细胞与生物体细胞的构造中山女高.docx

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细胞与生物体细胞的构造中山女高

第一章細胞與生物體第一節細胞的構造

生物分為五界：

原核生物界、原生生物界、菌物界、植物界、動物界，皆由細胞構成

最小的細菌：

<1微米（10-6公尺）

→生物體的基本單位＝細胞，生物體由細胞構成（細胞學說）

●細胞發現史：

1.雷文霍克（AntonievanLeeuwenhoek,1632-1723）

（1）荷蘭販布商

（2）製作單一式顯微鏡（單一透鏡）

（3）第一個發現細菌的人

2.虎克（RobertHooke,1635-1703）

（1）英國皇家學會成員

（2）於1665發表著作微物圖誌（Micrographia,）

（3）利用複式顯微鏡（多組透鏡）觀察細小物體

（4）將軟木塞切片中的格狀構造稱為細胞（cell），其蜂窩狀的結構為細胞死後殘留的細胞壁

3.許旺（TheodorSchwann,1810-1882）與許來登（MatthiasSchleiden,1804-1881）

（1）德國學者

（2）觀察動、植物細胞，發現動、植物細胞皆有細胞核

（3）於1839年共同提出「細胞學說（CellTheory）」

細胞學說內容：

★生物皆由細胞與其衍生物構成

★細胞是生物體型態結構與功能活動的基本單位

4.菲可（RudolfVirchow,1821-1902）

（1）德國學者

（2）於1885年證明一切細胞是由原已生存的細胞分裂而來

5.現代細胞學說：

（1）一切生物（動、植物及微生物）皆由細胞所組成

（2）細胞是生物體型態結構與功能活動的基本單位

（3）細胞是由原來細胞進行細胞分裂而來

✓電子顯微鏡：

1930年代，可放大數十萬倍，分為：

穿透式電子顯微鏡

掃瞄式電子顯微鏡

●細胞的種類：

原核細胞、真核細胞

原核生物：

包含細菌與藍綠藻，為單細胞生物，構造包含細胞壁（由肽聚糖構成）、細胞膜、細胞質、DNA，缺乏細胞核，有些細菌細胞外具有莢膜，有些藍綠藻則具膠質鞘

真核生物：

單細胞生物或多細胞生物具有，具有核膜、核仁和染色質（DNA+蛋白質）

原核生物與真核生物的比較：

相同

皆具細胞膜、細胞質、核糖體、遺傳物質

相異

原核生物不具核膜、核仁，細胞壁為肽聚糖，染色體不具蛋白質

●真核細胞的構造

真核細胞的基本構造：

細胞膜、細胞質、細胞核；真核細胞具有胞器

細胞膜：

1.由磷脂質、蛋白質、少量糖類、少量膽固醇組成

磷脂質：

形成脂雙層

蛋白質：

如攜帶蛋白、通道蛋白，與離子通過細胞膜有關

少量糖類：

附於細胞膜外側的磷脂質或蛋白質上，與辨識自己細胞與外來細胞有關

少量膽固醇：

穩定細胞膜

2.功能：

控制物質進出

3.特性：

細胞為動態的，具某種程度的移動性，形成液體鑲嵌模型（fluidmosaicmodel，1972年由S.J.Singer與G.L.Nicolson提出）

屬半透（性）膜、選擇性膜，對通過細胞膜的物質具選擇性

與其他的膜狀胞器性質相似

兩細胞膜的融合可造成細胞的融合，如蕃茄薯來自蕃茄細胞與馬鈴薯細胞的融合

細胞質：

胞器—各種化學反應

1.由膠狀物質構成

2.具各式胞器：

膜狀胞器由脂雙層構成，隔離各空間，使胞器各自進行化學反應而不互相干擾

✓粒線體：

（1）具外膜與內膜兩層膜，內膜向內腔突出

（2）氧化物質（呼吸作用），產生ATP（最直接的能量來源）之處，有細胞的發電廠之稱

（3）具環狀DNA及核糖體，可製造少量蛋白質

