細胞 - HackMD

###### tags: `Biology` {%hackmd @themes/orangeheart %} # 細胞 + 1665 A.D. 虎克 *Robert Hooke* 發現細胞 + 1676 A.D. 雷文霍克 *Antonie van Leeuwenhoek* 發現細菌 + 1831 A.D. 布朗 *Robert Brown* 發現細胞核 + 1838 A.D. 許來登 *Matthias J. Schleiden* 提出「細胞是構成**植物體**的基本單位」 + 1839 A.D. 許曼 *Theodor Schwann* 進一步提出「細胞是**動物及植物構造**的基本單位」 + 魏修 *Rudolf Virchow* 提出「細胞均由已存在的細胞分裂而來」 ### 細胞學說 1. 生物體皆由**細胞**所構成 2. **細胞**是生物體構造和功能的**基本單位** 3. 細胞皆==由已存在的細胞分裂==所產生 ## 組成細胞的分子 > ==水== > + 細胞中含量最多的分子 > + 一種具有**極性**的分子 > + **內聚力**：以**氫鍵**相互結合，展現**表現張力** > + **附著力**：使其可附著於有極性的物體表面 > + 良好的溶劑 > + 維持溫度恆定 > ==礦物質**aka無機鹽**== > + 對**生理機能**有重要影響 > + |離子種類|功能| > |--|--| > |鈉 Na^+^|傳遞神經訊息| > |鉀 Ka^+^|傳遞神經訊息| > |鈣 Ca^2+^|1. 組成骨骼 2. 協助肌肉收縮 3. 訊息傳導 4. 參與凝血機制| > |亞鐵離子 Fe^2+^|1. 組成血紅素 2. 協助攜帶氧氣| > |鎂 Mg^2+^|組成葉綠素，協助吸收光能| > ==醣類 **aka碳水化合物**== > - 單醣 $(CH_2O)_n$ > + 三碳醣 > + 磷酸甘油醛 $\to$ 光合反應中，碳反應的中間產物 > + 五碳醣 > - 核糖 $\to$ 構成**RNA**的成分 > - 去氧核糖 $\to$ 構成**DNA**的成分 > + 六碳醣 > - 葡萄糖 $\to$ 生物體的主要能量來源 > - 果糖 & 半乳糖 $\to$ 可轉換成葡萄糖 > ==雙醣 $(CH_2O)_n$== > + 蔗糖 > + 葡萄糖$\times$ 2 > + 常見於萌發的**種子**中 > + 麥芽糖 > + 葡萄糖$\times$ 1 + 果糖$\times$ 1 > + 存於**植物**的**營養器官**中 > + 乳糖 > + 葡萄糖$\times$ 1 + 半乳糖$\times$ 1 > + 存於乳汁中 > ==多醣== > + 澱粉$\to$儲存於**植物體**中 > + 肝醣$\to$儲存於**動物體**中 > + 纖維素$\to$構成==植物**細胞壁**的主要成分== > + 幾丁質$\to$構成**昆蟲的==外骨骼==** > ==蛋白質(C, H, O, N, S)== > + 基本單位：胺基酸 > + 分子組成 (C+ 胺基 + 羧基 + H + R側鍵) > + 生物體中構成蛋白質的胺基酸主要有20種，**R側鍵**決定胺基酸**種類和特性** > * 酵素(酶)：催化化學反應 > * 構造蛋白：構成肌肉與毛髮 > * 抗體：與免疫有關 > * 一胺基酸之羧基可與一胺基酸之胺基脫去一水分子形成肽鍵 ( C - N )，連接成**雙肽**或多肽鏈 > * 不同**數目**、**種類**和**排列順序**之蛋白質具有不同的功能與特性 > * $\therefore$**數目**、**種類**和**排列順序**愈相似的物種，==親緣關係愈接近== > * **有些**蛋白質可與其他分子形成複合蛋白 > * 功能 > 1. 