前 言
細胞 生物體構造和功能的基本單位 構造: 細胞膜 細胞質 細胞核
單細胞生物：一個細胞構成 多細胞生物：由許多細胞組成 多細胞生物的細胞分化成不同形態，並具有特殊功能，彼此分工合作，以行使生命現象
第二章 生物的基本構造與功能 第1節 生物體的基本化學組成
第一個生命 由有機物聚合而成 有機物是構成生物體的基本物質： 生物維持生命的重要物質：水、礦物質 醣類 蛋白質 脂質 核酸 維生素
2-1.1 水、無機鹽
水 占生物體重量的百分之七十左右 維持生命必需的一種液體 確認其他星球是否有生命時，第一要件便是確認是否有水
水是良好的溶劑 生物體內物質易溶解於水中 物質必須先溶於水中，才易進行生化反應 水在生物體內流動，把營養物質運送到各個細胞，也運送細胞在新陳代謝中產生的廢物，以便排除
水的比熱大 水溫較不易隨著環境溫度的上升或下降而改變，這對恆溫動物體溫的維持非常重要 水凝固後密度會變小：冬季結冰時，冰層浮於水面，可減少下層水凝結而危害水生生物
奇妙的水分子 水是一種特別的分子 通常溫度愈低，物質的密度就愈大 水的密度卻是在4 ℃時最大 溫度小於4 ℃時，水分子逐漸成為六角形的晶體結構 0 ℃結冰時，則形成六角形晶體，使得水分子間有較大空隙，於是密度變小
無機鹽（礦物質） 構成生物體的重要元素 調節生理機能不可或缺的物質
無機鹽（礦物質） 鈣、磷：構成骨骼及牙齒的主要成分 鈣： 參與血液凝固過程 神經的傳導 肌肉的收縮
無機鹽（礦物質） 鐵：血紅素中與氧分子結合的部位 碘：合成甲狀腺素 植物體亦需多種礦物質，以維持其正常的發育與生長 鎂為構成葉綠素的必要元素
各種礦物質對人體的詳細功能及其來源
2-1.2 有機物質
醣類 碳、氫和氧三種元素組成 分子式簡寫為Cn(H2O) n 又稱為碳水化合物 生物體內的主要能量來源物質 分為： 單醣類 雙醣類 多醣類
碳水化合物 生化學者發現並不是所有醣類的分子式都能寫成(CH2O) n 例如去氧核糖的分子式為C5H10O4 有些符合上述通式的化合物並不是醣類 如乳酸（C3H6O3）是一個含有羥基的酸
碳水化合物 單醣類的構造簡單，通常由3～6個碳原子所構成 甘油醛（GAL）為三碳醣，是光合作用中暗反應的中間產物。
五碳醣 核糖、去氧核糖 組成核酸的成分
六碳醣 葡萄糖、果糖及半乳糖 分子式皆為C6H12O6 結構式不同，稱為同分異構物
雙醣類 兩分子的單醣（六碳醣）結合並失去一分子的水 分子式：C12H22O11 麥芽糖、蔗糖及乳糖
雙醣類 麥芽糖：兩個葡萄糖 蔗糖：一個葡萄糖、一個果糖 乳糖：一個葡萄糖、一個半乳糖
多醣類 許多個單醣分子彼此間脫水組合而成 以葡萄糖為基本單位組成 常見的多醣： 澱粉 肝醣 纖維素
儲存性多醣 澱粉：植物貯存能量 肝醣：動物貯存能量 兩者的不同點：肝醣分子較大且分支較多
結構性多醣 纖維素 由多條平行的葡萄糖鏈，以氫鍵聯結成微纖維（microfibril），再由微纖維集結成纖維（fibril）
細胞壁 許多纖維組成 細胞壁變得堅固，不易破裂，可維持細胞的形狀
細胞壁
蛋白質 蛋白質由胺基酸構成 組成蛋白質的胺基酸有20種 胺基酸與胺基酸之間以肽鍵相連接
蛋白質 雙肽：兩個胺基酸相結合成的分子 多肽：多個胺基酸聯結成的大分子 多肽鏈： 多肽通常呈鏈狀結構 盤繞、折疊形成特定的立體結構
蛋白質 由一個或數個多肽組成，具生理功能的大分子 血紅素（hemoglobin）：由四個多肽所構成的球狀蛋白質 膠原蛋白（collagen）：由三個多肽所構成的纖維狀蛋白質
生物體內的各種蛋白質 胺基酸組成： 不同數目 不同種類 不同排列順序
蛋白質 生物的親緣關係愈相近，所具有的同一種蛋白質中的胺基酸數目及排列順序愈接近
蛋白質的功能 維持細胞內pH值的恆定 催化作用 構成體質 運送物質 抵抗病原體
蛋白質具有緩衝酸鹼的特性 胺基可接受H＋而帶正電荷( －NH3＋)，因此可降低溶液中的H+濃度，表現中和酸性的作用 羧基可解離放出H＋，可中和溶液中的OH－，以緩衝鹼性 胺基酸構成的蛋白質也具有酸鹼緩衝的功用，能維持細胞內適當的酸鹼度
