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Subjects · ⁨科目⁩

IGCSE Biology · ⁨IGCSE 生物⁩

Tips · ⁨ヒント⁩

IGCSE生物学(0610)は、生物の特性と細胞構造から始まり、酵素、栄養、植物および動物の物質輸送、疾病と免疫、ガス交換、呼吸、排泄、調整、生殖、遺伝、自然選択、生態系、そして生態系への人間の影響を扱う。

生物学は「読むだけで復習できる科目」のように思える。だが、それは罠である。得点は正確な用語に与えられる。拡散と浸透は別物であり、「食物が細胞へ届く」といった表現では採点されず、「ブドウ糖が血流に吸収される」といった厳密な記述が必要となる。

指示語の内容も重要である。「説明せよ」と「解説せよ」は異なるタスクであり、採点基準も異なる。

  • 1

    Characteristics and classification of living organisms · ⁨生物の特性と分類⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    1.1

    The seven characteristics of living organisms

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe the characteristics of living organisms by describing: (a) movement as an action by an organism or part of an organism causing a change of position or place (b) respiration as the chemical reactions in cells that break down nutrient molecules and release energy for metabolism (c) sensitivity as the ability to detect and respond to changes in the internal or external environment (d) growth as a permanent increase in size and dry mass (e) reproduction as the processes that make more of the same kind of organism (f) excretion as the removal of the waste products of metabolism and substances in excess of requirements (g) nutrition as the taking in of materials for energy, growth and development
    日本語
    コア サプリメント
    1 生物の特性を以下のように説明すること: (a) 移動:生物またはその一部による動作が位置または場所の変化をもたらすこと (b) 呼吸:細胞内での栄養分子を分解し、代謝にエネルギーを放出する化学反応 (c) 感受性:内部または外部環境の変化を検知し、応答する能力 (d) 成長:サイズおよび乾重の恒久的な増加 (e) 繁殖:同じ種類の生物を増やすプロセス (f) 排泄:代謝の廃棄物および必要量以上の物質の除去 (g) 栄養:エネルギー、成長、発育のための物質の摂取

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Every living thing shares the same seven characteristics 特征 — seven life processes 生命过程 that all organisms 生物体 carry out. You can remember them with the letters MRS GREN. The examiner gives marks for the exact wording, so learn each definition.

    • Movement 运动 — an action by an organism, or part of an organism, that changes its position or place.
    • Respiration 呼吸作用 — the chemical reactions in cells 细胞 that break down nutrient molecules 营养物质 and release energy 能量 for metabolism 新陈代谢.
    • Sensitivity 应激性 — the ability to detect and respond to changes in the internal or external environment 环境.
    • Growth 生长 — a permanent increase in size and dry mass 干重.
    • Reproduction 生殖 — the processes that make more of the same kind of organism.
    • Excretion 排泄 — the removal of the waste products 废物 of metabolism, and of substances the body has in excess (more than it needs).
    • Nutrition 营养 — the taking in of materials for energy, growth and development.

    Metabolism means all the chemical reactions that happen inside an organism's cells.

    日本語

    Every living thing shares the same seven characteristics 特征 — seven life processes 生命过程 that all organisms 生物体 carry out. You can remember them with the letters MRS GREN. The examiner gives marks for the exact wording, so learn each definition.

    The seven characteristics of life spelling MRS GREN: Movement, Respiration, Sensitivity, Growth, Reproduction, Excretion, Nutrition
    The seven life processes spell MRS GREN
    • Movement 运动 — an action by an organism, or part of an organism, that changes its position or place.
    • Respiration 呼吸作用 — the chemical reactions in cells 细胞 that break down nutrient molecules 营养物质 and release energy 能量 for metabolism 新陈代谢.
    • Sensitivity 应激性 — the ability to detect and respond to changes in the internal or external environment 环境.
    • Growth 生长 — a permanent increase in size and dry mass 干重.
    • Reproduction 生殖 — the processes that make more of the same kind of organism.
    • Excretion 排泄 — the removal of the waste products 废物 of metabolism, and of substances the body has in excess (more than it needs).
    • Nutrition 营养 — the taking in of materials for energy, growth and development.

    Metabolism means all the chemical reactions that happen inside an organism's cells.

    Explore · ⁨探索⁩

    Characteristics of life lab · ⁨生命の特徴実験⁩

    Classify real observations by the life process they show. · ⁨観察された現象を生命過程に基づいて分類する。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    characteristics/ˌkærɪktəˈrɪstɪks/ 特徴
    life processes/laɪf ˈprəʊsesɪz/ 生命過程
    organisms/ˈɔːɡənɪzəmz/ 生物
    movement/ˈmuːvmənt/ 動線
    respiration/ˌrespɪˈreɪʃn/ 呼吸作用
    cells/selz/ 細胞
    nutrient molecules/ˈnjuːtrɪənt ˈmɒlɪkjuːlz/ 栄養分子
    energy/ˈenədʒi/ エネルギー
    metabolism/məˈtæbəlɪzəm/ 代謝
    sensitivity/ˌsensɪˈtɪvɪti/ 感度
    environment/enˈvaɪrənmənt/ 環境
    growth/ɡrəʊθ/ 成長とのトレードオフを示す
    dry mass/draɪ mæs/ 乾物質量
    reproduction/rɪprəˈdʌkʃn/ 生殖
    excretion/ekˈskreʃn/ 排泄
    waste products/weɪst ˈprɒdʌkts/ 廃棄物
    nutrition/njuːˈtrɪʃn/ 栄養学
    1.2

    Classification: sorting living things into groups

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 State that organisms can be classified into groups by the features that they share 5 Explain that classification systems aim to reflect evolutionary relationships
    2 Describe a species as a group of organisms that can reproduce to produce fertile offspring
    3 Describe the binomial system of naming species as an internationally agreed system in which the scientific name of an organism is made up of two parts showing the genus and species
    4 Construct and use dichotomous keys based on identifiable features
    6 Explain that the sequences of bases in DNA are used as a means of classification
    7 Explain that groups of organisms which share a more recent ancestor (are more closely related) have base sequences in DNA that are more similar than those that share only a distant ancestor
    日本語
    コア サプリメント
    1 生物が共有する特徴に基づいてグループに分類できることを述べる 5 分類システムが進化的関係性を反映することを説明する
    2 生殖によって fertile(生育可能な)子孫を生み出せる生物の集団である種を説明する
    3 二名法による種の命名体系を説明する。これは国際的に合意された体系であり、生物の学名は属と種を示す2つの部分から構成される
    4 識別可能な特徴に基づいて二項同定表を構築して使用すること
    6 DNA塩基配列が分類手段として用いられることを説明する
    7 より最近の共通祖先を持つ生物群(より近縁であるもの)は、遠い共通祖先しか持たない生物群に比べてDNA塩基配列がより類似していることを説明すること

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    There are millions of kinds of living thing. To study them, scientists classify 分类 them — they sort them into groups by the features they share. Organisms in the same group share more features with each other than with organisms in other groups.

    Species and the binomial system

    The smallest common group is the species 物种. A species is a group of organisms that can reproduce to make fertile offspring 可育后代 ("fertile" means the offspring can themselves go on to have young).

    Each species has a two-part scientific name 学名. This way of naming is the binomial system 双名法 — a system agreed all over the world, so every scientist uses the same name.

    • The first part is the genus 属 (a larger group that the species belongs to). It starts with a capital letter.
    • The second part is the species. It starts with a small letter.

    The whole name is written in italics, for example Homo sapiens (humans). Two rats named Rattus norvegicus and Rattus rattus belong to the same genus but are different species.

    Dichotomous keys

    A dichotomous key 二歧检索表 is a tool that helps you identify an unknown organism. "Dichotomous" means "splitting into two". At each step the key gives you two choices about a feature. You pick the one that fits your organism, and that choice sends you on to the next pair of choices. You repeat this until you reach the organism's name.

    When you build a key, choose clear features you can see — for example "has wings / has no wings" — not features that change, such as size.

    Worked example. A key reads: step 1, has wings, go to 2; no wings, go to 3. Step 2, one pair of wings, it is a housefly; two pairs of wings, it is a butterfly. An unknown insect has two pairs of wings. Step 1 only asks "wings or no wings?", so having wings sends you to step 2. At step 2, "two pairs" gives butterfly. Follow the route the key gives you, one step at a time - never jump straight to the name that looks right.

    Classification and DNA (Supplement)

    Modern classification tries to show evolutionary relationships 进化关系 — how closely different organisms are related. Organisms that are more closely related share a more recent ancestor 祖先.

    To measure this, scientists compare the base sequence 碱基序列 of DNA (the order of the chemical "letters" that make up an organism's genes 基因). The rule is simple:

    • Organisms that share a more recent ancestor (more closely related) have more similar DNA base sequences.
    • Organisms that share only a distant ancestor have less similar base sequences.

    So a DNA base sequence can be used both to classify organisms and to work out how closely two species are related.

    日本語
    A museum drawer of pinned beetles, laid out in neat rows by kind
    A museum insect drawer: classification groups organisms by the features they share

    There are millions of kinds of living thing. To study them, scientists classify 分类 them — they sort them into groups by the features they share. Organisms in the same group share more features with each other than with organisms in other groups.

    Species and the binomial system

    The smallest common group is the species 物种. A species is a group of organisms that can reproduce to make fertile offspring 可育后代 ("fertile" means the offspring can themselves go on to have young).

    The name Homo sapiens labelled: Homo is the genus with a capital letter, sapiens is the species with a small letter
    A scientific name: a capital-letter genus and a small-letter species

    Each species has a two-part scientific name 学名. This way of naming is the binomial system 双名法 — a system agreed all over the world, so every scientist uses the same name.

    • The first part is the genus 属 (a larger group that the species belongs to). It starts with a capital letter.
    • The second part is the species. It starts with a small letter.

    The whole name is written in italics, for example Homo sapiens (humans). Two rats named Rattus norvegicus and Rattus rattus belong to the same genus but are different species.

    Dichotomous keys

    A dichotomous key 二歧检索表 is a tool that helps you identify an unknown organism. "Dichotomous" means "splitting into two". At each step the key gives you two choices about a feature. You pick the one that fits your organism, and that choice sends you on to the next pair of choices. You repeat this until you reach the organism's name.

    A dichotomous key as a flowchart: each numbered step splits into two choices, leading to the next step or to a named animal
    A dichotomous key: each step gives two choices until you reach the organism

    When you build a key, choose clear features you can see — for example "has wings / has no wings" — not features that change, such as size.

    Worked example. A key reads: step 1, has wings, go to 2; no wings, go to 3. Step 2, one pair of wings, it is a housefly; two pairs of wings, it is a butterfly. An unknown insect has two pairs of wings. Step 1 only asks "wings or no wings?", so having wings sends you to step 2. At step 2, "two pairs" gives butterfly. Follow the route the key gives you, one step at a time - never jump straight to the name that looks right.

    Classification and DNA (Supplement)

    Modern classification tries to show evolutionary relationships 进化关系 — how closely different organisms are related. Organisms that are more closely related share a more recent ancestor 祖先.

    To measure this, scientists compare the base sequence 碱基序列 of DNA (the order of the chemical "letters" that make up an organism's genes 基因). The rule is simple:

    • Organisms that share a more recent ancestor (more closely related) have more similar DNA base sequences.
    • Organisms that share only a distant ancestor have less similar base sequences.

    So a DNA base sequence can be used both to classify organisms and to work out how closely two species are related.

    Explore · ⁨探索⁩

    Classification rank lab · ⁨分類階層のラベル⁩

    Place examples at the right level in the biological hierarchy. · ⁨生物の階層構造に適切なレベルで例を配置しなさい。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    classify/ˈklæsɪfaɪ/ 分類する
    species/ˈspiːsiːz/ 種
    fertile offspring/ˈfɜːtaɪl ˈɒfsprɪŋ/ 繁殖可能な子孫
    scientific name/saɪənˈtɪfɪk neɪm/ 学名
    binomial system/baɪˈnəʊmɪəl ˈsɪstəm/ 二名式体系
    genus/ˈdʒenəs/ 属
    dichotomous key/daɪˈkɒtəməs kiː/ 二岐識別鍵
    evolutionary relationships/ɪvəˈluːʃənəri rɪˈleɪʃənʃɪps/ 進化的関係
    ancestor/ˈænsestə/ 祖先
    base sequence/beɪs ˈsiːkwəns/ 塩基配列
    genes/dʒiːnz/ 遺伝子
    1.3

    Kingdoms

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 State the main features used to place animals and plants into the appropriate kingdoms 4 State the main features used to place all organisms into one of the five kingdoms: animal, plant, fungus, prokaryote, protoctist
    2 State the main features used to place organisms into groups within the animal kingdom, limited to: (a) the main groups of vertebrates: mammals, birds, reptiles, amphibians, fish (b) the main groups of arthropods: myriapods, insects, arachnids, crustaceans 5 State the main features used to place organisms into groups within the plant kingdom, limited to ferns and flowering plants (dicotyledons and monocotyledons)
    3 Classify organisms using the features identified in 1.3.1 and 1.3.2 6 Classify organisms using the features identified in 1.3.4 and 1.3.5
    7 State the features of viruses, limited to a protein coat and genetic material
    日本語
    コア サプリメント
    1 動物界および植物界を適切な王国に分類するために用いられる主要な特徴を述べる 4 全生物を以下の5つの王国(動物界、植物界、菌界、原核生物界、原生生物界)のいずれかに分類するために用いられる主要な特徴を述べる
    2 動物界内の生物をグループに分類するために用いられる主要な特徴を述べる。ただし、以下に限定する:(a) 脊椎動物の主要なグループ:哺乳類、鳥類、爬虫類、両生類、魚類 (b) 節足動物の主要なグループ:多足類、昆虫類、クモガタ類、甲殻類 5 植物界内の生物をグループに分類するために用いられる主要な特徴を述べる。ただし、シダ植物と被子植物(双子葉植物と単子葉植物)に限定する
    3 1.3.1 と 1.3.2 で同定された特徴を用いて生物を分類する 6 1.3.4 と 1.3.5 で同定された特徴を用いて生物を分類する
    7 ウイルスの特徴を、タンパク質の被膜と遺伝物質に限定して述べる

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    The biggest groups that organisms are sorted into are called kingdoms 界. At Core level you place organisms into the first two kingdoms below; for Supplement you need all five kingdoms. You decide where an organism belongs by looking at its main features.

    Kingdom Main features
    Animal 动物 made of many cells; cells have no cell wall 细胞壁; cannot make their own food, so they feed on other organisms; most can move their whole body
    Plant 植物 made of many cells; cells have a cell wall; make their own food by photosynthesis 光合作用, so many cells contain chloroplasts 叶绿体
    Fungus 真菌 for example moulds 霉菌, mushrooms 蘑菇 and yeast 酵母; have cell walls; cannot photosynthesise; feed on dead or living matter
    Prokaryote 原核生物 for example bacteria 细菌; single-celled 单细胞; cells have no nucleus 细胞核
    Protoctist 原生生物 for example Amoeba and algae 藻类; usually single-celled; cells do have a nucleus

    The fungus, prokaryote and protoctist kingdoms are Supplement only.

    Grouping the animal kingdom

    The animal kingdom is split first into two: animals with a backbone and animals without one.

    Vertebrates 脊椎动物 are animals with a backbone 脊柱. There are five main groups.

    Group Main features
    Mammals 哺乳动物 have fur 毛发 or hair; feed their young on milk
    Birds 鸟类 have feathers 羽毛 and a beak 喙; lay eggs with hard shells
    Reptiles 爬行动物 have dry skin covered with scales 鳞片; lay eggs with leathery shells on land
    Amphibians 两栖动物 have moist skin; lay eggs in water; the young live in water
    Fish 鱼类 have wet scales and fins 鳍; breathe using gills 鳃; lay eggs in water

    Arthropods 节肢动物 are animals with no backbone. They have a hard outer skeleton (an exoskeleton 外骨骼) and legs that bend at joints 关节. There are four main groups.

    Group Main features
    Insects 昆虫 body in 3 parts; 3 pairs of legs; usually 2 pairs of wings; 1 pair of antennae 触角
    Arachnids 蛛形类 body in 2 parts; 4 pairs of legs; no wings; no antennae
    Crustaceans 甲壳类 many pairs of legs; 2 pairs of antennae; most live in water
    Myriapods 多足类 long body made of many segments 体节; one or two pairs of legs on each segment

    Grouping the plant kingdom (Supplement)

    Plants are placed into groups too. You need two of them.

    • Ferns 蕨类植物 — have roots, stems and leaves, but make no flowers or seeds. They reproduce using tiny spores 孢子.
    • Flowering plants 开花植物 — make flowers, and form seeds 种子 inside the flower. They split into two groups by their seed-leaves (the first leaves inside a seed, called cotyledons 子叶):
    Group Features
    Monocotyledons 单子叶植物 seed has one cotyledon; long narrow leaves; veins 叶脉 run side by side (parallel)
    Dicotyledons 双子叶植物 seed has two cotyledons; broad leaves; veins form a branching net

    Viruses (Supplement)

    Viruses 病毒 are not placed in any kingdom. They are not made of cells, so many scientists do not count them as living. A virus is very simple, with only two parts:

    • an outer protein coat 蛋白质外壳, and
    • genetic material 遗传物质 (its genes) inside.

    A virus cannot carry out the life processes on its own. It can only reproduce inside the living cells of a host 宿主 — the organism it infects.

    日本語

    The biggest groups that organisms are sorted into are called kingdoms 界. At Core level you place organisms into the first two kingdoms below; for Supplement you need all five kingdoms. You decide where an organism belongs by looking at its main features.

    A branching diagram: living organisms split into five kingdoms — Animal, Plant, Fungus, Prokaryote and Protoctist — each with a key feature
    Living organisms are sorted into five kingdoms by their main features
    Kingdom Main features
    Animal 动物 made of many cells; cells have no cell wall 细胞壁; cannot make their own food, so they feed on other organisms; most can move their whole body
    Plant 植物 made of many cells; cells have a cell wall; make their own food by photosynthesis 光合作用, so many cells contain chloroplasts 叶绿体
    Fungus 真菌 for example moulds 霉菌, mushrooms 蘑菇 and yeast 酵母; have cell walls; cannot photosynthesise; feed on dead or living matter
    Prokaryote 原核生物 for example bacteria 细菌; single-celled 单细胞; cells have no nucleus 细胞核
    Protoctist 原生生物 for example Amoeba and algae 藻类; usually single-celled; cells do have a nucleus

    The fungus, prokaryote and protoctist kingdoms are Supplement only.

    Three fly agaric mushrooms with bright red, white-spotted caps growing on a grassy lawn among fallen leaves
    A fungus: the fly agaric, a mushroom
    A false-colour electron micrograph of many rod-shaped Escherichia coli bacteria packed together, coloured bright blue
    A prokaryote (bacterium): E. coli seen under an electron microscope

    Grouping the animal kingdom

    The animal kingdom is split first into two: animals with a backbone and animals without one.

    The animal kingdom splits into vertebrates with a backbone and arthropods without one, each with its main groups
    The animal kingdom splits into vertebrates (with a backbone) and arthropods (no backbone), each with its main groups

    Vertebrates 脊椎动物 are animals with a backbone 脊柱. There are five main groups.

