自然科複習室-七上

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1-1 生命現象和細胞

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生命現象

什麼是生物?

生物是具有 的個體。

生命現象包含

代謝物質的 與 ,並轉換成 。
生長與發育體積 ,型態或功能 。
感應與運動 後產生適當 ,並藉由 達成目的。
繁殖由 ,延續生物族群。

大部分生物需要

大部分生物體所需能量直接或間接來自 ;也需要 、 與 。

少數生物的能量來源並非陽光,例如海底火山附近的硫化菌可利用硫化物取得能量。
細胞

細胞學說發展史

地球上的各種生物都是由 所組成。

英國科學家 用自製顯微鏡觀察 切片,將看到的蜂窩狀小格子稱為 。

後來隨著 技術與 發展,能觀察更細微的構造。

植物學家 與動物學家 奠定細胞學說。

細胞學說:生物皆由 ,細胞是生命體的 。

虎克觀察的軟木塞其實 ,看到的格子也不是完整細胞,主要只是 。

1. 洞穴中的鐘乳石能不斷變長,故鐘乳石屬於生物。
鐘乳石變長是礦物質沉積造成,不具有代謝、繁殖等生命現象,因此不是生物。
2. 被風吹而翻動頁面的書本,表現出生命現象中的感應與運動。
書本翻動是風力造成的被動移動,不是生物感知環境後產生的反應。
3. 生活在深海無光環境中的魚類,其食物來源不需要陽光。
深海魚本身雖不直接利用陽光,但其食物鏈的能量來源可能直接或間接來自其他生物;題幹不能因此推論食物來源完全不需要陽光。
4. 何者最能說明「會變大」不一定代表具有生命現象?
鐘乳石的「變大」只是外來礦物質沉積,並非生物的生長與發育。
5. 硫化菌可利用海底火山噴出的硫化物獲得能量,最合理的推論是?
題幹已直接提供硫化菌能利用硫化物取得能量,因此可知部分生物的能量來源不是陽光。
6. 關於虎克的觀察,下列何者正確?
軟木塞中的細胞已死亡,虎克主要看到留下來的細胞壁,而不是完整活細胞。
7. 虎克發現細胞一百多年後才建立細胞學說,最能解釋原因的是?
觀察工具與染色技術進步後,科學家才能看見更多細胞與細微構造,累積足夠證據建立細胞學說。
8. 細胞學說發展的正確先後關係是?
虎克先觀察軟木塞並命名 cell;之後許來登研究植物、許旺研究動物,共同奠定細胞學說。
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1-2 常見的細胞