構成膜蛋白、膠原蛋白、彈性蛋白，哺乳類動物的毛髮和角以及鳥類的羽毛 > 2. 提供能量 > * 僅在醣類與脂質不足的情況下才會消耗蛋白質來提供能量 > 3. 運輸 > 1. 協助物質進出細胞 > * 細胞膜上的**通道蛋白**與**載體蛋白** > 3. 運輸O~2~ & CO~2~ > * **血紅素** > 4. 運輸膽固醇 > * **血漿蛋白** > 4. 協助肌肉收縮，產生運動 > 5. **肌動蛋白** > 6. **肌凝蛋白** > 5. 對抗病原體 > * **免疫球蛋白** aka **==抗體==** > 6. 構成激素 > 7. 構成酵素 > 8. **酸鹼緩衝**，維持 pH 值恆定 > ==脂質(C, H, O)== > * 多不具極性 > * 能量貯存 > + 常見例子 > - **三酸甘油脂** aka 中性脂肪 > + 存在脂肪細胞中 > + 疏水性 > + 一分子**甘油**和三分子**脂肪酸** > + 甘油：三個碳的醇類，每個碳個袋一個羥基 (- OH) > + 脂肪酸：十餘個碳氫結合成的碳鏈，末端為羧基 (- COOH) > + |**飽和**脂肪酸|**不飽和**脂肪酸| > |--|--| > |脂肪酸之碳鏈僅含==單鍵==|脂肪酸之碳鏈==含一個以上的雙鍵==| > |室溫呈**固態**|室溫呈**液態**| > |屬於**動物性脂肪**|屬於**植物性脂肪**| > + 功能 > 1. 防止熱量 > 2. 散失維持體溫 > - 磷脂質 > - 一分子**甘油**和==兩分子==脂肪酸 + 一分子磷酸基 > - 磷酸基具極性 $\xrightarrow{形成}$ 親水性的頭部 > - 長鏈脂肪酸不具極性 $\xrightarrow{形成}$ 疏水性的尾部 > - 雙層構成細胞膜 & 各胞器的膜 > - 固醇類 > - 四個含碳的環狀構造 > - 環狀構造上帶有羥基，具極性 > - 一端為親水性，一端為疏水性 > - 膽固醇 > - 常見於動物組織 > - 細胞膜的成分 > - 合成==雄性激素==、==雌性激素==、==腎上腺皮質素==的前驅物 > ==核酸(C, H, O, N, P)== > + 基本單位：核甘酸 > - 含氮鹼基 > + 嘌呤 > - 腺嘌呤*adenine ; A* > - 鳥糞嘌呤*guanine ; G* > + 嘧啶 > - 胞嘧啶*cytosine ; C* > - 胸腺嘧啶*thymine ; T* > - 尿嘧玲*uracil ; U* > - 五碳醣 > 1. 核糖 > 2. 去氧核糖 > - 磷酸基 > + 去氧核糖核酸(DNA) > + ATCG > - 攜帶遺傳訊息(基因)的分子 > - 由==兩股聚核苷酸鍊==構成，呈==雙股螺旋狀== > ﹂去氧核糖+磷酸基為骨架 > ﹂由含氮鹼基互相配對連結(AT, CG)，稱為**鹼基對** > ![](https://i.imgur.com/AiewkI8.png =400x380) > - 一對姊妹染色體(X)：有兩條DNA分子 > - 一條姊妹染色體(S)：有一條DNA分子 > + 核糖核酸(RNA) > + AUCG > + ==單股聚核甘酸鏈== > + 形態 > 1. 傳訊 RNA aka *mRNA* > 2. 輸送 RNA aka *tRNA* > 3. 核糖體 RNA aka *rRNA* > ==由於五碳醣有 2 個，含氮鹼基有各 4 種（DNA: ATCG, RNA: AUCG），故若不考慮磷酸根的個數，則生物體內的核甘酸共有 8 個。