GCSE 科學/細胞

細胞器

顯示動物和植物細胞部分的圖表。 僅植物細胞器以綠色顯示。

酵母細胞的細胞器

所有動物和植物都是由細胞組成的。 細胞的部分稱為細胞器。 所有細胞共有的細胞器是

• 細胞核 - 它控制細胞的活動幷包含 DNA 或 RNA。
• 細胞質 - 化學反應發生的地方。 細胞質內有加速這些反應的酶。
• 細胞膜 - 它控制物質進出細胞的通道
• 線粒體 - 呼吸作用發生的地方

植物細胞具有

• 纖維素細胞壁 - 維持細胞結構
• 葉綠體 - 吸收陽光能量，透過光合作用製造食物
• 液泡 - 它以細胞液的形式儲存營養物質和食物

酵母細胞具有

• 幾丁質細胞壁 - 維持細胞結構
• 液泡 - 它儲存營養物質和食物

細胞、組織和器官

一組具有相似結構和特定功能的細胞稱為組織。 例如，葉片表面的細胞形成“柵欄組織”。 組織聚集在一起形成器官。 葉片是一個器官。 器官在器官系統中聚集在一起。 它們形成一個生物體，例如一整株植物。

細胞器 > 細胞 > 組織 > 器官 > 器官系統 > 生物體

組織通常由特化細胞形成。 柵欄組織中的細胞專門執行光合作用，因此包含許多葉綠體。 其他一些特化細胞是

• 保衛細胞
• 卵細胞
• 精子細胞
• 紅細胞

擴散

擴散發生在氣體交換中； 空氣中的氧氣擴散到血液中，二氧化碳擴散出來。

擴散是粒子從高濃度區域到低濃度區域的淨運動。 濃度梯度越陡，擴散速率越快。

擴散的例子是

• 氧氣（呼吸所需的）透過擴散進入肺部氣囊（肺泡）旁邊的毛細血管進入血液
• 二氧化碳進入葉片進行光合作用

如果您在一個角落噴灑一罐空氣清新劑，而另一個人坐在房間的另一個地方，為什麼他/她幾秒鐘後就能聞到它？ 空氣清新劑在整個房間擴散 - 從高濃度區域（您噴灑除臭劑的地方）到低濃度區域（另一個人所在的地方）。

滲透

半透膜不允許太大東西透過。 這裡顯示紅細胞和藍色粒子太大而無法穿過孔洞

滲透是水從高水濃度（更稀釋）區域到低水濃度（更濃縮）區域透過半透膜的運動。

半透膜允許水分子透過，但不允許溶質分子透過，因為它們太大。 它就像一個篩子。 維斯金管是一種半透膜。 它用於透析機。

膨壓

植物細胞需要是膨脹的（即堅硬的）以支撐植物組織。

如果細胞外的水勢高於細胞內（低滲），水會進入細胞，液泡膨脹，植物細胞變得膨脹。

如果細胞外的水勢低於細胞內（高滲），水會從細胞中流出，液泡收縮，細胞失去形狀，變得萎蔫。 由於滲透失水而變得萎蔫的細胞稱為質壁分離。 包含質壁分離細胞的植物被稱為枯萎，葉片下垂，塌陷並從莖上垂下。

等滲溶液是細胞內外水勢相等的時候。

• 
  質壁分離之前...
• 
  ...以及之後。

葉片下表面氣孔的真實顯微影像。

膨壓用於控制氣孔的開閉，氣孔是葉片下表面的孔洞。 氣孔周圍有保衛細胞，可以變得膨脹或萎蔫。 氣孔允許二氧化碳進入葉片，並透過蒸發釋放水。 它們可以控制植物水分流失的速率。 它們還控制蒸騰作用，其中由於蒸發造成的葉片水分流失導致水分和新鮮礦物質向上流動到植物中。

開啟 - 膨脹

關閉 - 萎蔫

如果動物細胞變得膨脹，它可能會破裂，因為它沒有細胞壁來保護它。

主動運輸

如果濃度梯度正確，擴散和滲透才能發揮作用。 有時，生物體需要逆著濃度梯度運輸物質。 唯一可以做到這一點的方法是透過主動運輸，利用呼吸作用產生的能量。 在主動運輸中，粒子從低濃度區域穿過細胞膜到高濃度區域。

主動運輸的例子

在植物中：植物需要礦物質鹽（例如硝酸鹽）來製造蛋白質和生長。 根細胞內的硝酸鹽濃度高於溶解在土壤顆粒周圍的水中。 如果植物僅依靠擴散，重要的硝酸鹽會從細胞中流出到土壤中。 因此，細胞消耗能量來逆著濃度梯度將硝酸鹽主動運輸穿過細胞膜進入根細胞。

在人類中：主動運輸發生在小腸中食物消化的過程中。 食物被絨毛吸收一段時間後，絨毛內的食物分子濃度會升高，使更多食物無法擴散到絨毛中。 因此，單糖、氨基酸、礦物質和維生素被主動吸收到絨毛中，從低濃度區域到高濃度區域

細胞週期

過去，生物學家將細胞分裂過程稱為“間期”。在細胞週期中，細胞生長、準備分裂並分裂成兩個子細胞，每個子細胞都會開始新的細胞週期。在正常的細胞週期中，間期可以很長，而細胞的實際分裂過程則很快。間期被分為三個階段：G1 期、S 期和 G2 期。G1 期是細胞進行大部分生長的活躍期。在這個階段，細胞體積增大，合成新的蛋白質和細胞器。G1 期之後是 S 期，在這個階段，染色體複製，並進行 DNA 分子合成。與染色體相關的關鍵蛋白質在 S 期合成。通常，一旦細胞進入 S 期並開始複製其染色體，它就會完成細胞週期的剩餘部分，包括有絲分裂。當 DNA 複製完成後，細胞進入 G2 期。G2 期通常是間期三個階段中最短的。在 G2 期，細胞會產生許多細胞分裂所需的細胞器和分子。當 G2 期的事件完成後，細胞便可以進入 M 期，開始細胞分裂過程。

前期

前期是有絲分裂的第一個也是最長的階段，可能佔有絲分裂總時間的 50% 到 60%。在前期，染色體變得可見。中心體，位於細胞質中核膜附近的兩個微小結構，會分離並佔據細胞核對側的位置。中心體位於稱為中心粒的區域，中心粒有助於組織紡錘體，紡錘體是由類似風扇的 微管結構組成的，有助於分離染色體。在前期，濃縮的染色體連線到紡錘體上的纖維，連線點靠近每個染色單體的著絲粒。

中期

中期是有絲分裂的第二個階段，通常只持續幾分鐘。在中期，染色體排列在細胞中心。微管將每條染色體的著絲粒連線到紡錘體的兩極。

後期

後期是有絲分裂的第三個階段。在後期，連線姐妹染色單體的著絲粒分離，使姐妹染色單體分離併成為獨立的染色體。染色體繼續移動，直到它們分離成兩組，靠近紡錘體的兩極。當染色體停止移動時，後期結束。

末期

在後期之後是末期，這是有絲分裂的第四個也是最後一個階段。在末期，之前清晰且濃縮的染色體開始分散成一團密集的物質。每個染色體簇周圍都會重新形成一個核膜。紡錘體開始分解，每個子核中都出現了一個核仁。有絲分裂完成。返回 GCSE 科學