪酸
> + 脂肪酸可以脫水連接到甘油
> + 脂肪 = 三酸甘油脂(triglyceride)
> + 分類：
> + saturated fats 飽和脂肪
> 碳鏈都是單鍵
> 動物脂肪
> + unsaturated fats 不飽和脂肪
> 碳鏈上有雙鍵，少氫，可以疊的更緊密能在室溫凝固
> (hydrogenate)氫化植物油都是不飽和脂肪可以加氫轉化成飽和脂肪
> 氫化反應製造反式脂肪
#### (phospholipid)磷脂質
> 細胞膜主要成分
> 

#### (steroid)類固醇
> 碳鏈上有四個環
+ (cholesterol)膽固醇
> 細胞膜上常見成分
> 類固醇的成分

+ anabolic steroid(同化類固醇)
> 運動員禁藥

### protein

+ 與所有反應有關
+ 由20種胺基酸組成
+ 種類：
>+ 酵素(催化劑)
>+ 載體蛋白
>+ 免疫蛋白
>+ 信號蛋白(荷爾蒙)
>+ 受器蛋白
>+ (contractile protein)收縮性蛋白
>+ 結構蛋白
>+ 儲藏蛋白 (empryo)胚胎

+ 肽鏈包含10萬個胺基酸由肽鍵連接
+ (denaturation)變性：(鹽度、酸鹼度、高溫)
>+ unravel(拆解)
>+ 變形
>+ 失去功能

+ 胺基酸：
> 碳+胺基+(carboxyl)羧基+(hydrogen)氫
> 同時(hydrophobic)疏水和(hydrophilic)親水
> 胺基酸經(dehydration)脫水反應聚合，形成(peptide bond)肽鍵
> 同樣的過程也可以合成多肽

+ 四級結構
> | 一級有肽鍵 | 二級形成氫鍵 |
> | -------- | -------- |
> | **三級R-group有交互作用** | **四級多肽形成功能性蛋白** |

> 

### Nucleic Acid 核酸
+ DNA (**d**eoxyribo**n**ucleic **a**cid)
+ RNA(**r**ibo**n**ucleic **a**cid)
>+ (inherited)遺傳自父母
>+ 控制細胞(replication)複製
>+ 以合成蛋白質的種類控制細胞活動
>+ 透過RNA製造蛋白質
>+ DNA -(transcription)-> RNA -(translation)-> protein
>+ DNA RNA 都含有(nucleotide)核苷酸，核苷酸成分：
> + 五碳醣：(ribose)核醣 ~ RNA；(deoxyribose)去氧核醣 ~ DNA
> + (phosphate)磷酸基
> + (nitrogenous base)鹼基
>

>+ DNA的鹼基：
> + adenine
> + thymine
> + cytosine
> + guanine

>+ RNA鹼基：
> + adenine
> + thymine
> + cytosine
> + uracil

> 

>+ RNA是單股螺旋；DNA是(double helix)雙股，A-T、C-G間形成氫鍵

## Chapter 5 The Working Cell
### Introduction
#### (bioluminescence)生物冷光
+ 海洋(invertebrate)無脊椎動物和魚類利用生物冷光躲避掠食者
+ 科學家發現90%以上海洋生物會製造生物冷光
+ 這些生物透過化學反應將化學能轉換成可見光

#### 細胞能量轉換
+ 生物冷光是細胞轉換能量的一種形式
+ 反應特性：
+ 發生在(organelle)胞器中
+ 使用膜上(enzyme)酵素
### 5.1 membrane
+ fluid mosaic model
> 細胞膜可流動，且鑲嵌多種蛋白
+ (selective permeability)選擇性通透
> 控制物質進出

+ 細胞膜上的鑲嵌構造
> 
> extracellular 細胞外
> cytoplasmic 細胞質
> cholesterol 膽固醇
> microfilament 微絲
> cytoskeleton 細胞骨架

+ 物質進出與膜上蛋白
> 
>+ 氣體分子擴散通過細胞膜
>+ 特定離子或小分子經(transport protein)運輸蛋白通過細胞膜
>+ 膜上酵素幫助進行反應
>+ (attachment protein)附著蛋白附著於胞外纖維或細胞骨架，支持細胞膜，協調膜兩側變化
>+ (junction protein)連接蛋白連接相鄰細胞
>+ (glycoprotein)醣蛋白細胞的識別證，用於讓其他細胞識別
>+ (Receptor protein)受器接收信號物質並傳遞至胞內

### 5.2 The spontaneous formation of membranes
+ 磷脂質會自發聚集成簡單細胞膜
+ 細胞的出現與被膜包圍的分子有關
+ 膜上需有蛋白質控制物質進出

### 5.3 Diffusion 擴散
+ 是分子移動的趨勢
+ 不耗能的(passive transport)被動運輸
+ 發生要素
+ 可擴散分子
+ 梯度濃度差

### 5.4 Osmosis 滲透
+ 水的擴散

### 5.5 Water Balance
+ (tonicity)張力描述細胞內外濃度差
+ 細胞在(hypertonic)高張溶液(shrink)萎縮
+ 細胞在(hypotonic)低張溶液(swell)膨脹
+ 植物細胞在(isotonic)等張溶液(flaccid)鬆弛
+ (Paramecium)草履蟲用(contractile vacuole)伸縮泡排水