== > ==維生素== > * 調節生理功能 > * 植物可自行合成，==動物多由食物中獲得[^first]== > * 人體所需的維生素約有 13 種 > * ||脂溶性維生素||水溶性維生素| > |--|--|--|--| > |特性|攝取過多，易在脂肪細胞堆積|特性|可透過尿液排出體外| > |Vitamin A|1. 感光色素的原料 2. 缺少導致夜盲症|Vitamin B Complex|構成輔酶，影響新陳代謝| > |Vitamin D|影響鈣、磷的吸收|Vitamin C|1. 抗氧化劑，協助合成膠原蛋白 2. 缺少時導致壞血病| > |Vitamin E|抗氧化| > |Vitamin K|與==凝血作用==有關| [^first]: Vitamin D 可自行合成 ## 真核細胞的構造 ![](https://i.imgur.com/mKjN9zm.png =500x) ![](https://i.imgur.com/wYu3sxP.png =500x) ### 細胞膜 - 單層膜 = 脂雙層 = 雙層磷脂質 - 由**磷脂質**、**蛋白質**和**脂質**組成 - 管制物質進出 - **選擇性通透膜** - **氣體分子**、**脂溶性分子**與**脂溶性維生素 ( A、D、E、K )**可經由**直接擴散**進出細胞膜 - ==帶有電荷的離子或極性物質==需藉由膜上**運輸蛋白** - **流體鑲嵌模型** - 磷脂分子具有某種程度的移動性，鑲嵌在其中的蛋白質也會在脂雙層中改變位置 1. 磷脂質 * **雙層**排列 * 親水性頭部朝外，疏水性尾部朝內 3. 膜蛋白 1. 運輸蛋白 * 鑲嵌於雙層磷脂質中 * 可==協助物質進出==(部分具有專一性) 2. 受體蛋白 * 激素或訊號傳遞物質的受體，接受細胞外的訊號 3. 酵素 4. 醣蛋白 & 醣脂 * [胚胎發育過程中，藉由細胞表面的醣類，區分發育為不同組織] * 辨識自體和外來的細胞 5. 醣類分子： * 少量 * 附著於細胞外側，用於==辨識外來物質== 6. 膽固醇 * 動物細胞膜中，植物細胞者稱之為**植物固醇** * 可降低細胞膜在常溫下的流動性 * 可阻止低溫時細胞膜的固化，**維持細胞膜的穩定性** ##### 物質進出細胞的方式 * 被動運輸 1. 簡單運輸 * 具**疏水性**的分子 & 氣體 * 不耗能 * 不須運輸蛋白協助 2. 促進性擴散 * 葡萄糖、胺基酸及帶電離子 * 需藉由細胞膜上的**運輸蛋白** * 運輸蛋白具專一性 1. **通道蛋白**：中央形成親水性通道，可供特定分子或離子經由中央孔道穿過細胞膜 2. **載體蛋白** * 藉由蛋白質結構的改變，使物質進出細胞 * 運輸速率受運輸物質濃度 $\to$ 濃度增加則提高 * 但當分子過多時，運輸速率達到上限就不再提高 * 不耗能 * 滲透 * 水分子通過**半透膜**由**低**溶質濃度向**高**溶質濃度擴散 * 若分隔溶液的膜為**全透膜**，則此時溶質擴散情況則相反 * **滲透壓**：水分子滲透使溶質濃度高的一側上升水位其形成的壓力 * 可阻止水分子繼續滲透而達到平衡 * 溶質濃度愈高，滲透壓愈高，反之亦然 * 水分子會由低滲透壓溶液流向具高滲透壓的溶液 * **張力**：環境溶液使細胞失去獲得水的能力 * |等張溶液|高張溶液|低張溶液| |--|--|--| |環境 = 細胞|環境 > 細胞|環境 < 細胞| |形狀不變|細胞萎縮|細胞脹破/膨脹| * 主動運輸 * 低$\to$高 & 高$\to$低 * 幫浦蛋白 ala **載體蛋白** * 細胞膜上將分子由濃度**低**處向濃度**高**處運輸的蛋白 * 需耗能 1. **鉀鈉幫浦 *Na^+^-K^+^pump***：將 3Na^+^ 運出細胞，2K^+^ 移入細胞，以維持細胞膜內外的離子濃度梯度 2. **質子幫浦 *H^+^pump***：將 H^+^ 送至細胞外，使生物膜內外形成濃度梯度而有膜電位差 * 大分子物質進出細胞的方式 1. 