人类源流——生物2

六、生物的基本单位

细胞是生物体结构和功能的基本单位。

原核细胞—— 一类没有成型细胞核的细胞，其细胞核为拟核。其DNA不与蛋白质结合，在细胞里盘曲折叠，没有膜包裹。几乎没有细胞器（核糖体除外）。一般以无丝分裂方式增殖。主要有：细菌、蓝藻、放线菌、支原体和衣原体等。

真核细胞—— 一类具有完整细胞核的细胞。其DNA与蛋白质结合，有膜包裹。有多种特定功能的细胞器。细胞增殖的方式除了无丝分裂方式外，还有有丝分裂和减数分裂（形成配子）。

第三类生物——海底生物，其基因2/3是与我们见到的生物不同的。

细胞的显微结构：光镜下就能看到的结构，例如细胞膜、细胞核、细胞质、液泡。

细胞的超微结构：电镜下看到的细胞结构。叶绿体、内质网、高尔基复合体、溶酶体、核糖体、中心体、过氧化物体等细胞器和细胞核的具体结构及各种生物膜。它们有共同的起源，功能上相互联系，并可彼此转化。

七、真核生物

由真核细胞构成的生物。包括原生生物界、真菌界、植物界和动物界。真核细胞与原核细胞的主要区别是：

1.真核细胞具有由染色体、核仁、核液、双层核膜等构成的细胞核；原核细胞无核膜、核仁，故无真正的细胞核，仅有由核酸集中组成的拟核。

2.真核细胞的转录在细胞核中进行，蛋白质的合成在细胞质中进行，而原核细胞的转录与蛋白质的合成交联在一起进行。

3.真核细胞有内质网、高尔基体、溶酶体、液泡等细胞器，原核细胞没有。

4.真核生物中除某些低等类群（如甲藻等）的细胞以外，染色体上都有5种或4种组蛋白与DNA结合，形成核小体；而在原核生物则无。

5.真核细胞在细胞周期中有专门的DNA复制期（S期）；原核细胞则没有，其DNA复制常是连续进行的。

6.真核细胞的有丝分裂是原核细胞所没有的。

7.真核细胞有发达的微管系统，其鞭毛（纤毛）、中心粒、纺锤体等都与微管有关，原核生物则否。

8.真核细胞有由肌动、肌球蛋白等构成的微纤维系统，后者与胞质环流、吞噬作用等密切相关；而原核生物却没有这种系统，因而也没有胞质环流和吞噬作用。

9.真核细胞的核糖体为80S型，原核生物的为70S型，两者在化学组成和形态结构上都有明显的区别。

10.真核细胞含有的线粒体，为双层被膜所包裹，有自己特有的基因组、核酸合成系统与蛋白质合成系统，其内膜上有与氧化磷酸化相关的电子传递链。原核细胞功能上与线粒体相当的结构是质膜和由质膜内褶形成的结构，但后者既没有自己特有的基因组，也没有自己特有的合成系统。

真核生物的植物含有叶绿体，它们亦为双层膜所包裹，也有自己特有的基因组和合成系统。与光合磷酸化相关的电子传递系统位于由叶绿体的内膜内褶形成的片层上。原核生物中的蓝细菌和光合细菌，虽然也具有进行光合作用的膜结构，称之为类囊体，散布于细胞质中，未被双层膜包裹，不形成叶绿体。

最原始的真核生物的直接祖先很可能是一种异常巨大的原核生物，体内具有由质膜内褶而成的象内质网那样的内膜系统和原始的微纤维系统，能够作变形运动和吞噬。以后内膜系统的一部分包围了染色质，于是就形成了最原始的细胞核。内膜系统的其它部分则分别发展为高尔基体、溶酶体等细胞器。按照美国学者L.马古利斯等重新提出的“内共生说”（见细胞起源），线粒体起源于胞内共生的能进行氧化磷酸化的真细菌，而叶绿体则起源于胞内共生的能进行光合作用的蓝细菌。

八、原核生物

由原核细胞组成的生物。包括蓝细菌、细菌、古细菌、放线菌、立克次氏体、螺旋体、支原体和衣原体等。具有以下特点：

1.核质与细胞质之间无核膜，因而无成形的细胞核。

2.遗传物质是一条不与组蛋白结合的环状双螺旋脱氧核糖核酸(DNA)丝，不构成染色体(有的原核生物在其主基因组外还有更小的能进出细胞的质粒DNA)。

3.以简单二分裂方式繁殖，无有丝分裂或减数分裂。

4.鞭毛并非由微管构成，更无“9＋2”的结构，仅由几条螺旋或平行的蛋白质丝构成。

5.细胞质内仅有核糖体而没有线粒体、高尔基体、内质网、溶酶体、液泡和质体(植物)、中心粒等细胞器，核糖体的沉降系数为70S。

6.大部分原核生物有成分和结构独特的细胞壁等等。

九、生物的分类

人们在研究生物的过程中需要为它们分类，这就是生物分类学。

生物的分类，有界、门、纲、目、科、属和种七个基本分类。其中界是最大的分类单位，种是基本的分类单位，由亲缘关系相近的种集合为属，由相近的属组合为科，如此类推。在每个等级单位内，如果种类繁多，还可划分更细的单位，如亚门，亚纲，亚目，亚科，族，亚族，亚属，组，亚种，变种，变型等。

