0170102生物體的組成01生物體的基本單位－數位閱讀與測驗

0170102生物體的組成

01生物體的基本單位

地球上，雖然各種生物的形態與生活方式大不相同，但科學家發現，生物其實都是由「細胞」所組成。

探究提問

深海大王魷從出生到成熟，體型差異很大，你覺得主要原因是細胞體積變大？還是細胞數目變多？為什麼？

細胞的大小

動、植物的細胞大小多介於10～100微米（μm）間，但也有些細胞特別大或特別小，例如：人體的某些神經細胞直徑約135微米，而鴕鳥的卵細胞直徑可達10公分。

神經細胞的長度

如果只看長度，不考慮細胞本體的直徑，人類神經細胞延伸出的突起可以長達90公分，從脊髓末端直抵腳上大拇指。在體型更巨大的動物身上，神經細胞的長度也更長，如深海大王魷的神經細胞長度可達10公尺。

科學STORY

細胞的發現

自古以來，人們一直好奇著生物體是由什麼所組成，並試圖找出答案。古希臘哲學家提出︰萬物皆由水、火、土與空氣四種元素混合所形成，人類也是如此；也有學者認為人體是由血液、黏液、黃膽汁和黑膽汁所組成。然而在研究工具不足，無法提出足夠證據之下，這些說法並無法完全說服大眾。此時期，人們雖然知道將透明水晶、寶石或玻璃磨成透鏡，可以放大影像，觀察較小的物品，但是更細微的構造還是難以看清楚。

直到十六世紀後，這個困境才有了突破性的進展。西元1595年荷蘭的詹森（Zacharias Janssen，1580～1638）首先發明了史上第一臺單管狀的顯微鏡，這儀器放大倍率雖然只有3～9倍，觀察的品質也不好，但在當時卻是一個很重要的發明。

西元1665年，英國科學家虎克（Robert Hooke，1635～1703）改良了複式顯微鏡，在一次觀察軟木薄片時，發現軟木是由許多蜂窩狀的小格子所構成，他形容這些小格子為「Cell」，Cell原本是指小房間，後來在生物學上成為專指細胞的名詞。因此虎克成為第一位描述

細胞的科學家，但這些小格子在日後被證明並非是完整的細胞，而是細胞死亡後所遺留下來的細胞壁。

此外，荷蘭科學家雷文霍克（Antoni van Leeuwenhoek，1632～1723）使用單透鏡的顯微鏡觀察細菌，也成為第一位發現與描述細菌的科學家。

此後，顯微鏡的性能更加提升，十九世紀中期德國的動物學家許旺（Theodor Schwann，1810～1882）和植物學家許萊登（Matthias Schleiden，1804～1881）分別發現動、植物都是由細胞所組成，於是提出了細胞學說，其重要內容為：「細胞是生物體構造與功能的基本單位」。20年後，德國生物學家菲可（Rudolf Virchow，1821～1902）提出︰「細胞皆由原來的細胞分裂所產生」的論述，讓細胞學說的內容更加完整，這些研究成果受到科學家的支持，同時也開啟了細胞研究的大門。

1細胞的發現

生物體是由什麼所組成？始終是科學家好奇的主題之一，但受限於研究工具的不足，一直無法得到明確的答案。直到300多年前，英國科學家虎克（Robert Hooke，1635～1703）利用自製顯微鏡觀察軟木栓薄片，發現軟木栓是由許多蜂窩狀的小格子所構成（圖2-1），他稱這些小格子為細胞，為歷史上第一位描述生物細胞的科學家。但實際上他所觀察的這些小格子，並非完整的細胞，而是細胞死亡後所遺留下來的部分（圖2-2）。

2細胞的形態與功能

經由科學家不斷的研究，證實所有的生物都是由細胞所組成，並提出「細胞是生物體構造與功能的基本單位」的論點。此外，透過顯微鏡觀察，發現生物的細胞具有許多不同的形態與功能，例如：植物表皮細胞扁平且排列緊密，具保護的功能；兩個半月形的保衛細胞所構成的氣孔，可讓氣體進出葉片（圖2-3）。

動物細胞也有不同的形態與功能，例如：腦中的神經細胞具有許多細長的突起，可將訊息傳遞至身體各處；口腔中的皮膜細胞形態扁平，具有保護的功能；血液中的紅血球呈雙凹圓盤狀，能夠運送氧氣；肌肉細胞形態細長，具收縮功能，可協助個體運動（圖2-4）。

選擇第一關 (25題)