胞吞作用 * |**胞飲**|**胞噬**|**受體媒介型胞吞**| |--|--|--| |1. 有機分子或電解質 2. 細胞膜向內凹陷將物質包入形成小囊泡，例：小腸吸收|1. 顆粒性物質 2. 細胞膜向外突出形成**偽足**，將物質包圍起來，形成食泡，例：白血球|特定分子與膜上受體蛋白結合，細胞膜會內陷形成小囊泡，再將這些特定分子攝入 **具專一性**，例：B 細胞 2. 胞吐作用 * 運輸方向與胞吞相反 * 高基氏體將大分子物質包在小囊泡內，小囊泡向外移動並與細胞膜融合，將內含物釋放至細胞外 --- ### 內膜系統 > 通過**運輸囊泡**進行轉換 > * 使細胞分隔成許多小空間 > * 各自進行化學反應而互不干擾，提高代謝效率 #### 細胞核 * **核膜** * 雙層膜 = 2 層脂雙層 = 4 層磷脂質 * **核孔** * 由蛋白質圍繞而成 * 可控制物質進出 * 可選擇性的讓較小的蛋白質分子通過 * **核質** 1. 散布染色質(DNA + 蛋白質 + 離子，細絲狀物質) 2. 控制細胞代謝 3. 有些蛋白質可參與生化反應 * **核仁** 1. RNA + 蛋白質 2. 合成核糖體 * **染色體** 1. DNA + 蛋白質 2. 帶有遺傳訊息 #### 細胞質 * **核糖體** 1. RNA + 蛋白質，顆粒狀構造 2. 在核仁結合而成 3. ==合成蛋白質==，大多留在細胞質或輸送到粒線體、葉綠體或細胞核中參與反應 4. 分布於細胞質中或散布於內質網表面 * **內質網** 1. 單層膜 2. 扁囊狀 3. 與核膜相連 * **粗糙內質網** 1. 核糖體附著，==合成蛋白質== 2. ==蛋白質==的**修飾**和**運輸** * **平滑內質網** 1. 無核糖體附著 2. ==脂質==的**合成**與**運輸** * 不同細胞內具有不同的功能 1. 合成固醇類激素 2. 促進肝糖的代謝、藥物及部分有毒物質的分解 3. 貯存及釋放鈣離子，以調節肌肉的收縮 * **高基氏體** 1. 單層膜 2. 由來自內質網的運輸囊泡融合而成 3. 修飾 $\to$ 分類 $\to$ 輸送 (來自內質網的蛋白質) 4. **分泌**作用旺盛的腺體細胞，具有**發達**的高基氏體 * 植物細胞之高基氏體可合成果膠和纖維素等多醣類 * **液泡** 1. 單層膜 2. 儲存(例：水、色素、礦物質或代謝廢物) 3. 有助於==維持細胞的形狀== 4. in 原生生物 * **伸縮泡**：排除體內多餘的水分 * **食泡**：進行胞內消化 * **溶體** 1. 單層膜 2. 各種來自高基氏體的**水解酶** 3. 與**胞內消化**有關，有助於細胞內物質的更新 * 可與食泡結合，分解進入細胞的大分子、失去功能的胞器或部分細胞質 4. 可誘導**細胞凋亡** $\to$ 蝌蚪變態的過程，使尾部細胞死亡 --- * **過氧化氫酶** 1. 單層膜 2. 內含過氧化氫酶，可將 2H~2~O~2~ $\to$ 2H~2~O + O~2~ 3. 不同細胞不同功能 * in 肝細胞：將脂肪酸和酒精氧化分解 * in 植物種子的胚乳或子葉細胞：參與脂質轉化為醣類的作用 * **粒線體**(半自主胞器[^secnod]) 1. 雙層膜 2. ==行呼吸作用==，產生能量形成 ATP * $\therefore$ 在代謝效率高的細胞內數量較多 * **葉綠體**(半自主胞器[^secnod]) * **雙層膜** 1. **類囊體** * 堆疊形成**葉綠餅** * 囊膜上含有光合色素，為光反應進行的場所 2. **基質** * 含有酵素：可固定二氧化碳以合成醣類，**固碳反應**進行的場所 * **細胞壁** * 組成：纖維素 * 功能 1. 