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細胞學. 細胞的發現歷程 細胞分類 真核細胞構造 細胞觀察工具. 細胞發現歷程─ 從虎克開始的微觀探險. 1665 年英 國 科學家 虎克 (Robert Hooke) 在微物圖誌一書中,紀錄他利用自製的複式顯微鏡觀察 軟木栓 薄片,並將野視中看見許多蜂窩狀的中空小格子, 虎克 將其命名為 細胞 。 事實上, 虎克 只是看見已經 死亡的植物細胞 的部分結構,也就是 細胞壁 。. 其他人的探險旅程.

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細胞學

細胞的發現歷程

細胞分類

真核細胞構造

細胞觀察工具


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細胞發現歷程─從虎克開始的微觀探險

  • 1665年英國科學家虎克(Robert Hooke)在微物圖誌一書中,紀錄他利用自製的複式顯微鏡觀察軟木栓薄片,並將野視中看見許多蜂窩狀的中空小格子,虎克將其命名為細胞。

  • 事實上,虎克只是看見已經死亡的植物細胞的部分結構,也就是細胞壁。


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其他人的探險旅程

  • 1674年,雷文霍克(Antonie van Leeuwenhoek)以自製的鏡片,由雨水、乃至於他自己的口中發現微生物,他也是歷史上可找到的第一個發現細菌的業餘科學家。

  • 1824年,法國植物學家杜托息(Henri Dutrochet,1776~1847)提出「細胞確實是生物體的基本構造」,又因為植物細胞比動物細胞多了細胞壁,比動物細胞更容易觀察,因此這個說法先被植物學者接受。

  • 1831年,蘇格蘭植物學家羅伯特·布朗以顯微鏡觀察蘭花時,發現花朵外層細胞有一些不透光的區域,稱其為「nucleus」(細胞核)。


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細胞學說

  • 1838年,許旺(Theodor Schwann) 發現動物細胞裡有細胞核,核的周圍有液狀物質,在外圈還有一層膜,他認為細胞的主要部分是細胞核而非外圈的細胞壁。同一時期,許萊登(Matthias Schleiden)以植物為材料,研究結果獲得與許旺相同的結論,他們都認為「動植物皆由細胞及細胞的衍生物所構成」,這就是細胞學說的基礎。

  • 註:病毒的組成只有核酸和蛋白質,不具細胞,故不屬於生物


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細胞分類

  • 說明:在國一的學習過程中,我們輕易的將細胞分為動物細胞和植物細胞;但在學過分類之後,細胞的種類依五界分類概念而拓展,不但有原核與真核細胞的比較,各界之間也略也不同。


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原核細胞VS真核細胞

  • 打個比方,原核就像個大禮堂,真核就像住家;雖然都是建築物,也都有些功能,還是不一樣。大禮堂一進門,整個空間一目了然;住家呢,進了門,還有些隔間牆面分成更小的空間,不但有些區隔,不同空間的功能也大不相同。

  • 註:討論原核與真核差異的時候,從名詞上就知道最大不同是細胞核的有無,細胞壁可不能派上用場喔



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真核細胞的基本構造─細胞核

  • 細胞核內有染色體(含DNA和蛋白質),可控制細胞的代謝活動,可說是細胞的生命中樞。

  • 染色體在細胞分裂時扮演重要的角色,一般細胞為雙套,減數分裂後的配子細胞為單套。

細胞核


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細胞的基本構造─細胞質

  • 在細胞核和細胞膜之間的膠狀物質,內含多種胞器,不同的胞器有不同的生理功能。

  • 粒線體:進行呼吸作用,將養分分解產生能量

  • 葉綠體:有葉綠體,進行光合作用,利用光能將水和二氧化碳合成葡萄糖。

  • 液胞:暫時儲存細胞中多餘的水分、養分和廢物。


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細胞的基本構造─細胞膜

所以脂質常以簡單擴散方式進出細胞

  • 位於細胞的外層,主要由 脂質 構成

  • 功能

    1.區隔細胞內外

    2.選擇性控制物質進出

    3.接收外界訊息

  • 植物細胞的細胞膜外,還有一層由纖維素構成的細胞壁,具有支持細胞形狀的功能。

細胞膜除了一般功能概念之外最重要的還是物質運輸的討論,包括擴散和滲透,如下頁


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物質進出細胞膜的方式

  • 擴散作用:分子由濃度高的地方向濃度低的地方移動,直到兩個空間的濃度相同為止,稱為擴散作用,通過細胞膜的擴散作用包含兩種類型:

