第一章 生命的特性
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1 生命現象的特徵
一、新陳代謝: 合成作用 (同化作用) 生物體皆有其特殊的構造與組成分子,經由異化作用所釋出的部分 能量即用來合成所需的大分子、組成個體的結構、維持個體的生長 與發育。這種由小分子吸收能量合成大分子的作用稱為『同化作 用』。 分解作用 (異化作用) 生命現象所需要的能量來自大分子的分解,這種利用分解大分子以 獲得能量的作用稱為『異化作用』。 二、生長和發育: 1.當生物體的合成作用多於分解作用時,可使其細胞的數目增加,體積增大,個 體便表現出生長現象。 2.多細胞生物在生長過程中,還要進行細胞分化,即許多相似的細胞逐漸形成各 種形態與構造不同的細胞,例如:表皮細胞、神經細胞、薄壁細胞、厚壁細胞 等,以執行不同的功能,共同分工合作以完成個體的生命現象。 三、感應: 1.大部分植物的反應不很明顯;部分植物對環境變化、光線強弱、重力方向、碰觸 干擾等,有明顯的感應。例如:含羞草葉片被觸摸→會有合攏的反應(觸發運 動) 2.動物則演化出複雜的神經系統與感覺器官,負責感應、辨識並處理外界的刺激。 例如:蛇的頭部具有頰窩,頰窩對溫度特別敏感,可藉以找尋小型哺乳動物。 四、適應: 生物的構造與機能必須適合棲息的環境才能生存。例如:仙人掌的葉特化成針 狀以減少水分散失、避免莖被動物啃食;鳥類體被羽毛(維持體溫)、骨骼呈 中空(減輕體重)以適應空中飛行。 五、運動: 1.動物運動的目的在於找尋食物、躲避敵人、尋找配偶。動物界中的不同物種演化 出不同的運動器官與運動模式,以適應其生存的環境。例如:鳥類以翅膀飛行 魚類用鰭游泳,靈長類用靈活的四肢在樹枝間攀緣跳躍。 2.植物:運動較不明顯,但仍可以觀察得到,例如:莖的向光性、豆科植物葉片 的睡眠運動、捕蠅草葉片的捕蟲運動等。六、繁殖: 無性生殖 無生殖細胞結合,由母體經有絲分裂直接產生新個體 例如:分裂生殖、出芽生殖、斷裂生殖等。 有性生殖 有性生殖為較普遍的生殖方式,必有配子形成和受精作用 過程:親代減數分裂配子受精作用受精卵發育 個體 試題範例 1.有關於生物對環境的適應情形,下列敘述何者正確? (A)適應與否,影響生物的演化 (B)仙人掌的葉特化成針狀,與光合作用有關 (C)鳥類的骨骼中空,可減輕體重,有利於空中飛行 (D)當環境不斷改變,無法 適應的生物便被淘汰 (E)鳥喙的形狀與避敵能力有關 【答案】(A)(C)(D) 【詳解】(B)與減少水分散失有關 (E)與食性有關。
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2 細胞的發現
一、虎克發現細胞: 1.十七世紀英國的科學家虎克自製複式顯微鏡,運用顯微鏡觀察了許多礦物及小 生物,並且將觀察結果彙集成書,1665 年出版《微物圖誌》。 2.虎克在《微物圖誌》中描述到觀察薄層軟木栓的結果,發現軟木栓是由一個個 排列整齊的方形小空格所構成,將這些組成軟木栓的構造稱為『cell』(細胞)。 二、許旺和許來登提出《細胞學說》: 1.所有生命體皆由細胞所組成。 2.細胞是生命最基本的單位。 3.新細胞只能由原已存在的細胞經分裂而產生。 三、光學顯微鏡: 光學顯微鏡可觀察到的最小生命體是細菌(細菌的大小在0.2 至 2.0 微米之 間)。 放大倍率 放大倍率:影像與物體實際大小之間的比値。 (1)光學顯微鏡的放大倍率=物鏡倍率