維持細胞形狀 2. 保護與支持植物細胞 1. 初生細胞壁 & 次生細胞壁 1. 當細胞完成分裂時，倆子細胞以**中膠層**間隔 * 由多醣類的**果膠質**組成 2. 中膠層內側形成**初生細胞壁** * 壁薄，具彈性和延展性 3. 隨著細胞生長與老化，在初生細胞壁**內側**堆積**次生細胞壁** * 含有纖維素 & **木質素**，使細胞壁變得堅韌 * **中心粒** 1. 由蛋白質組成 2. 由 9 組微管[^third]組成 3. 與**染色體的分離**有關 4. 植物體通常無此構造 * **原生質絲 ( 細胞間絲 )** * 植物細胞之間物質和訊息交流的通道 [^secnod]: **半自主胞器** * 含有自身的 DNA、RNA 及核糖體 * 可自行合成部分自身所需的蛋白質 * 可自行分裂增殖 [^third]: 真核細胞的細胞骨架之一 特定蛋白單體構成的纖維狀支架構造 * 一些細胞構造的組成主體，如：中心粒、紡錘絲、纖毛及鞭毛等 | | 原核細胞 | 真核細胞| |:--:|:--:|:--:| | 構成 | 原核生物體 | 真核生物體 | | 細胞核的有無 | 無 | 有 | | 特色 | 不具核膜、膜狀胞器。 絕大多數原核細胞具細胞壁 | 承上 | --- ## 細胞的歷程 ### 一、增殖 * 19世紀佛萊明 $\to$ 發現染色體 **染色體** * DNA+蛋白質 * DNA與蛋白質層層纏繞 $\to$ 形成染色質 * 細胞分裂時，染色質更加緊密的纏繞 $\to$ 形成染色體 * 同源染色體 * 大小相同、形狀相同 * 來自不同母體(一來自父親，另一來自母親) * 二倍數染色體(2n) * 成對的同源染色體 * 單倍數染色體(n) * 通常存在生殖細胞 * 不成對的染色體 :::spoiler 染色體的數目根據中節的數量來計算 #### 細胞週期 > 透過細胞內外各種訊息刺激控管 > 1. 決定是否**進入細胞週期**：生長因子或是抑制因子 > 2. 決定是否終止細胞週期：**DNA 損害**、**紡錘絲形成**[^forth] * 有分裂能力的細胞(例：幹細胞*stem cell*：尚未分化的細胞)，其由母細胞分裂形成後，經成長到再分裂為兩的子細胞的過程。 1. 間期 90% * 甲, G~1~ (*first gap*) 1. 細胞生長，胞器增生 2. 細胞若不再分裂，則停留在 G~1~，執行其特化功能 * 乙, S *synthesis*：DNA 複製 * 丙, G~2~ (*second gap*)：細胞停止生長，==進行分裂前的準備工作==![](https://i.imgur.com/1MI0R7W.png =250x) * 細胞會製造許多酵素與蛋白質以提供生長所需 2. 細胞分裂期 (M) ![](https://i.imgur.com/BE6ux2p.png) * 細胞核分裂 * 染色體緊縮，進行 ==**有絲分裂**== * * 染色體複製並兩兩分離 * 細胞質分裂 * 將細胞一分為二 * 配子的形成![](https://i.imgur.com/0dMneI0.png) * ==**減數分裂**== * 生殖母細胞產生配子 * 產生精子與卵細胞 1. 男：精原細胞![](https://i.imgur.com/xZQPCjf.png =500x) 2. 女：卵原細胞![](https://i.imgur.com/NHwdgNA.png =500x) * 每個配子染色體數目僅母細胞的一半 * 卵原細胞分裂到最後的卵子就是所謂的卵細胞 [^forth]: 結束一段細胞週期，準備進入下一段細胞週期 ### 二、分化 > 動物細胞：不可逆 > 植物細胞：可逆，全潛能細胞 > 細胞會選擇性活化或停止某些基因的表現，而使細胞具有不同的功能 * **幹細胞** *stem cell* 1. 