IB 生物/細胞
2.1.1 概述細胞學說
- 活細胞由一個或多個細胞組成
- 細胞是生命的最基本單位
- 所有生物都來自現有的細胞
2.1.2 討論細胞學說的證據
細胞學說透過顯微鏡的使用在以下方面積累了巨大的可信度
- 羅伯特·胡克 - 研究軟木，發現了一些微小的隔間，他稱之為細胞
- 安東尼·範·列文虎克 - 觀察到第一個活細胞，稱之為“動物cule”，意思是小動物
- 施萊登 - 指出植物是由稱為細胞的“獨立、分離的生物”構成的
- 施旺 - 對動物做了與施萊登類似的陳述
- 魯道夫·維爾肖 - 發現所有生物都來自現有的細胞
2.1.3 指出單細胞生物執行生命的所有功能
- 新陳代謝；細胞內的化學反應，包括細胞呼吸以釋放能量
- 反應；感知並響應環境變化
- 體內平衡；將生物體內的條件保持在可容忍的範圍內
- 生長；不可逆的尺寸增加
- 繁殖；以有性或無性方式產生後代
- 營養；獲取食物，以提供能量和生長所需的材料
- 防禦；防禦敵人
變形蟲將是單細胞生物的一個例子。
2.1.4 使用適當的 SI 單位比較分子、細胞膜厚度、病毒、細菌、細胞器和細胞的相對大小
nm = 奈米 µm = 微米
- 分子 - 1 奈米
- 膜厚度 - 10 奈米
- 病毒 - 100 奈米
- 細菌 - 1 微米
- 細胞器 - 最多 10 微米
- 大多數細胞 - 最多 100 微米（三維性質/形狀）
2.1.5 計算圖紙的線性放大倍數和已知放大倍數影像中標本的實際大小
- ：圖紙應顯示細胞和細胞超微結構。
- 包括
- 一個比例尺：|------| = 1 µm
- 放大倍數：×250
- 計算放大倍數
- 放大倍數 = 圖紙的測量尺寸 ÷ 物體的實際尺寸
但在此之前，兩種放大倍數必須使用相同的測量單位，無論是毫米、釐米等等。
2.1.6 - 解釋表面積與體積比作為限制細胞大小的因素的重要性。
- 細胞需要較大的表面積才能進行代謝功能（因為化學反應需要表面）。隨著細胞的生長，它需要進行越來越多的反應。因此，由於細胞必須保持一定的表面積與體積比，所以它的尺寸是有限的。
- 物質（營養物質/廢物）和能量（熱量）交換速率是其表面積的函式。
- 因此：隨著細胞尺寸（體積）的增長，細胞中心的細胞質與細胞膜之間的距離增加。因此，與周圍環境進行化學交換的速率可能變得太低而無法維持細胞。它無法快速排出廢物或吸收重要的礦物質。
- 細胞的體積決定需求，而表面積決定供應。
2.1.7 - 指出多細胞生物表現出湧現特性
- 湧現特性源於組成部分的相互作用：整體大於部分之和
2.1.8 - 解釋多細胞生物中的細胞如何透過表達一些基因而不是其他基因來分化以執行專門的功能。
- 在多細胞生物的早期發育階段，細胞經歷分化，在結構和功能上變得專門化。然後將這些細胞組織成組織和器官。多細胞真核生物的細胞只表達其基因的一小部分，使它們能夠執行高度專門的功能。肌肉或神經組織等細胞只表達其基因的一小部分。
2.1.9 - 指出幹細胞保留分裂的能力，並具有沿不同途徑分化的能力。
- 未分化的細胞可以成為任何型別的細胞。
- 胚胎細胞是“全能的”，這意味著它們可以成為任何細胞；在分裂之後，當受精卵變成一個囊胚的細胞球時，它是“多能的”，意味著它可以是幾乎任何型別的組織。幹細胞也可以來自新生兒的臍帶，它們是“多能的”，這意味著它們可以是有限數量的組織。
- 幹細胞是自我維持的：它們可以多次分裂。
- 它們根據化學訊號分化為特定的組織
2.1.10 - 概述治療性幹細胞的一種用途。
- 骨髓移植。它們之所以有效是因為你實際上移植的是骨髓中的造血幹細胞。外周血幹細胞以及臍帶血幹細胞可以代替骨髓使用，這使得成為捐贈者在今天比幾十年前容易得多。
不適合或屬於舊教學大綱的隨機內容
