1－1細胞與生物體

1-1 細胞與生物體 前言一 組成生命構造的最基本單位 - 細胞二 發現者 : 十七世紀虎克利用自製的複式顯微鏡觀察軟木塞切片三 細胞學說 : 生物皆由細胞及其衍生物組成 ( 十八世紀許旺 & 許來登 ) 四 原核生物 ( 無細胞核 DNA 裸露, 如 : 細菌 藍綠藻 )vs. 真核生物 ( 植物 動物 原生生物 真菌 ) 細胞的構造一 細胞膜 (Fluid-Mosaic Model) 1. 組成 : 磷脂 - 蛋白質及少量醣類 & 膽固醇構成磷脂 - 脂雙層蛋白質 - 通道蛋白或攜帶蛋白鑲崁醣類 - 附於磷脂或蛋白質 ( 當為辨認用, 例如 :ABO 血型 ) 膽固醇 - 穩固細胞膜 2. 特性 : 動態 - 可應用於顯微注射 & 細胞融合 3. 功能 : 區隔細胞內部與外在環境控制物質進出細胞選擇性膜二 細胞質 1. 組成 : 內有許多行使特殊功能的小構造 ( 胞器 ) 胞器 使各種化學應能同時在很小空間進行互不干擾 提高效率 粒線体 葉綠体 溶體 液胞 內質網.. 等胞器介紹 : * 植物細胞與動物細胞均有的構造粒線體 : 雙層膜構成細胞內行呼吸作用的場所製造 ATP 之處 (ATP 為生物體最直接的能量來源 ) 代謝率高的細胞數量多 (ex: 心肌細胞 ) 含 DNA 和核糖体, 可自製少量本身所需的蛋白質 ( 與電子傳遞鏈有關的蛋白 ) 高基氏體 : 數個膜狀扁囊組成含特殊的酵素系統, 形成分泌物 (ex: 消化酵素 激素 ) 腺細胞內發達液胞 : 動物細胞較小 (ex: 草履蟲的伸縮泡 變形蟲的食泡 ) 植物細胞較大, 其中充滿水 無機鹽類 醣類 蛋白質及其他物質維持細胞形狀內質網 : 由膜摺疊而成的扁平囊狀構造常與細胞膜及核膜相連, 協助細胞內物質運輸 RER 附有細小核糖体 (RNA+ 蛋白質 ), 為合成蛋白質處 SER 合成脂質 在肝細胞中可參與解毒

核糖体 : 附著於內質網 (RER) 或游離於細胞質 呈小顆粒狀, 可合成蛋白質 * 動物細胞特有的構造中心粒 : 圓柱狀, 位細胞核附近由微小管組成與細胞分裂, 動物鞭毛和纖毛形成有關溶體 : 分解大分子物質 (ex: 蛋白質 脂質 醣類 ) 細胞內的自殺袋 (cellular suicidal bays) 白血球分解細菌老化胞器分解 / 胚胎發生過程 ( 蝌蚪 - 蛙 ) * 植物細胞特有的構造葉綠體 : 雙層膜的包器, 由曩狀膜和基質組成囊狀膜 可相疊成葉綠餅 含光合色素捕捉光能 光反應進行處基質 - 內含酵素, 進行暗反應 含 DAN 和核糖體可合成少量自身所需的蛋白質細胞壁 : 細胞膜外層構造, 纖維素構成具保護及維持細胞形狀的功能原生質絲 : 位兩相鄰細胞, 細胞間養分和訊息交流管道 ( 連通兩植物細胞的構造 ) 三 細胞核 1. 組成 : 核膜 核仁和染色質 A. 染色質 去氧核糖核酸 (DNA)+ 蛋白質 (DNA 纏繞蛋白質而成 ) DNA 含遺傳訊息的基因 (DNA 與 gene 的關係 ) 細胞分裂時會形成染色體 每種生物的染色體數不同 (ex: 人 23 對 ; 果蠅 4 對 ; 稻 12 對 ) B. 核膜 : 兩屬膜構成, 上有核孔 C. 核仁 : 裝配核糖體胞器比較一 雙層膜 - 粒線體 葉綠體 (only plant) 二 規則單層膜 - 溶體 (only animal) 液胞三 不規則單層膜 - 內質網 高基氏體四 非膜狀構造 - 核糖體 中心粒 ( 高等植物無 ) 五 含 DNA 的胞器 - 細胞核 葉線體 粒線體