具分化能力 2. 具分裂能力$\to$可以不斷的增生更多幹細胞 3. 具自我更新能力 |高|- 依分化潛能| |--|--| |1|a. 全能性 *toti-potent* eg. 受精卵或早期胚胎 1$\to$ 2$\to$ 4$\to$ 8 個 cell 特性：具有發展為任何類型細胞的潛力| |2|b. ( 富 ) 潛能性 *pluri-potent* eg. 後期胚胎| |3|c. 成體幹細胞 *multi-potent* 出生到死亡階段皆有 特性：只能分化為特定類型的細胞| |4|d. 造血幹細胞 *uni-potent*| |低|| ### 三、衰老 > 細胞在分裂大約 50 次之後，就會失去分裂增殖的能力 * 好處：防止細胞無限增生 * 原因 1. 細胞內在傷害與基因$\implies$端粒變短 () 2. 氧自由基[^fifth]的傷害導致粒線體失去功能 * ✘ DNA * ✘ protein * ✘ 膜 * 過程 1. 細胞內水分 $\downarrow$ 2. EZ[^sixth] 活性 $\downarrow$ 3. 呼吸作用 $\downarrow$ 4. 代謝 $\downarrow$ 5. 膜通透性改變 6. 物質運輸能力 $\downarrow$ * 特徵 1. 體積變大 2. 染色體結構改變 3. 粒線體數目減少 4. 對外界刺激的反應降低 5. 細胞增殖的能力喪失 [^fifth]: 細胞經由新陳代謝後所產生的物質，化學活性極強，很容易與其他化學物質反應。因此氧自由基會破壞細胞內的新陳代謝，引發細胞凋亡而導致老化。 [^sixth]: 酶 ### 四、死亡 #### 細胞凋亡 ( 非意外 ) aka 計畫性細胞死亡 *apoptosis* * 原因 1. 外源性：接收死亡訊息 1. 基因變短 2. 顆粒酶 2. 內源性：失去正常功能 eg. DNA 損傷引發細胞死亡 * 現象 1. DNA 斷裂 2. 胞器碎片化 3. 細胞萎縮 4. 細胞骨架崩塌 5. WBC 吞噬$\to$免疫反應 > 胚胎發育時也會觸發細胞凋亡機制：人體胎兒在母體內發育時的腳蹼、蝌蚪幼年期間的尾巴 #### 細胞壞死 ( 意外 ) *necrosis* > 意外、外力作用、各種有害刺激 * 原因 1. 物理性 eg. 碰傷、高溫、缺氧、輻射 2. 化學性 3. 生物性 eg. 具有細胞毒性的高劑量抗癌藥物 ( 低劑量時使細胞凋亡 ) * 現象 1. 細胞脹破 2. 發炎反應 * 膜破裂後，細胞死亡產物不受控制的直接釋放的細胞外，因而引起發炎反應 #### 不正常的細胞凋亡機制 * 作為防禦機制時 ( 產生免疫反應、將感染或損傷的細胞清除) * 可能患有疾病，例：癌症、先天性免疫不全症候群等 ### 特殊的例外—癌症*Cancer* > 不衰老，不死亡 > 具高分化潛能 > $\to$ 變換型態，帶壞別人 * 腫瘤 * 良性：停留在形成位置 * 惡性：入侵或轉移到別處 #### [基因] 1. 原致癌基因 $\implies$ 促細胞生長/分化 2. 腫瘤抑制基因$\implies$ 抑制細胞生長 #### [基因變異原因] 1. 遺傳性 2. 環境引發 1. 物理性 eg. UV 光 2. 化學性 eg. 亞硝酸鹽 3. 生物性 eg. HPV 病毒 (子宮頸癌) ### 顯微測量技術 1. **目鏡測微器**在**不同倍率下**的刻度所代表的大小是**不同**的；**載物台測微器**在**不同倍率下**的刻度所代表的大小是**一樣**的。 