    Group Main features
    Mammals 哺乳动物 have fur 毛发 or hair; feed their young on milk
    Birds 鸟类 have feathers 羽毛 and a beak 喙; lay eggs with hard shells
    Reptiles 爬行动物 have dry skin covered with scales 鳞片; lay eggs with leathery shells on land
    Amphibians 两栖动物 have moist skin; lay eggs in water; the young live in water
    Fish 鱼类 have wet scales and fins 鳍; breathe using gills 鳃; lay eggs in water

    Arthropods 节肢动物 are animals with no backbone. They have a hard outer skeleton (an exoskeleton 外骨骼) and legs that bend at joints 关节. There are four main groups.

    Group Main features
    Insects 昆虫 body in 3 parts; 3 pairs of legs; usually 2 pairs of wings; 1 pair of antennae 触角
    Arachnids 蛛形类 body in 2 parts; 4 pairs of legs; no wings; no antennae
    Crustaceans 甲壳类 many pairs of legs; 2 pairs of antennae; most live in water
    Myriapods 多足类 long body made of many segments 体节; one or two pairs of legs on each segment

    Grouping the plant kingdom (Supplement)

    Plants are placed into groups too. You need two of them.

    • Ferns 蕨类植物 — have roots, stems and leaves, but make no flowers or seeds. They reproduce using tiny spores 孢子.
    • Flowering plants 开花植物 — make flowers, and form seeds 种子 inside the flower. They split into two groups by their seed-leaves (the first leaves inside a seed, called cotyledons 子叶):
    Group Features
    Monocotyledons 单子叶植物 seed has one cotyledon; long narrow leaves; veins 叶脉 run side by side (parallel)
    Dicotyledons 双子叶植物 seed has two cotyledons; broad leaves; veins form a branching net
    Two leaves compared: a long narrow monocot leaf with parallel veins, and a broad dicot leaf with a midrib and a net of branching veins
    Monocot leaves have parallel veins; dicot leaves have a net of branching veins

    Viruses (Supplement)

    Viruses 病毒 are not placed in any kingdom. They are not made of cells, so many scientists do not count them as living. A virus is very simple, with only two parts:

    • an outer protein coat 蛋白质外壳, and
    • genetic material 遗传物质 (its genes) inside.
    A simple virus drawn as a hexagonal protein coat with a strand of genetic material inside
    A virus is just a protein coat around its genetic material

    A virus cannot carry out the life processes on its own. It can only reproduce inside the living cells of a host 宿主 — the organism it infects.

    Explore · ⁨探索⁩

    Groups of organisms lab · ⁨生物のグループ実験⁩

    Compare organism groups by the feature that identifies them. · ⁨識別特徴に基づいて生物のグループを比較しなさい。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    kingdoms/ˈkɪŋdəmz/ 界
    animal/ˈænɪml/ 動物
    cell wall/sel wɔːl/ 細胞壁
    plant/plænt/ 植物
    photosynthesis/ˌfəʊtəʊˈsɪnθəsɪs/ 光合成
    chloroplasts/ˈklɔːrəʊplæsts/ 葉緑体
    fungus/ˈfʌŋɡəs/ 真菌
    moulds/məʊldz/ カビ
    mushrooms/ˈmʌʃruːmz/ キノコ
    yeast/jiːst/ 酵母
    prokaryote/ˈprɒkərɪəʊt/ 原核生物
    bacteria/bækˈtɪərɪə/ 細菌
    single-celled/ˈsɪŋɡl seld/ 単細胞の
    nucleus/ˈnjuːklɪəs/ 核
    protoctist/ˈprəʊtəʊktɪst/ 原生生物
    algae/ˈælɡiː/ 藻類
    vertebrates/ˈvɜːtɪbreɪts/ 脊椎動物
    backbone/ˈbækbəʊn/ 脊椎
    mammals/ˈmæmlz/ 哺乳類
    fur/fɜː/ 毛皮
    birds/bɜːdz/ 鳥類
    feathers/ˈfeðəz/ 羽毛
    beak/biːk/ くちばし
    reptiles/ˈreptaɪlz/ 爬虫類
    scales/skeɪlz/ 鱗
    amphibians/æmˈfɪbɪənz/ 両生類
    fish/fɪʃ/ 魚
    fins/fɪnz/ 鰭
    gills/ɡɪlz/ 鰓
    arthropods/ˈɑːθrəpɒdz/ 節足動物
    exoskeleton/ˈeksəʊskelɪtn/ 外骨格
    joints/dʒɔɪnts/ 関節
    insects/ˈɪnsekts/ 昆虫
    antennae/ænˈteniː/ 触覚
    arachnids/əˈræknɪdz/ クモ綱
    crustaceans/krʌˈsteɪʃnz/ 甲殻類
    myriapods/ˈmaɪrɪæpɒdz/ 多足類
    segments/ˈseɡmənts/ セグメント
    ferns/fɜːnz/ シダ植物
    spores/spɔːz/ 胞子
    flowering plants/ˈflaʊərɪŋ plænts/ 開花植物
    seeds/siːdz/ 種子
    cotyledons/ˌkɒtɪˈliːdnz/ 子葉
    monocotyledons/ˌmɒnəʊˌkɒtɪˈliːdnz/ 单子叶植物
    leaf veins/liːf veɪnz/ 葉脈
    dicotyledons/ˌdɪkətɪˈliːdnz/ 双子叶植物
    viruses/ˈvaɪrəsɪz/ ウイルス(viruses)
    protein coat/ˈprəʊtiːn kəʊt/ タンパク質コーティング
    genetic material/dʒɪˈnetɪk məˈtɪərɪəl/ 遺伝物質
    host/həʊst/ 宿主
    1.3

    Exam tips

    English
    • Learn the seven characteristics by heart, with their exact definitions. Write them as clear, full sentences.
    • Digestion 消化 is not one of the seven characteristics — it is just one part of nutrition. "Breathing" is not one of the seven either.
    • In a scientific name, the genus starts with a capital letter and the species with a small letter, and both are in italics.
    • To use a dichotomous key, start at the first pair of choices and follow the route step by step. Do not jump ahead.
    • More similar DNA base sequence → the organisms are more closely related (they share a more recent ancestor).
    日本語
    • Learn the seven characteristics by heart, with their exact definitions. Write them as clear, full sentences.
    • Digestion 消化 is not one of the seven characteristics — it is just one part of nutrition. "Breathing" is not one of the seven either.
    • In a scientific name, the genus starts with a capital letter and the species with a small letter, and both are in italics.
    • To use a dichotomous key, start at the first pair of choices and follow the route step by step. Do not jump ahead.
    • More similar DNA base sequence → the organisms are more closely related (they share a more recent ancestor).
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    digestion/daɪˈdʒestʃn/ 消化
  • 2

    Organisation of the organism · ⁨生物の組織化⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    2.1

    Cells: the building blocks of life · ⁨細胞:生命の基礎⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe and compare the structure of a plant cell with an animal cell, limited to: cell wall, cell membrane, nucleus, cytoplasm, chloroplasts, ribosomes, mitochondria, vacuoles
    2 Describe the structure of a bacterial cell, limited to: cell wall, cell membrane, cytoplasm, ribosomes, circular DNA, plasmids
    3 Identify the cell structures listed in 2.1.1 and 2.1.2 in diagrams and images of plant, animal and bacterial cells
    4 Describe the functions of the structures listed in 2.1.1 and 2.1.2 in plant, animal and bacterial cells
    5 State that new cells are produced by division of existing cells
    6 State that specialised cells have specific functions, limited to: (a) ciliated cells – movement of mucus in the trachea and bronchi (b) root hair cells – absorption (c) palisade mesophyll cells – photosynthesis (d) neurones – conduction of electrical impulses (e) red blood cells – transport of oxygen (f) sperm and egg cells (gametes) – reproduction
    7 Describe the meaning of the terms: cell, tissue, organ, organ system and organism as illustrated by examples given in the syllabus
    日本語
    コア サプリメント
    1 植物細胞と動物細胞の構造について記述・比較せよ。ただし、細胞壁、細胞膜、核、細胞質、葉緑体、リボソーム、ミトコンドリア、液胞に限定する
    2 細菌細胞の構造について記述せよ。ただし、細胞壁、細胞膜、細胞質、リボソーム、環状DNA、プラスミドに限定する
    3 植物、動物、細菌の細胞の図や画像において、2.1.1および2.1.2で列挙された細胞構造を特定せよ
    4 植物、動物、細菌の細胞において、2.1.1および2.1.2で列挙された構造の機能について記述せよ
    5 新しい細胞は既存の細胞の分裂によって生成されることを記述せよ
    6 特化した細胞が特定の機能を持つことを記述せよ。ただし、(a) 繊毛細胞 – 気管および気管支内の粘液の移動 (b) 根毛細胞 – 吸収 (c) 掌状葉肉細胞 – 光合成 (d) 神経細胞 – 電気信号の伝導 (e) 赤血球 – 酸素の運搬 (f) 精子および卵細胞(生殖細胞) – 繁殖 に限定する
    7 用語「細胞」「組織」「器官」「器官系」「生物体」の意味について、カリキュラムで提示された例を用いて記述せよ

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Every living thing is made of cells 细胞. A cell is the smallest part that can carry out the life processes. In this topic you compare a plant 植物 cell, an animal 动物 cell and the cell of a bacterium 细菌. All new cells are made by the division 分裂 of cells that already exist.

    Which structures are in each cell?

    Structure Animal cell Plant cell Bacterial cell
    cell membrane 细胞膜 yes yes yes
    cytoplasm 细胞质 yes yes yes
    ribosomes 核糖体 yes yes yes
    nucleus 细胞核 yes yes no — has a loop of DNA instead
    mitochondria 线粒体 yes yes no
    cell wall 细胞壁 no yes yes (different material)
    chloroplasts 叶绿体 no yes (only in green parts) no
    large vacuole 液泡 no yes no
    plasmids no no yes

    So plant and animal cells share five structures: cell membrane, cytoplasm, ribosomes, nucleus and mitochondria. A plant cell has three extra structures: a cell wall, a large vacuole and (in green parts) chloroplasts.

    What each structure does

    • Cell membrane — controls which substances enter and leave the cell.
    • Cytoplasm — a jelly-like liquid where many chemical reactions happen.
    • Nucleus — controls the cell's activities and holds the genetic material 遗传物质.
    • Ribosomes — where proteins 蛋白质 are made.
    • Mitochondria — where respiration 呼吸作用 happens to release energy 能量.
    • Cell wall — made of cellulose 纤维素; it gives a plant cell strength and a fixed shape.
    • Chloroplasts — contain chlorophyll 叶绿素, a green substance that traps light for photosynthesis 光合作用.
    • Large vacuole — filled with cell sap 细胞液; it helps keep the plant cell firm.

    Bacterial cells

    A bacterium is a prokaryote 原核生物 — its cell has no nucleus. Instead its DNA is a single loop (a ring), loose in the cytoplasm. Bacteria also have small extra rings of DNA called plasmids 质粒. A bacterial cell has a cell wall and cell membrane, cytoplasm and ribosomes, but no mitochondria and no chloroplasts.

    日本語

    すべての生き物は細胞で作られています。細胞は生命活動を行うことのできる最小単位です。このトピックでは、植物の細胞、動物の細胞、そして細菌の細胞を比較します。新しい細胞は、既に存在する細胞の分裂によって生成されます。

    各細胞に含まれる構造は何か?

    構造 動物細胞 植物細胞 細菌細胞
    細胞膜 はい はい はい
    細胞質 はい はい はい
    リボソーム はい はい はい
    核 はい はい いいえ ― 代わりにDNAのループを持っています
    ミトコンドリア はい はい いいえ
    細胞壁 いいえ はい はい(異なる材料)
    葉緑体 いいえ はい(緑の部分のみ) いいえ
    大きな液胞 いいえ はい いいえ
    プラスミド いいえ いいえ はい

    したがって、植物細胞と動物細胞は5つの構造を共有しています:細胞膜、細胞質、リボソーム、核、ミトコンドリア。植物細胞には3つの追加構造があります:細胞壁、大きな液胞、および(緑の部分では)葉緑体。

    ラベル付きの動物細胞:細胞質、核、ミトコンドリア、リボソームを内包する丸い細胞膜
    動物細胞:細胞膜、細胞質、核、ミトコンドリアおよびリボソーム
    ラベル付きの植物細胞:細胞壁と膜、細胞質、核、大きな中央液胞、葉緑体、ミトコンドリア
    植物細胞には細胞壁、大型液胞、葉緑体もある
    玉ねぎ表皮細胞の顕微鏡写真:明確な細胞壁を持つレンガ形細胞の列を示す
    光学顕微鏡での玉ねぎ表皮細胞 — 各細胞には明確な細胞壁がある

    各構造の機能

    • 細胞膜 ― 物質の出入りを調節する。
    • 細胞質 ― 多くの化学反応が行われるゼリー状の液体。
    • 核 ― 細胞の活動を統制し、遺伝物質を保持する。
    • リボソーム ― タンパク質が合成される場所。
    • ミトコンドリア ― エネルギーを放出するための呼吸が行われる場所。
    • 細胞壁 ― セルロースで作られており、植物細胞に強さと固定された形状を与える。
    • 葉緑体 ― 光を捕らえて光合成を行う緑色の色素であるクロロフィルを含む。
    • 大きな液胞 ― 細胞液で満たされており、植物細胞を硬く保つのを助ける。

    細菌細胞

    細菌は原核生物であり、その細胞には核がありません。代わりに、DNAは細胞質内で緩やかに存在する一本のループ(環)です。細菌には小さな追加のDNA輪であるプラスミドも持っています。細菌細胞には細胞壁と細胞膜、細胞質、リボソームがありますが、ミトコンドリアや葉緑体はありません。

    ラベル付きの細菌細胞:細胞質を内包する細胞壁と膜、その中にDNAの一本のループ、小さなプラスミド、リボソームがあり、核がないもの
    細菌細胞には核がなく、DNAは一本のループであり、さらに小さなプラスミドがある
    Explore · ⁨探索⁩

    Explore the parts of a cell · ⁨細胞の構造を確認する⁩

    Tap each part of the cell to see what it does. Some parts (cell wall, chloroplast, vacuole) are found only in plant cells. · ⁨細胞の各部分タップするとその機能が見られます。一部の構造(細胞壁、葉緑体、液胞)は植物細胞にのみ存在します。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    cells/selz/ 細胞
    plant/plænt/ 植物
    animal/ˈænɪml/ 動物
    bacterium/bækˈtɪərɪəm/ 細菌
    division/dɪˈvɪʒn/ 分裂
    cell membrane/sel ˈmembreɪn/ 細胞膜
    cytoplasm/ˈsaɪtəplæzəm/ 細胞質
    ribosomes/ˈrɪbəsəʊmz/ リボソーム
    nucleus/ˈnjuːklɪəs/ 核
    mitochondria/ˌmaɪtəˈkɒndrɪə/ ミトコンドリア
    cell wall/sel wɔːl/ 細胞壁
    chloroplasts/ˈklɔːrəʊplæsts/ 葉緑体
    vacuole/ˈvækjuːəʊl/ 液胞
    genetic material/dʒɪˈnetɪk məˈtɪərɪəl/ 遺伝物質
    proteins/ˈprəʊtiːnz/ タンパク質
    respiration/ˌrespɪˈreɪʃn/ 呼吸作用
    energy/ˈenədʒi/ エネルギー
    cellulose/ˈseljuːləʊs/ セルロース
    chlorophyll/ˌklɔːrəʊˈfɪl/ クロロフィル
    photosynthesis/ˌfəʊtəʊˈsɪnθəsɪs/ 光合成
    cell sap/sel sæp/ 細胞液
    prokaryote/ˈprɒkərɪəʊt/ 原核生物
    plasmids/ˈplæzmɪdz/ プラスミド
    2.1

    Specialised cells · ⁨特化した細胞⁩

    English

    Most cells are specialised cells 特化细胞 — their shape and parts suit one special job.

    Cell Job How its shape helps
    ciliated cells 纤毛细胞 move mucus 黏液 along the trachea 气管 and bronchi 支气管 tiny hairs (cilia) on top sweep the mucus along
    root hair cells 根毛细胞 absorption 吸收 of water and minerals from the soil a long, thin "hair" gives a large surface
    palisade mesophyll cells 栅栏叶肉细胞 photosynthesis packed with chloroplasts, near the top of the leaf
    neurones 神经元 carry electrical impulses 电脉冲 very long, to reach far across the body
    red blood cells 红细胞 transport oxygen 氧气 no nucleus and a dish shape, to carry more oxygen
    sperm 精子 and egg cells 卵细胞 reproduction the sperm can swim; the egg cell stores food

    Sperm and egg cells are the sex cells, called gametes 配子.

    日本語

    ほとんどの細胞は特化した細胞であり、その形状と部分は特定の機能に適しています。

    3つの特化した細胞:赤血球、根毛細胞、神経細胞。それぞれその機能に適しています
    分化細胞はそれぞれの機能に適した形をしている
    細胞 機能 形状がどのように役立つか
    繊毛細胞 気管と支气管に沿って粘液を移動させる 上部にある微細な毛(繊毛)が粘液を押し流す
    根毛細胞 土壌からの水分と無機塩類の吸収 長い細い「毛」が大きな表面積を持つ
    掌状葉肉細胞 光合成 クロロプラストに富み、葉の上部に近い
    神経細胞 電気信号を運ぶ 非常に長く、体の遠くまで届く
    赤血球 酸素を運搬 核がなく皿状であるため、より多くの酸素を運べる
    精子と卵細胞 生殖 精子は泳げます;卵細胞は栄養を蓄える

    精子と卵細胞は性細胞であり、ゲノムと呼ばれます。

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    specialised cells/ˈspeʃəlaɪzd selz/ 特化した細胞
    ciliated cells/ˈsɪlɪeɪtɪd selz/ 繊毛細胞
    mucus/ˈmjuːkəs/ 粘液
    trachea/trəˈkɪə/ 気管
    bronchi/ˈbrɒŋkaɪ/ 気管支
    root hair cells/ruːt heə selz/ 根毛細胞
    absorption/əbˈsɔːpʃn/ 吸収
    palisade mesophyll cells/ˈpælɪseɪd ˈmesəfɪl selz/ palisade mesophyll cells(柱状組織細胞)
    neurones/ˈnjuːrəʊnz/ 神経細胞
    electrical impulses/ɪˈlektrɪkl ˈɪmpʌlsɪz/ 電気インパルス
    red blood cells/red blʌd selz/ 赤血球
    oxygen/ˈɒksɪdʒn/ 酸素
    sperm/spɜːm/ 精子
    egg cells/eɡ selz/ 卵細胞
    gametes/ˈɡæmiːts/ 生殖胞(ガメート)
    organism/ˈɔːɡənɪzəm/ 生物体
    tissue/ˈtɪʃuː/ 組織
    muscle/ˈmʌsl/ 筋肉
    2.1

    Levels of organisation · ⁨組織化のレベル⁩

    English

    An organism 生物体 made of many cells is built up in levels, from small to large:

    • cell — the smallest unit of life (for example a red blood cell).
    • tissue 组织 — a group of similar cells that work together (for example muscle 肌肉).
    • organ 器官 — several different tissues that work together to do a job (for example the heart, or a leaf).
    • organ system 器官系统 — several organs that work together (for example the digestive system 消化系统, which breaks down food).
    • organism — all the organ systems together make one whole living thing.
    日本語

    多数の細胞からなる生物体は、小さいものから大きいものへと段階的に構成されます:

    • 細胞 — 生命の最小単位(例:赤血球)。
    • 組織 — 類似した細胞の集まりで、協調して機能する(例:筋肉。
    • 器官 — 異なる複数の組織が協調して特定の機能を行う(例:心臓や葉)。
    • 器官系 — 複数の器官が連携して機能する(例:食物を分解する消化器系)。
    • 生物体 — 全ての器官系が一体となって一つの生きた生物となる。
    矢印で結ばれた箱の列:細胞、次に組織、次に器官、次に器官系、次に生物体
    単一の細胞から全体までの生物体
    Explore · ⁨探索⁩

    Cell organisation lab · ⁨細胞の組織化実験⁩

    See how cells build tissues, organs and systems. · ⁨細胞が組織、器官、系を形成する方法を見てみましょう。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    organ/ˈɔːɡən/ 器官
    organ system/ˈɔːɡən ˈsɪstəm/ 器官系
    digestive system/daɪˈdʒestɪv ˈsɪstəm/ 消化器系
    2.2

    The size of cells: magnification · ⁨細胞のサイズ:倍率⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 State and use the formula: magnification = image size ÷ actual size
    2 Calculate magnification and size of biological specimens using millimetres as units 3 Convert measurements between millimetres (mm) and micrometres (μm)
    日本語
    コア サプリメント
    1 倍率=像の大きさ÷実際の大きさ の式を記述して使用せよ
    2 生物標本の倍率とサイズをミリメートル単位で計算する 3 ミリメートル(mm)とマイクロメートル(μm)間の測定値の変換を行う

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Cells are tiny, so you look at them under a microscope 显微镜, which makes them appear much larger. How many times larger the image is, is called the magnification 放大倍数.

    $$\text{magnification} = \frac{\text{image size}}{\text{actual size}}$$
    • image size = the size in the drawing or photo.
    • actual size = the real size of the specimen 标本.