  • 直接利用擴散的方式穿越細胞膜(簡單擴散),如氧氣、二氧化碳、氨等

  • 利用細胞膜上特殊的運輸蛋白(促進型擴散)

  • 較大的物質,如蛋白質、澱粉等,可以先分解為小分子,再透過特殊的蛋白質通過細胞


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細胞膜物質進出方式簡圖

胺基酸

氧氣

細胞外

葡萄糖

細胞膜

二氧化碳

細胞內

圖2-9 不同物質進出細胞的方式


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滲透作用

  • 水分子通過細胞膜進行的擴散作用,稱為滲透作用。

    1.將細胞置清水(低張溶液)中時,外界的水分子不斷地向細胞內滲透,細胞會膨脹,甚至破裂

    2.將細胞置入濃食鹽水(高張溶液)中時,細胞中的水分會向外移動,導致細胞脫水、萎縮

    3.若細胞置於生理食鹽水(等張溶液)中,則細胞的形狀會維持不變


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動、植物細胞的滲透作用(圖中箭頭方向代表水分子的滲透方向,而粗細代表水分子滲透數量的多寡)動、植物細胞的滲透作用(圖中箭頭方向代表水分子的滲透方向,而粗細代表水分子滲透數量的多寡)

生理食鹽水

清水

濃食鹽水

不變

膨脹

萎縮


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動植物細胞構造的差異動、植物細胞的滲透作用(圖中箭頭方向代表水分子的滲透方向,而粗細代表水分子滲透數量的多寡)


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細胞的觀察─工具篇動、植物細胞的滲透作用(圖中箭頭方向代表水分子的滲透方向,而粗細代表水分子滲透數量的多寡)

  • 上圖為觀察尺度與觀察工具或方法的相關性;不同的目標使用不同的工具觀察。


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觀察工具與技術動、植物細胞的滲透作用(圖中箭頭方向代表水分子的滲透方向,而粗細代表水分子滲透數量的多寡)

  • 細胞以複式顯微鏡為最佳觀察工具,類似的光學顯微鏡─解剖顯微鏡的目的則比較再觀察介於顯微鏡和放大鏡之間的物體,如蚊子口器、螢火蟲發光器或小型生物全體或部分構造觀察。

  • 染色技術:為了使部分細胞的結構可以更凸顯出來,適當的染色有助於觀察,如亞甲籃液和碘液可以使細胞核顏色變深。


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顯微鏡的基本組成動、植物細胞的滲透作用(圖中箭頭方向代表水分子的滲透方向,而粗細代表水分子滲透數量的多寡)

  • 一般使用的顯微鏡為光學顯微鏡,如複式顯微鏡和解剖顯微鏡;除了支持部分外,概分為三個主要的功能構造:

  • 光線控制

  • 放大倍率

  • 焦距調節

  • 複式和解剖顯微鏡在此三大功能構造上各有異同處,將於後頁比較。


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複式顯微鏡動、植物細胞的滲透作用(圖中箭頭方向代表水分子的滲透方向,而粗細代表水分子滲透數量的多寡)

目鏡的鏡頭越短放大倍率越大

物鏡的鏡頭越長放大倍率越大


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解剖顯微鏡動、植物細胞的滲透作用(圖中箭頭方向代表水分子的滲透方向,而粗細代表水分子滲透數量的多寡)


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顯微鏡的比較動、植物細胞的滲透作用(圖中箭頭方向代表水分子的滲透方向,而粗細代表水分子滲透數量的多寡)


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複式顯微鏡中高低倍的比較動、植物細胞的滲透作用(圖中箭頭方向代表水分子的滲透方向,而粗細代表水分子滲透數量的多寡)

先粗調節輪,再細調節輪

平面鏡

細調節

凹面鏡


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細胞的觀察─動、植物細胞的滲透作用(圖中箭頭方向代表水分子的滲透方向,而粗細代表水分子滲透數量的多寡)動植物細胞與微生物


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