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細胞的構造

動物細胞與植物細胞

細胞通常很小,要用 才看得到。目前已知最小的細胞是 ,最大的細胞是 ;人體最長的細胞是 。

植物細胞
動物細胞

共同構造

細胞膜:分隔細胞 ,控制 。

細胞核:由 包圍,內含 ,是細胞的 。

細胞質:細胞中的 ,是許多化學反應進行的 。

粒線體:細胞的 ,進行 將養分變成能量。

液泡:含大量 ,可儲存養分與廢物;植物細胞的液泡通常很大。

植物細胞特有重點

細胞壁:位於細胞膜 ,由 組成,可支撐、保護植物體。

葉綠體:位於細胞質中,可 行光合作用;只有能進行光合作用的植物細胞才有, 通常沒有。

常見的細胞

形態與功能

植物表皮細胞植物表皮細胞示意圖,位於植物最外側,具有保護、保濕功能。
保衛細胞保衛細胞示意圖,有葉綠體,可控制氣孔大小與氣體、水的進出。
口腔皮膜細胞口腔皮膜細胞示意圖,保護內部組織。
紅血球紅血球示意圖,含鐵與血紅素,負責運送氧氣;成熟後 。
神經細胞神經細胞示意圖具有許多 ,負責傳遞訊息到全身、協調反應。
肌肉細胞肌肉細胞示意圖形狀 ,可收縮以協助運動。
1. 關於植物表皮細胞和保衛細胞,何者正確?
保衛細胞吸水膨脹時會使氣孔打開;一般表皮細胞通常沒有葉綠體,而保衛細胞有。
2. 遺傳物質 DNA 通常位於哪個構造?
細胞核內含遺傳物質 DNA,因此可利用 DNA 鑑定親緣關係。
3. 洋蔥表皮細胞影像中,圖中的 A 是什麼構造?
3. 洋蔥表皮細胞影像中,圖中的 A 是什麼構造示意圖
A 指向細胞內較深色的圓形構造,是細胞核;洋蔥表皮細胞通常沒有葉綠體。
4. 改善貧血的營養補充品應含哪種礦物質?
紅血球中的血紅素含鐵,鐵是製造血紅素的重要成分。
5. 植物細胞模式圖的敘述何者正確?
5. 植物細胞模式圖的敘述何者正確示意圖
丙為細胞核,是細胞的生命中樞;失去細胞核後,細胞活動會逐漸衰弱並死亡。
6. 下列有關細胞的敘述,何者正確?
細胞壁具有支撐作用,因此植物細胞常較規則;細胞形狀則會依功能而多樣化。
7. 有關人體各細胞的形態,何者正確?
紅血球典型形狀為雙凹圓盤狀;神經細胞的重點是具有許多突起,肌肉細胞則細長。
8. 哪些判斷依據無法區別人類的神經細胞和肌肉細胞?甲有無粒線體;乙細胞型態;丙細胞功能;丁有無細胞膜。
神經細胞與肌肉細胞都有粒線體、也都有細胞膜,因此甲、丁無法用來區分;兩者的形態與功能不同。
9. 下列關於細胞的敘述,何者正確?
控制物質進出的是細胞膜;植物液胞通常較大;細胞核因含遺傳物質 DNA 而能控制細胞活動。
10. 惡魔果實使魯夫具有橡膠般伸縮能力,最可能改變哪個構造?
10. 惡魔果實使魯夫具有橡膠般伸縮能力,最可能改變哪個構造示意圖
乙為細胞核,內含遺傳物質 DNA;若身體性狀產生改變,最合理的是與遺傳物質相關的細胞核受到影響。
11. 魯夫失去能量而動作緩慢,最可能是哪個構造受影響?
粒線體進行呼吸作用,將養分轉換成細胞可利用的能量,因此失去能量最直接對應粒線體。
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實驗 1|顯微鏡觀察細胞

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實驗 1

用複式顯微鏡觀察植物和動物細胞

鴨跖草葉片

取葉片 表皮,滴 製作玻片。可看到細胞壁;表皮細胞呈 形、 葉綠體;保衛細胞呈 形、 葉綠體。

水蘊草葉片

取 ,滴 製作玻片。可看到 與 ;葉綠體位於 中,會 順同一方向流動,稱為 ,此現象耗能。

口腔皮膜細胞

用牙籤鈍端輕刮口腔內側,滴 染色。細胞形狀近 形。

觀察無色細胞時,可用亞甲藍液或碘液染色,使細胞核、細胞質更明顯、增加對比。物鏡或目鏡髒污時要用 擦拭。
1. 水蘊草葉片細胞中,綠色顆粒 B 分布於細胞的哪個部位?
綠色顆粒 B 是葉綠體,葉綠體位於細胞質中。
2. 承上題,圖中的 B 是什麼構造?
B 呈綠色顆粒狀,是含葉綠素、可吸收光能進行光合作用的葉綠體。
3. 觀察口腔皮膜細胞的正確順序為何?甲吸去多餘染劑;乙刮取口腔皮膜;丙載玻片滴亞甲藍液;丁將細胞放在載玻片;戊蓋上蓋玻片。
依講義流程:先刮取口腔皮膜(乙),載玻片滴亞甲藍液(丙),放入細胞(丁),吸去多餘染劑(甲),最後蓋上蓋玻片(戊)。
4. 關於碘液或亞甲藍液染色,何者正確?
染色的主要目的,是增加細胞構造與背景的對比,使細胞核、細胞質等構造更容易觀察。
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1-3 科學方法和實驗室