    Magnification has no unit — it is just a number, for example ×250. You can rearrange the formula:

    $$\text{actual size} = \frac{\text{image size}}{\text{magnification}}, \qquad \text{image size} = \text{actual size} \times \text{magnification}$$

    Worked example. A structure is shown at a magnification of 250. Its image size is 5.00 mm. So the actual size = 5.00 ÷ 250 = 0.02 mm. Always put both sizes in the same unit before you divide.

    Changing units (Supplement)

    Cells are often measured in micrometres 微米 (μm), which are smaller than millimetres (mm):

    $$1\ \text{mm} = 1000\ \mu\text{m}, \qquad 1\ \mu\text{m} = 0.001\ \text{mm}$$

    So 0.02 mm = 20 μm. To change mm into μm, multiply by 1000. To change μm into mm, divide by 1000.

    Worked example. A cell is drawn 60 mm wide, and its real width is 30 μm. Find the magnification. First make the units match: image size = 60 mm = 60 × 1000 = 60,000 μm. Then magnification = image ÷ actual = 60,000 ÷ 30 = ×2000. If you forget to convert and divide 60 ÷ 30, you get ×2 — a thousand times too small. This is the most common mistake in the whole topic.

    日本語

    細胞は極めて微小なため、顕微鏡の下で見ます。これにより细胞 MUCH larger appears much larger. The image is how many times bigger than the actual object is called the magnification. (Note: This sentence contains mixed language in source, translating fully to Japanese as per instruction.) 画像が実際の物体よりも何倍大きいかを示すのが倍率です。

    番号付きの部品を持つ複合光学顕微鏡:上部に2つの接眼レンズ、回転台上の対物レンズ、スライドを載せる平らなステージ、側面の焦点調整ノブ、ステージ下部のランプとコンデンサー
    細胞を観察するために用いる光学顕微鏡
    $$\text{magnification} = \frac{\text{image size}}{\text{actual size}}$$
    画像サイズが上、倍率と実寸法が下の公式三角形;読み取りたい数量を覆うと公式が見える
    三角形で読み取りたい数量を覆って公式を確認する
    • 画像サイズ = 図や写真におけるサイズ。
    • 実寸法 = 標本の実際のサイズ。

    倍率には単位がありません — 単なる数値です(例:×250)。公式を変形できます:

    $$\text{actual size} = \frac{\text{image size}}{\text{magnification}}, \qquad \text{image size} = \text{actual size} \times \text{magnification}$$

    ** worked example.** 某構造物が倍率250で描かれています。その画像サイズは5.00 mmです。したがって実寸法 = 5.00 ÷ 250 = 0.02 mm。割る前に両方のサイズを必ず同じ単位にしてください。

    単位の換算(補充教材)

    細胞は通常マイクロメートル (μm) で測定され、これはミリメートル (mm) よりも小さい:

    $$1\ \text{mm} = 1000\ \mu\text{m}, \qquad 1\ \mu\text{m} = 0.001\ \text{mm}$$

    つまり 0.02 mm = 20 μm です。mm を μm に変えるには1000を掛け、μm を mm に変えるには1000で割ります。

    ** worked example.** 細胞の図の幅が60 mm、実際の幅が30 μmの場合、倍率を求めよ。まず単位を合わせる:図のサイズ = 60 mm = 60 × 1000 = 60,000 μm。次に倍率 = 図のサイズ ÷ 実寸法 = 60,000 ÷ 30 = ×2000。変換を忘れて60 ÷ 30 を計算すると×2となり、正解の千分の一になってしまう。これが本トピックにおける最も一般的なミスである。

    Explore · ⁨探索⁩

    Magnification lab · ⁨拡大率実験⁩

    magnification = image size / actual size · ⁨拡大率 = 画像サイズ / 実寸⁩

    Change actual size and see how image size links to magnification. · ⁨実際のサイズを変えて、画像サイズと拡大率の関係を確認します。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    microscope/ˈmaɪkrəskəʊp/ 顕微鏡
    magnification/ˌmæɡnɪfɪˈkeɪʃn/ 倍率
    specimen/ˈspesɪmən/ 標本
    micrometres/ˈmaɪkrəʊmiːtəz/ マイクロメートル
    2.2

    Exam tips · ⁨試験対策⁩

    English
    • A plant cell has a cell wall, a large vacuole and chloroplasts; an animal cell has none of these. Both have a nucleus, cytoplasm, cell membrane, mitochondria and ribosomes.
    • A cell with no nucleus but with plasmids and a loop of DNA is a bacterium.
    • For magnification, cover the quantity you want: magnification = image ÷ actual; actual = image ÷ magnification.
    • Always convert to the same unit before you calculate. Remember 1 mm = 1000 μm.
    • For a specialised cell, link its job to the one feature that suits it (for example a red blood cell has no nucleus, so it can hold more oxygen).
    日本語
    • 植物細胞には細胞壁、大型液胞、クロロプラストがあり、動物細胞にはこれらが存在しない。両方とも核、シトoplast、細胞膜、ミトコンドリア、リボソームを持つ。
    • 核を持たず、プラスミドと環状DNAを持つ細胞は細菌である。
    • 倍率については、読み取りたい数量を覆う:倍率 = 画像 ÷ 実寸法;実寸法 = 画像 ÷ 倍率。
    • 計算する前に必ず同じ単位に変換すること。1 mm = 1000 μm を覚えておこう。
    • 特化した細胞については、その機能に最適な特徴を結びつける(例:赤血球は核がないため、より多くの酸素を保持できる)。
  • 3

    Movement into and out of cells · ⁨細胞内外への移動⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    3.1

    Diffusion · ⁨拡散⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe diffusion as the net movement of particles from a region of their higher concentration to a region of their lower concentration (i.e. down a concentration gradient), as a result of their random movement
    2 State that the energy for diffusion comes from the kinetic energy of random movement of molecules and ions
    3 State that some substances move into and out of cells by diffusion through the cell membrane
    4 Describe the importance of diffusion of gases and solutes in living organisms
    5 Investigate the factors that influence diffusion, limited to: surface area, temperature, concentration gradient and distance
    日本語
    コア サプリメント
    1 拡散とは、粒子のランダム運動の結果、濃度が高い領域から低い領域へ向かう正味移動(すなわち濃度勾配に沿った移動)であることを説明する
    2 拡散に必要なエネルギーは、分子およびイオンのランダム運動による運動エネルギーに由来すると述べる
    3 一部の物質は細胞膜を介して拡散により細胞内外に移動すると述べる
    4 生体におけるガスおよび溶質の拡散の重要性について説明する
    5 拡散に影響を与える要因を調査する。表面積、温度、濃度勾配、距離に限定する

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English
    Diffusion: random motion, one-way flow

    Diffusion 扩散 is the net movement 净移动 of particles 粒子 from a region of their higher concentration 浓度 to a region of their lower concentration. We say the particles move down a concentration gradient 浓度梯度.

    The particles spread out because of their own random movement 随机运动. The energy 能量 for diffusion comes from the kinetic energy 动能 of the random movement of molecules 分子 and ions 离子 — so diffusion needs no extra energy.

    Some substances pass into and out of cells by diffusion through the cell membrane 细胞膜.

    Why diffusion matters. Many gases 气体 and dissolved substances (solutes 溶质) move by diffusion in living things. For example, oxygen 氧气 diffuses into cells for respiration, and carbon dioxide 二氧化碳 diffuses out.

    The rate of diffusion changes with four factors:

    Factor Diffusion is faster when…
    surface area 表面积 the surface is larger
    temperature 温度 it is hotter (particles move faster)
    concentration gradient the difference in concentration is bigger
    distance the distance to travel is shorter (a thinner barrier)
    日本語
    拡散:ランダム運動、一方向の流動

    拡散とは、粒子が濃度が高い領域から低い領域へ向かう正味移動のことです。粒子は濃度勾配に沿って動くと表現します。

    粒子は自身のランダムな運動によって広がり、拡散所需的エネルギーは分子やイオンのランダムな運動による運動エネルギーに由来するため、拡散には追加のエネルギーは必要ありません。

    一部の物質は細胞膜を介して拡散によって細胞内・外へ出入りします。

    細胞膜の片側に密集した粒子が、もう一方の側へ広がり、矢印が希薄な側への正味移動を示している
    拡散:粒子は高い濃度から低い濃度へ、勾配に沿って移動する

    なぜ拡散が重要か。 多くのガスや溶解物質(溶質)は、生物体内で拡散によって移動します。例えば、酸素は呼吸のために細胞内へ拡散し、二酸化炭素は体外へ拡散します。

    拡散速度は4つの要因によって変化します:

    要因 拡散が速くなる条件…
    表面積 表面が大きい場合
    温度 熱い場合(粒子の運動が速くなる)
    濃度勾配 濃度の差が大きい場合
    距離 移動すべき距離が短い(障壁が薄い)場合
    Explore · ⁨探索⁩

    Diffusion and osmosis · ⁨拡散と浸透⁩

    Set the concentration on each side and watch particles spread from high to low until balanced. · ⁨両側の濃度を設定し、粒子が高い方から低い方へ拡がり、均等になるまで様子を見よ。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    diffusion/dɪˈfjuːʒn/ 拡散
    net movement/net ˈmuːvmənt/ 正味移動
    particles/ˈpɑːtɪklz/ 粒子
    concentration/ˌkɒnsənˈtreɪʃn/ 濃度
    concentration gradient/ˌkɒnsənˈtreɪʃn ˈɡreɪdɪənt/ 濃度勾配
    random movement/ˈrændəm ˈmuːvmənt/ ランダム運動
    energy/ˈenədʒi/ エネルギー
    kinetic energy/kɪˈnetɪk ˈenədʒi/ 運動エネルギー
    molecules/ˈmɒlɪkjuːlz/ 分子
    ions/ˈaɪɒnz/ イオン
    cell membrane/sel ˈmembreɪn/ 細胞膜
    gases/ˈɡæsɪz/ 気体である
    solutes/ˈsɒljuːts/ 溶質
    oxygen/ˈɒksɪdʒn/ 酸素
    carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ 二酸化炭素
    surface area/ˈsɜːfɪs ˈeərɪə/ 表面積
    temperature/ˈtemprɪtʃə/ 温度
    solvent/ˈsɒlvənt/ 溶媒
    dissolve/dɪˈsɒlv/ 溶解する
    solution/səˈluːʃn/ 溶液
    digestion/daɪˈdʒestʃn/ 消化
    excretion/ekˈskreʃn/ 排泄
    3.2

    Osmosis · ⁨浸透⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe the role of water as a solvent in organisms with reference to digestion, excretion and transport 7 Describe osmosis as the net movement of water molecules from a region of higher water potential (dilute solution) to a region of lower water potential (concentrated solution), through a partially permeable membrane
    2 State that water diffuses through partially permeable membranes by osmosis
    3 State that water moves into and out of cells by osmosis through the cell membrane
    4 Investigate osmosis using materials such as dialysis tubing
    5 Investigate and describe the effects on plant tissues of immersing them in solutions of different concentrations 8 Explain the effects on plant cells of immersing them in solutions of different concentrations by using the terms: turgid, turgor pressure, plasmolysis, flaccid
    9 Explain the importance of water potential and osmosis in the uptake and loss of water by organisms
    6 State that plants are supported by the pressure of water inside the cells pressing outwards on the cell wall
    日本語
    コア サプリメント
    1 消化、排泄、輸送との関連で、生体における水溶性溶媒としての水の役割について説明する 7 浸透とは、半透膜を介して、水分ポテンシャルが高い領域(希薄溶液)から低い領域(濃縮溶液)へ向かう水分子の正味移動であることを説明する
    2 水は半透膜を介して浸透によって拡散すると述べる
    3 水は細胞膜を介して浸透によって細胞内外に移動すると述べる
    4 透析管などの材料を用いて浸透を調査する
    5 異なる濃度の溶液に植物組織を浸漬した際の影響を調査・説明する 8 異なる濃度の溶液に植物細胞を浸漬した際の影響を、硬直、膨圧、質壁離脱、軟弱といった用語を用いて説明する
    9 生体の水分吸収および失水における水分ポテンシャルおよび浸透の重要性について説明する
    6 植物は、細胞内の水圧が細胞壁に対して外向きに働くことで支持されていると述べる

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English
    Osmosis: water crosses the membrane

    Water as a solvent

    Water is a very good solvent 溶剂 — many substances dissolve 溶解 in it to make a solution 溶液. This matters for digestion 消化 (food must dissolve before it can be used), excretion 排泄 (wastes are carried away dissolved in water) and transport 运输 (substances travel around the body dissolved in blood and sap).

    What osmosis is

    Osmosis 渗透 is a special kind of diffusion: the net movement of water across a partially permeable membrane 半透膜. This kind of membrane has tiny holes that let small water molecules through but hold back larger solute particles. Water moves into and out of cells by osmosis through the cell membrane.

    A concentrated solution has a lot of dissolved solute and little water. A dilute solution has little solute and a lot of water.

    (Supplement) Osmosis is the net movement of water molecules from a region of higher water potential 水势 (a dilute solution — more water) to a region of lower water potential (a concentrated solution — less water), through a partially permeable membrane.

    Osmosis and plant cells

    When you put plant tissue into different solutions, water moves by osmosis:

    • In pure water or a dilute solution, water moves into the cells. The cells swell and become firm, or turgid 膨胀. The water presses outward on the cell wall; this outward push is the turgor pressure 膨压. Turgid cells make a plant stand up straight — this is how plants are supported.
    • In a concentrated solution, water moves out of the cells. The cells lose their firmness and become soft, or flaccid 松软.
    • (Supplement) If even more water leaves, the cell membrane pulls away from the cell wall. This is plasmolysis 质壁分离.

    You can investigate osmosis using dialysis tubing 透析管 (an artificial partially permeable membrane), or using cylinders cut from a potato. Measure their length or mass before and after soaking. Cylinders in pure water or a dilute solution gain length and mass; cylinders in a concentrated solution lose length and mass; in a solution of equal concentration there is no change.

    Worked example. A potato cylinder has a mass of 5.0 g before soaking and 5.6 g after soaking in a dilute solution. Find the percentage change in mass.

    • change in mass = 5.6 - 5.0 = 0.6 g (a gain).
    • percentage change = change ÷ starting mass × 100 = 0.6 ÷ 5.0 × 100 = +12%.

    A positive answer means the cylinder gained water, so the solution was more dilute than the cell contents. Always work out the percentage change, not just the change in grams — it lets you compare cylinders that started at different masses fairly.