指出病毒是一種非細胞結構，由被蛋白質外殼包圍的 DNA 或 RNA 組成。
- 病毒不是細胞。它們是簡單的粒子，由包裹在蛋白質外殼中的 DNA 和 RNA 組成。病毒不被認為是有生命的，因為它們沒有代謝，需要宿主才能生存。病毒不執行生命的所有功能，因此它們不是生物。
解釋使用光學顯微鏡的三個優點。
- 光學顯微鏡
- 顯示彩色而不是單色（黑白）影像。
- 提供較大的視野。
- 便於樣品材料的製備。
- 允許檢查活體材料和觀察運動。
- 與電子顯微鏡相比，價格便宜
概述使用電子顯微鏡的優點。
- 電子顯微鏡
- 提供比光學顯微鏡更高的解析度和放大倍數的影像。
- 掃描電子顯微鏡（SEM）提供標本表面的影像，而透射電子顯微鏡（TEM）提供樣品內部的影像。SEM 的解析度大約是 TEM 的一半。
- 可以提供三維檢視。
定義細胞器。
細胞器列表
核糖體與其他細胞器不同，它們沒有被膜包圍。
中心體（動物細胞特有）
葉綠體（植物細胞特有）
定義組織、器官和器官系統。
2.2.1 以大腸桿菌（E. coli）為例，繪製並標註原核生物超微結構圖
- 該圖應顯示細胞壁、細胞膜、細胞質、菌毛、鞭毛、核糖體和擬核（包含裸露 DNA 的區域）
兩張好圖片
2.2.2 用上面 2.2.1 圖中每個命名結構的功能進行註釋
2.2.3 在大腸桿菌的電子顯微照片中識別 2.2.1 中的結構
http://www.ucmp.berkeley.edu/bacteria/bacteriatem.gif http://www.exploratorium.edu/traits/images/ecoli_micro.jpg
2.2.4 指出原核生物透過二分裂進行分裂。
- 原核生物透過二分裂進行分裂。
- 這個過程從 DNA 複製開始，然後將兩個環狀鏈分開到細胞的兩側。然後發生胞質分裂：分裂成兩個。
- 每個新細胞大約有一半的細胞質。
- 生長恢復了原來的大小。
舊的東西不在教學大綱中或放錯了地方
指出原核生物表現出廣泛的代謝活動，包括髮酵、光合作用和固氮作用。
- 原核生物表現出一系列的代謝活動
2.3 真核細胞
[edit | edit source]2.3.1 以動物細胞為例，繪製並標註肝細胞超微結構圖。
- 應包括遊離核糖體、內質網（rER）、溶酶體、高爾基體、線粒體和細胞核。
2.3.2 對 2.3.1 中的圖進行註釋，說明每個命名結構的功能。
2.3.4 比較原核細胞和真核細胞。
- 差異應包括
- 含有裸露的 DNA 與與蛋白質相關的 DNA（DNA 纏繞在組蛋白，一種蛋白質分子，形成稱為核小體的單位）
- 細胞質中的 DNA 與包裹在核膜中的 DNA - 原核生物在細胞質中含有裸露的 DNA，真核生物在細胞核中含有包裹在核膜中的 DNA。
- 沒有膜結合的細胞器與膜結合的細胞器（例如，線粒體、葉綠體） - 原核生物沒有線粒體，數千個反應發生在細胞質中。
- 70S 與 80S 核糖體 - 原核生物 = 70S，真核生物 = 80S。
- 真核細胞具有將功能分隔開的內部膜
- 原核生物通常體型較小，真核生物體型較大
- 兩者都有細胞質
- 原核生物沒有細胞核，真核生物有膜結合的細胞核
- 原核生物有一個染色體 / 環狀，真核生物有兩個或多個染色體
- 原核生物只有 DNA，真核生物有與組蛋白結合在一起的 DNA
- 原核生物沒有膜結合的細胞器，E 有一些膜結合的細胞器
- 真核生物有線粒體，原核生物沒有
- 真核生物有其他細胞器示例，原核生物沒有
- 兩者都可以有鞭毛
- 如果有鞭毛，則 E 有 9+2 根纖維，原核生物沒有
- 原核生物可以有質粒，真核生物沒有
- 兩者都有核糖體
- 原核生物有小的核糖體，真核生物有較大的核糖體
- 兩者都有細胞膜
- 真核生物有中心體，原核生物沒有中心體
