基礎生物-第一章生命的特性

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第一章 生命的特性

焦點

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。

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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

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(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)

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(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)

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(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。

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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。

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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

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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:

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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

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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

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(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】

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【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。

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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。

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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:

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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

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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。

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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:H2OH++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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焦點

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

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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。

數據

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參考文獻