    日本語
    浸透:水が膜を越える
    顕微鏡下で観察された赤血球
    赤血球:水は浸透によって細胞内・外へ出入りする。

    溶媒としての水

    水は非常に良い溶媒であり、多くの物質がこれを溶解して溶液を作ります。これは消化(食物は使用される前に溶解する必要がある)、排泄(廃棄物は水に溶解して運ばれる)、輸送(物質は血液や樹液に溶解して体内を移動する)において重要です。

    浸透とは何か

    浸透圧は拡散の一種で、水分子が半透膜を介して移動する現象です。この膜には小さな穴があり、小さい水分子は通しますが、大きい溶質粒子は通過できません。水は細胞膜を介して浸透によって細胞内へ出入りします。

    **濃度が高い溶液(濃溶液)**は多くの溶解した溶質と少ない水を含みます。**希な溶液(稀溶液)**は少量の溶質と多くの水を含みます。

    小さな水分子は半透膜を双方向に移動しますが、全体としては濃い側へ向かい、大きな溶質粒子は通過できません
    浸透圧:水は半透膜を通過しますが、溶質は通過しません

    (補足) 浸透圧とは、水ポテンシャルが高い領域(希な溶液=水が多い)から水ポテンシャルが低い領域(濃い溶液=水が少ない)へ、半透膜を介して水分子が正味で移動することです。

    浸透圧と植物細胞

    植物組織を異なる溶液に入れると、浸透圧によって水が動きます:

    • 純水または希な溶液では、水は細胞の中へ入ります。細胞は膨らんで硬くなり、膨張状態(たっぎり) になります。水が細胞壁を外側へ押し付けます。この外への押し力は膨圧と呼ばれます。膨張した細胞が植物を直立させるため、これが植物の支持機構となります。
    • 濃い溶液では、水は細胞の外へ出ます。細胞は硬さが失われて柔らかくなり、萎縮状態(フラシッド) になります。
    • (補足) さらに水が出ると、細胞膜が細胞壁から引き離されます。これを質壁分離と呼びます。
    3つの植物細胞:膜が壁に密着した膨張状態の細胞、膜が引き込まれた萎縮状態の細胞、膜が壁から完全に引き離れた質壁分離した細胞
    植物細胞への水の流入または流出により、細胞は膨圧、萎縮、または質壁分離状態になる
    顕微鏡下での赤ネギ細胞(濃い溶液中):多くの細胞で紫色の contents が無色の長方形の細胞壁から引き離されている
    質壁分離した赤ネギ細胞:紫色の contents が細胞壁から引き離されている

    透析チューブ(人工的な半透膜)や、ジャガイモから切り出した円柱を用いて浸透圧を調べることもできます。浸漬前後の長さや質量を測ります。純水や希な溶液中的の円柱は長さと質量が増加し、濃い溶液中的の円柱は減少し、等濃度の溶液では変化しません。

    ** worked example.** ジャガイモの円柱の浸漬前の質量は5.0 g、希な溶液への浸漬後の質量は5.6 gでした。質量の変化率を求めよ。

    • 質量の変化量 = 5.6 - 5.0 = 0.6 g (増加)。
    • 変化率 = 変化量 ÷ 初期質量 × 100 = 0.6 ÷ 5.0 × 100 = +12%。

    正の値は円柱が水分を吸収したことを示すため、溶液は細胞内容物よりも希であることがわかります。グラム単位の増減だけでなく必ず変化率を計算してください。これにより、初期質量が異なる円柱間でも公平に比較できます。

    Explore · ⁨探索⁩

    Osmosis · ⁨浸透⁩

    net movement down the gradient · ⁨濃度勾配に沿った正味の移動⁩

    A difference in concentration drives net movement until both sides are equal. · ⁨濃度の差が正味の移動を駆動し、両側が等しくなるまで続きます。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    osmosis/ɒzˈməʊsɪs/ 浸透圧
    partially permeable membrane/ˈpɑːʃəli ˈpɜːməbl ˈmembreɪn/ 半透膜
    water potential/ˈwɔːtə pəˈtenʃl/ 水ポテンシャル
    turgid/ˈtɜːdʒɪd/ 膨圧状態(turgid)
    turgor pressure/ˈtɜːɡə ˈpreʃə/ 膨圧
    flaccid/ˈflæsɪd/ 萎変した(軟弱な)
    plasmolysis/plæzˈmɒləsɪs/ 質壁分離
    dialysis tubing/daɪˈæləsɪs ˈtjuːbɪŋ/ 透析チューブ
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    3.3

    Active transport · ⁨能動輸送⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe active transport as the movement of particles through a cell membrane from a region of lower concentration to a region of higher concentration (i.e. against a concentration gradient), using energy from respiration 2 Explain the importance of active transport as a process for movement of molecules or ions across membranes, including ion uptake by root hairs
    3 State that protein carriers move molecules or ions across a membrane during active transport
    日本語
    コア サプリメント
    1 能動輸送とは、呼吸から得たエネルギーを用いて、粒子を濃度の低い領域から濃度の高い領域(すなわち濃度勾配に逆らって)へ細胞膜を通過させる movement であることを説明する 2 能動輸送が分子やイオンを膜を越えて移動させるプロセスとして重要であること、および根毛によるイオン吸収などを含む具体例を説明する
    3 能動輸送中にタンパク質キャリアが分子やイオンを膜を越えて移動させることを述べる

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English
    Active transport vs diffusion

    Active transport 主动运输 is the movement of particles through a cell membrane from a region of lower concentration to a region of higher concentration — that is, against the concentration gradient. Because this is "uphill", it needs energy from respiration 呼吸作用.

    (Supplement) Active transport lets a cell take in useful molecules or ions even when they are already more concentrated inside the cell. For example, root hairs 根毛 take up mineral ions from the soil by active transport. Protein carriers 载体蛋白 in the membrane pick up the molecules or ions and carry them across, using energy.

    日本語
    能動輸送 vs 拡散

    能動輸送とは、粒子が細胞膜を介して濃度が低い領域から濃度が高い領域へ移動することです。つまり、濃度勾配に逆らって移動します。「上り坂」であるため、呼吸によるエネルギーが必要です。

    細胞膜のキャリアタンパク質が低濃度側の粒子を受け取り、呼吸によるエネルギーを使って高濃度側へ運ぶ
    能動輸送はエネルギーとキャリアタンパク質を使用して、濃度勾配に逆らって粒子を移動させます

    (補足) 能動輸送により、細胞は内部にすでに高い濃度がある場合でも有用な分子やイオンを取り込むことができます。例えば、根毛は能動輸送によって土壌から鉱物イオンを吸収します。膜上のタンパク質キャリアが分子やイオンを受け取り、エネルギーを使って膜を越えて運びます。

    Explore · ⁨探索⁩

    Active transport step by step · ⁨能動的輸送のステップバイステップ⁩

    Step the carrier protein through its cycle: it uses energy from ATP to move a particle against the gradient, from low to high. · ⁨キャリアタンパク質をサイクルを通じて一歩ずつ操作します:ATP由来のエネルギーを使って、粒子を濃度勾配に逆らって、低濃度から高濃度へ移動させます。⁩

    Explore · ⁨探索⁩

    Active transport — pumping uphill · ⁨能動的輸送 — 上り坂へのポンピング⁩

    Unlike diffusion, active transport moves substances AGAINST the concentration gradient, so it needs energy. · ⁨拡散と異なり、能動的輸送は物質を濃度勾配に逆らって移動させるため、エネルギーを必要とする。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    transport/ˈtrænspɔːt/ 輸送
    active transport/ˈæktɪv ˈtrænspɔːt/ 能動輸送
    respiration/ˌrespɪˈreɪʃn/ 呼吸作用
    root hairs/ruːt heəz/ 根毛
    protein carriers/ˈprəʊtiːn ˈkærɪəz/ タンパク質キャリア
    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    3.3

    Comparing the three processes · ⁨3つのプロセスの比較⁩

    English
    Process Direction Energy from respiration? What moves
    diffusion high → low concentration no particles, gases, solutes
    osmosis high → low water potential no water only
    active transport low → high concentration (against the gradient) yes molecules and ions
    日本語
    プロセス 方向 呼吸からのエネルギー? 移動するもの
    拡散 高濃度 → 低濃度 いいえ 粒子、気体、溶質
    浸透圧 高水ポテンシャル → 低水ポテンシャル いいえ 水のみ
    能動輸送 低濃度 → 高濃度(勾配に逆らう) はい 分子とイオン
    3.3

    Exam tips · ⁨試験対策⁩

    English
    • Always write net movement: particles move both ways, but the overall flow is down the gradient (for diffusion and osmosis).
    • Osmosis moves water only, and only through a partially permeable membrane. Diffusion can move many kinds of particle.
    • Only active transport uses energy from respiration, and only it goes against the gradient.
    • For the potato or plant experiment: water in → turgid, longer and heavier; water out → flaccid, shorter and lighter; equal concentration → no change.
    • A larger surface area, higher temperature, steeper concentration gradient and shorter distance all make diffusion faster.
    日本語
    • 常に正味の移動として記述します:粒子は両方向に動きますが、全体としての流れは勾配を下向きです(拡散および浸透圧の場合)。
    • 浸透圧は水のみを移動させ、かつ半透膜を介してのみ行われます。拡散は多種多様な粒子を移動させることができます。
    • 能動輸送だけが呼吸によるエネルギーを使用し、唯一勾配に逆らって移動します。
    • ジャガイモや植物の実験において:水入り→膨張、長く重く;水出し→萎縮、短く軽く;等濃度→変化なし。
    • 表面積が大きいほど、温度が高いほど、濃度勾配が急なほど、距離が短いほど、拡散は速くなります。
  • 4

    Biological molecules · ⁨生体分子⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    4.1

    The chemical elements in food · ⁨食品中の化学元素⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 List the chemical elements that make up: carbohydrates, fats and proteins
    2 State that large molecules are made from smaller molecules, limited to: (a) starch, glycogen and cellulose from glucose (b) proteins from amino acids (c) fats and oils from fatty acids and glycerol
    3 Describe the use of: (a) iodine solution test for starch (b) Benedict’s solution test for reducing sugars (c) biuret test for proteins (d) ethanol emulsion test for fats and oils (e) DCPIP test for vitamin C 4 Describe the structure of a DNA molecule: (a) two strands coiled together to form a double helix (b) each strand contains chemicals called bases (c) bonds between pairs of bases hold the strands together (d) the bases always pair up in the same way: A with T, and C with G (full names are not required)
    日本語
    コア サプリメント
    1 炭水化物、脂質、タンパク質を構成する化学元素を列挙する
    2 大きな分子が小さな分子から作られることを述べる(以下の範囲に限る:(a) ストarch、グリコーゲン、セルロースはグルコースから (b) タンパク質はアミノ酸から (c) 脂肪および油は脂肪酸およびグリセロールから)
    3 以下の試験の使用法を説明する: (a) デンプンに対するヨウ素溶液テスト (b) 還元糖 against ベネディクト溶液テスト (c) タンパク質 against ビュレットテスト (d) 脂質・油 against エタノール乳濁液テスト (e) ビタミンC against DCPIPテスト 4 DNA分子の構造を説明する: (a) 2本の鎖が絡み合って二重らせんを形成する (b) 各鎖には塩基と呼ばれる化学物質が含まれる (c) 塩基対間の結合が鎖同士を結んでいる (d) 塩基は常に一定の組み合わせで対になる:AはTと、CはGと(正式名称は不要である)

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Living things are built from a few kinds of molecule 分子. The most important are carbohydrates, fats and proteins. Each is made from a small number of chemical elements 元素.

    • Carbohydrates 碳水化合物 and fats 脂肪 contain three elements: carbon 碳 (C), hydrogen 氢 (H) and oxygen (O).
    • Proteins 蛋白质 contain carbon, hydrogen and oxygen too, plus nitrogen 氮 (N). (Some proteins also contain sulfur, S.)
    日本語
    生きたパンの loaf
    パンは炭水化物に富んでおり、主食の主要グループの一つです。
    炭水化物と脂質は炭素、水素、酸素を含み、タンパク質も窒素を含みます
    炭水化物と脂肪はC、H、Oを含み、タンパク質には窒素も含まれます

    生物はいくつかの種類の分子で構成されています。最も重要なのは炭水化物、脂質、タンパク質です。それぞれは少数の化学的元素から作られています。

    • 炭水化物と脂質は3つの元素を含みます:炭素(C)、水素(H)、酸素(O)。
    • タンパク質は炭素、水素、酸素に加え、窒素(N)を含みます。(一部には硫黄 S も含まれるものがあります。)
    Explore · ⁨探索⁩

    Biological molecules lab · ⁨生体分子実験室⁩

    Classify food molecules by their main job in cells. · ⁨細胞内の主な役割に基づいて食物分子を分類する。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    elements/ˈelɪmənts/ 元素
    carbohydrates/ˌkɑːbəʊˈhaɪdreɪts/ 炭水化物
    fats/fæts/ 脂質
    carbon/ˈkɑːbən/ 炭素
    hydrogen/ˈhaɪdrədʒn/ 水素
    proteins/ˈprəʊtiːnz/ タンパク質
    nitrogen/ˈnaɪtrədʒn/ 窒素
    4.1

    Building large molecules from small ones · ⁨小さな分子から大きな分子を作る⁩

    English

    Large molecules are made by joining many small molecules together, like beads on a string.

    Large molecule Built from
    starch 淀粉, glycogen 糖原 and cellulose 纤维素 many glucose 葡萄糖 units
    proteins amino acids 氨基酸
    fats and oils fatty acids 脂肪酸 and glycerol 甘油

    Starch and glycogen are energy stores; cellulose makes plant cell walls. Proteins are built from about 20 different kinds of amino acid joined in a chain. One fat molecule is made from three fatty acids joined to one glycerol.

    日本語

    大きな分子は、紐のビーズのように多数の小さな分子をつなぎ合わせて作られます。

    巨大分子 構成要素
    デンプン、グリコーゲンおよびセルロース 多数のグルコース単位
    タンパク質 アミノ酸
    脂質(脂肪・油) 脂肪酸およびグリセロール

    デンプンとグリコーゲンはエネルギー貯蔵物質であり、セルロースは植物細胞壁を形成する。タンパク質は約20種類の異なるアミノ酸が鎖状に結合して作られる。1つの脂質分子は、1つのグリセロールに3つの脂肪酸が結合して形成される。

    小さな単体が大きな分子に結合する様子を示す3段の図:グルコースからデンプンへ、アミノ酸からタンパク質へ、グリセロール+脂肪酸から脂質への形成過程
    巨大分子は、紐に並んだビーズのように、多数の小さな単体を結合させることで形成される
    ポテトのデンプン粒の偏光顕微写真:卵形をした多数の粒子が鮮やかな虹色の交差パターンを示している
    顕微鏡で見たポテトのデンプン粒 — 各粒子は多数のグルコース単位から構成されている
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    molecule/ˈmɒlɪkjuːl/ 分子
    starch/stɑːtʃ/ デンプン
    glycogen/ˈɡlaɪkədʒn/ グリコーゲン
    cellulose/ˈseljuːləʊs/ セルロース
    glucose/ˈɡluːkəʊs/ ブドウ糖
    amino acids/əˈmiːnəʊ ˈæsɪdz/ アミノ酸
    fatty acids/ˈfæti ˈæsɪdz/ 脂肪酸
    glycerol/ˈɡlɪsərɒl/ グリセロール
    iodine solution/ˈaɪədiːn səˈluːʃn/ ヨウ素溶液
    reducing sugars/rɪˈdjuːsɪŋ ˈʃʊɡəz/ 還元糖
    Benedict's solution/ˈbenɪdɪkts səˈluːʃn/ ベンディクト溶液
    biuret/ˈbɪjuːrət/ ビュレット
    ethanol/ˈeθənɒl/ エタノール
    emulsion/ɪˈmʌlʃn/ 乳化試験
    vitamin/ˈvɪtəmɪn/ ビタミン
    genetic material/dʒɪˈnetɪk məˈtɪərɪəl/ 遺伝物質
    strands/strændz/ 鎖
    4.1

    Food tests · ⁨食品検査⁩

    English

    You can test a piece of food to find out which substances it contains. Add the test chemical and watch for a colour change.

    Food substance Test Positive result
    starch add iodine solution 碘液 orange-brown → blue-black
    reducing sugars 还原糖 (such as glucose) add Benedict's solution 本尼迪特试剂 and heat blue → brick-red / orange
    protein add biuret 双缩脲 solution blue → purple
    fats and oils ethanol 乙醇 emulsion 乳浊液 test a cloudy white layer forms
    vitamin 维生素 C add to blue DCPIP blue → colourless

    Two things to remember: only the Benedict's test needs heat; and DCPIP loses its colour (goes colourless), while the other tests gain a new colour.

    Worked example. A student tests an unknown food. Iodine solution stays orange-brown. Benedict's solution, after heating, turns brick-red. Biuret solution turns purple. What does the food contain? Iodine staying orange-brown is a negative result, so there is no starch. Brick-red is a positive Benedict's result, so reducing sugar is present. Purple is a positive biuret result, so protein is present. The food contains reducing sugar and protein, but no starch. "No colour change" is a real result - it tells you the substance is absent.

    日本語

    食品の断片に対して検査を行うことで、含まれている物質を確認できる。検査試薬を加えて色の変化を観察する。

    食品成分 検査方法 陽性結果
    デンプン ヨウ素溶液を加える オレンジ褐色 → 青黒色
    還元糖(グルコースなど) ベネディクト溶液を加えて加熱する 青色 → 砖赤色/オレンジ色
    タンパク質 バイアル溶液を加える 青色 → 紫色
    脂質(脂肪・油) エタノールによる乳化試験 白く濁った層が形成される
    ビタミンC 青色DCPIPに加える 青色 → 無色

    覚えておくべき2点:ベネディクト試験のみ加熱が必要であること、およびDCPIPは色が失われて無色になる一方、他の検査では新しい色が得られること。

    食品検査のチャート:デンプン、還元糖、タンパク質、脂質、ビタミンCについて、開始色が陽性結果の色に変化する様子を示す
    各食品テストは陽性結果に対して独自の色の違いを示します
    ベネディクト試験後の試験管:液体がオレンジ色になり、底部に砖赤色の沈殿物が沈んでいる
    実生活におけるベネディクト試験:青色は還元糖がないことを示し、オレンジ色〜砖赤色の沈殿物は還元糖が存在することを示す

    ** worked example.** ある生徒が未知の食品を検査した。ヨウ素溶液はオレンジ褐色のままだった。ベネディクト溶液を加熱後には砖赤色になった。バイアル溶液は紫色になった。この食品には何が含まれているか?ヨウ素溶液がオレンジ褐色のままなのは陰性結果なので、デンプンは含まれていない。砖赤色はベネディクト試験の陽性結果なので、還元糖が存在する。紫色はバイアル試験の陽性結果なので、タンパク質が存在する。この食品には還元糖とタンパク質が含まれているが、デンプンは含まれていない。「色変化なし」も実際の結果であり、その物質が存在しないことを示している。

    Explore · ⁨探索⁩

    Food test lab · ⁨食品試験実験室⁩

    Follow how the test result reveals the nutrient in a sample. · ⁨試験結果がサンプル中の栄養素をどのように示すかを確認する。⁩

    4.1

    The structure of DNA (Supplement) · ⁨DNAの構造(追加事項)⁩

    English

    DNA is the genetic material 遗传物质 — it carries the instructions for building and running an organism. Its structure has four key points:

    • two strands 链 are coiled together to form a double helix 双螺旋 (like a twisted ladder).
    • each strand carries chemicals called bases 碱基.
    • bonds 化学键 between pairs of bases hold the two strands together.
    • the bases always pair in the same way: A with T, and C with G.
    日本語

    DNAは遺伝物質であり、生物体の構築と機能維持のための指示を担っている。その構造には4つの重要なポイントがある:

    • 2本の鎖が絡み合って二重らせん(ひねり入ったはしごのような形状)を形成する。
    • 各鎖には塩基と呼ばれる化学物質が携わっている。
    • 塩基対間の結合が2本の鎖を结合在一起している。
    • 塩基のペアリングは常に同じ方式で行われる:AはTと、CはGと対応する。
    DNAをひねり入ったはしごとして描いた図:2本の骨格鎖が塩基対の横木で連結されており、A–TおよびC–Gの対応関係を示す
    DNAは二重らせんであり、塩基は常にA–TおよびC–Gでペアリングする
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    double helix/ˈdʌbl ˈhiːlɪks/ 二重らせん
    bases/ˈbeɪsɪz/ 塩基
    bonds/bɒndz/ 債券
    4.1

    Exam tips · ⁨試験対策⁩

    English
    • Carbohydrates and fats are made of C, H and O. Proteins also contain N (nitrogen).
    • Learn each food test and its colour change. For reducing sugars you must heat the Benedict's solution.
    • DCPIP goes from blue to colourless; the other four tests each give a new colour.
    • In DNA, the bases pair only A–T and C–G. So if you know the bases on one strand, you can work out the other.
    日本語
    • 炭水化物と脂質はC、H、Oからなる。タンパク質にはさらにN(窒素)も含まれる。
    • 各食品検査とその色変化を覚える。還元糖については、ベネディクト溶液を加熱する必要がある。
    • DCPIPは青色から無色になる;他の4つの検査はそれぞれ新しい色を生じる。
    • DNAにおいて、塩基はA–TおよびC–Gとのみペアリングする。したがって、ある鎖の塩基が分かれば、もう一つの鎖の塩基も計算できる。
  • 5

    Enzymes · ⁨酵素⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    5.1

    What enzymes are · ⁨エンザイムとは何か⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe a catalyst as a substance that increases the rate of a chemical reaction and is not changed by the reaction
    2 Describe enzymes as proteins that are involved in all metabolic reactions, where they function as biological catalysts
    3 Describe why enzymes are important in all living organisms in terms of a reaction rate necessary to sustain life
    4 Describe enzyme action with reference to the shape of the active site of an enzyme being complementary to its substrate and the formation of products 6 Explain enzyme action with reference to: active site, enzyme-substrate complex, substrate and product
    7 Explain the specificity of enzymes in terms of the complementary shape and fit of the active site with the substrate
    5 Investigate and describe the effect of changes in temperature and pH on enzyme activity with reference to optimum temperature and denaturation 8 Explain the effect of changes in temperature on enzyme activity in terms of kinetic energy, shape and fit, frequency of effective collisions and denaturation
    9 Explain the effect of changes in pH on enzyme activity in terms of shape and fit and denaturation
    日本語
    コア サプリメント
    1 触媒が化学反応の速度を増加させ、反応自体では変化しない物質であることを記述する
    2 酵素を、すべての代謝反応に関与し、生物学的触媒として機能するタンパク質として記述する
    3 生命を維持するために必要な反応速度という観点から、なぜ酵素がすべての生物にとって重要かを説明する
    4 エンザムの活性部位の形状が基質と相補的であること、および生成物の形成に言及して酵素作用を説明する 6 活性部位、酵素-基質複合体、基質、生成物に言及して酵素作用を説明する
    7 活性部位と基質との相補的な形状と適合性について、酵素の特異性を説明する
    5 最適温度および変性について言及し、温度およびpHの変化が酵素活性に与える影響を検証・記述する 8 運動エネルギー、形状と適合性、有効衝突の頻度、および変性に言及して、温度の変化が酵素活性に与える影響を説明する
    9 形状と適合性、および変性に言及して、pHの変化が酵素活性に与える影響を説明する

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English
    Enzyme action: lock and key

    A catalyst 催化剂 is a substance that speeds up the rate 速率 of a chemical reaction 化学反应 but is not used up or changed by the reaction. The same catalyst can be used again and again.

