細胞:生命的基本單位

基礎

所有生物都由細胞組成 — 一粒細胞可以是整個生物,很多粒細胞就組成大生物。

適合:中一科學 · 單元:觀察生物 · 建議學習路徑第 5/12 課

學完呢課,你會識:
  • 所有生物都由細胞組成
  • 觀察細胞要用顯微鏡
  • 細胞 → 組織 → 器官 → 生物體
科學Science
讀呢課前,你應該識: 生物的特徵

§課文原文 Passage

1把一片洋蔥表皮放到顯微鏡下,便能看見一個個像小房間的結構整齊排列,這就是細胞。無論是一棵大樹、一隻昆蟲還是人類,身體都由細胞組成。細胞是生物體結構和功能的基本單位,所有生命活動都在細胞內或由細胞共同完成。

2細胞的發現要追溯到1665年。英國科學家虎克用自製的複式顯微鏡觀察軟木薄片,看見許多蜂窩狀的小格子,便把它們命名為細胞。此後科學家陸續在動植物中發現類似結構,並提出細胞學說,指出所有生物都由細胞構成,細胞是生命的基礎。

3細胞的體積一般只有零點零一至零點一毫米,肉眼無法看見,必須借助顯微鏡。人體約有數十萬億個細胞:皮膚細胞不斷脫落更新,紅血球負責運送氧氣,肌肉細胞可以收縮產生運動。一顆雞蛋其實是一個巨大的單細胞,是少數肉眼可見的例子。

4認識細胞讓我們明白生長、傷口癒合和疾病從何而來。傷口癒合依靠細胞分裂補充新細胞,癌細胞則是不受控制地分裂的細胞。細胞學說把動物、植物和微生物的研究統一起來,是生物學的重要基石,也為日後學習細胞結構與功能打好基礎。

1重點摘要 Summary

所有生物都由細胞組成 — 一粒細胞可以是整個生物,很多粒細胞就組成大生物。

2生字卡 Vocabulary

C
Cell細胞

生命的基本單位,體積極小。

M
Microscope顯微鏡

把微小物體放大成可觀察影像的儀器。

U
Unicellular單細胞

整個生物體只由一個細胞組成,例如變形蟲。

M
Multicellular多細胞

由許多細胞組成,例如人類和樹木。

O
Organism生物體

能獨立生活的生命個體,由一粒或許多細胞構成。

C
Cell theory細胞學說

所有生物由細胞組成;細胞是生命的基本單位;新細胞由原有細胞分裂而來。

S
Specialised cell專門細胞

形狀和結構特別適合某種工作的細胞,例如紅血球負責運送氧。

T
Tissue組織

由形狀和功能相似的細胞組成的群體,再進一步組成器官。

3逐步講解 Steps

  1. 細胞有多小?細胞一般直徑只有零點零一至零點一毫米,遠小於肉眼能分辨的限度,必須用顯微鏡放大幾十至幾百倍才看得見,所以觀察細胞離不開顯微鏡。例如在實驗室觀察洋蔥表皮,可以見到細胞整齊排列,形狀就像一堵磚牆。明白細胞如此細小,也就理解為什麼人類要到顯微鏡發明之後,才逐步認識這個微觀世界。
  2. 一粒細胞也是完整生命變形蟲和某些藻類是單細胞生物,一粒細胞就能完成營養、呼吸、排泄和繁殖等全部生命功能,獨自在池塘或泥土中生活。常見的錯誤是以為它們不完整;其實一粒細胞已是一個完整的生物,能獨立應付環境中的各種變化,只是身體結構簡單,而且形狀會隨移動不斷改變。
  3. 人體的細胞數目人體約有幾十萬億粒細胞,它們並非雜亂堆積,而是有秩序地組織起來:形狀相似的細胞組成組織,組織組成器官,器官再組成系統,最後構成完整的生物體。以人體為例,皮膚細胞不斷脫落更新,傷口也依靠細胞分裂慢慢癒合,顯示細胞層次的活動時刻支持著整個身體的運作。
  4. 細胞分工與專門化多細胞生物的細胞會專門化,各自發展出配合任務的形狀和構造:紅血球呈圓餅狀,方便運送氧氣;神經細胞有細長的突起,能快速傳遞訊息;肌肉細胞則負責收縮,帶動身體活動。細胞按細胞、組織、器官的層次分工合作,令整個生物體的運作,比許多單細胞各自為政更有效率。
  5. 細胞學說1665 年,英國科學家虎克用自製顯微鏡觀察軟木薄片,看見一格一格的小室,首先把它們命名為細胞。後來的生物學家總結出細胞學說:所有生物都由細胞組成,細胞是生命的基本單位,新細胞由原有細胞分裂產生。這項學說把千姿百態的生物統一在同一個結構基礎上,是生物學的重要基石。
  6. 量度與觀察細胞以微米作量度單位,一微米等於千分之一毫米:人體紅血球直徑約 7 至 8 微米,一般動植物細胞多在 10 至 100 微米之間,掌握單位才能準確描述細胞的大小。使用顯微鏡時,先用低倍鏡找到標本並對焦,再轉用高倍鏡放大細看;觀察後要如實繪圖,並標註各部分名稱,這是科學記錄的基本要求。