目鏡倍率 (2)光學顯微鏡的最高放大倍率約為 1,000 至 1,500 倍 解像度 解像度:能分辨出兩個獨立物體的最短距離(D 値) (1)兩獨立物體之間的距離小於 D 値→無法分辨出兩者是獨立物體(2)光學顯微鏡的 D 値愈小→解像度愈高 (3)光學顯微鏡的解像度約為 0.2 微米( m ) 四、電子顯微鏡: 魯斯卡:1931 年發明電子顯微鏡,可放大一百萬倍→可見 0.001μm。 (1)穿透式電子顯微鏡:觀察細胞的內部構造。 (2)掃描式電子顯微鏡:觀察細胞的外部形態。 試題範例 2.下列有關於細胞學說的敘述,何者錯誤? (A)所有生物皆由細胞所組成 (B)細胞是生物體的構造與功能單位 (C)細胞由原已 存在的細胞分裂而來 (D)細胞的基本構造為細胞膜、細胞質和細胞核 【答案】(D)細胞學說未提及細胞的基本構造。
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3 細胞的化學組成
一、蛋白質:(生物體內含量最多的有機物,約佔15%) 1.蛋白質的組成: (1)蛋白質是由 300~3000 胺基酸分子組成,含 C、H、O、N、S 元素 (2)胺基酸共有 20 種,胺基酸不同的種類、數目、排列順序,組成不同蛋白質, 直接影響蛋白質的結構與功能(生物間的親緣關係愈接近→蛋白質構造愈 相似) (3)一個胺基酸的 基 (-COOH)與另一胺基酸的胺基(-NH2)連接,形成肽鍵而連 結成『肽類』: 寡肽:由5~10 個胺基酸構成 多肽:由多個胺基酸構成 2.蛋白質的功能: 構成體質 構成酵素、血紅素、肌肉、骨骼、抗體、毛髮、部分激素 酸鹼緩衝 在酸中:蛋白質的-NH2可吸收H +→NH 3+帶正電荷 在鹼中:蛋白質的-COOH 可釋出 H+→COO-帶負電荷 供給能量 4 Kcal/g,供能先後順序:醣類→脂質→蛋白質 二、醣類:(化學式為(CH2O)n,又稱為『碳水化合物』) 1.單醣:(含3~7 個碳原子,生物體內最簡單且最重要的醣類)(2)五碳糖:核糖(構成 RNA),去氧核糖(構成 DNA) (3)六碳糖:葡萄糖、果糖、半乳糖,分子式皆為 C6H12O6,為同分異構物 2.雙醣:(單醣+單醣雙醣(C12H22O11)+水) (1)蔗糖、麥芽糖:植物細胞中最重要的雙醣 麥芽糖+水葡萄糖+葡萄糖(萌發的種子含大量的麥芽糖) 蔗糖+水葡萄糖+果糖(蔗糖可在植物體內運輸及儲存) (2)乳糖:動物細胞中最重要的雙醣(乳糖多存於哺乳動物的乳汁中) 乳糖+水葡萄糖+半乳糖 3.寡醣:(含3~10 個單醣) (1)甜味低,不被消化酶分解→可改善便秘,促進腸內益菌的滋長 (2)寡醣與蛋白質結合成醣蛋白→與細胞膜的功能有關 4.多醣:(由多個單醣分子組成) 結構性多醣 纖維素:構成細胞壁,纖維素為植物體含量最多的有機物 儲存性多醣 澱粉:植物體內最常見的多醣,例如:甘藷、馬鈴薯 肝糖:動物澱粉,分子量較大且分支較多,儲存於肝臟和肌肉 洋菜 半乳糖聚合而成,存在於紅藻,例如:紫菜、石花菜、龍鬚菜 幾丁質 約由8000 個單醣(N-乙醯-D-胺基葡萄糖)聚合而成, 組成節肢動物的外骨骼、環節動物的剛毛、真菌的細胞壁 肽聚糖 構成原核生物的細胞壁,例如:細菌和藍綠菌的細胞壁 三、脂質:(包括中性脂、磷脂、類固醇、臘) 1.中性脂:(一個甘油分子+三個脂肪酸分子) (1)中性脂又稱為『三酸甘油脂』,主要功能為供應能量(9 Kcal/g)、儲存能量、 防止熱量散失、維持體溫。 (2)在常溫下呈固態者稱為『脂肪』,例如:肉類中的脂肪、豬油、牛油。 (3)在常溫下呈液態者稱為『油』,例如:橄欖油、花生油。 飽和脂肪酸(硬脂酸) 不飽和脂肪酸(油酸) 動物體內的脂肪酸為飽和脂肪酸 不具雙鍵,分子間可緊密鍵結, 使動物脂肪呈固態 植物種子內的脂肪酸為不飽和脂肪酸 具有雙鍵,分子呈彎曲狀,分子間無法 緊密鍵結,使植物油呈液 2.磷脂: (1)構造:一分子甘油+一個含磷酸的分子(形成親水性的頭部)+二分子的 脂肪酸(形成疏水性的尾部)