    Enzymes 酶 are biological catalysts — catalysts made by living cells. They are proteins 蛋白质. Enzymes take part in all the reactions of metabolism 新陈代谢, so they control almost every chemical reaction in a living thing.

    Enzymes are vital. Without them, the reactions that keep you alive would be far too slow. Enzymes raise the reaction rate enough to keep the organism alive.

    日本語
    エンザイムの作用:ロック・アンド・キー
    生物学的洗剤の箱
    生物学的洗剤には、汚れを分解する酵素が含まれている。

    触媒とは、化学反応の速度を速める物質であり、反応によって消費されたり変化したりすることはない。同じ触媒を繰り返し使用できる。

    酵素は生物学的触媒であり、生体細胞によって作られた触媒である。酵素はタンパク質である。酵素は代謝におけるあらゆる反応に関与するため、生体内のほぼすべての化学反応を制御している。

    酵素は不可欠である。酵素がなければ、生命を維持するための反応は非常に遅くなりすぎる。酵素は反応速度を十分高めて、生物体を生存させることができる。

    Explore · ⁨探索⁩

    What enzymes do · ⁨酵素の働き⁩

    rate rises then plateaus · ⁨反応速度は上昇してからは一定となる⁩

    More substrate means a faster reaction — until the enzymes can't keep up. · ⁨基質が増えると反応速度が速くなるが、酵素が追いつかなくなるまでである。⁩

    5.1

    How an enzyme works · ⁨酵素の働き方⁩

    English

    Each enzyme has a special pocket called its active site 活性位点. The molecule 分子 it works on is called the substrate 底物.

    • The shape of the active site is complementary 互补 to the shape of the substrate — they fit together like a key in a lock.
    • The substrate slots into the active site. (Supplement) This makes an enzyme-substrate complex 酶底物复合物.
    • The reaction takes place, and the substrate is changed into one or more products 产物.
    • The products leave the active site, which is then free to be used again.

    Why enzymes are specific (Supplement)

    Each enzyme is specific 专一 — it works on only one kind of substrate. This is because only that substrate has the right shape to fit the active site. A substrate of a different shape will not fit, just as the wrong key will not open a lock.

    日本語
    キウイフルーツの断面画像
    キウイフルーツにはタンパク質を分解するプロテアーゼ酵素が含まれている。

    各酵素には、活性部位と呼ばれる特別なポケットがある。酵素が作用する対象となる分子は基質と呼ばれる。

    • 活性部位の形状は基質の形状と相補的であり、鍵と錠前のようにぴったりと嵌まる。
    • 基質が活性部位に嵌まる。(追加事項)これにより酵素-基質複合体が形成される。
    • 反応が起こり、基質は1つ以上の生成物に変換される。
    • 生成物が活性部位から離れると、酵素は再び利用可能な状態になる。
     notch形状の活性部位を持つ酵素:対応する基質が嵌まって酵素-基質複合体を形成し、その後2つの生成物の破片として離脱することで酵素が解放される様子
    基質が鍵のように活性部位に嵌まり、生成物として離れます

    酵素の特異性(追加事項)

    各酵素は特異的であり、特定の1種類の基質のみを作用させる。これは、その基質だけが活性部位に合う適切な形状を持っているからである。異なる形状の基質は嵌まらず、鍵が合っていないように錠前を開けない的一样である。

    1つの酵素:正しい形状の基質は活性部位に合うが、誤った形状の基質は合わない様子の図
    一致する基質のみ活性部位に適合します
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    catalyst/ˈkætəlɪst/ 触媒
    rate/reɪt/ 速度
    chemical reaction/ˈkemɪkl rɪˈækʃn/ 化学反応
    enzymes/ˈenzaɪmz/ 酵素
    proteins/ˈprəʊtiːnz/ タンパク質
    metabolism/məˈtæbəlɪzəm/ 代謝
    active site/ˈæktɪv saɪt/ active site(活性部位)
    molecule/ˈmɒlɪkjuːl/ 分子
    substrate/ˈsʌbstreɪt/ substrate(基質)
    complementary/ˌkɒmplɪˈmentəri/ 補色
    enzyme-substrate complex/ˈenzaɪm ˈsʌbstreɪt ˈkɒmpleks/ 酵素-基質複合体
    products/ˈprɒdʌkts/ 生成物
    specific/spəˈsɪfɪk/ 特定の
    5.1

    The effect of temperature and pH · ⁨温度およびpHの影響⁩

    English

    The activity of an enzyme depends on temperature 温度 and pH. You can investigate this by measuring how fast the reaction goes at different temperatures or pH values.

    Temperature

    • As the temperature rises from cold, enzyme activity speeds up. The enzyme and substrate molecules have more kinetic energy 动能, so they move faster and meet more often. (Supplement) There are more useful collisions 碰撞 each second.
    • Activity is highest at the optimum temperature 最适温度 (about 37 °C in the human body).
    • Above the optimum, activity falls fast. The heat changes the shape of the active site, so the substrate no longer fits. The enzyme is denatured 变性. Denaturation is permanent — the enzyme cannot recover.

    Worked example. A reaction finishes in 50 s at 20 °C, and in 20 s at 37 °C. Which temperature is faster, and by how much? A shorter time means a faster rate, so work out a rate with rate = 1000 ÷ time. At 20 °C the rate is 1000 ÷ 50 = 20 units; at 37 °C it is 1000 ÷ 20 = 50 units. So 37 °C is 50 ÷ 20 = 2.5 times faster. Do not say the rate "went up by 30 s" - a time is not a rate. Turn the time into a rate first, and remember the bigger rate always goes with the smaller time.

    pH

    • Each enzyme works best at one particular pH.
    • If the pH is too high or too low, the shape of the active site changes, the substrate stops fitting, and the enzyme is denatured.
    日本語

    酵素の活性は温度とpHに依存します。異なる温度やpH値における反応速度を測定することで、これを調べることができます。

    温度

    • 温度が寒さから上昇すると、酵素活性が速くなる。酵素分子と基質分子はより多くの運動エネルギーを持つため、素早く動き、より頻繁に出会う。(補足)毎秒、より有用な衝突が生じる。
    • 最適温度(人体では約37°C)において活性が最大になります。
    • 最適温度を超えると、活性は急速に低下します。熱によって活性部位の形状が変わり、基質が fit しなくなります。酵素は変性します。変性は不可逆であり、酵素は回復できません。
    反応速度対温度のプロット:速度は約37度でピークに達し、その後酵素の変性により急激に低下する
    活性は最適温度でピークに達し、その後酵素の変性に伴い急激に低下する

    ** worked example.** 反応が50 sで20 °C、20 sで37 °Cで完了する場合、どちらの温度の方が速いか、そしてどれだけ速いかを答えよ。短い時間ほど速い速度であるため、速度 = 1000 ÷時間で計算する。20 °Cでは速度は1000 ÷ 50 = 20 単位、37 °Cでは1000 ÷ 20 = 50 単位となる。したがって、37 °Cは50 ÷ 20 = 2.5 倍速い。速度が「30 sだけ上がった」と言うのは誤りであり、時間は速度ではない。まずは時間を速度に変換し、より大きい速度は常により短い時間に対応することを remembering せよ。

    pH

    • 各酵素は特定のpH値で最も良く機能します。
    • pHが過度に高いか低いと、活性部位の形状が変わり、基質が fit しなくなり、酵素は変性します。
    反応速度対pHのプロット:最適pHでピークを迎え、酵素の変性により両側で低下する鐘型曲線
    各酵素には唯一の最適pHがあり、そこから大きく外れると酵素は変性します
    Explore · ⁨探索⁩

    Temperature and enzyme activity · ⁨温度と酵素活性⁩

    Drag the temperature. Activity rises to an optimum, then falls as the enzyme denatures. · ⁨温度をドラッグせよ。活性は最適温度まで上昇し、酵素が変性すると低下する。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    temperature/ˈtemprɪtʃə/ 温度
    kinetic energy/kɪˈnetɪk ˈenədʒi/ 運動エネルギー
    collisions/kəˈlɪʒnz/ 衝突
    optimum temperature/ˈɒptɪməm ˈtemprɪtʃə/ 最適温度
    denatured/ˈdenətʃəd/ 変性した
    5.1

    Exam tips · ⁨試験対策⁩

    English
    • An enzyme is both a protein and a biological catalyst: it speeds up a reaction and is not used up.
    • Describe the shape: the active site is complementary to the substrate (the lock-and-key idea). Each enzyme is specific to one substrate.
    • Low temperature → slow (too little kinetic energy). Optimum → fastest. Too hot → denatured (the active site loses its shape, permanently).
    • The wrong pH also denatures the enzyme by changing the shape of the active site.
    • "Denatured" does not mean "killed" — enzymes are not alive. Say that the shape of the active site has changed so the substrate no longer fits.
    日本語
    • 酵素はタンパク質であり、かつ生体触媒です。反応を加速しますが、消費されません。
    • 形状を説明する:活性部位は基質に対して相補的です(鍵と錠前モデル)。各酵素は1つの基質に対して特異的です。
    • 低温 → 遅い(運動エネルギーが不足している)。最適温度 → 最速。高温すぎ → 変性(活性部位の形状を失い、永久的になる)。
    • 不適切なpHも活性部位の形状を変化させることで酵素を変性させます。
    • 「変性」は「死んだ」ことを意味しません。酵素は生き物ではありません。活性部位の形状が変わって基質がfitしなくなったと述べてください。
  • 6

    Plant nutrition · ⁨植物の栄養⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    6.1

    Photosynthesis · ⁨光合成⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe photosynthesis as the process by which plants synthesise carbohydrates from raw materials using energy from light
    2 State the word equation for photosynthesis as: carbon dioxide + water $\rightarrow$ glucose + oxygen in the presence of light and chlorophyll 10 State the balanced chemical equation for photosynthesis as: $6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$
    3 State that chlorophyll is a green pigment that is found in chloroplasts
    4 State that chlorophyll transfers energy from light into energy in chemicals, for the synthesis of carbohydrates
    5 Outline the subsequent use and storage of the carbohydrates made in photosynthesis, limited to: (a) starch as an energy store (b) cellulose to build cell walls (c) glucose used in respiration to provide energy (d) sucrose for transport in the phloem (e) nectar to attract insects for pollination
    6 Explain the importance of: (a) nitrate ions for making amino acids (b) magnesium ions for making chlorophyll
    7 Investigate the need for chlorophyll, light and carbon dioxide for photosynthesis, using appropriate controls
    8 Investigate and describe the effects of varying light intensity, carbon dioxide concentration and temperature on the rate of photosynthesis
    9 Investigate and describe the effect of light and dark conditions on gas exchange in an aquatic plant using hydrogencarbonate indicator solution
    11 Identify and explain the limiting factors of photosynthesis in different environmental conditions
    日本語
    コア サプリメント
    1 植物が光エネルギーを用いて原料から炭水化物を合成するプロセスとして光合成を記述する
    2 光合成の言葉式を「二酸化炭素+水 $\rightarrow$ 光とクロロフィルの存在下で、ブドウ糖+酸素」であると述べる 10 光合成の化学反応式を「$6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$」であると述べる
    3 クロロフィルが緑色の色素であり、葉緑体中に存在することを述べる
    4 クロロフィルが光からのエネルギーを化学エネルギーへ転換し、炭水化物の合成に寄与することを述べる
    5 光合成によって生成された炭水化物の後の利用および保存について、以下の範囲で概説する:(a) エネルギー貯蔵物質としてのデンプン (b) 細胞壁の構成要素としてのセルロース (c) 呼吸によってエネルギーを提供するために使用されるグルコース (d) 篩管による輸送のためのスクロース (e) 授粉のために昆虫を誘引するための蜜
    6 以下の重要性を説明する:(a) アミノ酸の合成に必要な硝酸イオン (b) クロロフィルの合成に必要なマグネシウムイオン
    7 適切な対照を用いて、光合成にクロロフィル、光、二酸化炭素が必要であることを検証する
    8 光強度、二酸化炭素濃度、および温度を変化させた場合の光合成速度への影響を検証・記述する
    9 バイカルボン酸指示液を用いて、水生植物における光条件および暗条件がガス交換に与える影響を検証・記述する
    11 異なる環境条件下での光合成の律速要因を同定・説明する

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English
    Photosynthesis: inputs and outputs

    Photosynthesis 光合作用 is the process by which plants make carbohydrates 碳水化合物 from simple raw materials 原料, using energy 能量 from light. It is how plants feed themselves.

    The word equation

    $$\text{carbon dioxide} + \text{water} \rightarrow \text{glucose} + \text{oxygen}$$

    In words: plants take in carbon dioxide 二氧化碳 and water, and make glucose 葡萄糖 and oxygen 氧气. This reaction can only happen in the light, and only where there is chlorophyll 叶绿素.

    (Supplement) The balanced chemical equation is:

    $$6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$$

    What chlorophyll does

    Chlorophyll is a green pigment 色素 found in the chloroplasts 叶绿体. It traps light and transfers the energy from light into energy stored in chemicals. That chemical energy is then used to build carbohydrates.

    What the plant does with the glucose

    Use What happens
    store changed to starch 淀粉, an energy store that does not dissolve
    build made into cellulose 纤维素 to build cell walls 细胞壁
    release energy broken down in respiration 呼吸作用 to release energy
    transport changed to sucrose 蔗糖 and moved around the plant in the phloem 韧皮部
    attract animals made into nectar 花蜜 to attract insects 昆虫 for pollination 传粉

    Minerals from the soil

    Plants also take up mineral ions 离子 from the soil through their roots:

    • nitrate ions 硝酸根离子 — needed to make amino acids 氨基酸 (and so proteins).
    • magnesium ions 镁离子 — needed to make chlorophyll.

    A plant short of nitrate grows poorly with weak stems; a plant short of magnesium has yellow leaves (it cannot make enough chlorophyll).

    The rate of photosynthesis

    The rate 速率 of photosynthesis depends on three things:

    • light intensity 光照强度 — more light gives a faster rate, up to a point.
    • carbon dioxide concentration 浓度 — more carbon dioxide gives a faster rate.
    • temperature 温度 — a warmer temperature is faster, until it gets so hot that the enzymes are denatured.

    (Supplement) At any moment, the one factor that is in shortest supply holds back the rate. This is called the limiting factor 限制因素. For example, on a dull day light intensity is usually the limiting factor; on a bright day carbon dioxide may be.

    Worked example. On a graph of rate against light intensity, the line rises steeply at first and then levels off flat. Which factor is limiting on each part? On the rising part, adding light raises the rate, so light intensity is the limiting factor there. On the flat part, adding more light changes nothing, so light is no longer limiting - something else is, usually carbon dioxide concentration or temperature. The test is always the same: if adding more of a factor speeds the reaction up, that factor was the one holding it back.

    Investigating photosynthesis

    To show that a plant needs light, chlorophyll and carbon dioxide, you test a leaf for starch after taking one of them away. A control 对照 keeps every other condition the same, so the test is fair. (First leave the plant in the dark to use up its starch.) A leaf with green and white parts shows starch only in the green parts, which have chlorophyll.

    You can also watch gas exchange 气体交换 in a water plant using hydrogencarbonate indicator 指示剂, which changes colour as the carbon dioxide level changes. In the light the plant takes in carbon dioxide for photosynthesis; in the dark it gives out carbon dioxide from respiration.