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科學方法

探究問題、找答案

探究問題並找答案的方法,稱為 ,不只科學家,生活中也能運用。

科學方法的流程

① 用 記錄現象。
② 從觀察中發現 的問題。
③ 查找具有 的資料,問題可能已有答案。
④ 查資料後提出 。
⑤ 設計並進行實驗驗證假設,並考慮 ,讓結果更有信度。
⑥ 整理數據、分析,判斷 ,並與同學討論。
⑦ 若符合假設即可提出結論;若不符合,要 。
結論能重複驗證成立 → 形成 ;學說可能因新證據而被 或 。
控制變因法

找出影響結果的因素

影響實驗結果的因素,稱為 。

操縱變因研究者刻意改變的 。
控制變因其餘 的條件。
應變變因隨操縱變因改變的項目,也就是 。
實驗組有 處理。
對照組不受操縱變因處理,用來 。
講義例子:比較「和平常一樣隨口約」與「用貓咪咖啡廳作為邀約理由」,操縱變因是 ;時間、方式、氣氛、天氣等要保持一致。
實驗室安全

安全守則

進入實驗室前禁止 ,並熟悉 。
藥品不可直接品嚐;聞藥品要用 。
使用 取藥,取出的藥品不能放回瓶中;廢液倒入 。
酒精燈不可用嘴吹熄,要用 蓋熄;試管口不可對人。
實驗後器材歸位、桌面清理,並要 。
常見器材

使用時要注意什麼?

量筒眼睛與液面保持 ;讀取 或 。
玻璃棒可用來 ,避免液體濺出。
酒精燈容量維持在 ;若打翻引發火勢,用 處理。
試管加熱試管要 ,以 固定,管口不可對人。
陶瓷纖維網放在三角架上加熱燒杯,可避免 。
顯微鏡

複式顯微鏡

複式顯微鏡各部位示意圖

成像與倍率

成像方向複式顯微鏡看到的影像和實物是 。
移動玻片想讓影像往某方向移動,玻片要往 移動;也就是玻片移動方向與影像移動方向相反。
總放大倍率。
先低倍再高倍低倍視野較 ,較容易找到目標;切換高倍後影像較大、視野較小。

各部位與功能

目鏡眼睛觀看影像的位置;目鏡長度越 ,倍率越高。
物鏡接近標本、負責主要放大;物鏡長度越 ,倍率越高。
鏡臂支撐鏡身;搬運時一手握 。
鏡座支撐整台顯微鏡;搬運時另一手托 。
載物臺放置並固定 。
粗調節輪使鏡筒或載物臺做較大幅度移動,先用來 。
細調節輪做小幅度調整,使影像 。
光圈調整進入顯微鏡的 。
反光鏡/燈提供或反射光線,使標本有適當的 。
操作重點:先以 觀察;調焦要 。收拾時轉回低倍物鏡,鏡頭用 擦拭。