2.3.5 說明植物細胞和動物細胞之間的三個區別。
2.3.6 概述細胞外成分的兩個作用
- 植物壁保持形狀，防止過度吸水，並抵抗重力的作用支撐整株植物。
- 動物細胞分泌糖蛋白形成細胞外基質 (ECM)。它在支援、粘附和運動方面發揮作用。
教學大綱中沒有或不相關或放錯了地方
說明植物細胞壁的組成和功能
- 植物細胞壁的主要成分是纖維素。纖維素分子排列成稱為微纖維的束。這些賦予細胞壁很大的抗拉強度，並允許細胞內部產生高壓。
- 額外資訊：纖維素細胞壁由三層組成：中層、初生壁和次生壁。細胞壁執行的總體功能是：結構、支撐、保護。
2.4 膜
[edit | edit source]2.4.1 繪製並標註一個圖來顯示膜的結構。
- 圖應顯示磷脂雙分子層、膽固醇、糖蛋白以及整合蛋白和外周蛋白。使用術語“質膜”而不是“細胞表面膜”來表示包圍細胞質的膜。[1]
![[1]](http://www.proprofs.com/flashcards/upload/a6645014.gif){kind=link}
2.4.2 解釋磷脂的疏水和親水特性如何幫助維持細胞膜的結構。
- 親水分子會被水吸引。疏水分子不會被水吸引，但會相互吸引。磷酸頭部是親水的，兩個烴尾部是疏水的。在水中，磷脂會形成雙層結構，親水頭部朝向兩側與水接觸，疏水尾部遠離中心。頭部與周圍水之間的吸引力使膜非常穩定。
在你的答案中，你應該
- — 首先討論磷脂結構
- 疏水尾部/親水頭部
- 頭部由甘油和磷酸鹽組成
- 尾部由兩個脂肪酸組成
- — 然後討論膜中的排列
- 形成雙分子層
- 頭部朝向膜外/尾部朝向膜內
- 有一個疏水內部和一個親水外部
- — 繪製圖表
- — 說明其他資訊
- 磷脂透過疏水相互作用結合在一起
- 透過親水頭部與周圍水的相互作用而穩定
- 流動性有助於膜保持穩定
- 流動性允許膜破裂和重組
- 允許胞吞/胞吐作用
- 親水/疏水層限制運動
- 磷脂可以水平移動。
2.4.3 列出膜蛋白的功能。
- 激素結合位點
- 酶
- 電子載體
- 被動轉運的通道
- 主動轉運的泵
- 細胞間識別
- 神經遞質受體
2.4.4 定義擴散和滲透。
2.4.5 解釋簡單擴散和協助擴散跨膜被動轉運。提及協助擴散的通道。透過沿濃度梯度或電化學梯度移動並無需消耗代謝能的分子或離子被認為是被動轉運/擴散。所有分子和離子都處於不斷運動狀態，而驅動物質被動轉運的能量是運動能 - 動能。跨膜非帶電物質的轉運由該物質跨膜的濃度差異決定，即由主要的濃度梯度決定。對於離子或帶電分子，跨膜電位也變得至關重要。共同作用的跨膜濃度梯度和電位構成了控制被動轉運機制的電化學梯度。
- 協助擴散是由跨膜蛋白質協助的擴散，這些蛋白質提供了替代路線或旁路。它與簡單擴散類似，因為不需要消耗代謝能，並且轉運仍然沿著電化學梯度進行。參與協助擴散的兩種主要型別的整合膜蛋白是
1. 載體蛋白（也稱為通透酶或轉運蛋白）結合特定型別的溶質，並因此被誘導發生一系列構象變化，這些變化的效果是將溶質帶到膜的另一側。載體然後釋放溶質，並透過另一個構象變化，重新定向到膜的原始狀態。通常，給定的載體只轉運一小部分相關的分子。
2. 離子通道實際上並不與溶質結合，而是像穿過膜的親水孔一樣，開啟並允許某些型別的溶質（通常是無機離子）透過。通常，通道對它們將轉運的溶質型別具有高度特異性，並且透過通道的轉運速度比載體蛋白快得多。此外，許多通道包含一個“閘門”，它起著控制通道通透性的作用。當閘門開啟時，通道進行轉運；當閘門關閉時，通道關閉。這種閘門可以透過跨膜電壓（電壓門控通道）或具有配體的結合位點來控制，當配體結合時，通道開啟（配體門控通道）。離子通道允許電流跨膜流動，因此在可興奮細胞（如神經元和肌肉細胞）的生理學中特別重要。
- — 分解 —
- 被動轉運不需要能量