(2)功能:是細胞各種生物膜(原生質膜)主要是由雙層磷脂質構成,可以將 細胞內部分隔成許多小區域,使各種不同的化學反應在細胞內特定的部位 進行,而互不干擾。 3.固醇類:(類固醇,由四個含碳的環組成,不具脂肪酸) (1)構成類固醇荷爾蒙的重要原料,例如:雄性激素(睪固酮)、雌性激素(動 情素)、黃體激素、腎上腺皮質素(礦物性皮質素、葡萄糖皮質素)。 (2)膽固醇是構成動物的神經細胞與原生質膜的成分之一 (3)植物不含膽固醇,植物組織中的類固醇稱為植物醇 四、核酸:(由核苷酸連接成長鏈狀,含C、H、O、N、P 元素) 核酸 DNA 去氧核糖核酸 RNA 核糖核酸 五碳糖 去氧核糖 核糖 含氮鹼基 A 腺嘌呤、G 鳥糞嘌呤 C 胞嘧啶、T 胸腺嘧啶 A 腺嘌呤、G 鳥糞嘌呤 C 胞嘧啶、U 脲嘧啶 核苷酸 dAMP、dTMP、dCMP、dGMP AMP、UMP、CMP、GMP 合成原料 dATP、dTTP、dCTP、dGTP ATP、UTP、CTP、GTP 結 構 雙股螺旋 單股 功 能 轉錄→合成RNA 轉譯→合成蛋白質 分 佈 染色體、粒線體、葉綠體 (主要分佈於細胞核) 核糖體、核仁 (主要分佈於細胞質) 試題範例 3.構成生物體的主要物質有水、醣類、蛋白質、脂質和核酸,還有少量的維生素及無 機鹽類。這些物質與生物體的新陳代謝、生長、生殖、適應等生命現象有關。下列有 關上述物質的敘述,何者錯誤? (A)核酸是與遺傳有關的重要物質 (B)生物體內的醣類、脂質、蛋白質、核酸等為含 碳的有機物質 (C)維生素是綠色植物維持生命所必要的物質,須由自然界吸收 (D)細胞膜主要由蛋白質及脂質所組成,可控制細胞內外物質的進出 【96 學測】 【答案】(C) 【詳解】(C)綠色植物可自行合成所需的維生素;自然環境中無維生素可供生物吸收
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細胞的構造 比較 原核生物 真核生物 細胞大小 細胞直徑<10 m 細胞直徑10~100 m 細胞核 具有核膜和核仁 膜狀胞器 具有各種胞器 細胞骨架 具有細胞骨架 細胞壁 肽聚糖 纖維素(植物)、幾丁質(真菌) DNA 環狀DNA 存在於細胞質中 線狀DNA 存在於細胞核中 染色體 僅由一條環狀DNA 組成 由線狀DNA 和組蛋白組成 細胞分裂 簡單分裂(無紡錘體) 有絲分裂(有紡錘體) 減數分裂 產生生殖細胞(配子、孢子) 有性生殖 配子結合、接合生殖 能量來源 細胞膜形成ATP 粒線體形成ATP 試題範例 4.有關於原核細胞與真核細胞的比較,下列敘述何者正確? (A)原核細胞的細胞質內無特化的胞器,但 DNA 有膜包圍 (B)細菌與藍綠菌的細 胞屬於原核細胞 (C)原生生物亦具有原核細胞 (D)原核生物的細胞具有核膜,原 生生物的細胞不具有核膜 【答案】(B) 【詳解】(A)原核生物為無核膜生物,DNA 無膜包圍 (C)(D)原生生物(藻類和原生 動物)為真核生物,真核細胞具有核膜。焦點
5 細胞壁、原生質絲