解剖顯微鏡

解剖顯微鏡各部位示意圖

成像與用途

成像方向解剖顯微鏡看到的影像與實物方向 ,方便直接操作標本。
適合觀察放大倍率較低,適合觀察 、動植物表面構造,也適合一邊切割一邊觀察。

各部位與功能

目鏡雙眼由此觀看標本。
眼距調整器調整左右目鏡距離,使兩眼看到的視野 。
眼焦調整器補償左右眼視力差,調整時一次 。
物鏡負責放大標本,觀察時先用 。
調節輪調整鏡身與標本距離,使整體影像 。
鏡臂支撐鏡身,也可作為搬運時握持的位置。
載物板放置要觀察的 。
反射光源從上方照射,適合觀察 。
穿透光源光線由下方穿過標本,適合較 的標本。
鏡座支撐整台顯微鏡。
兩種顯微鏡快速比較:複式顯微鏡適合觀察較薄、可透光的玻片標本;解剖顯微鏡適合觀察較大、立體或不透光的表面構造。
1. 使用複式顯微鏡觀察玻片標本時,如果想得到適當的光線,應調節哪些部位?
調光時要調整光圈或反光鏡,使進入視野的光線適中。
2. 視野中的草履蟲從右下方跑出視野外,若要將它移回視野正中央,載玻片應往哪個方向移動?
複式顯微鏡的成像與實物方向相反,因此要讓右下方的影像回到中央,玻片要往右下方移動。
3. 小紙片寫上「bdpq」,放在複式顯微鏡下觀察,看到的影像應為何?
複式顯微鏡下的影像與實物上下、左右相反,因此 bdpq 會呈現 qpdb。
4. 若想仔細觀察水蘊草的花蕊,應選擇哪一種儀器最恰當?
花蕊屬於可直接觀察的立體表面構造,適合使用放大倍率較低的解剖顯微鏡。
5. 關於解剖顯微鏡的敘述,下列何者錯誤?
解剖顯微鏡倍率較低,適合觀察較大的立體、表面或不透光樣本,不適合用來觀察細菌。
6. 使用高倍物鏡時,視野亮度適當卻仍看不清楚目標物,應調整什麼構造?
高倍觀察時若亮度已適當,應使用細調節輪微調焦距,使影像清晰。
7. 四架顯微鏡倍率分別為:甲 10×10、乙 10×20、丙 4×50、丁 10×40。觀察同一眼蟲玻片時,哪一架看到的眼蟲最小?
總放大倍率=目鏡倍率 × 物鏡倍率。甲100倍、乙200倍、丙200倍、丁400倍;倍率越低,看到的眼蟲影像越小,因此甲的總倍率最低,看到的眼蟲影像最小。
8. 若要利用解剖刀切割、觀察標本,應選擇哪一種儀器最恰當?
解剖顯微鏡可在較大的操作空間中觀察標本,適合搭配解剖刀進行切割與觀察。
9. 使用複式顯微鏡觀察時,高倍和低倍狀態下的視野有何差異?
觀察時先用低倍物鏡,低倍的視野較大,比較容易找到目標,再切換到高倍觀察。
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1-4 細胞所需的物質

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組成細胞的物質

由大到小的層次

→ → →

醣類、屬於聚合物;屬於分子,主要由碳、氫、氧組成。
脂質主要由組成。
蛋白質由組成,主要含。
物質進出細胞

細胞膜會控制物質進出

細胞需由外界獲得養分並排出廢物,靠 控制。

細胞膜上的 可協助葡萄糖、胺基酸、礦物質與水進出;與水也可藉由擴散作用進出細胞。

不同物質進出細胞的方式可能不同,並不是所有物質都能自由穿過細胞膜。
擴散 & 滲透

擴散作用

物質由 移動,最後達到均勻分布。

滲透作用

專指 經由 通過細胞膜的現象。

動物細胞

清水/低張進水量 出水量 → 細胞。
生理食鹽水/等張進水量 出水量 → 。
濃鹽水/高張進水量 出水量 → 。

植物細胞

清水/低張吸水膨脹,但因具有 ,所以不會破裂。
生理食鹽水/等張進、出水量相等,外型大致維持。
濃鹽水/高張脫水萎縮,。
1. 下列關於組成細胞的物質層次,由大到小排列何者正確?
由大到小依序為細胞、聚合物、分子、原子。
2. 細胞外有葡萄糖、水、氧氣等物質需要進入細胞,下列敘述何者正確?
細胞膜具有選擇性,不同物質進出細胞的方式可能不同。
3. 下列關於細胞組成物質的敘述,何者正確?
澱粉與纖維素都是醣類的聚合物;蛋白質還含氮。
4. 植物表皮細胞放入甲、乙、丙三種溶液後:甲膨脹、乙外型大致不變、丙細胞膜與細胞壁分離。濃度由低至高為?
低濃度外液使細胞吸水膨脹;高濃度外液使細胞失水,因此為甲<乙<丙。
5. 相同紅血球分別放入兩杯溶液,甲維持原狀、乙皺縮。何者正確?
紅血球皺縮表示失水,外液濃度較高,出水量大於進水量。
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1-5 從細胞到個體

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單細胞與多細胞

生物由多少細胞組成?