脂質 共同特性：不溶於水 包括： 脂肪 油 磷脂 類固醇 蠟質
脂肪和油 基本組成：一分子甘油及三分子脂肪酸 又稱為三酸甘油酯 不具極性，又稱為中性脂
脂肪和油 甘油：具有三個碳的醇類，每個碳各帶一個羥基（－OH） 脂肪酸：碳氫長鏈以及羧基（－ COOH）
脂肪酸 飽和脂肪酸： 分子不具雙鍵 直鏈分子 不飽和脂肪酸： 具一或多個雙鍵 雙鍵的形成會造成分子的彎曲
飽和脂肪酸 存於大多數動物性脂質中 脂肪酸長鏈間彼此可以鍵結得相當緊密 在室溫下呈固態，稱為脂肪，如豬油及牛油
不飽和脂肪酸 存於植物與魚類的脂質 彎曲的脂肪酸長鏈間無法緊靠在一起 室溫下為液態，稱為油，如橄欖油及魚肝油
磷脂（phospholipid） 構成細胞膜的主要成分 構造：一分子甘油、兩分子脂肪酸及一分子磷酸基鍵結而成
磷脂（phospholipid） 「親水性頭部」：磷酸基的一端具極性，對水有親和性 「疏水性尾部」：脂肪酸為不具極性的一端，不溶於水 當許多磷脂聚集在一起時，會形成具有磷脂雙層的構造
類固醇 類固醇：不具脂肪酸的脂質，與中性脂之構造完全不同，分子結構形成環狀（通常為四環） 膽固醇：一種類固醇，它是細胞膜上的重要成分
植物的類固醇 主要包括麥固醇（sitosterol）、油菜籽固醇（campesterol）、豆固醇（stigmasterol）等 植物細胞膜上存在有微量的膽固醇（cholesterol）
蠟質 一種含有脂肪酸的脂質 具有疏水的特性 位於植物葉表皮細胞外的角質層（cuticle）中即含蠟質 減少植物體內水分散失 抵抗微生物入侵
脂質 構成生物體的主要成分 如細胞膜、核膜及神經細胞的髓鞘等，都含多量的脂質
脂質 生物體內儲存能量的物質 多貯存於動物的皮下脂肪組織的細胞中，或貯存於植物的種子中 生活於海水中的哺乳類，如鯨、海豚及海豹，其皮下脂肪組織特別厚，可藉以保溫
核酸 發現：最初是由傷口的膿中抽出的一種黏稠物質 命名：細胞核裡含量很多，且具酸性 由核苷酸所組成： 去氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid；DNA） 核糖核酸（ribonucleic acid；RNA）
DNA 組成：四種核苷酸 核苷酸：去氧核糖、磷酸及一種含氮鹼基 含氮鹼基： 腺嘌呤（A） 鳥糞嘌呤（G） 胞嘧啶（C） 胸腺嘧啶（T）
DNA結構 雙螺旋的分子結構 1953年 提出： 華生（James Watson, 1928 ～） 克里克（Francis Crick，1916 ～ 2004 ）
DNA雙螺旋結構 具有雙股，形成螺旋形 兩股之間由含氮鹼基以氫鍵聯結而成 A＝T，G≡C
生物體DNA 數量：A＝T，G ＝ C 四種核酸依特定的順序排列，組合成各種基因
RNA分子 單股結構 組成：四種核苷酸 核苷酸：核糖、磷酸及一種含氮鹼基 含氮鹼基： 腺嘌呤（A） 鳥糞嘌呤（G） 胞嘧啶（C） 脲嘧啶（U）
RNA 依分子形態及功能： 訊息RNA （mRNA）：將遺傳基因的訊息轉錄下來 傳送RNA（tRNA） 核糖體RNA（rRNA）：將mRNA攜帶的遺傳訊息轉譯為蛋白質
維生素 維持細胞機能正常所必需的微量有機物 動物不能自行合成的營養素
維生素 依溶解度區分： 脂溶性維生素 水溶性維生素
脂溶性維生素 維生素A、D、E及K 成分： 脂質，不溶於水，易溶於脂肪組織中 若攝取過量，不容易經尿液排除
水溶性維生素 維生素C及B群 成分： 可溶於水 一旦體內出現過量的水溶性維生素，即會隨尿液排出體外，輕微過量不會對人體造成危害
維生素功能 調節生理作用： 維生素D： 增加腸胃道對鈣離子的吸收 有助於骨骼的發育成長 有助於預防骨質疏鬆症 維生素E：有抗氧化及預防老化的功能 維生素K：幫助血液凝固
維生素功能 維生素C： 又稱抗壞血酸 具有抗氧化的功能 缺乏時，易罹患壞血病，在牙齦及皮下組織等處，會出現嚴重的出血症狀 維生素B群：酵素系統中的輔酶，以協助酵素發揮正常的催化功能
各種維生素的詳細功能及來源