一、細胞壁的種類: 生物種類 植物 真菌 細菌、藍綠菌 細胞壁組成 纖維素 幾丁質 肽聚糖 二、植物的細胞壁: 1.植物的細胞壁由多層互成交叉的纖維素構成,位於細胞膜外。2.植物的細胞壁=纖維素(主要成分)+少量蛋白質+其他多醣類 三、植物細胞壁的構造: 中膠層 中膠層呈黏狀,主要成分為果膠質 中膠層將二個植物細胞的初生細胞壁連結在一起, 中膠層兩側形成初生細胞壁 初生細胞壁 初生細胞壁為初形成的細胞壁,細胞壁較薄、纖維素含量較少 初生細胞壁具彈性→使植物細胞得以生長增大 次生細胞壁 植物細胞停止增大後,形成較厚的次生細胞壁 纖維素組成的纖維呈垂直交叉排列,再以木質素結合 次生細胞壁的纖維素含量較多,質地堅韌 四、原生質絲:(細胞間絲) 1.原生質絲為高等植物細胞特有的構造。(團藻亦具有原生質絲) 2.原生質絲是由絲狀細胞質貫穿細胞膜及細胞壁所構成 3.原生質絲為兩鄰近植物細胞間養分和訊息交流的通道 試題範例 5.下列有關於細胞壁的敘述,何者正確? (A)各種細胞的細胞壁成分皆為纖維素 (B)通常初生細胞壁較厚 (C)細胞壁具有防 止病原體入侵的功用 (D)細胞壁可使植物挺立地面,以對抗地心引力 (E)真菌類 的細胞壁含有幾丁質的成分 【答案】(C)(D)(E) 【詳解】(A)細胞壁的主要成分:細菌-肽聚糖,真菌-幾丁質,植物-纖維素 (B)初生細胞壁較薄
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6 細胞膜
一、細胞膜的構造:(辛格和尼克森提出『流體鑲嵌學說』) 雙層磷脂質 細胞膜的雙層磷脂質呈液態→可促使細胞融合 蛋白質 蛋白質不規則鑲嵌於雙層磷脂膜的內側、外側、或貫穿膜 →供分子進出的管道(溝道蛋白、載體蛋白、幫浦蛋白) 蛋白質可在雙層磷脂中自由滑動→可隨時改變其形狀 醣類 寡醣分子附著於磷脂或蛋白質上→辨別自身或外來細胞的依據 不同細胞的表面具有不同的醣類(醣蛋白形成表面抗原) 膽固醇 僅見於動物細胞→固定細胞膜(促進細胞膜穩固) 二、膜蛋白:(細胞膜上的蛋白質,負責物質交換、與外界的聯絡、執行特殊功能) 被動運輸 溝道蛋白 允許水溶性分子或離子通過 載體蛋白 與物質分子結合→蛋白質改變形狀 →將分子輸入細胞內(不需消耗能量) 主動運輸 幫浦蛋白 藉結合位與特定分子結合、消耗能量→蛋白質改 變形狀→促使分子進出細胞 受體蛋白 激素的受體 激素受體蛋白質+激素→引發生理反應 神經元的受體 類似溝道蛋白,開啟時允許離子通過 辨識蛋白 醣蛋白 可作為辨認的標籤和細胞附著位(結合位) 免疫系統→可辨識外來入侵者的醣蛋白 酵素蛋白 例如:ATP 合成酶 具酵素功能,活化位朝向細胞內液體中 →催化細胞內的化學反應試題範例 6.下列有關於細胞膜的敘述,何者錯誤? (A)細胞膜是由雙層磷脂質構成,且鑲嵌有蛋白質分子 (B)附著於磷脂層的蛋白 質均固定而不改變其位置 (C)磷脂質可負責細胞隔離的功能 (D)細胞膜上的蛋白 質負責物質的交換和外界的聯絡 (E)細胞膜具有全透性,使物質得以自由進出細 胞 【答案】(B)(E) 【詳解】(B)蛋白質可在磷脂層中滑動,且可隨時改變其位置 (E)細胞膜具半透性, 對進出細胞膜的物質具有選擇性。
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7 細胞核