- 分子沿濃度梯度移動
- 水透過滲透作用移動
- 從較高溶質濃度移動到較低溶質濃度
- 小的非極性分子透過擴散移動
- 帶電分子透過協助擴散移動
- 協助擴散需要蛋白質通道
2.4.6 解釋蛋白質泵和 ATP 在跨膜主動轉運中的作用。
- 主動轉運是指利用 ATP 中的能量跨膜移動物質的過程。主動轉運可以將物質逆著濃度梯度移動。膜中的蛋白質泵用於主動轉運。每種泵只轉運特定的物質，因此細胞可以控制吸收和排出的物質。
- 逆著濃度梯度
- 需要細胞膜中的蛋白質/泵/載體蛋白
- ATP 的水解/ATP → ADP + 磷酸鹽；
- 涉及泵/蛋白質的構象變化
2.4.7 解釋囊泡如何用於在粗麵內質網、高爾基體和質膜之間轉運細胞內的物質。
- 囊泡是由膜的一部分斷裂形成的
- 膜的流動性使這成為可能
- 囊泡可用於在細胞內部轉運物質
- 蛋白質在囊泡中轉運
- 從粗麵內質網到高爾基體
- 從高爾基體到質膜
- 從質膜形成囊泡使物質能夠被吸收
- 內吞作用/胞飲作用/吞噬作用是利用囊泡吸收物質
- 囊泡與質膜融合使物質能夠被分泌/排出
- 胞吐作用是利用囊泡分泌物質
2.4.8 描述膜的流動性如何使它能夠在內吞作用和胞吐作用期間改變形狀、斷裂和重新形成。
- 在內吞作用中，質膜的一部分向內收縮。當囊泡斷裂時，液滴被封閉。然後，囊泡可以透過細胞質移動，攜帶其內容物。
- 在胞吐作用中，囊泡與質膜融合。囊泡的內容物隨後被排出。膜再次變平。
==== 2.1 細胞學說 ==== （尚未完全更新）
2.5.1 概述細胞週期的各個階段，包括間期（G1、S、G2、有絲分裂和胞質分裂）
- 間期：分為三個階段；第一間期（細胞變大）、合成期（基因組複製）、第二間期（將新複製的基因組分開）。
- 有絲分裂：包括四個階段——前期、中期、後期和末期。紡錘絲從每個極延伸到赤道。它分離兩個子基因組。
- 胞質分裂：細胞質分裂形成兩個新細胞。
2.5.2 指出腫瘤（癌症）是細胞不受控制地分裂的結果，並且這些腫瘤可能發生在任何器官或組織中。
- 當細胞分裂出錯並且不再受控制時，就會形成腫瘤。這可能發生在任何器官或組織中。
2.5.3 指出間期是細胞生命中一個活躍的時期，在此期間發生許多代謝反應，包括蛋白質合成、DNA 複製以及線粒體和/或葉綠體的數量增加。\
- 間期是細胞生命中一個活躍的時期，在此期間發生許多代謝反應，例如蛋白質合成、DNA 複製以及線粒體和/或葉綠體的數量增加。
2.5.4 描述有絲分裂四個階段（前期、中期、後期和末期）中發生的事情。
- 前期：紡錘絲從每個極延伸到赤道。
- 中期：染色單體移動到赤道，來自每個極的紡錘絲附著在相對側的每個著絲點上。
- 後期：紡錘絲拉動姐妹染色單體分開，使著絲點分裂。這使姐妹染色單體分開，將它們分裂成染色體。每條相同的染色體被拉向相反的極。
- 末期：紡錘絲分解，而染色體解旋，因此不再單獨可見。現在，核膜重新形成。然後，細胞透過胞質分裂分裂形成兩個具有相同遺傳核的子細胞。
2.5.5 解釋有絲分裂如何產生兩個遺傳上相同的核。
- 在前期，染色體變得在光學顯微鏡下可見，因為它們超螺旋，因此變得更短，變得更龐大。核膜解體，紡錘絲生長，向每個極移動，向赤道移動。在中期，染色單體移動到赤道。姐妹染色單體是兩個 DNA 相同的分子，因為它們在 DNA 複製過程中被複制。這些姐妹染色單體隨後在後期分離，因為紡錘絲附著在著絲點上，它將姐妹染色單體拉向相反的極。現在，姐妹染色單體被分離，它們被稱為染色體。這意味著每個極都有相同的染色體。最後，微管分解，染色體解旋，核膜重新形成。然後，細胞分裂成兩個具有遺傳上相同核的子細胞。
2.5.6 指出生長、胚胎髮育、組織修復和無性生殖都涉及有絲分裂。
- 生長、胚胎髮育、組織修復和無性生殖都涉及有絲分裂。