    日本語
    光合成:入力と出力
    日差しを背にした緑の葉
    緑の葉は光合成のために日光を捕獲します。

    光合成とは、植物が光からのエネルギーを用いて、単純な原料から炭水化物を作るプロセスです。これが植物自身の栄養源となります。

    言葉による式

    $$\text{carbon dioxide} + \text{water} \rightarrow \text{glucose} + \text{oxygen}$$

    言葉で表すと:植物は二酸化炭素と水を取り込み、ブドウ糖と酸素を作ります。この反応は光がある場合のみ、かつクロロフィルが存在する場合にのみ起こります。

    (補足) 平衡化学方程式は以下の通りです:

    $$6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$$
    太陽からの光エネルギーが到達し、二酸化炭素と水が入力され、ブドウ糖と酸素が出力されるチオプラストの模式図。下部に言葉による式を示す
    光合成は光を使って二酸化炭素と水を取り込み、ブドウ糖と酸素を作ります
    苔の葉細胞の光学顕微鏡写真:各長方形の細胞は小さな緑色の楕円形のチオプラストで満たされている
    顕微鏡下で見た同じチオプラスト:苔の葉細胞内に詰まっており、緑色はクロロフィル

    クロロフィルの役割

    クロロフィルはチオプラストに含まれる緑色色素です。光を捕らえ、光エネルギーを化学物質に蓄えられたエネルギーへ変換します。この化学エネルギー subsequently 炭水化物の合成に使われます。

    植物がブドウ糖如何使用する

    用途 内容
    貯蔵 デンプンに変換され、不溶性のエネルギー貯蔵庫となる
    構築 セルロースに変換されて細胞壁を形成する
    エネルギー放出 呼吸作用で分解され、エネルギーを放出する
    輸送 スクロースに変換され、篩管を通じて植物体内を運ばれる
    動物を惹きつける 蜜に変換され、昆虫を誘引して受粉を助ける
    ブドウ糖はデンプン、セルロース、呼吸作用、輸送に使用される
    植物が作ったブドウ糖如何利用

    土壌からの鉱物

    植物は根を通じて土壌から鉱物イオンも取り入れます:

    • 硝酸イオン — アミノ酸(およびタンパク質)の合成に必要なもの。
    • マグネシウムイオン — クロロフィルの合成に必要なもの。

    硝酸が不足した植物は茎が弱く生育不良になり、マグネシウムが不足した植物は葉が黄色くなります(クロロフィルが十分に作れないため)。

    2枚のカード:硝酸イオンはアミノ酸の合成に必要なので不足すると茎が弱く生育不良になる;マグネシウムイオンはクロロフィルの合成に必要なので不足すると葉が黄色くなる
    硝酸が不足した植物は生育不良になり、マグネシウムが不足した植物は葉が黄色くなる

    光合成の速度

    光合成の速度は3つの要因に依存します:

    • 光強度 — 光が増えるとある点まで速度が速くなります。
    • 二酸化炭素の濃度 — 二酸化炭素が増えると速度が速くなります。
    • 温度 — 暖かい温度ほど速くなりますが、酵素が変性するほど高温になると低下します。

    (補足) いかなる瞬間においても、最も不足している因子が速度を制限します。これを限界因子と呼びます。例えば、曇天の日には通常光強度が限界因子となり、晴天の日には二酸化炭素が限界因子となる場合があります。

    光合成速度と光強度の関係のグラフ:光が強くなると速度は上昇し、他の要因が限界に達すると一定になる
    光が増えると、別の要素が制限因子になるまで光合成が加速します

    ** worked example.** 光強度に対する速度のグラフにおいて、線は最初は急激に上昇し、その後水平になります。各部分で制限している要因は何ですか?上昇部分では、光を増やすことで速度が上がるため、その部分での制限要因は光強度です。水平部分では、光を増やしても変化がないため、光はもはや制限要因ではなく、他(通常は二酸化炭素濃度または温度)が制限要因となっています。テストの方法は常に同じです。ある要因を増やすことで反応が速くなる場合、その要因が以前は反応を遅らせていました。

    光合成の探究

    植物が光、クロロフィル、二酸化炭素を必要とすることを示すには、それら其中一个を除去した後に葉からデンプンを検出します。対照実験は他の条件をすべて同じに保つことで、公平なテストを可能にします。(まず、植物を暗所においてデンプンを使い果てるように置きます。)緑色と白色の部分を持つ葉では、クロロフィルを含む緑色の部分のみでデンプンが検出されます。

    水素炭酸塩インジケーターを用いることで、水中の植物におけるガス交換を観察することもできます。これは二酸化炭素レベルの変化に伴って色が変わります。光下では植物は光合成のために二酸化炭素を取り込み、暗所では呼吸によって二酸化炭素を放出します。

    Explore · ⁨探索⁩

    What limits photosynthesis · ⁨光合成を制限する要因⁩

    Change light and CO₂. The slowest factor — the limiting factor — sets the rate. · ⁨光量とCO₂を変化させろ。最も遅い要因——制限因子——が速度を決定する。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    photosynthesis/ˌfəʊtəʊˈsɪnθəsɪs/ 光合成
    carbohydrates/ˌkɑːbəʊˈhaɪdreɪts/ 炭水化物
    raw materials/rɔː məˈtɪərɪəlz/ 原材料
    energy/ˈenədʒi/ エネルギー
    carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ 二酸化炭素
    glucose/ˈɡluːkəʊs/ ブドウ糖
    oxygen/ˈɒksɪdʒn/ 酸素
    chlorophyll/ˌklɔːrəʊˈfɪl/ クロロフィル
    pigment/ˈpɪɡmənt/ 顔料
    chloroplasts/ˈklɔːrəʊplæsts/ 葉緑体
    starch/stɑːtʃ/ デンプン
    cellulose/ˈseljuːləʊs/ セルロース
    cell walls/sel wɔːlz/ 細胞壁
    respiration/ˌrespɪˈreɪʃn/ 呼吸作用
    sucrose/ˈsuːkrəʊs/ スクロース
    phloem/ˈfləʊɪm/ 篩管
    nectar/ˈnektə/ 蜜
    insects/ˈɪnsekts/ 昆虫
    pollination/ˌpɒlɪˈneɪʃn/ 受粉
    ions/ˈaɪɒnz/ イオン
    nitrate ions/ˈnaɪtreɪt ˈaɪɒnz/ 硝酸イオン
    amino acids/əˈmiːnəʊ ˈæsɪdz/ アミノ酸
    magnesium ions/mæɡˈniːzɪəm ˈaɪɒnz/ マグネシウムイオン
    rate/reɪt/ 速度
    light intensity/laɪt ɪnˈtensɪti/ 光強度
    concentration/ˌkɒnsənˈtreɪʃn/ 濃度
    temperature/ˈtemprɪtʃə/ 温度
    limiting factor/ˈlɪmɪtɪŋ ˈfæktə/ 制限要因
    control/kənˈtrəʊl/ 統制
    gas exchange/ɡæs eksˈtʃeɪndʒ/ ガス交換
    indicator/ˈɪndɪkeɪtə/ 指示薬
    adapted/əˈdæptɪd/ 適応
    surface area/ˈsɜːfɪs ˈeərɪə/ 表面積
    cuticle/ˈkjuːtɪkl/ 角質層
    epidermis/ˌepɪˈdɜːmɪs/ 表皮
    mesophyll/ˈmesəfɪl/ 葉肉
    palisade mesophyll/ˈpælɪseɪd ˈmesəfɪl/ palisade mesophyll(柱状組織)
    spongy mesophyll/ˈspʌndʒi ˈmesəfɪl/ spongy mesophyll(海綿状組織)
    air spaces/eə ˈspeɪsɪz/ 空気隙間
    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    6.2

    Leaf structure · ⁨葉の構造⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 State that most leaves have a large surface area and are thin, and explain how these features are adaptations for photosynthesis
    2 Identify in diagrams and images the following structures in the leaf of a dicotyledonous plant: chloroplasts, cuticle, guard cells and stomata, upper and lower epidermis, palisade mesophyll, spongy mesophyll, air spaces, vascular bundles, xylem and phloem
    3 Explain how the structures listed in 6.2.2 adapt leaves for photosynthesis
    日本語
    コア サプリメント
    1 ほとんどの葉は大きな表面を持ち、薄く、これらの特徴が光合成への適応であることを説明する
    2 双子葉植物の葉の図や画像において、以下の構造を同定する:葉緑体、角質層、気孔保衛細胞、気孔、上表皮、下表皮、掌状葉肉、海綿状葉肉、空気腔、維管束、木部、篩部
    3 6.2.2 に列挙された構造がどのように葉を光合成に適応させているかを説明する

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    A leaf is well adapted 适应 for photosynthesis. Most leaves are broad, with a large surface area 表面积 to catch plenty of light, and thin, so that gases and light quickly reach all the cells.

    The middle of the leaf, the mesophyll 叶肉, is where most photosynthesis happens. These are the main parts of a leaf:

    Structure Job / how it helps photosynthesis
    cuticle 角质层 a clear waxy layer on top; it reduces water loss but still lets light through
    upper epidermis 表皮 a clear layer of cells with no chloroplasts; it lets light pass to the cells below
    palisade mesophyll 栅栏叶肉 tall, column-shaped cells packed with chloroplasts, near the top; they do most of the photosynthesis
    spongy mesophyll 海绵叶肉 rounded cells with air spaces 气腔 between them, so gases can move easily
    stomata 气孔 tiny holes, mostly on the lower surface, that let carbon dioxide in and oxygen out
    guard cells 保卫细胞 a pair of cells around each stoma; they open and close it
    lower epidermis a thin layer that holds the stomata
    vascular bundles 维管束 contain xylem 木质部 (brings water to the leaf) and phloem (carries sugars away)
    日本語

    葉は光合成に良く適応しています。ほとんどの葉は広く、十分な光を捕らえる大きな表面積を持ち、薄いため、ガスと光がすべての細胞に素早く届きます。

    葉の中央部である葉肉は、大部分の光合成が行われる場所です。これらが葉の主な構成部分です:

    構造 役割 / 光合成への貢献
    角質層 上部にある透明な蝋質の層;水分蒸散を防ぎつつ、光を通す
    上表皮 クロロプラストを持たない透明な細胞層;下部の細胞へ光を通す
    柱状葉肉 上部に近い、クロロプラストを豊富に含む縦長の円柱形細胞;大部分の光合成を行う
    海綿状葉肉 丸い細胞で、間に気隙があるため、ガスが容易に移動できる
    気孔 主に下面にある小さな穴;二酸化炭素を取り込み、酸素を排出する
    保倉細胞 各気孔を取り囲む一対の細胞;開閉する
    下表皮 気孔を支える薄い層
    維管束 木質部(水を送る)と篩部(糖を運ぶ)を含む
    蜡質角質層、上表皮、柱状および海綿状葉肉、維管束、下表皮、および2つの保倉細胞を持つ気孔を示すラベル付きの葉の断面図
    葉の断面図:各組織が光合成とガス交換に適応しています
    葉の下面の顕微鏡写真、パズルのような表皮細胞の間にある複数のレンズ状気孔、それぞれに2つの保倉細胞が見えるもの
    葉の下面の実際の気孔 — 各孔には2つの保倉細胞があります(スケールバー 20 μm)
    Explore · ⁨探索⁩

    Inside a leaf · ⁨葉の内側⁩

    Tap each layer of a leaf cross-section to see how its structure is built for photosynthesis and gas exchange. · ⁨葉の横断面の各層をクリックして、光合成とガス交換のための構造を確認する。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    stomata/ˈstəʊmətə/ 気孔
    guard cells/ɡɑːd selz/ 気孔周囲細胞
    vascular bundles/ˈvæskjʊlə ˈbʌndlz/ 維管束
    xylem/ˈzaɪləm/ 木質部
    6.2

    Exam tips · ⁨試験対策⁩

    English
    • Learn the word equation exactly: carbon dioxide + water → glucose + oxygen (in light, with chlorophyll).
    • Chlorophyll is in the chloroplasts; it does not get used up — it transfers light energy.
    • Link each factor to the rate: more light, more carbon dioxide, warmer (but not too hot) → faster, until a limiting factor stops further increase.
    • For leaf structure, always link the part to its job: broad and thin to catch light; palisade cells full of chloroplasts; stomata and air spaces for gas exchange.
    • Nitrate ions → amino acids; magnesium ions → chlorophyll.
    日本語
    • 言葉式を正確に覚える:二酸化炭素 + 水 → ブドウ糖 + 酸素(光、クロロフィルあり)。
    • クロロフィルはクロロプラスト内にあり、消費されず、光エネルギーを伝達する。
    • 各要因を速度に結びつける:光が強くなる、二酸化炭素が増える、暖まる(ただし暑すぎない)→ 速くなるが、制限要因によってさらに増加できなくなるまで。
    • 葉の構造については、常に部位とその役割を結びつける:光を捕らえるために広く薄い、クロロプラストが多い柱状細胞、ガス交換のための気孔と気隙。
    • ニトレートイオン → アミノ酸;マグネシウムイオン → クロロフィル。
  • 7

    Human nutrition · ⁨人間の栄養⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    7.1

    A balanced diet · ⁨均衡の取れた食事⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe what is meant by a balanced diet
    2 State the principal dietary sources and describe the importance of: (a) carbohydrates (b) fats and oils (c) proteins (d) vitamins, limited to C and D (e) mineral ions, limited to calcium and iron (f) fibre (roughage) (g) water
    3 State the causes of scurvy and rickets
    日本語
    コア サプリメント
    1 均衡食とは何かを説明する
    2 主な栄養源を述べ、次の各要素の重要性について説明する:(a) 炭水化物 (b) 脂質および油 (c) タンパク質 (d) ビタミン(CとDに限定)(e) 無機イオン(カルシウムと鉄に限定)(f) 食物繊維(粗食物繊維)(g) 水分
    3 坏血病およびricketsの原因を述べる

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    A balanced diet 均衡饮食 gives you all the substances you need, in the right amounts. There are seven parts.

    Part of diet Good sources Why you need it
    carbohydrates 碳水化合物 rice, bread, potatoes the main source of energy 能量
    fats 脂肪 and oils butter, oil, nuts an energy store; help keep you warm
    proteins 蛋白质 meat, fish, eggs, beans growth and repair of cells
    vitamin 维生素 C fresh fruit, vegetables keeps skin and gums healthy
    vitamin D sunlight, oily fish, eggs helps the body take in calcium 钙
    mineral ions 矿物质离子 — calcium milk, cheese strong bones and teeth
    mineral ions — iron 铁 red meat, leafy greens needed to make haemoglobin 血红蛋白, the red pigment in red blood cells that carries oxygen
    fibre 膳食纤维 (roughage) vegetables, whole grains keeps food moving through the gut
    water drinks and food needed for all reactions; most of the body is water

    Two diseases come from missing a vitamin:

    • too little vitamin C → scurvy 坏血病 (bleeding gums, slow healing).
    • too little vitamin D → rickets 佝偻病 (soft, bent bones), because the body cannot take in enough calcium.

    Worked example. A child eats almost no fresh fruit or vegetables. Their gums bleed and small cuts heal slowly. Which part of the diet is missing, and why does that explain the symptoms? Fresh fruit and vegetables are the main source of vitamin C, and too little vitamin C causes scurvy - whose signs are exactly bleeding gums and slow healing. So the missing part is vitamin C. Name the substance and the disease separately: an answer that says only "a vitamin deficiency" does not earn the mark.

    日本語
    新鮮な果物と野菜の盛り合わせ
    均衡の取れた食事は、たっぷりの果物と野菜を含みます。

    均衡の取れた食事は、必要な物質を適切な量で提供します。7つの要素があります。

    均衡の取れた食事の7つの要素、それぞれの役割:エネルギー源としての炭水化物、エネルギー貯蔵としての脂質、成長と修復としてのタンパク質、ビタミン、無機イオン、食物繊維、水
    均衡の取れた食事の7つの要素と、それぞれが果たす役割
    食事の要素 良い供給源 必要な理由
    炭水化物 ご飯、パン、ジャガイモ エネルギーの主な供給源
    脂質 と油 バター、油、ナッツ エネルギー貯蔵;保温に役立つ
    タンパク質 肉、魚、卵、豆類 細胞の成長と修復
    ビタミン C 新鮮な果物、野菜 皮膚と歯茎の健康維持
    ビタミン D 日光、脂質魚、卵 体がカルシウムを取り込むのを助ける
    無機イオン — カルシウム 牛乳、チーズ 骨と歯の強さ
    無機イオン — 鉄分 赤身肉、葉物野菜 酸素を運ぶ赤血球内の赤色素であるヘモグロビンを作るために必要
    食物繊維(粗繊維) 野菜、全粒穀物 腸内での食物の移動を促す
    水 飲料・食品 全ての反応に必要;体の大部分は水でできている

    ビタミン欠乏による疾病が2つあります:

    • ビタミンC不足 → 坏血病(歯茎の出血、治癒の遅れ)。
    • ビタミンD不足 → 軟骨症(柔らかく曲がった骨)、体が十分カルシウムを取り込めないため。

    ** worked example.** 子供がほぼ新しい果物や野菜を食べていない。歯茎から出血し、小さな傷の治りが遅い。食事から欠けている部分は何か、なぜそれが症状を説明するのか。新しい果物と野菜はビタミンCの主な供給源であり、ビタミンCが不足すると坏血病(スカービ)が起こる——その兆候はまさに歯茎の出血と治りの遅さである。したがって、欠けているのはビタミンCである。物質と疾患を別々に名指して答えること:「ビタミン欠乏症」とだけ答えても得点されない。

    Explore · ⁨探索⁩

    Balanced diet lab · ⁨バランスの取れた食事実験⁩

    Match dietary needs to the nutrient that solves the problem. · ⁨問題解決に必要な栄養素と食事の要件を組み合わせる。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    balanced diet/ˈbælənst ˈdaɪət/ バランスの取れた食事
    carbohydrates/ˌkɑːbəʊˈhaɪdreɪts/ 炭水化物
    energy/ˈenədʒi/ エネルギー
    fats/fæts/ 脂質
    proteins/ˈprəʊtiːnz/ タンパク質
    vitamin/ˈvɪtəmɪn/ ビタミン
    calcium/ˈkælsɪəm/ カルシウム
    mineral ions/ˈmɪnərəl ˈaɪɒnz/ 鉱物イオン
    iron/ˈaɪən/ 鉄
    haemoglobin/ˌhiːməˈɡləʊbɪn/ ヘモグロビン
    fibre/ˈfaɪbə/ 食物繊維
    scurvy/ˈskɜːvi/ 坏血病
    rickets/ˈrɪkɪts/ こどもの骨软化症(ラキテス)
    7.2

    The digestive system · ⁨消化器系⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Identify in diagrams and images the main organs of the digestive system, limited to: (a) alimentary canal: mouth, oesophagus, stomach, small intestine (duodenum and ileum) and large intestine (colon, rectum, anus) (b) associated organs: salivary glands, pancreas, liver and gall bladder
    2 Describe the functions of the organs of the digestive system listed in 7.2.1, in relation to: (a) ingestion – the taking of substances, e.g. food and drink, into the body (b) digestion – the breakdown of food (c) absorption – the movement of nutrients from the intestines into the blood (d) assimilation – uptake and use of nutrients by cells (e) egestion – the removal of undigested food from the body as faeces
    日本語
    コア サプリメント
    1 図や画像から消化系の主要な器官を特定し、次に限定する:(a) 消化管:口腔、食道、胃、小腸(十二指腸と回腸)、大腸(結腸、直腸、肛門)(b) 附属器官:唾液腺、膵臓、肝臓、胆嚢
    2 7.2.1 に記載された消化系器官の機能について、次の点に関連して説明する:(a) 摂取 – 物質(例:食品・飲料)を体内に取り込むこと (b) 消化 – 食品の分解 (c) 吸収 – 栄養素が腸から血液へ移動すること (d) 同化 – 細胞による栄養素の取り込みと利用 (e) 排泄 – 未消化の食品を糞便として体外へ排出すること

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    The digestive system 消化系统 breaks food down. Food passes along one long tube, the alimentary canal 消化道:

    mouth → oesophagus 食道 → stomach 胃 → small intestine 小肠 (the duodenum 十二指肠 then the ileum 回肠) → large intestine 大肠 (the colon 结肠, rectum 直肠 and anus 肛门).

    Some organs help with digestion but food does not pass through them: the salivary glands 唾液腺 in the mouth, the pancreas 胰腺, the liver 肝脏 and the gall bladder 胆囊.