一、核膜: 核膜由二層膜構成,核膜上具有許多小孔(核孔) →控制物質在細胞核和細胞質間的流動 →可讓水分、離子、ATP、小段 RNA、蛋白質等進出細胞核 二、染色質(染色體): 顆粒狀蛋白質+DNA組合 核體DNA纏繞連結染色質(染色體) 1.染色質平時呈細絲狀散佈於細胞核中,使細胞核容易被染色 2.在細胞分裂時,染色質濃縮成為稠密、棒狀的染色體。 三、核仁:2.核仁由 rRNA 和蛋白質組成,可製造並儲存 rRNA 3.核仁為形成核糖體次單元的中心,生長中的細胞每分鐘製造一萬個核糖體 四、核質:核質為細胞核內填充於核膜與核仁之間的濃稠膠態物質 試題範例 7.下列有關於細胞核的敘述,何者正確? (A)核膜為雙層膜,故不具半透性 (B)染色體是由顆粒蛋白與 DNA 組成的核糖體 聚合而成 (C)一個生長中的細胞,其核仁每分鐘製造一百個核糖體 (D)合成蛋白 質的過程,須有RNA、核糖體和酵素的參與 (E)細胞核呈球形,為細胞代謝的控 制中心 【答案】(D)(E) 【詳解】(A)核膜具半透性 (B)組織蛋白與 DNA 組合成核體,核體是構成染色體的 基本單位 (C)核仁每分鐘可製造一萬個核糖體。
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8 半自主胞器
半自主胞器 粒線體和葉綠體均含DNA 和核糖體 →能自我分裂增殖,可自製少部分本身所需蛋白質 粒線體 構造 內褶膜 內膜向內腔作多次平行的摺疊 →形成許多平行的橫膜(內褶膜、褶襞) 內褶膜含參與電子傳遞鏈的載體和酵素 基質 內褶膜內部的液態物質→含有參與呼吸作用的酵素 功能 進行呼吸作用→產生細胞活動所需的ATP 別稱 細胞能量工廠(心肌含較多粒線體) 葉綠體 數量 每個綠色細胞含20~100 個葉綠體(呈圓盤狀,被覆二層外膜) 構造 囊狀膜 囊狀膜(葉綠囊)堆疊成葉綠餅,葉綠囊之間亦有囊 狀膜相連,囊狀膜含光合色素→進行光反應 基質 葉綠餅周圍的液態物質 含酵素→進行暗反應(固定CO2→合成醣類) ▲葉綠體 ▲粒線體 試題範例 8.下列何者具有 DNA 和核糖體,而可自製部分本身所需的蛋白質? (A)內質網 (B)粒線體 (C)中心體 (D)葉綠體 (E)溶小體 【答案】(B)(D) 【詳解】粒線體和葉綠體均具有DNA 和核糖體,為半自主胞器,可自製少部分本身 所需蛋白質。
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9 單層膜的胞器
一、內質網: 構造 由核膜延伸出來的扁囊狀或細長管狀構造(電子顯微鏡才可見),呈網狀 分布於細胞質,並形成溝道構造。 功能 內質網為細胞內的運輸中心: (1)與細胞膜及核膜相連→與細胞內物質運輸有關 (2)含多種酵素→可進行多種生理作用(與蛋白質和脂質合成有關) 二、高基氏體: 構造 由數個膜狀扁囊堆疊而成→在腺細胞內較發達 功能 高基氏體與分泌物的修飾、儲存、運輸與分泌有關 (1)接受內質網合成的蛋白質→附加醣類而形成醣蛋白(2)將不同的物質分別包裝→運送至細胞內或由細胞膜向外突出形成囊泡 三、溶體: 構造 內質網合成消化酵素→以囊泡運送至高基氏體→在高基氏體包裝→形成溶 體(含水解酶) 功能 溶體於細胞質內進行消化作用或分解老化的胞器,與食泡消化、細胞更 新、白血球分解細菌、老化胞器的分解、胚胎分化有關 四、液胞(液泡): 構造 動物細胞與原生生物的液泡較小;植物細胞的液泡較大,位於植物細胞中 央,佔據細胞的大部分體積 功能 (1)含多種色素(花青素)→構成植物體的顏色 (2)儲存物質(水、無機鹽、醣類、蛋白質、有機酸、廢物)→維持細胞形狀 (3)植物缺乏廢物排泄系統→藉液泡作為廢物的儲存場所 五、微粒體: 構造 僅見於特定細胞(肝細胞、綠色細胞),功能因不同細胞而異 功能 (1)含觸酶,可分解過氧化氫(H2O2) (2)胚乳和子葉中的微粒體有助於將脂質轉化為醣類或胺基酸 試題範例 9.某細胞可合成螢光蛋白質,並將其釋放到細胞外。若在螢光顯微鏡下觀察此螢光 蛋白質在細胞內移動的情形,則此螢光蛋白質會由內質網直接移往何處? (A)高基氏體 (B)溶體 (C)微粒體 (D)細胞膜 【95 指考】 【答案】(A) 【詳解】(A)高基氏體與物質分泌、蛋白質修飾有關。