✓葉綠體：

（4）具外膜與內膜兩層膜

（5）內膜之內，具囊狀膜與基質，囊狀膜相疊成為葉綠餅，囊狀膜上具葉綠素

（6）具光合色素，為光合作用場所

（7）具環狀DNA及核糖體，可製造少量蛋白質

（8）是綠色植物與藻類細胞特有之胞器

✓溶體（溶酶體）：

（9）由一層膜構成

（10）源於高基氏體

（11）具多種水解酵素，可分解老化胞器、物質或外來物質

（12）例如：

白血球消化吞噬的物質、老化胞器的代謝、胚胎發生過程部分細胞的溶解

（13）若溶體缺失水解酶，可產生20餘種疾病，如肝糖儲積症

✓液胞：

（14）由一層膜構成

（15）功能：

a.調節滲透壓，如草履蟲的伸縮泡

b.分解食物，如變形蟲的食泡

c.儲存物質與維持細胞形狀，如植物的中央液胞（大液胞）

d.有些植物的液胞含色素（如花青素），使植物的花、果、葉、芽呈現紅、藍、紫等顏色

✓內質網：

（16）由一層膜摺疊構成的網狀構造，常與核膜相連，不同內質網具不同酵素

（17）具胞內運輸物質的功能

（18）具不同酵素，進行代謝作用

（19）若含有核糖體，稱為粗糙型內質網，與蛋白質的形成有關

（20）若不具核糖體，稱為平滑型內質網，與脂質與醣類的代謝有關

✓高基氏體：

（21）1898年義大利CamilloGolgi於神經細胞發現

（22）由一層膜構成

（23）由4～8個排列整齊的膜狀扁囊組成

（24）含許多酵素，具合成、儲存與運輸分泌物質的功能

（25）將內質網運送來的蛋白進行修飾（加工、包裝），再分送至細胞表面、溶體或細胞外

（26）除紅血球外皆具有，腺體細胞及神經細胞具發達的高基氏體

✓微粒體（微體）：

（27）由一層膜構成

（28）存在於特殊細胞，含酵素，可分解過氧化氫（過氧化體）

（29）形狀與溶體相似，但呈中性

（30）種類：

過氧化體—動、植物細胞皆有，如肝、腎細胞，具解毒功能（酚、甲酸、甲醛、乙醇），約20％脂肪酸於過氧化體氧化分解（會產生H2O2）

乙醛酸循環體—只存在於植物，種子萌發時，將脂肪轉化成醣類

✓核糖體：

（31）不具膜，非膜狀胞器，成顆粒狀

（32）合成蛋白質的場所

（33）由RNA與蛋白質組成

（34）有些附著於內質網表面，有些游離於細胞質中

（35）亦見於粒線體與葉綠體內

✓中心粒：

（36）不具膜，非膜狀胞器，由微管（蛋白質）構成

（37）常成對出現，位於細胞核附近

（38）與周遭濃稠物質合稱中心體

（39）於細胞分裂前期，中心粒外圍出現由微管構成的星芒狀構造，稱為星狀體

（40）與細胞分裂時紡錘體的形成有關，也與鞭毛、纖毛的形成有關

（41）高等植物缺乏中心粒

✓原生質絲：

（42）又稱細胞間絲

（43）位於植物細胞間，為高等植物細胞特有的構造

（44）穿透細胞膜、細胞壁和中膠層的絲狀細胞質

（45）養分與訊息交流的管道

細胞核：

1.由核膜所包圍，核膜具外膜與內膜兩層膜

2.核膜具核孔，使細胞核與細胞質相通

3.核質內具遺傳物質

4.染色質由DNA與蛋白質構成，染色質可濃縮形成染色體

5.核仁由蛋白質與RNA組成，負責製造核糖體的RNA部分

6.核質為膠狀物質

7.依據細胞核的有無，可分為真核生物與原核生物

8.若將核移去，大部分的細胞將停止各種生命活動

細胞壁：

保護及維持細胞形狀

1.細菌的細胞壁：

主要成分為肽聚糖

2.植物的細胞壁：

主要成分為纖維素

3.真菌的細胞壁：

主要成分為幾丁質

●植物細胞與動物細胞比較：

相同

皆具細胞膜、細胞質與細胞核

皆具粒線體、核糖體、內質網、高基氏體、溶體、液胞等胞器