    Five things happen to food, in order:

    Process What it means
    ingestion 摄入 taking food and drink into the body through the mouth
    digestion 消化 breaking food down into small molecules
    absorption 吸收 nutrients 营养物质 move from the intestine into the blood
    assimilation 同化 cells take in and use the nutrients
    egestion 排遗 undigested food leaves the body as faeces 粪便
    日本語

    消化器系は食物を分解する。食物は長い管である消化管を通って移動する:

    口 → 食道 → 胃 → 小腸(十二指腸、次に回腸)→ 大腸(結腸、直腸、肛門)。

    消化に寄与するが、食物は通らない器官がある:口内の唾液腺、膵臓、肝臓、胆嚢。

    消化器系のフロー図:食物の経路に沿った口、食道、胃、小腸、大腸、肛門、および唾液腺、肝臓、胆嚢、膵臓による分泌液の追加
    食物が通る消化管、および消化液を分泌する臓器

    食物に対して以下の5つのことが順序に行われる:

    過程 意味
    摂取 口を通じて食物や飲料を体内に取り込むこと
    消化 食物を微小な分子に分解すること
    吸収 栄養素が腸から血液へ移行すること
    同化 細胞が栄養素を取り込み利用すること
    排泄 未消化の食物が糞便として体外へ排出されること
    Explore · ⁨探索⁩

    Through the digestive system · ⁨消化系を通過する⁩

    Food travels along the gut; each part does a different job to break it down and absorb it. · ⁨食物は腸管内を移動し、各部位が異なる役割を果たして分解・吸収を行う。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    digestive system/daɪˈdʒestɪv ˈsɪstəm/ 消化器系
    alimentary canal/əlaɪˈmentəri kəˈnæl/ 消化管
    oesophagus/ɪˈsɒfəɡəs/ 食道
    stomach/ˈstʌmək/ 胃
    small intestine/smɔːl ɪnˈtestɪn/ 小腸
    duodenum/ˈdjuːəʊdnəm/ 十二指腸
    ileum/ɪˈliːəm/ 回腸
    large intestine/lɑːdʒ ɪnˈtestɪn/ 大腸
    colon/ˈkəʊlən/ 大腸
    rectum/ˈrektəm/ 直腸
    anus/ˈeɪnʌs/ 肛門
    salivary glands/ˈsælɪvəri ɡlændz/ 唾液腺
    pancreas/ˈpæŋkrɪəs/ 膵臓
    liver/ˈlɪvə/ 肝臓
    gall bladder/ɡɔːl ˈblædə/ 胆嚢
    ingestion/ɪnˈdʒestʃn/ 摂取
    digestion/daɪˈdʒestʃn/ 消化
    nutrients/ˈnjuːtrɪənts/ 栄養素
    absorption/əbˈsɔːpʃn/ 吸収
    assimilation/əˌsɪmɪˈleɪʃn/ 同化 (assimilation)
    egestion/ɪˈdʒestʃn/ 糞便排出
    faeces/ˈfiːsiːz/ 便
    surface area/ˈsɜːfɪs ˈeərɪə/ 表面積
    7.3

    Physical digestion · ⁨物理的消化⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe physical digestion as the breakdown of food into smaller pieces without chemical change to the food molecules
    2 State that physical digestion increases the surface area of food for the action of enzymes in chemical digestion
    3 Identify in diagrams and images the types of human teeth: incisors, canines, premolars and molars
    4 Describe the structure of human teeth, limited to: enamel, dentine, pulp, nerves, blood vessels and cement, and understand that teeth are embedded in bone and the gums
    5 Describe the functions of the types of human teeth in physical digestion of food
    6 Describe the function of the stomach in physical digestion
    7 Outline the role of bile in emulsifying fats and oils to increase the surface area for chemical digestion
    日本語
    コア サプリメント
    1 物理的消化を、食物分子に化学的変化を伴わずに小さな破片に分解するプロセスとして説明する
    2 物理的消化が、化学的消化における酵素の作用のための食物の表面積を増加させることを述べる
    3 図や画像において、ヒトの歯の種類(切歯、犬歯、前臼歯、臼歯)を識別する
    4 ヒトの歯の構造を、エナメル質、象牙質、髄、神経、血管およびセメントに限って説明し、歯が骨および歯茎に埋め込まれていることを理解する
    5 物理的消化におけるヒトの各歯の機能について説明する
    6 胃の物理的消化における機能について説明する
    7 ビールが脂肪・油を乳化させ、化学的消化のための表面積を増やす役割を概説する

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Physical digestion breaks food into smaller pieces without changing the food molecules. This gives a larger surface area 表面积 for the enzymes 酶 to act on later.

    Teeth

    You have four kinds of teeth 牙齿:

    Tooth Job
    incisors 门齿 sharp front teeth for biting and cutting
    canines 犬齿 pointed teeth for tearing
    premolars 前臼齿 flat teeth for chewing and grinding
    molars 臼齿 flat back teeth for chewing and grinding

    A tooth is built from these parts:

    Part Description
    enamel 牙釉质 hard white outer layer; the hardest material in the body
    dentine 牙本质 softer, bone-like layer under the enamel
    pulp 牙髓 soft centre with nerves 神经 and blood vessels 血管
    cement 牙骨质 fixes the root into the jaw

    Teeth are set into the bone of the jaw and held firm by the gums 牙龈.

    The stomach

    The wall of the stomach is made of muscle 肌肉 that squeezes and mixes the food, breaking it into smaller pieces.

    Bile (Supplement)

    Bile 胆汁 is made in the liver and stored in the gall bladder. It emulsifies 乳化 fats and oils — it breaks large drops of fat into many tiny droplets. This gives a much larger surface area for the enzyme lipase 脂肪酶 to digest the fat. Bile itself contains no enzymes.

    日本語

    物理的消化は食物分子を変化させずに食物を小さな破片に分解する。これにより、後で酵素が作用するためのより大きな表面積が提供される。

    歯

    あなたは4種類の歯を持っている:

    歯の種類 役割
    切歯 かじりや切断のための鋭い前歯
    犬歯 引き裂くための尖った歯
    前臼歯 かみ砕きやすりつぶしための平らな歯
    臼歯 かみ砕きやすりつぶしための平らな奥の歯
    下顎の3Dモデル:歯の種類ごとに色分けされており、奥に平らな頭部を持つ臼歯と前臼歯、尖った犬歯、そして前にシャベル状の切歯が配置されている
    4種類の歯:前側の切歯と犬歯、奥の前臼歯と臼歯

    歯はこれらの部分から構成されている:

    部分 説明
    エナメル質 硬い白色の外層;体内で最も硬い物質
    象牙質 エナメル質の下の骨のような柔らかい層
    歯髄 神経と血管を含む柔らかい中心部
    セメント質 根を顎に固定する

    歯は顎の骨に埋め込まれており、歯茎によってしっかり保持されている。

    断面図とした歯:象牙質の上のエナメル質の冠、内部の柔らかい歯髄、そして顎の骨に埋め込まれ歯茎に囲まれたセメント質で覆われた根
    断面図とした歯:象牙質の上のエナメル質、柔らかい歯髄、および顎に埋め込まれた根

    胃

    胃壁は筋肉でできており、食物を絞って混ぜ合わせ、小さな破片に分解する。

    胆汁(補足)

    胆汁は肝臓で作られ、胆嚢に貯留される。胆汁は脂肪と油を乳化させる——つまり、大きな脂肪滴を多数の微細な液滴に分解する。これにより、酵素リパーゼが脂肪を消化するためのはるかに大きな表面積が得られる。胆汁自体には酵素は含まれない。

    Explore · ⁨探索⁩

    Physical (mechanical) digestion · ⁨物理的(機械的)消化⁩

    Physical digestion breaks food into smaller pieces WITHOUT changing it chemically — it just increases the surface area for enzymes. · ⁨物理的消化は化学変化を伴わずに食物を小さな破片に分けることである—酵素のための表面積を増やすだけである。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    teeth/tiːθ/ 歯
    incisors/ɪnˈsaɪzəz/ 切歯
    canines/ˈkeɪnaɪnz/ 犬歯
    premolars/priːˈməʊləz/ 前臼歯
    molars/ˈməʊləz/ 臼歯
    enamel/ɪˈnæml/ エナメル質
    dentine/ˈdentiːn/ 象牙質
    pulp/pʌlp/ 歯髄
    nerves/nɜːvz/ 神経
    blood vessels/blʌd ˈveslz/ 血管
    cement/sɪˈment/ cement (セメント)
    gums/ɡʌmz/ 歯茎
    muscle/ˈmʌsl/ 筋肉
    bile/baɪl/ 胆汁
    emulsifies/ɪˈmʌlsɪfaɪz/ 乳化させる
    lipase/ˈlɪpeɪs/ リパーゼ
    insoluble/ɪnˈsɒljuːbl/ 不溶である
    soluble/ˈsɒljuːbl/ 可溶
    amylase/ˈæmɪleɪz/ アミラーゼ
    starch/stɑːtʃ/ デンプン
    reducing sugars/rɪˈdjuːsɪŋ ˈʃʊɡəz/ 還元糖
    protease/ˈprəʊteɪs/ プロテアーゼ
    amino acids/əˈmiːnəʊ ˈæsɪdz/ アミノ酸
    fatty acids/ˈfæti ˈæsɪdz/ 脂肪酸
    glycerol/ˈɡlɪsərɒl/ グリセロール
    hydrochloric acid/ˌhaɪdrəˈklɔːrɪk ˈæsɪd/ 塩酸
    gastric juice/ˈɡæstrɪk dʒuːs/ 胃液
    microorganisms/ˌmaɪkrəʊˈɔːɡənɪzəmz/ 微生物
    acidic/əˈsɪdɪk/ 酸性であるため
    maltose/ˈmɒltəʊs/ 麦芽糖
    maltase/ˈmɒlteɪs/ マルターゼ
    epithelium/ˌepɪˈθiːlɪəm/ 上皮
    glucose/ˈɡluːkəʊs/ ブドウ糖
    pepsin/ˈpepsɪn/ ペプシン
    trypsin/ˈtrɪpsɪn/ トリプシン
    alkaline/ˈælkəlaɪn/ アルカリ性である
    neutralises/ˈnjuːtrəlaɪzɪz/ 中和する
    villi/ˈvɪlaɪ/ 絨毛
    microvilli/ˈmaɪkrəʊvɪlaɪ/ 微絨毛
    capillaries/ˈkæpɪləriz/ 毛細血管(capillaries)
    lacteal/ˈlæktɪəl/ 乳糜管
    7.4

    Chemical digestion · ⁨化学的消化⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe chemical digestion as the breakdown of large insoluble molecules into small soluble molecules
    2 State the role of chemical digestion in producing small soluble molecules that can be absorbed
    3 Describe the functions of enzymes as follows: (a) amylase breaks down starch to simple reducing sugars (b) proteases break down protein to amino acids (c) lipase breaks down fats and oils to fatty acids and glycerol 6 Describe the digestion of starch in the digestive system: (a) amylase breaks down starch to maltose (b) maltase breaks down maltose to glucose on the membranes of the epithelium lining the small intestine
    4 State where, in the digestive system, amylase, protease and lipase are secreted and where they act 7 Describe the digestion of protein by proteases in the digestive system: (a) pepsin breaks down protein in the acidic conditions of the stomach (b) trypsin breaks down protein in the alkaline conditions of the small intestine
    5 Describe the functions of hydrochloric acid in gastric juice, limited to killing harmful microorganisms in food and providing an acidic pH for optimum enzyme activity 8 Explain that bile is an alkaline mixture that neutralises the acidic mixture of food and gastric juices entering the duodenum from the stomach, to provide a suitable pH for enzyme action
    日本語
    コア サプリメント
    1 化学的消化を、大きな不溶性分子を小さな可溶性分子に分解するプロセスとして説明する
    2 化学的消化が、吸収可能な小さな可溶性分子を生成する役割を持つことを述べる
    3 酵素の機能を以下のように説明する:(a) アミラーゼはデンプンを還元性単糖に分解する (b) プロテアーゼはタンパク質をアミノ酸に分解する (c) リパーゼは脂肪・油を脂肪酸とグリセロールに分解する 6 消化系におけるデンプンの消化を説明する:(a) アミラーゼはデンプンをマルトースに分解する (b) マルターゼは小腸上皮の膜上でマルトースをグルコースに分解する
    4 デンプン、プロテアーゼ、リパーゼが消化系内でどこで分泌され、どこで作用するかを述べる 7 消化系におけるプロテアーゼによるタンパク質の消化を説明する:(a) ペプシンは胃の酸性条件下でタンパク質を分解する (b) トリプシンは小腸のアルカリ性条件下でタンパク質を分解する
    5 胃液における塩酸の機能を、有害な微生物を殺菌することと、最適な酵素活性のための酸性pHを提供することに限定して説明する 8 ビールがアルカリ性の混合物であり、胃から十二指腸へ流入する食物と胃液の酸性混合物を中和し、酵素作用に適したpHを提供することを説明する

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Chemical digestion breaks large insoluble 不溶性 molecules into small soluble 可溶性 molecules. Only small soluble molecules can be absorbed into the blood. Enzymes carry out this work.

    Enzyme Breaks down Into Made in
    amylase 淀粉酶 starch 淀粉 reducing sugars 还原糖 salivary glands, pancreas
    protease 蛋白酶 protein amino acids 氨基酸 stomach, pancreas
    lipase fats and oils fatty acids 脂肪酸 and glycerol 甘油 pancreas

    Acid in the stomach

    The stomach makes hydrochloric acid 盐酸, which is part of the gastric juice 胃液. This acid:

    • kills harmful microorganisms 微生物 in the food, and
    • gives an acidic 酸性 pH, the best pH for the stomach's protease to work.

    Digesting starch and protein (Supplement)

    Starch is digested in two steps:

    • amylase breaks starch into maltose 麦芽糖.
    • maltase 麦芽糖酶, on the membranes of the epithelium 上皮 lining the small intestine, breaks maltose into glucose 葡萄糖.

    Protein is digested by two proteases:

    • pepsin 胃蛋白酶 breaks protein down in the acidic stomach.
    • trypsin 胰蛋白酶 breaks protein down in the alkaline 碱性 small intestine.

    Bile is alkaline. It neutralises 中和 the acidic food and gastric juice as they enter the duodenum, giving a suitable pH for the enzymes there.

    日本語

    化学的消化は大きな不溶性分子を小さな水溶性分子に分解する。血液へ吸収できるのは水溶性の微小な分子のみである。この作業は酵素が行う。

    酵素 分解対象 生成物 産生場所
    アミラーゼ デンプン 還元糖 唾液腺、膵臓
    プロテアーゼ タンパク質 アミノ酸 胃、膵臓
    リパーゼ 脂肪と油 脂肪酸とグリセロール 膵臓
    酵素が大きな分子を小さな分子に分解する様子を示す3つの行:アミラーゼがデンプンを単純糖に変換し、プロテアーゼがタンパク質をアミノ酸に変換し、リパーゼが脂肪を脂肪酸とグリセロールに変換する
    消化酵素は大きな不溶性分子を小さな水溶性分子に分解する

    胃の酸

    胃は塩酸を作り出し、これは胃液の一部である。この酸は:

    • 食物中の有害な微生物を殺し、かつ、
    • 酸性pHを提供し、これが胃のプロテアーゼが機能する最適なpHである。

    デンプンとタンパク質の消化(補足)

    デンプンは2段階で消化される:

    • アミラーゼがデンプンをマルトースに分解する。
    • 小腸を内側から覆う上皮膜上のマルターゼが、マルトースをグルコースに分解する。

    タンパク質は2種類のプロテアーゼによって消化される:

    • ペプシンが酸性の胃内でタンパク質を分解する。
    • トリプシンがアルカリ性の小腸内でタンパク質を分解する。

    胆汁はアルカリ性である。十二指腸に入る際、酸性の食物と胃液を中和し、そこに存在する酵素にとって適切なpHを与える。

    Explore · ⁨探索⁩

    How fast a digestive enzyme works · ⁨消化酵素の反応速度⁩

    Add more substrate and the reaction rate climbs, then levels off as every enzyme is busy — the same way amylase, protease and lipase break down food. · ⁨基質を増やすと反応速度は上昇し、すべての酵素が忙しくなることで頭打ちになる—アミラーゼ、プロテアーゼ、リパーゼが食物を分解する際と同様である。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    enzymes/ˈenzaɪmz/ 酵素
    7.5

    Absorption · ⁨吸収⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 State that the small intestine is the region where nutrients are absorbed
    3 Explain the significance of villi and microvilli in increasing the internal surface area of the small intestine
    4 Describe the structure of a villus
    5 Describe the roles of capillaries and lacteals in villi
    2 State that most water is absorbed from the small intestine but that some is also absorbed from the colon
    日本語
    コア サプリメント
    1 小腸が栄養素が吸収される部位であることを述べる
    3 絨毛および微絨毛が小腸の内面積を増加させる意義について説明する
    4 絨毛の構造について説明する
    5 絨毛内の毛細血管およびラクトールの役割について説明する
    2 大部分の水は小腸から吸収されるが、一部は大腸からも吸収されることを述べる

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Digested nutrients are absorbed into the blood in the small intestine. Most water is absorbed here too; the colon absorbs the rest, leaving solid faeces.

    Villi (Supplement)

    The inside of the small intestine is covered with millions of tiny finger-shaped villi 绒毛. Each villus is itself covered in much smaller microvilli 微绒毛. Together these give a huge surface area, so absorption is fast.