4圖解 Diagrams

細胞Cell心肌細胞 heart cell組織Tissue心肌組織 muscle tissue器官Organ心臟 heart生物體Organism人 human由細到大 Smallest → largest · 細胞係生命嘅基本單位 Cells are the basic unit of life
圖 1:由細胞到生物體
顯微鏡視野 · 約 ×100Microscope field of view洋蔥表皮細胞Onion skin cells細胞核 Nucleus紫色圓點 purple dots細胞好細小 Cells are tiny — 肉眼睇唔到 invisible to the naked eye,要用顯微鏡 need a microscope
圖 2:顯微鏡下的細胞
單細胞生物Unicellular organism一粒細胞做齊生命功能one cell does every life function多細胞生物:由細到大Multicellular organisation: small → large細胞Cell組織Tissue器官Organ生物體Organism相似細胞分工合作 · specialised cells cooperate例 Example:肌肉細胞 → 心肌組織 → 心臟 → 人功能相似嘅細胞先組織,組織再組成器官
圖 3:單細胞與多細胞的組織層次

5例題示範 Example

例題:把「心臟、心肌細胞、人、心肌組織」由小到大排好。

  1. 最小:心肌細胞(Cell)
  2. 同類細胞集合:心肌組織(Tissue)
  3. 組織組成:心臟(Organ)
  4. 器官組成:人(Organism)
  5. 答案:由小到大依次是:心肌細胞 → 心肌組織 → 心臟 → 人。心肌細胞是最基本的結構和功能單位;形狀相同的心肌細胞聚集構成心肌組織;多種組織組成能跳動的器官——心臟;最後由各器官、系統構成完整的人體。記住次序:細胞 → 組織 → 器官 → 生物體。

6常見錯誤 Mistakes

✗ 用肉眼直接找細胞。
✓ 細胞太細,一定要用顯微鏡。
✗ 以為單細胞生物「不完整」。
✓ 一粒細胞都已經做齊所有生命功能 — 他是完整的生物。
✗ 以為生物長大只是因為每粒細胞不斷變大。
✓ 生長主要靠細胞分裂增加數目;細胞若只增大,物質進出便跟不上需求。
✗ 以為動物成年後,體內細胞便不再更新。
✓ 細胞終生都在運作:皮膚細胞不斷脫落補充,傷口癒合也要靠細胞分裂。

75 題快測 Quick check

Q1觀察細胞要用什麼工具?

Q2變形蟲由一粒細胞組成,叫什麼?

Q3排次序:器官、細胞、生物體、組織。

Q4虎克在哪一年、觀察什麼標本時首先發現細胞?

Q5紅血球和神經細胞的形狀為什麼不同?

8重點回顧 Recap

  • 所有生物都由細胞組成
  • 觀察細胞要用顯微鏡
  • 細胞 → 組織 → 器官 → 生物體
  • 多細胞生物靠專門細胞分工合作
  • 1665 年虎克以顯微鏡觀察軟木,首先發現細胞

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