單細胞生物:由 細胞組成,一個細胞就能表現所有生命現象。

多細胞生物:由 細胞組成,細胞之間 ,才能完成完整生命現象。

單細胞生物單一細胞獨立性較、單一細胞功能較。例:。
多細胞生物具有細胞,生物構造較複雜。例:。
組成層次

多細胞生物由小到大

→ → → →

細胞構成生物體的。
組織由構造或功能組成。
器官由組成,執行特定功能。
器官系統由許多功能相關的組成。
個體由各器官系統組成,能獨立完成。
植物沒有「器官系統」這個層次;由器官直接組成個體。

常見例子

精子、受精卵=;血液、葉的表皮、排骨肉=;心臟、皮膚、血管、豌豆莢=。

植物的器官

營養器官與生殖器官

營養器官:負責吸收、運輸、製造與儲存。
生殖器官:與繁殖有關。

根:吸收並運輸、儲存 。
莖:。
葉:行 製造養分。
花:結合精卵細胞,。
果實:。
種子:。

葉片中的組織

:保護植物、防止水分散失。
:行光合作用。
:運輸物質,也稱為 。

1. 貓的皮膚細胞、肌肉細胞與神經細胞具有不同形態與功能,最合理的推論是?
多細胞生物的細胞會分化並分工,形成不同形態與功能。
2. 某未知生物由一個細胞組成,能自行完成攝食、代謝、生長與繁殖。何者正確?
一個細胞即可完成完整生命現象,符合單細胞生物特徵。
3. 甲:心臟 乙:血液 丙:紅血球細胞 丁:循環系統。由小到大排列何者正確?
紅血球細胞→血液組織→心臟器官→循環系統。
4. 番茄植株根部受損後,即使葉片仍可光合作用,整株仍可能逐漸枯萎。最合理原因是?
根具有吸收水分與礦物質的功能,受損會影響植物取得這些物質。
5. 植物葉片中,一部分組織細胞具有較多與光合作用有關的構造;另一部分形成管狀構造運送物質。分別是?
葉肉組織負責光合作用;輸導組織形成維管束並運輸物質。
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跨科 世界的尺度

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巨觀 & 微觀

世界可以用不同尺度觀察

:可以直接觀察的範圍或更大的事物,例如人、星球、太陽系等。常用 km、m、cm、mm。

:無法直接觀察的微小事物,例如大多數細胞、細菌、病毒。常用 、。

頭髮直徑約 60 µm;行星間距離常以 表示,代表 。
科學記號

很大、很小的數字更好表示

表示尺度時,在單位固定之下,可採用 的方式呈現。

微米1 µm=10−6 m=
奈米1 nm=10−9 m=
埃1 Å=10−10 m。
光年1 光年約為 。
比例尺

由影像推算真實大小

尺度是 ,因為需要被比較。利用比例推算,可以比較事物間的尺度,也能推算顯微鏡影像中生物的實際大小。

例:草履蟲圖中的比例尺代表 50 µm,若量得草履蟲是比例尺線段的 5.5 倍,實際長度=。
1. 下列各組何者分別屬於巨觀尺度和微觀尺度?
月球屬巨觀;紅血球細胞需藉顯微鏡觀察,屬微觀。
2. 下列對物體量測結果的單位選用及呈現方式,何者最適當?
3400 公克是描述新生嬰兒體重時常用且合適的尺度與單位。
3. 下列各物體的長度單位配對,何者最適當?
病毒尺度非常小,使用奈米(nm)最適當。
4. 顯微鏡下草履蟲旁的比例尺為 50 µm,若草履蟲約為比例尺的 5 倍,真實體長約為多少?
50 µm × 5=250 µm。