1-2 細胞的生理 原生質的組成一 水 1. 維持生命所必需 2. 佔人體重量 70%( 水母為 95%) 3. 最佳溶劑 - 易於運輸及化學反應 4. 比熱大, 利於維持生物體溫恆定 5. 生物體各構造含量不等 (ex: 種子 花粉 骨骼 - 少 ; 腦 - 多 ) 二 醣類 1. 能量來源 (4cal/g) 2. 碳水化合物 3. 依分子組成數目可分為 a. 單醣 - 醣類基本單位一般由 3~6 個碳原子組成 C5( 五碳醣 ): 核糖 (RNA DNA) C6( 六碳醣 ): 葡萄糖 ( 血糖 點滴注射液 ) 果糖 ( 水果與蜂蜜 ) 半乳糖 ( 存於人腦中 ) b. 雙糖 - 麥芽糖 : 葡萄糖 + 葡萄糖 ( 植物製造或動物消化澱粉產生 ) 乳糖 : 葡萄糖 + 半乳糖 ( 哺乳動物乳汁 ) 蔗糖 : 葡萄糖 + 果糖 ( 植物體內運輸型式 ) c. 多醣 - 澱粉 : 植物儲存能量肝糖 : 動物儲存能量, 存於肝臟和肌肉中纖維素 : 植物細胞壁 助消化三 蛋白質 1. 由胺基酸組成 (20 種 )< 必需胺基酸 vs. 非必需胺基酸 > 2. 血紅素 酵素 抗體 毛髮 指甲 3. 胺基酸 多太 蛋白質四 脂質 1. 脂肪 油類 臘質 2. 一般脂質 :(1 分子甘油 +3 分子脂肪酸 ) 3. 依脂肪酸有無可分為 a. 具脂肪酸的脂質 - 脂肪 油 (1 甘油 +3FA) - 蠟 ( 醇類 +FA): 羊毛脂 角質層 蜂蠟 - 磷脂類 ( 降血脂 卵磷脂 細胞膜 ) b. 不具脂肪酸的脂質 - 固醇類 ( 細胞膜成分 可合成荷爾蒙 血液中過量會造成血管硬化並導致高血壓與心臟病 ) 五 核酸 1. 由核甘酸組成 2. 去氧核糖核酸 (DNA)-Watson&Crick 提出雙股螺旋結構

- 為遺傳物質, 控制細胞內的化學反應 - 位於細胞核內 ( 真核 ) 3. 核糖核酸 (RNA)- 可分為 mrna trna rrna rrna 與蛋白質共同構成核糖體 mrna:dna 訊息可轉錄為 mrna trna: 合成蛋白質時攜帶胺基酸六 維生素 1. 調節生理作用 2. 含量少, 卻很重要 3. 分為水溶性 -VitC VitB 群脂溶性 -VitA D E K. 七 礦物質 ( 無機鹽 ) 1. 生物體的重要組成元素 (ex: 骨骼中的鈣 磷 ; 血紅素分子中的鐵 ; 葉綠素中的鎂 ) 2. 參與生理活動 (ex: 肌肉收縮 <Ca 2+ > 神經訊息傳導 <K + >) 細胞內化學成分的組合 CO2 核甘酸核酸 H2O 單醣多醣細胞核細胞硝酸根等胺基酸蛋白質細胞膜脂肪酸 / 甘油脂質各種胞器 物質進入細胞膜的方式 * 不耗能一 擴散作用 1. 物質由高濃度往低濃度移動 (ex: 香氣 紅色染液 CO2 的交換 肺的擴散 ) 2. 簡單擴散 -O2,CO2,NO( 可直接流通於細胞膜 ) 3. 促進性擴散 - 葡萄糖 胺基酸 部分離子 - 藉細胞膜上的通道或攜帶蛋白二 滲透作用 1. 水通過細胞膜的擴散作用稱之 2. 水位產生壓力, 阻止水分進一步滲透的壓力 : 滲透壓 3. 生物體的細胞有一定的濃度 - 生理濃度 a. 等張溶液 : 等於細胞生理濃度的溶液 b. 高張溶液 : 高於細胞生理濃度的溶液 c. 低張溶液 : 低於細胞生理濃度的溶液將血球置於不同濃度的溶液, 則高張 皺縮 ; 低張 膨脹 脹破三 膨壓 1. 植物細胞內有一個大液胞 2. 液胞內含有多種物質, 水分可滲入, 液胞膨脹壓迫植物細胞壁的壓力 膨壓 3. 膨壓可維持植物細胞形狀, 提供草本植物支持力 * 耗能

四 主動運輸 1. 物質由低濃度往高濃度移動 ( 違反物理法則耗能 ) 2. 需膜上的載體 ( 蛋白質 ) 3. 耗費 ATP(ATP ADP+Pi) 4. 海帶的碘 動物腎臟吸收 Na +, 甲狀腺的 I 酵素 1. 蛋白質構成 ( 近年 RNA as Nz) 2. 細胞內的代謝作用均由酵素催化 ( 合成 & 分解 ) 3. 酵素的特性 a. 專一性 : 鑰匙假說 - 專一性 ( 受質為鎖 ; 酵素為鑰 ) - 酵素反應後保持不變 - 酵素改變時, 無法與鎖結合 b. 可反覆使用 c. 受溫度 酸鹼度 受質濃度 重金屬離子影響 d. 許多酵素的催化需輔因子幫助 (ex:nadh 維生素 VItB)