相異

動物細胞具中心粒，高等植物無

動物細胞液胞較小，植物細胞液胞較大型

植物細胞具葉綠體、細胞壁與原生質絲，動物無

第一章細胞與生物體第二節細胞的生理

組成人體細胞：

氧、碳、氫、氮（重量百分率96.3％），依所佔比例大小：

氧＞碳＞氫＞氮＞其他

構成生命的基本物質（原生質）：

構成生命的基本物質分為七類：

無機物：

水、礦物質

有機物：

醣類、蛋白質、脂質、核酸、維生素

●水：

1.佔人體體重65～70%，佔細胞70～90％，水母95％為水

2.水分子的氧原子（帶負電荷）與另一水分子的氫原子（帶正電荷）可形成氫鍵，增強水分子之間的吸引力，使水的比熱、沸點、熔點較高

3.為極性分子

4.比熱大，不易改變溫度，有利於體溫恆定

5.可輕微解離成H+與OH-，調節細胞酵素作用的環境酸鹼值，解離度為五億五千萬分之一

6.為最佳溶劑，有利於化學反應與物質運輸。

許多化學反應需於水溶液狀態方能進行，細胞藉由吸收周圍溶液而攝取溶於水的物質

a.親水性物質：

能溶於水的物質

b.疏水性物質：

不能溶於水的物質

7.具內聚力（cohesion）與附著力（adhesion），可造成毛細作用，與維管束植物水分上升有關（於木質部的導管與假導管中）

●糖（醣）類：

碳水化合物，細胞能量的主要來源，也是細胞壁的主要成分

8.由碳、氫、氧三種元素構成

9.又稱為碳水化合物：

氫、氧的比例為2：

1，與水一致

10.細胞能量的主要來源，一公克約產生四千卡熱量

11.為細胞壁的主要成分

12.分為單醣、雙醣、多醣

（1）.單糖：

通常由3～6個碳原子組成

A.五碳糖：

由5個碳原子構成，包含：

a.核糖：

組成核糖核酸（RNA）的成分之一

b.去氧核糖：

組成去氧核糖核酸（DNA）的成分之一

B.六碳糖：

由6個碳原子構成，分子式為C6H12O6，包含：

a.葡萄糖：

為人體含量最多的單糖，細胞可直接利用分解而產生能量（ATP）

b.果糖：

主要存在於水果與蜂蜜中

c.半乳糖：

為組成乳糖的成分之一

（2）.雙糖：

由兩個單糖結合，脫去一分子水而形成，分子式為C12H22O11

A.麥芽糖：

由一分子葡萄糖＋一分子葡萄糖組成，如存在於麥子穀粒中的麥芽糖

B.乳糖：

由一分子葡萄糖＋一分子半乳糖組成，主要存在於乳汁中

C.蔗糖：

由一分子葡萄糖＋一分子果糖組成，主要存在於植物體內，如甘蔗與甜菜

《註：

寡糖由數個單糖分子組成，以雙糖最常見》

（3）.多糖：

由多個單糖分子結合而成，分子式為（C6H10O5）X，X為單糖數目

A.澱粉：

由數百個葡萄糖分子組成，為植物儲存醣類的形式

B.肝糖：

為動物儲存醣類的形式，又稱動物澱粉，主要存在於肝臟與肌肉中

C.纖維素：

構成植物細胞壁

D.幾丁質：

存在於甲殼動物的外骨骼與真菌的細胞壁中

●蛋白質：

1.由胺基酸組成，胺基酸共有20種，每個胺基酸分子具有一個胺基與一個羧基

2.含碳、氫、氧、氮等元素，部分胺基酸含硫元素

3.為動物體內含量最多的有機大分子

4.胺基酸之間可形成肽鍵，兩個胺基酸可連結形成雙肽，多個胺基酸則連結成多肽

5.胺基酸序列越相似，表示生物親緣關係越相近

6.必須胺基酸：

人體無法自行製造，需取自植物或其他動物的胺基酸種類

7.胺基酸具緩衝性質，有助於細胞維持一定範圍的酸鹼值環境

8.依生理角色可分成：

a.構造性蛋白質：

構成細胞膜、細胞質與皮膚、毛髮、肌肉的主要成分之一

b.功能性蛋白質：

具特定生理功能的蛋白質，如酵素、激素、血紅素、抗體

9.