### 5.6 Transport portein 運輸蛋白
+ 疏水物質可簡單擴散進出細胞膜
+ 極性與帶電物質透過"特定"運輸蛋白進出細胞膜，稱為(facilitated diffusion)促進性擴散
+ 不耗能
+ 需梯度濃度差
+ 控制進出細胞的物質

### 5.7 aquaporin 水通道蛋白
+ 通道蛋白
+ 可快速運輸水分子

### 5.8 Active Transport 主動運輸
+ 耗能進行逆梯度運輸
+ 消耗ATP
+ e.g.鈉鉀幫浦

### 5.9 Exocytosis and Endocytosis 胞吐與胞吞
+ 運輸多糖或蛋白質等大分子
+ 以(vesicle)囊泡包圍需運輸的物質，囊泡可與細胞膜融合

#### Endocytosis 胞吞
1. Phagocytosis 胞噬作用
> 伸出(pseudopodium)偽足包圍食物分子，形成(food vacuole)食泡
> 

3. Receptor-mediated endocytosis 受器媒介的胞吞作用
> 胞吞特定物質，形成(vesicle)囊泡
> 

### 5.10 Energy 能量
+ Kinetic energy
+ Potential energy (include chemical energy)
+ 根據(thermodynamics)熱力學
+ 物質不滅
+ 能量轉換造成系統紊亂損失能量

### 5.11 吸熱與放熱反應
+ Exergonic reaction 放熱反應
+ Endergonic reaction 吸熱反應
+ Metabolism 代謝

### 5.12 ATP
+ ATP是能量貨幣
+ ATP -(斷鍵)-> ADP + phosphate <br>

### 5.13 How enzymes work
+ lowering energy barriers

### 5.14 A specific enzymes
+ 反應物與酵素的活性位結合進行反應<br>

### 5.15 Enzyme Inhibition 酵素抑制作用
+ 正常
+ Competitive inhibitor 競爭性抑制劑<br>

+ Noncompetitive inhibitor 非競爭性抑制劑

+ Feedback inhibition 回饋抑制作用

### 5.16 Application for enzyme inhibition
+ drug
+ pesticide
+ poison

## Chapter 8 The Cellular Basis of Reproduction and Inheritance
### Introduce
- 每一種生物有各自的遺傳因子
- cell division 細胞分裂
> + 需要(duplication)複製(chromosome)染色體
> + 分離出新的染色體並分配給分裂出的子細胞

- 對許多原生生物來說**細胞分裂** = **繁殖**，如(amoeba)阿米巴原蟲
- Asexual reproduction 無性生殖
> 產生一模一樣的子代
> 只與遺傳一個父代的遺傳密碼
> 多細胞的無性生殖
> - 斷裂生殖，如海星
> - 出芽繁殖，如水螅
> - 營養器官繁殖，如落地生根

- (Sexual reproduction)有性生殖
> 遺傳父代和母代的基因(egg+sperm)
> 子代與父母相似但有相異特徵
- 細胞分裂的目的
> 單細胞生物繁殖
> 產生生殖細胞
> 多細胞生物生長
> 修復與取代

### Cell Division of Prokarhotes
- 細菌的構造
>

>- Bacterial chromosome
>- Fimbriae 線毛
>- Nucleoid 擬核
>- Ribosomes 核醣體
>- Plasma membrane 細胞膜
>- Cell wall 細胞壁
>- Glycocalyx 糖被 -> 細菌表面的多醣
>- Flagella 鞭毛
- 動物細胞的構造
> 

- 細菌行(binary fission)二元分裂
- 細菌通常由一個染色體攜帶大部分基因
- 環狀DNA分子+蛋白質
- 較真核生物的短
- 二元分裂的階段
1. 染色體(duplication)複製和分裂
2. 持續(elongation)伸長細胞和將複製好的部分(movement)移到一邊
3. (division)分裂出兩個細胞!

### The Eukaryotic Cell Cycle and Mitosis
Mitosis 有絲分裂
Meiosis 減數分裂
- 真核生物細胞較大且複雜
- 真核細胞有較多基因
- 真核生物的大部分基因位於細胞核的多個染色體
- 其他基因有粒腺體和葉綠體攜帶的基因
- 每種生物有固定的染色體個數
- 真核生物的染色體由(chromatin)染色質組成
- 染色質=DNA+蛋白質
- 蛋白質可維持染色體形狀和控制基因表現
- 不是分裂階段的細胞中，染色體呈鬆散的(chromatic fibers)染色質絲
- 分裂階段的染色質會聚集成顯微鏡可見的棒狀
- 分裂前染色體會複製成為 sister chromatids(姊妹染色分體)
- 姊妹染色分體連結處稱 centromere(中結)
- 分裂成兩個 daughter cells(子細胞)
#### Cell Cycle
:::spoiler pictures
:::
1. Interphase 間期
+ first gap : 生長期，cytoplasm(細胞質) 增加
+ DNA synthesis : 複製染色體
+ second gap : 生長期，準備分裂，"複製 centrosome(中心體)"
2. Mitotic phase 分裂期
+ Mitosis 細胞核分裂
1. Prophase 前期
2. Prometaphase 中前期
3. Metaphase 中期
4. Anaphase 後期
5. telophase 終期
+ Cytokinesis 細胞質分裂

###

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