生物的具体分类层次：总界（Superkingdom）、界（Kingdom）、门（Phylum）、亚门（Subphylum）、总纲（Superclass）、纲（Class）、亚纲（Subclass）、总目（Superorder）、目（Order）、亚目（Suborder）、总科（Superfamily（-oidae））、科（Family（-idae））、亚科（Subfamily（-inae））、属（Genus）、亚属（Subgenus）、种（Species）、亚种（Subspecies）.

生物是由原核生物、真核生物组成，也就是动物、植物、微生物，其特征是可以进行新陈代谢。

植物有藻类植物、苔癣、蕨类植物、种子植物（草本植物属于种子植物）、微生植物；

动物有哺乳动物、两栖动物、海洋动物、微生动物；

微生物有真菌、细菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体、放线菌、病毒。

生物（除病毒外）都是由细胞构成。

细胞的生活需要有机物和无机物。

有机物（含碳，可以燃烧的物质叫有机物），如：糖、淀粉、蛋白质、核酸。

无机物（不含碳，不可燃烧），如：水、无机盐、氧气。

植物细胞构成：细胞膜、细胞核、细胞质、线粒体、细胞壁、叶绿体、液泡。

动物细胞构成：细胞膜、细胞核、细胞质、线粒体。

传统上，生物被分成五个界：原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界、动物界。

在自然界中，凡是有生命的机体，均属于生物。生物应分为几个界，不同时期的不同学者，则有不同的看法。

1753年，林奈(Linnaeus)根据是具运动性和吞食性,还是行固着生活和自养，把生物分为动物界(Animalis)和植物界(Plantas)，这就是通常所说的生物分界的两界系统。这种分类系统被广泛采用至今。

1886年，海克尔(Haeckel)提出三界系统，即原生生物界(Protista)，植物界和动物界。他把那些兼有动物和植物两属性的生物(如裸藻，甲藻，它们既含叶绿素，能自养，同时又有眼点能感光，有鞭毛能游动)独立为原生生物界(包括菌类，低等藻类和海绵)。

1938年，科帕兰(Copeland)根据有机体的细胞结构和组织水平，提出了四界系统，即原核生物界(Prokaryota)，原始有核界(Protista)，后生植物界(Metaphta)和后生动物界(Metazoa)。其中原核生物界包括细菌和蓝藻，原始有核界包括低等的真核藻类，原生动物，粘菌和真菌。

1969年，维泰克(Whittaker)根据营养方式的不同，认为应将分解有机体的还原者——真菌独立分出，而把生物重新划分为五界，即原核生物界，原生生物界，真菌界(Fungi)，植物界和动物界。此五界系统影响较大，流传较广。

1977年，中国学者陈世骧建议在五界系统的基础上，将病毒(Virus)和类病毒(Viroids)另立为非胞生物界，从而形成了六界系统。

1980—1990年，沃尔斯(Woese)等利用分子遗传学方法，并深入到基因组层次，提出了三原界六界系统，即古细菌原界(Archaebacteria)，仅有古细菌界，包括产甲烷细菌，极端嗜热细菌和极端嗜盐细菌；真细菌原界(Eubacteria)仅有真细菌界，包括细菌和蓝藻；真核生物原界(Eucaryotes)包括原生生物界，真菌界，植物界和动物界。三原界系统目前正受到人们的重视。

1989年，卡瓦里—史密斯(Cavalier-Smith)提出了八界系统，即古细菌界，真细菌界，古真核生物界，原生动物界，藻界(Chromista)，植物界，真菌界和动物界。

植物界根据植物的亲缘关系，形态结构和生活习性，将植物界分为16个门。

1.蓝藻门：1.1色球藻纲(Chroococcophyceae) ；1.2段殖体纲(Hormogonephy) ；1.3真枝藻纲(Stigonematophyceae) 。2.眼虫藻门。3.绿藻门：3.1绿藻纲(Chlorophyceae) 衣藻属(Chlamydomonas) 盘藻属(Gonium) 实球藻属(Pandorina) 空心藻属团藻属(Volvox) 石莼属(Ulva) ；3.2接合藻纲(Conjugatophyceae) 水绵属(Spirogyra)。4.轮藻门：4.1轮藻属(Chara)；4.2丽藻属(Nitella) 。5.金藻门。6.甲藻门。7.红藻门：7.1红毛菜纲(Bangiophyceae)；7.2红藻纲(Rhodophyceae)。8.褐藻门：8.1等世代纲(Isogeneratae)；8.2不等世代纲(Heterogeneratae)；8.3无孢子纲(Cyclosporae)。9.细菌门。10.粘菌门。11.真菌门。12.地衣门。13.苔藓植物门。14.蕨类植物门。15.裸子植物门。16.被子植物门。