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10 不具膜的構造
一、中心粒: 構造 (1)位於細胞核附近(動物細胞特有,二個中心粒呈垂直排列) (2)每個中心粒呈中空狀,由 9 組縱向的微管(微小管)所組成 (3)中心體=中心粒+周圍濃稠的細胞質 功能 (1)與細胞分裂有關:細胞分裂時,中心粒複製→移至細胞二端→形成紡 錘絲和紡錘體 (2)與動物的鞭毛和纖毛的形成有關 二、核糖體: 構造 附在內質網上、或游離於細胞質中, 由rRNA 和蛋白質組成,電子顯微鏡才可見到 功能 合成蛋白質的場所(帕萊德證明核糖體是合成蛋白質的胞器) 試題範例 10.下列左項的甲~丁為動物細胞各種構造的功能,右項(1)~(5)為其名稱。依甲~ 丁的順序,選出正確的配對。 (A) (1)(4)(2)(5) (B) (1)(5)(3)(4) (C) (2)(5)(1)(4) (D) (3)(5)(2)(4) 【92 指定考科】【答案】(B) 【詳解】(1)平滑內質網:儲存和分解肝糖、運送葡萄糖 (2)粗糙內質網:製造和運輸蛋白質 (3)高基氏體:蛋白質的修飾和分類包裝 (4)中心粒:細胞分裂時幫助染色體移動 (5)核仁:轉錄形成 rRNA。
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11 有絲分裂
一、細胞週期: 1.從一個母細胞準備分裂產生二個子細胞開始,到子細胞分裂為二為止所經歷的 過程,稱為『細胞週期』。 2.細胞週期可分為兩個主要時期:『有絲分裂期』和兩次細胞分裂之間的『間期』。 3.人體內有許多組織細胞並不進行分裂,例如:神經細胞和肌肉細胞。 4.人體的造血細胞及表皮細胞,大約以 20 至 24 小時分裂一次的速率增殖。二、間期: 1.細胞週期中約有 90%時間是在間期,間期實際上是新細胞的生長期,在間期的 細胞必須為隨後的分裂預作準備。 (1)增加細胞質中的胞器數目及物質含量。 (2)完成染色體的複製:間期的染色體仍呈鬆散的絲狀,稱為染色質。 2.間期包括 G1、S、G2: G1 生長期:DNA 複製前的細胞生長期 S 複製期:DNA 複製期 G2 準備期:DNA 複製後的細胞準備期 3.間期: (1)染色體於間期進行複製,呈細網狀不易觀察到,故細胞外觀上和一般細胞 相同,只是核較大。 (2)因染色體複製需時較長,故顯微鏡下的組織以間期的細胞最多。 三、有絲分裂期: 前期 (1)中心粒和中心體均分裂為二(中心粒及其周圍的細絲構成星狀體) 各向二極移動。 (2)染色質漸變短變粗為染色體,此時各染色體均已複製完成(以中節 相連形成『染色分體』或稱為『姊妹染色體』)。 (3)核膜、核仁漸漸消失。 (4)紡錘絲漸漸顯現並形成紡錘體。 中期 兩染色分體以著絲點連於紡錘絲的中央。 後期 姊妹染色體分裂為二,染色體漸向兩極移動分開。 末期 (1)細胞中央部位的細胞膜向內凹陷,使細胞質分裂為二。 (2)染色體漸漸變為細網狀的染色質。 (3)紡錘體、星狀體漸漸消失。 (4)核膜、核仁再度顯現。
試題範例 11.動物細胞在進行有絲分裂的過程中,光學顯微鏡無法觀察到哪一階段的變化? (A)間期的染色體複製 (B)前期的染色分體 (C)中期時的染色體排列於紡錘體中央 (D)後期的染色體分開 (E)末期的細胞膜向內凹陷 【答案】(A) 【詳解】(A)染色體(染色質)於間期進行複製,染色質呈細網狀不易觀察到。