一公克蛋白質可產生約4千卡熱量，但並非提供生物體能量的主要物質

●脂質：

10.包含中性脂質、磷脂質、固醇類、蠟質等

11.中性脂質由一分子甘油＋三分子脂肪酸構成，又稱三酸甘油脂

12.磷脂質：

（1）.構成細胞膜的主要成分

（2）.由一分子甘油＋兩分子脂肪酸＋一分子磷酸構成

（3）.含磷酸的一端具極性，為親水性，另一端為疏水性

13.固醇類：

（1）.不具脂肪酸

（2）.為性激素的成分

（3）.膽固醇是動物細胞膜的成分之一

14.蠟質：

（1）.通常存於植物體表面

（2）.用於防止水分與熱量的散失

15.脂肪酸分成飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸

a.飽和脂肪酸：

碳鏈上無雙鍵，一般的動物性脂肪酸屬之

b.不飽和脂肪酸：

碳鏈上具一個以上的雙鍵，一般的植物性脂肪酸屬之

16.含碳、氫、氧等元素

17.為細胞膜與細胞內膜的主要成分，脂質不溶於水，可隔開細胞內不同的化學反應

18.體內多餘的醣類可轉換成脂質儲存

19.一公克脂質可產生約9千卡熱量

20.可形成皮下脂肪，具保溫與保護吸震的功能

21.室溫下呈固態者稱為脂肪，由飽和脂肪酸組成（常為動物性），如豬油、牛油等動物性脂肪

22.室溫下呈液態者稱為油，由不飽和脂肪酸組成（常為植動物性），如花生油、葵花油、橄欖油等植物性油

●核酸：

由核苷酸構成，去氧核糖核酸（DNA）、核糖核酸（RNA）

華生（JmesWatson,1928~）與克里克（FrancisCrick,1916~2004）於1953提出雙螺旋分子結構

DNA→轉錄→RNA→轉譯（核糖體）→蛋白質

●維生素：

維他命，調節生理作用，動物無法合成的微量有機物

●礦物質：

無機鹽類，與維生素共同調節生理機能，骨骼中的鈣與磷，血紅素的鐵，葉綠體的鎂

物質進入細胞膜的方式：

細胞模具半透性

●擴散作用：

物質由高濃度往低濃度移動的現象，不耗費能量

a.簡單擴散：

物質直接通過細胞膜，如O2、CO2、NO

b.促進性擴散：

細胞膜上的通道蛋白或攜帶蛋白，如葡萄糖、胺基酸、離子

滲透作用：

水的擴散作用，滲透壓

等張溶液—溶液濃度等於細胞生理濃度

高張溶液—溶液濃度高於細胞生理濃度

低張溶液—溶液濃度低於細胞生理濃度

紅血球分別至於等張溶液、高張溶液、低張溶液的情形

膨壓：

成熟植物具一大型液胞，若液胞膨壓造成壓力，使細胞維持形狀，提供支持力（草本植物）

✓原生質分離（plasmolysis）：

植物細胞置於高張溶液，造成細胞萎縮，使細胞膜與細胞壁分離的現象

●主動運輸：

物質由低濃度往高濃度移動的現象，需載體分子，消耗能量，如根吸收無機鹽類、甲狀腺吸收碘、腎臟吸收鈉離子

●囊泡運輸

酵素（酶）的性質與活性：

酵素由蛋白質構成：

影響蛋白質的因子亦影響酵素活性

催化受質，促進化學反應

酵素具專一性，可重複利用

鎖鑰假說：

酵素表面有活性位

酵素有最適合作用溫度，受酸鹼度、受質濃度影響例子：

喜馬拉雅兔

鉛（Pb2+）、水銀（Hg2+）及鎘（Cd2+）等重金屬抑制酵素活性

輔酶的性質與活性：

非由蛋白質構成，常為核苷酸的衍生物，如維生素B群

協助酵素催化，在催化反應時與酵素結合，平時與酵素分離

不具專一性，可重複利用

對熱安定

常為質子或電子的提供者或接受者

第一章細胞與生物體第三節生物體的組織、器官和器官系統細胞的生理

細胞是生物體構造與功能的基本單位

多細胞生物：

細胞分工