2. $目鏡測微器每一刻度的大小 = 10 \mu m \times \frac {載物台測微器之格數}{目鏡測微器之格數}$ ### 細胞的觀察方法 **抹片法** * 例：人的口腔黏膜細胞 * 用牙籤輕輕刮取少許黏膜 **折撕法** * 例：青江菜葉下表皮細胞 * 葉片對折後(輕輕)斜撕，將下表皮撕出一薄層 **徒手切片法** * 例：甘蔗莖管狀的細胞 * 持單面刀片縱切，取薄片(愈薄愈好) **壓片法** * 例：梨果肉石細胞 * 取少量果肉，慢慢擠壓使其分散，滴水後蓋上玻片，以大拇指垂直輕壓。 ## 演化 * 古希臘學者 $\to$ 神創論 * 18世紀前期林奈(*Carolus Linnaeus*) $\to$ 發明二名法 * 18到19世紀初布豐 (*Georges-Louis Leelerc, Comte de Buffon*) $\to$ 透過化石研究與生物解剖學，提出生物的種類與特徵會隨時間演變的概念。曾暗示不同種的生物可能來自共同祖先物種。 * 魏斯曼(*A. F. L. Weismann*) $\to$ 老鼠剪尾實驗 * 證明後天獲得的特徵不會遺傳給後代 * 提出生物可適應環境與累積變異的概念 :::spoiler **廢退說** 提出者：拉馬克(*Jean-Baptiste de Lamarck*) 1. 個體的型態構造會隨生活環境的需要而改變 2. 經常使用的構造會漸趨發達；不常使用的構造會逐漸退化或消失 3. 為了適應環境而發生的改變可以遺傳疑點： 1. 證據不足 2. 衝擊神創論的信念 3. 實驗不支持性遺傳的概念 ::: ### 天擇說提出者：達爾文(*Charles R. Darwin*) & 華萊士(*Alfred R. Wallace*) 1. 推論外型差異甚大的雀鳥是由共同雀鳥祖先演化而來 2. 生物表徵各異→大量繁殖→當環境承載力達到極限，生物便會爭奪資源→適者生存啟發： 1. 馬爾薩斯(*Thomas R. Malthus*) 《人口論》 2. 加拉巴哥群島的雀鳥 3. 養家鴿 4. 萊爾(*Charles Lyell*) 《地質學原理》 :::spoiler 達爾文並不知道遺傳變異產生的原因，也不清楚遺傳的基本原理 ::: ### 演化證據 * 化石證據：由骨骼構造推論生物演化過程 * 解剖學證據 * 同源構造：由**共同祖先**物種演化而來的基本構造 * 胚胎學證據：研究生物從受精卵到成體發育過程的科學，親緣關係較近的生物具有相似的胚胎發過程或構造。 * 同功構造：具有相似功能的構造(**起源於不同的祖先**)![](https://i.imgur.com/zdBIuoY.png =600x) * 痕跡構造：某些構造**本來具有功能**，但因長時間的演化，現已失去功能。可以做為演化的依據。 * 分子生物學證據：親緣關係較近的生物，其核酸的核甘酸序列或蛋白質的氨基酸序列愈相近。 * 生物地理學證據：由現生物種與化石物種在地理上的分布，推論生物的起源與其演化關係。 ### 林奈二界說 * 動物界：可以運動的生物 * 植物界：不能運動的生物 * 界、門、剛、木、科、屬、種 * 林奈支持神創論，因此二界說並沒有考慮共同祖先的觀念 * 19世紀三界說 $\to$ 將微小的單細胞生物歸類為原生生物界 * 20世紀 * 四界說 $\to$ 將沒有細胞核的生物歸類為原核生物界，具細胞核的則稱為真核生物。 * 懷塔克(*Robert Harding Whittaker*) 五界說 $\to$ 發現真菌的營養方式和細胞壁成分與植物不同，因此將真菌歸類為真菌界。 * 渥易斯(*Carl R. Woese*)六界說 $\to$ 根據分子生物學研究及細胞構造與成分的不同，將原核生物界分為真細菌界與古菌界。 * 渥易斯(*Carl R. Woese*) 三域系統 $\to$ 對比RNA序列後，發現古菌與真核關係較古菌與真細菌近。又將六類生物歸類為細菌域、古菌域、真核生物域。