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12 減數分裂
一、減數分裂的目的: 行有性生殖的生物,其生殖母細胞經由減數分裂形成生殖細胞,使配子的染色 體數目只有體細胞的一半(使兩條分別來自父方與母方的同源染色體分到不同 的配子中),以確保配子在兩兩結合後的染色體數與體細胞者相同。 二、減數分裂的過程: 染色體複製→同源染色體配對聯會(形成四分體)、同源染色體互換 →第一次分裂(同源染色體分離) →第二次分裂(著絲點分裂、二分體分離) →形成四個配子(4 個精子、1 個卵+3 個極體) 1.染色體複製:染色體複製後,母染色體與其複製的染色體合稱為姊妹染色體(染色分體、二 分體) 2.同源染色體聯會、互換: 聯會 在第一減數分裂的前期,每一條染色體的兩姊妹染色體與其同源染色體 的兩姊妹染色體,會互相配對並且緊密的連在一起,此現象稱為『聯 會』。同源染色體聯會形成『四分體』。 互換 同源染色體聯會形成四分體時,可能產生姊妹染色體交換一段染色體的 現象。同源染色體互換發生於第一減數分裂之前,以增加配子的染色體 組合 3.同源染色體分離:(第一減數分裂) (1)互相配對的同源染色體彼此分離,於是四分體分開成為兩個二分體。 (2)第一減數分裂形成二個具單套染色體的子細胞(每個子細胞只含有兩套同 源染色體中的一套)。 4.姊妹染色體分離:(第二減數分裂) (1)著絲點分裂為二,兩條姊妹染色體分離為二條染色體。 (2)第二減數分裂最後形成只含有單套染色體的四個生殖細胞。 試題範例 12.下列有關減數分裂的敘述,何者正確? (A)同源染色體聯會發生在第一次減數分裂 (B)同源染色體互換發生在第二次減
子細胞含同源二分體 【97 指考】 【答案】(A) 【詳解】(B)同源染色體的聯會和互換,均發生在第一次減數分裂 (C)同源染色體在 第一次減數分裂時互相分離 (D)第一次減數分裂為同源染色體分離,第一 次減數分裂所產生的子細胞不含同源染色體;第二次減數分裂為二分體分 離,第二次減數分裂所產生的子細胞不含二分體。
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13 討論─水對生命的重要性
一、水是生物體內含量最多的物質: 1.所有的生物體內,大多數質量都是由水所構成。例如:人體約有 70%是水,而 水母和某些水生植物體內則含有95%的水。 2.不同生物、不同細胞的含水量各異。例如:在人體內,骨骼含有 20%的水,而 腦則含有80%的水。在胚胎細胞和較年輕的細胞內,水的含量較多。當年紀愈 大,人體內水的含量就慢慢減少。 二、水分子具有極性: 1.水分子中的氧原子吸引氫原子的電子,使得氫原子帶少量正電荷、氧原子帶少 量負電荷,因此水分子同時帶有正負相反的電荷而具有極性。 2.水分子具有極性,而使水具有內聚力和附著力兩種主要的作用力。 內聚力 水分子彼此之間會彼此互相吸引,而形成內聚力,這是因為水分子 間有氫鍵存在的緣故。例如:葉片上的水珠。 附著力 水分子容易吸附在其他物體表面,這就是水的附著力,而這些被吸 附的物質表面通常具有帶電荷的原子或分子。 表面張力 水分子之間具有很強的內聚力,遠大於空氣分子之間的吸引力,因 此水具有相當好的表面張力,使得葉可在水面漂浮、水黽等水棲昆蟲 可在水面滑動行走。 