構造、功能相似的細胞→形成組織

數種組織→形成器官

功能相關的器官→形成器官系統（系統）

動物的組織、器官與系統：

組織包含細胞與胞外物質

四種動物組織：

1.皮膜組織（Epithelialtissue）

2.結締組織（Connectivetissue）

3.肌肉組織（Musculartissue）

4.神經組織（Nervoustissue）

皮膜組織epithelialtissue

特徵：

1.細胞間質少，細胞緊密相連

2.基底膜（basementmembrane），一種胞外基質，可幫助細胞代謝、過濾廢物（腎）、細胞遷移

3.形成動物表面或中空器官內襯，或腺體

功能：

保護、吸收、分泌、感覺分類：

依細胞層數：

單層、多層與偽多層

依細胞形狀：

扁平或鱗片狀、立方與柱狀

三胚層皆可分化為皮膜組織1.外胚層性皮膜：

保護、分泌不溶性蛋白質2.中胚層性皮膜：

物質通過3.內胚層性皮膜：

分泌粘液素（mucin）

結締組織Connectivetissue（CNT）特徵：

細胞排列疏鬆，富含細胞間質（纖維+基質）

a.細胞：

1.纖維原細胞或成纖維細胞（fibroblast）

2.胖細胞（mastcell）

3.巨噬細胞（macrophage）

4.此外另有脂肪細胞、軟骨細胞與硬骨細胞等特化之細胞

b.細胞間質：

（a）.纖維：

蛋白纖維

1.膠原纖維（collagenousfiber）：

例如肌腱（tendon）

2.彈性纖維（elasticfiber）：

例如動脈壁、韌帶

3.網狀纖維（reticularfiber）：

例肝、脾，細而分散

（b）.基質：

粘多醣（mucopolysaccharide）

功能：

支架、連繫身體各部分組織、保護內部柔軟器官分類：

根據細胞、纖維、基質之性質與比例之不同而分為

1.纖維性結締組織（FibrousCNT）

2.脂肪組織（Adiposetissue）

3.軟骨（Cartilage）：

軟骨細胞與膠原纖維與硫化軟骨質構成之介質

（1）透明軟骨（hyalinecartilage）

（2）彈性軟骨（elasticcartilage）

（3）纖維性軟骨（fibrouscartilage）

4.硬骨（bone）：

膠原纖維、無機物質（Ca2+、P）、哈氏系統（Haverisiansystem）

5.血液（blood）：

細胞間質為血漿，細胞為紅血球（erythrocytes）、白血球（leukocytes）、血小板（platelets）

肌肉組織（Musculartissue）

分為三種：

1.平滑肌：

不具橫紋，不受大腦意識控制（不隨意肌），構成內臟的肌肉層，由不同神經調控

2.心肌：

具橫紋，具節律性，由自主神經支配，不受大腦意識控制（不隨意肌），具潤節（intercalateddisc），具分枝結成網狀

3.骨骼肌：

具橫紋，受大腦意識控制（隨意肌）

種類

細胞核

細胞核位置

分枝

橫紋

收縮特性

控制方式

平滑肌

單核

細胞中央

無

無

收縮慢，長久

不隨意

心肌

單核

細胞中央

有

有

—

不隨意

骨骼肌

多核

旁邊

無

有

收縮快，短期

隨意

神經組織（Nervoustissue）：

由神經元（神經細胞，占10％）與神經膠細胞（占90％）構成

功能：

感應與傳導

神經元：

接受和傳遞訊息

細胞本體（cellbodyorsoma）：

細胞突起：

樹突—接受刺激