1-3 生物體的組織 器官和器官系統 生物體層級 : 細胞 組織 器官 系統 個體組織 : 具相似功能和構造的細胞及其分泌的細胞間質所組成動物的組織 器官和器官系統一 皮膜組織 1. 構造 : 排列緊密 2. 功能 : 保護 吸收 分泌 3. 位置 : 覆於體表或體腔及管道內襯 4. 種類 : 單層皮膜 - 鱗片狀 立方狀 柱狀 ; 多層皮膜 - 鱗片狀 ( 非 ) 角質化 立方 柱狀 5. 例子 : 保護 - 胃 腸的內襯 ; 吸收 - 腎小管 ; 分泌 - 口的內襯 ( 唾液 ) 二 結締組織 1. 構造 : 排列疏鬆, 富含細胞間質 2. 功能 : 聯繫並支持體內各部細胞 3. 種類 : a. 纖維締結組織 ( 細胞間質纖維多, 以網狀分佈,ex: 肌腱 韌帶 ) b. 脂肪組織 ( 儲存養分 填充體腔 熱的絕緣 支持某些器官 ) c. 軟骨 ( 硬骨末端, 鼻尖 耳殼 ) d. 硬骨 ( 細胞間質為膠原蛋白及鈣質 ) e. 血液 ( 細胞間質為血漿 < 水 鹽類 蛋白質等 >; 紅血球 < 無核, 有血紅素運輸氧與二氧化碳 > 白血球 < 有核, 可行變形運動 > 血小板 < 無核, 為不定形小體, 可使血液凝固 >) 三 肌肉組織 1. 功能 : 運動 2. 種類 : 骨骼肌 平滑肌 心肌骨骼肌平滑肌心肌位置附於骨骼構成內臟壁心臟壁肌纖維狀長圓柱, 兩端鈍長紡錘, 兩端尖長圓柱形, 有分支又聯合的情形橫紋有無有每條肌纖維的核數 位置多個 ( 邊緣 ) 一個 ( 中央 ) 一個 or 兩個 ( 中央 ) 控制形式隨意不隨意不隨意 ( 自主神經支配 ) 收縮速手快 ( 約 0.1 秒 ) 甚慢 (3~180 秒 ) 慢 (1~ 5 秒 ) 收縮的持續性短長久介兩者間四 神經組織 1. 組成 : 神經元 神經膠細胞 2. 功能 : 神經元 - 接受刺激和傳遞訊息神經膠細胞 - 支持及營養神經元的功能樹突 - 接收外界或其他神經傳導來的刺激軸突 - 將神經衝動向外傳至其他神經元植物的組織 器官營養器官 : 根 莖 葉生殖器官 : 花 果實 種子

一 分生組織 : 1. 分布 : 根尖 莖頂 ( 長大 長高 ) 形成屬( 可產生木質部及韌皮部, 使莖加粗 ) 2. 構造 : 細胞小而薄壁, 有大核質體 3. 功能 : 長高 增粗二 保護組織 : 1. 分布 : 植物體外表 ( 表皮 ) 2. 構造 : 細胞排列緊密 扁平細胞 3. 功能 : 具保護的功能 ( 避免機械傷害 細菌入侵與水分散失 ) 4. 特殊例子 : 葉的保衛細胞 ( 調節水分與氣體進出 ) 木栓細胞( 位於木本莖, 含木栓質 ) 根毛 ( 增加吸收表面積 ) 三 薄壁組織 1. 分布 : 遍及植物體 2. 構造 : 細胞壁薄, 有大液胞 3. 功能 : 光合作用 ( 葉肉 ) 貯藏氧分( 根莖 ) 四 支持組織 1. 包含厚角細胞與厚壁細胞 2. 細胞排列緊密 細胞壁增厚 3. 具支持的功能存在位置細胞壁增厚情形例子 厚角細胞 1. 莖的表皮下 2. 沿葉脈厚壁細胞 1. 遍及植物體 2. 在莖和某些葉片內五 輸導組織 ( 維管組織 ) 木質部 : 輸導水分及無机鹽導管及假導管 邊緣不均勻增厚 均勻增厚石細胞 ( 梨 芭樂果肉 ) 纖維 韌皮部 : 運送養分篩管及伴細胞 導管假導管篩管伴細胞 細胞構造死細胞 ( 成熟 ) 死細胞無細胞核含細胞質 & 細胞核 功能運送水分及礦物鹽類 & 提供支持運送養分協助篩管運輸導管和假導管由細長形細胞連成, 細胞壁不均勻增厚, 呈孔狀或螺旋狀, 細胞成熟時, 相接細胞間的細胞壁消失 組織 - 器官 - 系統胃 - 肌肉組織 皮膜組織 神經組織消化系統 - 口 咽 食道 胃 小腸 大腸 肝 胰 肛門生物的體制一 球形對稱 : 成球狀, 通過身體的中心作任何切面時, 均可將個體切成兩半 ex: 團藻二 輻射對稱 : 通過中央縱軸, 作任何方向的切面, 均可將其切成相等的兩半 ex: 水螅 海星三 兩側對稱 : 通過中央縱軸, 可將個體分為左右均等的兩半, 身體有前後或背腹之分 ex: 蝦及多數動物