毛細管作用 由於水分子的附著力和內聚力的共同作用,使得水具有毛細管作 用,例如:泥土顆粒之間的水,就是經由毛細管作用進入植物根 部,而植物莖部的木質部,也是藉由毛細管作用來運輸水分。 三、水是最佳的溶劑: 1.水分子具有極性,能吸引其他帶電荷的分子,使其他分子間的吸引力減弱,因 此水能溶解許多不同的物質,而且具有非常強的溶解力。親水性物質 可溶於水的物質,例如:醣類、蛋白質、葡萄糖、胺基酸 例如:醣類因氫氧基具有極性而可溶於水, 蛋白質和胺基酸中胺基和 基皆具有極性而可溶於水 疏水性物質 不溶於水的物質,例如:脂質不帶有極性→不溶於水 四、水具有較大的比熱: 水的比熱大(S=1),有較高的吸熱放熱能力,可作為溫度穩定劑: 1.有助於維持地球氣候的溫和 2.使生物體內溫度穩定,不易隨外界溫度而改變 五、水於4℃時的密度最大: 1.因為水分子間具有氫鍵,致使 4℃的水具有最大的密度。當溫度低於 4℃時, 水的密度反而變小,因此冰的密度便小於水的密度,而使得冰能夠浮在水面 上。 2.當水溫降低時,較冷的水(0℃~4℃之間的水)由於密度較小,所以會升到 湖泊的表面,然後冷凍成為固體的冰。這層冰能將下層的水與外頭的冷空氣隔 絕,所以下層的水就比較不會結冰,使得在湖中生存的生物能夠在冰層以下 的水域中度過嚴寒的冬天。 六、水具有輕微的解離度: 1.水具有輕微的解離度,可解離成氫離子和氫氧根離子:H2OH++OH-。 2.水具有輕微的解離度,因此水溶液中的氫離子和氫氧根離子便具有酸鹼緩衝作 用,可影響酵素活動。 試題範例 13.在溫帶地區許多湖泊的湖面結冰時,水底生物仍能在水底安然度過冬天,下列 原因何者最合理? (A)生物體本身具有調節溫度的功能 (B)湖面結冰,底層的水仍可以維持 10℃以 上 (C)4℃時,水的密度最大,使湖底的水不致於結冰 (D)4℃時,水的密度最 大,有利於湖水的對流,使湖面與湖底的溫度一致 【96 學測】 【答案】(C) 【詳解】(A)水中的無脊椎動物和魚類,均為變溫動物(外溫動物),不具有調節溫度 的功能 (B)(D)湖面結冰,底層的水溫約為 4℃。
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14 探討活動─生物細胞及染色體的觀察
一、洋蔥表皮細胞: 1.在低倍鏡下,洋蔥表皮細胞大多呈長方形,但不具有葉綠體。 2.在染色後,可清楚觀察到呈球形的細胞核。 二、水蘊草細胞: 1.水蘊草葉片細胞內的綠色顆粒為葉綠體,葉綠體和細胞質沿著細胞膜的邊緣緩 慢地移動,與細胞質流有關。 2.觀察水蘊草葉片細胞不需要染色,因水蘊草葉片細胞具有葉綠體而呈現明顯的 綠色。 三、口腔黏膜細胞: 1.林格氏液為人體細胞的等張溶液(等滲透壓溶液),可使口腔黏膜細胞維持正 常的形狀。 2.在染色後,可在黏膜細胞中央看到一個呈球狀的細胞核。 四、洋蔥根尖細胞: 1.洋蔥根尖細胞的有絲分裂過程: 2.比較植物細胞與動物細胞的有絲分裂過程: 植物細胞的有絲分裂 動物細胞的有絲分裂 (1)不具有中心粒和星狀體 (2)末期時,在紡錘體中央產生細胞板, 再形成新的細胞壁 (1)具有中心粒和星狀體 (2)末期時,細胞膜向內凹陷以進行細胞 質分裂試題範例 14.在複式顯微鏡下觀察水蘊草的葉表皮細胞時,不容易觀察到細胞核。要讓細胞核 清晰呈現,可使用下列哪一種方法? (A)在解剖顯微鏡下挑出細胞核單獨觀察 (B)加酒精將葉綠素溶出,細胞核自然 顯現 (C)用碘液染色使細胞核呈現 (D)加蔗糖溶液使細胞質萎縮 【答案】(C) 【詳解】(A)不必挑出細胞核單獨觀察 (B)用碘液或亞甲藍液染色使細胞核呈現 (D) 加蔗糖液使細胞質萎縮以觀察細胞膜。