动物界划分成六个纲：四足纲、鸟纲、两栖纲、鱼纲、昆虫纲和蠕虫纲。

需要注意的是虽然已提出了较完整的生物分类方案，但学术界仍然存在着大量的争议，比如藻类应划为原生生物界还是植物界，大熊猫应归入熊科还是自立一科，黑猩猩是否与人为同一科，等等。

生物根据是否会运动分成动物和植物两大类，动物根据是否有血分成有血动物（脊椎动物）和无血动物（无脊椎动物）两类，有血动物分成温血和冷血，温血动物根据是有毛发还是羽毛再分成两类（哺乳类和鸟类），等等。

生物学研究对象是地球上现存的生物，估计有200万～450万种；已经灭绝的种类更多，估计至少也有1500万种。从北极到南极，从高山到深海，从冰雪覆盖的冻原到高温的矿泉，都有生物的存在。它们具有多种多样的形态结构，它们的生活方式也变化多端。

从生物的基本结构单位——细胞的水平来考察，有的生物还不具备细胞形态；在已经具有细胞形态的生物中，有原核细胞构成的、有由真核细胞构成的；从组织结构看，有单细胞生物、多细胞生物。而多细胞生物又根据组织器官的分化和发展而分为多种类型；从营养方式来看，有光和自养、吸收异养、腐蚀性异养、吞食异养；从生物在生态系统的作用看，有生产者、消费者、分解者等等。

生物学家根据生物的发展历史、形态结构特征、营养方式以及它们在生态系统中的作用等，将生物分成若干界。现在比较通行的认识是将地球上的生物界划分为五界：细菌、蓝菌等原核生物是原核生物界；单细胞的真核生物是原生生物界；光和自养的植物界；吸收异养的真菌界；吞食异养的动物界。

病毒是一种非细胞生命形态，它由一个核酸长链和蛋白质外壳构成，病毒没有自己的代谢机构，没有酶系统。因此病毒离开了宿主细胞，就成了没有任何生命活动、也不能独立自我繁殖的化学物质。一旦进入宿主细胞后，它就可以利用细胞中的物质和能量以及复制、转录和转译的能力，按照它自己的核酸所包含的遗传信息产生和它一样的新一代病毒。

病毒基因同其它生物的基因一样，也可以发生突变和重组，因此也是可以演化的。因为病毒没有独立的代谢机构，不能独立的繁殖，因此被认为是一种不完整的生命形态。近年来发现了比病毒还要简单的类病毒，它是小的RNA分子，没有蛋白质外壳，但它可以在动物身上造成疾病。这些不完整的生命形态的存在说明无生命与有生命之间没有不可逾越的鸿沟。

原核细胞和真核细胞是细胞的两大基本形态，它们反映了细胞进化的两个阶段。把具有细胞形态的生物划分原核生物和真核生物，是现代生物学的一大进展。原核细胞的主要特征是没有线粒体、质体等模细胞器，染色体只是一个环状的DNA分子，不含组蛋白及其它蛋白质，没有核膜。原和生物主要是细菌。

真核细胞是结构更为复杂的细胞。它有线粒体等膜细胞器，有包以双层膜的细胞核把核内的遗传物质与细胞质分开。DNA是长链分子，蛋白以及其它蛋白合成染色体。真核细胞可以进行有丝分裂和减数分裂，分裂的结果是复制的染色体均等地分配到子细胞中。原生生物是最原始的真核生物。

植物是以光和自养为主要营养方式的真核生物。典型植物细胞都含有液泡核以纤维素为主要成分的细胞壁。细胞质中由进行光合作用的细胞器—叶绿体。植物的光合作用都是以水为电子供体的，光合自养是植物的主要营养方式，少数的高等植物是寄生的，还有更少数的植物能够捕捉小昆虫，进行异养吸收。

植物从单细胞绿藻到被子植物是沿着适应光合作用的的方向发展的。高等植物中发生了植物的根(固定和吸收器官)、茎(支持器官)、叶(光和器官)的分化。叶柄和众多分支的茎支持片状的叶向四面展开，以获得最大的光照和吸收面积，细胞也逐渐分化成专门用于光合作用、输导和覆盖等各种组织。大多数植物的通过有性生殖，形成配子体和孢子体世代交替的生活史。植物是生态系统中最主要的生产者，也是地球上氧气的主要来源。