軸突—傳出訊息

神經膠：

支持與提供神經元營養

神經（nerve）：

無髓鞘神經纖維（nonmyelinatednervefiber）

髓鞘神經纖維（myelinatednervefiber）：

髓鞘（myelinsheath），蘭氏結（NodeofRanvier）跳躍式傳導

白質（whitematter）與灰質（graymatter）

器官

●各種組織經適當安排、結合則形成器官

例子一：

消化道：

1.粘膜層（mucosa）：

皮膜組織、黏膜肌層（muscularismucosa）

2.粘膜下層（submucosa）：

纖維性結締組織

3.肌肉層（muscularis）：

內層—環肌；外層－縱肌

4.漿膜層（serosa）（外膜層adventitia）：

結締組織、間皮組織（mesothelium）

例子二：

主動脈

1.內膜層（Tunicaintima）：

內皮（endothelium）、彈性纖維（elasticcoat）

2.中膜層（Tunicamedia）：

平滑肌（環肌）、彈性纖維

3.外膜層（Tunicaadventitia）：

膠原纖維、平滑肌（縱肌）

系統：

高等生物體之組成體系

消化、呼吸、循環、排泄、神經、內分泌、骨骼、肌肉、皮膚、生殖等系統

植物的組織與器官：

植物的組織：

分生組織、保護組織、薄壁組織、輸導組織

●分生組織：

位於生長點（根尖、莖頂）與形成層

細胞分裂，使根延長、植株長高、根莖加粗

細胞小而壁薄，可分化成其他組織

●保護組織（表皮組織）：

細胞排列緊密，具保護功能

覆蓋於根、莖、葉最外層（表皮）

包含保衛細胞、木栓層（木栓細胞）

●薄壁組織：

細胞壁薄，細胞間有空隙，只具初生細胞壁

光合作用（葉肉薄壁組織）

儲藏養分（根、莖薄壁組織）

●

支持組織：

細胞壁增厚，支持力強

厚角細胞（莖表皮內側）：

細胞壁不均勻增厚，只具初生細胞壁（由果膠質與纖維素構成）

厚壁細胞（纖維、石細胞）：

細胞壁均勻增厚，具次生細胞壁（由木質素與纖維素構成）

☆薄壁組織與支持組織合稱基本組織

●輸導組織（維管組織）：

木質部（導管+假導管）—輸送水分與鹽類

韌皮部（篩管+伴細胞）—輸送養分，伴細胞協助篩管的運輸

導管長度可達三公尺，假導管與導管都是死細胞

項目

分生組織

保護組織

基本組織

輸導組織

薄壁組織

支持組織

特徵

核大

液胞小

原生質濃

細胞壁厚

排列緊密

細胞壁薄

細胞間有空隙

細胞壁厚

多為管狀細胞

功能

分裂

保護

合成、儲藏

支持

輸導

位置

根尖

莖頂（生長點）

形成層

表皮（草本）

木栓層（木本）

植物全身

（柵狀組織、海綿組織）

莖皮層

厚角細胞

厚壁細胞

纖維細胞

石細胞

木質部（導管、假導管）

韌皮部（篩管、伴細胞）

頂端分生組織

原生分生組織

初生組織

側生分生組織

後（次）生組織

頂端分生組織

原始表層

表皮細胞

毛茸

保衛細胞

木栓形成層

周皮

木栓層

栓皮

基本分生組織

皮層

髓

葉肉

原始形成層

初生木質部

初生韌皮部

未分化之原始形成層

後（次）生木質部

維管束形成層

後（次）生韌皮部

器官：

營養器官：

根、莖、葉

生殖器官：

花、果實、種子

生物體體制：

球型對稱：

球狀個體，如團藻

輻射對稱：

腔腸動物、水螅

兩側對稱：

身體有前、後或背、腹之分，如棘皮動物（海星）、脊椎動物