    A single villus has:

    • a wall just one cell thick, so molecules have only a short distance to travel.
    • a network of capillaries 毛细血管 that carry away absorbed glucose and amino acids.
    • a lacteal 乳糜管 in the centre that carries away absorbed fatty acids and glycerol.
    日本語

    消化された栄養素は小腸で血液へ吸収される。水分の大部分もここで吸収され、結腸が残りを吸収して固体の糞便を残す。

    絨毛(補足)

    小腸の内面は数百万個の指状の微小な絨毛で覆われている。各絨毛はさらに非常に小さい微小絨毛で覆われている。これらが一体となって膨大な表面積を生み出すため、吸収は迅速である。

    単一の絨毛とその適応: 表面積をさらに増やす微小絨毛、1細胞層の薄い壁、食物を運ぶ豊富な血液循環、脂肪を吸収する乳糜管
    絨毛は急速な吸収に適応している: 微小絨毛、薄い壁、豊富な血液循環および乳糜管

    単一の絨毛には以下がある:

    • 分子が移動する距離が短いだけ、1細胞層の薄い壁。
    • 吸収されたブドウ糖とアミノ酸を運ぶ毛細血管の網。
    • 中心にある吸収された脂肪酸とグリセロールを運ぶ乳糜管。
    単一の絨毛: 1細胞層の薄い壁を持つ指状突起、表面の微小絨毛、ブドウ糖とアミノ酸を取り込む毛細血管網、中心の脂肪酸とグリセロールを取り込む乳糜管
    絨毛は、急速な吸収のために、薄い壁、毛細血管網および乳糜管を持っている
    Explore · ⁨探索⁩

    Absorption at the villi · ⁨絨毛における吸収⁩

    The small intestine is lined with millions of villi that give a huge surface area for absorbing digested food. · ⁨小腸内壁には数百万個の絨毛があり、消化された食物を吸収するための広大な表面積を提供している。⁩

    7.5

    Exam tips · ⁨試験対策⁩

    English
    • A balanced diet has the right amount of each part. Learn one source and one use for each.
    • Vitamin C ↔ scurvy; vitamin D ↔ rickets.
    • The five processes in order: ingestion → digestion → absorption → assimilation → egestion. Egestion (faeces) is not excretion.
    • Physical digestion makes pieces smaller (more surface area); chemical digestion uses enzymes to make molecules smaller and soluble.
    • amylase → sugars, protease → amino acids, lipase → fatty acids + glycerol. Stomach acid kills microorganisms and sets a low pH.
    • Villi and microvilli give a large surface area, and a thin wall gives a short distance — both make absorption faster.
    日本語
    • 均衡の取れた食事は、各成分の適切な量を含んでいる。各成分について、1つの由来と1つの用途を学べばよい。
    • ビタミンC ↔ 坏血病; ヴィタミンD ↔ 軟骨症。
    • 5つのプロセスの順序: 摂取 → 消化 → 吸収 → 同化 → 排泄。排泄(便)は**排泄(排泄)**ではない。
    • 物理的消化は粒子を小さくし(表面積を増やす)、化学的消化は酵素を使って分子を小さくし水に溶けやすくする。
    • アミラーゼ → 糖、プロテアーゼ → アミノ酸、リパーゼ → 脂肪酸 + グリセロール。胃液は微生物を殺し、低いpHを作る。
    • 絨毛と微小絨毛は大きな表面積を与え、薄い壁は短い距離を与える。どちらも吸収を速くする。
  • 8

    Transport in plants · ⁨植物における物質輸送⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    8.1

    Xylem and phloem · ⁨木部と篩部⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 State the functions of xylem and phloem: (a) xylem – transport of water and mineral ions, and support (b) phloem – transport of sucrose and amino acids 3 Relate the structure of xylem vessels to their function, limited to: (a) thick walls with lignin (details of lignification are not required) (b) no cell contents (c) cells joined end to end with no cross walls to form a long continuous tube
    2 Identify in diagrams and images the position of xylem and phloem as seen in sections of roots, stems and leaves of non-woody dicotyledonous plants
    日本語
    コア サプリメント
    1 木部および篩部の機能を述べる:(a) 木部 – 水および無機イオンの輸送、支持 (b) 篩部 – スクロースおよびアミノ酸の輸送 3 木部導管の構造と機能の関係を、以下に限定して説明する:(a) リグニンを含む厚い壁(リグニン化の詳細は不要) (b) 細胞内容物がない (c) 細胞が端同士で連結され、横隔膜がなく長い連続した管を形成する
    2 図や画像において、非木質双子葉植物の根、茎、葉の断面で見られる木部および篩部の位置を識別する

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Plants have two transport tissues that run through the roots, stems and leaves:

    • xylem 木质部 — carries water and mineral ions 矿物质离子 up from the roots, and gives the plant support 支撑.
    • phloem 韧皮部 — carries sucrose 蔗糖 and amino acids 氨基酸 to wherever they are needed.

    In a root, stem or leaf, the xylem and phloem lie side by side in vascular bundles 维管束.

    Xylem structure (Supplement)

    Xylem is made of long tubes called vessels 导管, well suited to carrying water:

    • their walls are thick and strengthened with lignin 木质素, which also helps support the plant.
    • the cells are dead and empty (they have no cell contents), so water flows through freely.
    • the cells are joined end to end with no walls across the tube, making one long, continuous pipe.
    日本語
    野に立つ高い木
    木は根から水を引き上げ、木部導管を通じて上部へ運ぶ。

    植物には根、茎、葉を通る2つの輸送組織がある:

    • 木部 — 根から水と無機イオンを運び、植物に支持を与える。
    • 篩部 — スクロースとアミノ酸を必要な場所に運ぶ。

    根、茎、葉において、木部と篩部は維管束内で隣り合って配置されている。

    木部の構造(追加事項)

    木部は、水を運ぶのに適した長い管である導管で構成されている:

    • 壁は厚く、植物の支持にも役立つ** lignin(リグニン)**で強化されている。
    • 細胞は死んで中身がない(細胞内容物がない)ため、水は自由に流れる。
    • 細胞は管の端同士で接合されており、管の横壁上がないため、1本の長い連続したパイプになっている。
    横並びの木部と篩部: 木部はリグニンの壁を持つ死んだ中空細胞の管で水を運ぶのに対し、篩部は筛板を持つ生きた細胞でスクロースを双方向に運ぶ
    木部は死んだリグニン強化管を通じて水を上げ、篩部は生細胞内でスクロースを運びます
    茎の一部の断面顕微写真: 外側の近くに輪状に配置された維管束内の赤く染色された木部細胞の塊と、中央を満たす大きな淡色の薄壁細胞(髄)
    茎の断面:赤く染色された木部は維管束内にあり、縁近くにあります
    Explore · ⁨探索⁩

    Xylem and phloem route · ⁨木部と篩部の通路⁩

    Watch water and sugar move through different plant transport tissues. · ⁨水と糖が異なる植物輸送組織を通過する様子を見よ。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    xylem/ˈzaɪləm/ 木質部
    mineral ions/ˈmɪnərəl ˈaɪɒnz/ 鉱物イオン
    support/səˈpɔːt/ 支持体
    phloem/ˈfləʊɪm/ 篩管
    sucrose/ˈsuːkrəʊs/ スクロース
    amino acids/əˈmiːnəʊ ˈæsɪdz/ アミノ酸
    vascular bundles/ˈvæskjʊlə ˈbʌndlz/ 維管束
    vessels/ˈveslz/ 血管
    lignin/ˈlɪɡnɪn/ リグニン
    root hair cells/ruːt heə selz/ 根毛細胞
    root hairs/ruːt heəz/ 根毛
    surface area/ˈsɜːfɪs ˈeərɪə/ 表面積
    cortex/ˈkɔːteks/ 皮質
    mesophyll/ˈmesəfɪl/ 葉肉
    stain/steɪn/ 染色
    8.2

    Water uptake · ⁨水分の取り込み⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Identify in diagrams and images root hair cells and state their functions
    2 State that the large surface area of root hairs increases the uptake of water and mineral ions
    3 Outline the pathway taken by water through the root, stem and leaf as: root hair cells, root cortex cells, xylem, mesophyll cells
    4 Investigate, using a suitable stain, the pathway of water through the above-ground parts of a plant
    日本語
    コア サプリメント
    1 図や画像において根毛細胞を識別し、その機能について述べる
    2 根毛の大きな表面積が水および無機イオンの取り込みを増加させることを述べる
    3 根毛細胞、根皮層細胞、木部、葉肉細胞を経る植物体内での水の移動経路を概説する
    4 適切な染色剤を用いて、地上部の植物における水の移動経路を検証する

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Water and mineral ions enter the plant through root hair cells 根毛细胞. The huge number of root hairs 根毛 gives a very large surface area 表面积, which speeds up the uptake of water and mineral ions.

    The water then follows this pathway:

    root hair cells → root cortex 皮层 cells → xylem → mesophyll 叶肉 cells in the leaf.

    You can show this pathway by standing a plant or a white flower in water that contains a coloured stain 染色剂. The stain is carried up the xylem and colours the veins.

    日本語

    水と無機イオンは根毛細胞を通じて植物に入り、膨大な数の根毛により非常に大きな表面積が得られ、水と無機イオンの取り込みが加速される。

    その後、水はこの経路に従って流れる:

    根毛細胞 → 根の皮層細胞 → 木部 → 葉の葉肉細胞。

    この経路を示すには、有色の染料を含む水中に植物または白い花を立てる。染料は木部を通じて上昇し、脈を染める。

    土壌中の根毛によって取り込まれた水が茎の木部を上昇し、蒸散によって水蒸気として葉から放出される全体像を示す植物
    水は根毛によって吸収され、木部を通って上へ運ばれ、葉から蒸散して失われます
    Explore · ⁨探索⁩

    Water uptake by root hairs · ⁨根毛による水の吸収⁩

    Root hair cells take in water by osmosis — water moves from the dilute soil into the more concentrated cell. · ⁨根毛細胞は浸透圧によって水を取り込む — 希薄な土壌から濃度の高い細胞へ水が移動する。⁩

    8.3

    Transpiration · ⁨蒸散⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe transpiration as the loss of water vapour from leaves
    2 State that water evaporates from the surfaces of the mesophyll cells into the air spaces and then diffuses out of the leaves through the stomata as water vapour
    4 Explain how water vapour loss is related to: the large internal surface area provided by the interconnecting air spaces between mesophyll cells and the size and number of stomata
    5 Explain the mechanism by which water moves upwards in the xylem in terms of a transpiration pull that draws up a column of water molecules, held together by forces of attraction between water molecules
    3 Investigate and describe the effects of variation of temperature and wind speed on transpiration rate 6 Explain the effects on the rate of transpiration of varying the following factors: temperature, wind speed and humidity
    7 Explain how and why wilting occurs
    日本語
    コア サプリメント
    1 蒸散を、葉からの水蒸気の放出として説明する
    2 水が葉肉細胞の表面から蒸発し気隙に入り、その後気孔を通じて水蒸気として葉の外へ拡散することを述べる
    4 水蒸気の放出が、葉肉細胞間の相互接続気隙によって提供される大きな内面積、および気孔のサイズと数とどのように関連しているかを説明する
    5 蒸散引張力によって引き上げられた水分子の柱が、水分子間の引力によって结合在一起されているという観点から、木部内での水の昇降メカニズムを説明する
    3 温度および風速の変化が蒸散速度に与える影響を検証・説明する 6 以下の要因を変化させた際の蒸散速度への影響を説明する:温度、風速、湿度
    7 萎凋が how および why 起こるか説明する

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Transpiration 蒸腾作用 is the loss of water vapour 水蒸气 from the leaves.

    • Water evaporates 蒸发 from the wet surfaces of the mesophyll cells into the air spaces 气腔 inside the leaf.
    • The water vapour then diffuses 扩散 out of the leaf through the stomata 气孔.

    What changes the rate of transpiration

    Factor Transpiration is faster when… Why
    temperature 温度 it is hotter water evaporates faster
    wind speed 风速 it is windier wind carries the water vapour away
    humidity 湿度 (Supplement) the air is drier a bigger difference makes water diffuse out faster

    Worked example. In a potometer the air bubble moves 60 mm in 5 minutes. Find the rate of water uptake, and say what happens when a fan is switched on. Rate = distance ÷ time = 60 ÷ 5 = 12 mm per minute. Always give a rate its full unit, "mm per minute", not just "12". A fan raises the wind speed, which carries water vapour away from the leaf, so transpiration speeds up and the bubble moves further in the same 5 minutes.

    How water rises up the xylem (Supplement)

    As water vapour leaves the leaf, it pulls more water up behind it. This pull is called the transpiration pull 蒸腾拉力. The water molecules stick to one another by forces of attraction 吸引力, so they are drawn up the xylem together as one long column 水柱 of water.

    Wilting (Supplement)

    If a plant loses water faster than it can take it up, its cells become soft and the plant wilts 萎蔫 — the leaves and stem droop. This often happens on a hot, dry, windy day.

    日本語

    蒸散とは、葉からの水蒸気の喪失のことである。

    • 水は葉肉細胞の湿った表面から蒸発し、葉内部の空隙に入る。
    • 水蒸気は次に気孔を通じて葉の外へ拡散する。
    葉の拡大写真: 水は木部を上昇し、湿った葉肉細胞から蒸発して空隙に入り、水蒸気が開口した気孔を通じて拡散して出る
    水は葉肉から蒸発し、水蒸気として気孔から拡散して出る

    蒸散速度に影響を与える要因

    要因 蒸散が速くなる条件… なぜか
    温度 暑い時 水が速く蒸発するため
    風速 風が強い時 風が水蒸気を遠ざけるため
    湿度(追加事項) 空気が乾燥している時 差が大きいため、水が速く外へ拡散する

    ** worked example.** ポテロメータにおいて気泡が60 mmを5 分で移動する場合、水分吸収速度を求め、ファンをオンにしたときの変化を説明せよ。速度 = 距離 ÷ 時間 = 60 ÷ 5 = 12 mm/分。必ず完全な単位「mm/分」を与え、単に「12」とするのは不適切である。ファンは風速を上げ、葉から水蒸気を遠ざけるため、蒸散作用が加速され、同じ5 分間で気泡はより遠くへ移動する。

    水が木部を上升する仕組み(追加事項)

    水蒸気が葉から逃げる際、その背後に更なる水を引っぱり上げる。この引き力を蒸散引張力という。水分子同士は引力で引き寄せられるため、1本の長い水柱として一体となって木部を引き上げられる。

    萎凋(追加事項)

    植物が水分を吸い上げるよりも早く失うと、細胞は柔らかくなり植物は萎凋する— 葉と茎が垂れ下がる。これはしばしば暑い乾燥した windyな日に起こる。

    Explore · ⁨探索⁩

    The transpiration stream · ⁨蒸散流⁩

    Water is pulled up the plant in a continuous stream, from the roots to the leaves where it evaporates. · ⁨水は根から葉まで連続した流れとして植物内を汲み上げられ、そこで蒸発する。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    transpiration/trænspəˈreɪʃn/ 蒸散作用
    water vapour/ˈwɔːtə ˈveɪpə/ 水蒸気
    evaporates/ɪˈvæpəreɪts/ 蒸発する
    air spaces/eə ˈspeɪsɪz/ 空気隙間
    diffuses/dɪˈfjuːzɪz/ 拡散する
    stomata/ˈstəʊmətə/ 気孔
    temperature/ˈtemprɪtʃə/ 温度
    wind speed/wɪnd spiːd/ 風速
    humidity/hjuːˈmɪdɪti/ 湿度
    transpiration pull/trænspəˈreɪʃn pʊl/ 蒸散引張力
    forces of attraction/ˈfɔːsɪz ɒv əˈtrækʃn/ 引力
    column/ˈkɒlʌm/ column
    wilts/wɪlts/ 萎凋
    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    8.4

    Translocation (Supplement) · ⁨輸送(追加事項)⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe translocation as the movement of sucrose and amino acids in phloem from sources to sinks
    2 Describe: (a) sources as the parts of plants that release sucrose or amino acids (b) sinks as the parts of plants that use or store sucrose or amino acids
    3 Explain why some parts of a plant may act as a source and a sink at different times
    日本語
    コア サプリメント
    1 輸送を、篩部内でのスクロースおよびアミノ酸の源から sink への移動として説明する
    2 以下を説明する:(a) 源とは、スクロースまたはアミノ酸を放出する植物の部位のこと (b) sink とは、スクロースまたはアミノ酸を使用または貯蔵する植物の部位のこと
    3 植物の一部が異なる時期に源およびsinkとして機能しうる理由を説明する

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Translocation 转运 is the movement of sucrose and amino acids in the phloem, from sources 源 to sinks 库.

    • sources are the parts that release sucrose or amino acids — for example the leaves, which make sugar by photosynthesis.
    • sinks are the parts that use or store them — for example growing roots, or a storage organ.
    日本語

    輸送とは、篩部におけるスクロースとアミノ酸の移動であり、源から** Sink( sink)**へ向かう。

    • 源は、スクロースやアミノ酸を放出する部位であり、例えば光合成によって糖を作る葉などである。
    • シンクは、それらを用いるか貯蔵する部位であり、例えば成長中の根や貯蔵器官などである。
    樹皮部を流れるスクロースの矢印付きの葉のラベル付け:産生源としてスクロースを作る葉、生育中の芽へ上向きおよび根へ下向きのスクロース輸送を示す矢印、両方を(tfins)としてラベル付け
    篩管はスクロースを源からシンクへ輸送し、その方向は変化することがある
    Explore · ⁨探索⁩

    Translocation in the phloem · ⁨篩管における移動⁩

    Phloem carries dissolved sugars from where they are made (the source) to where they are used or stored (the sink). · ⁨篩管は、生産場所(源)から消費・貯蔵場所( Sink )へと溶解した糖を運ぶ。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    translocation/trænsləʊˈkeɪʃn/ 異化輸送
    sources/ˈsɔːsɪz/ 光源
    sinks/sɪŋks/ 沈む
    8.4

    Exam tips · ⁨試験対策⁩

    English
    • Xylem: water and mineral ions, upward only, plus support — its cells are dead, with thick lignin walls. Phloem: sucrose and amino acids, in living cells.
    • Learn the water pathway: root hair cell → cortex → xylem → mesophyll.
    • Transpiration = evaporation from the mesophyll, then diffusion out of the stomata. It is faster when hotter, windier or drier.
    • Water rises by the transpiration pull; the water molecules hold together as a column.
    • Translocation goes from a source (where sugar is made or stored) to a sink (where it is used). The direction can change with the season.
    日本語
    • 木質部:水と無機イオン、上昇のみ、および支持機能——死んだ細胞で、厚いリグニン壁を持つ。篩管:スクロースとアミノ酸、生きた細胞内での輸送。
    • 水の経路を学ぶ:根毛細胞 → 皮層 → 木質部 → 葉肉。
    • 蒸散作用=葉肉からの蒸発、そして気孔からの拡散。温度が高い、風が強い、乾燥している場合により速い。
    • 水は蒸散引張力によって引き上げられ、水分子同士が結合して柱状になっている。
    • 転流は、源(糖が生産または貯蔵される場所)からシンク(使用される場所)へ行われる。季節によって方向が変わることもある。
  • 9

    Transport in animals · ⁨動物の輸送⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    9.1

    The circulatory system

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe the circulatory system as a system of blood vessels with a pump and valves to ensure one-way flow of blood
    2 Describe the single circulation of a fish
    3 Describe the double circulation of a mammal
    4 Explain the advantages of a double circulation
    日本語
    コア サプリメント
    1 循環系を、血液の一方向の流れを保証するためのポンプおよび弁を備えた血管の系として説明する
    2 魚の単循環について説明する
    3 哺乳類の二循環について説明する
    4 二循環の利点について説明する

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    The circulatory system 循环系统 carries blood around the body. It has three parts: a pump 泵 (the heart 心脏), a network of blood vessels 血管, and valves 瓣膜 that keep the blood flowing one way only.

    Single and double circulation (Supplement)

    • A fish has a single circulation 单循环: the blood passes through the heart once on each trip around the body.
    • A mammal 哺乳动物 has a double circulation 双循环: the blood passes through the heart twice on each full trip — once on the way to the lungs, and once on the way to the rest of the body.
    • The advantage of a double circulation: the blood can be pumped again at high pressure 压力 before going to the body, so it travels faster and delivers oxygen 氧气 quickly.
    日本語

    The circulatory system 循环系统 carries blood around the body. It has three parts: a pump 泵 (the heart 心脏), a network of blood vessels 血管, and valves 瓣膜 that keep the blood flowing one way only.

    Single and double circulation (Supplement)

    • A fish has a single circulation 单循环: the blood passes through the heart once on each trip around the body.
    • A mammal 哺乳动物 has a double circulation 双循环: the blood passes through the heart twice on each full trip — once on the way to the lungs, and once on the way to the rest of the body.
    • The advantage of a double circulation: the blood can be pumped again at high pressure 压力 before going to the body, so it travels faster and delivers oxygen 氧气 quickly.
    A loop diagram: the heart pumps deoxygenated blood to the lungs and back, then oxygenated blood to the body and back, so blood passes through the heart twice
    In a double circulation, blood passes through the heart twice on each trip round the body
    Explore · ⁨探索⁩

    Double circulation

    Mammals have a double circulation — blood passes through the heart TWICE on each full trip round the body.

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    circulatory system/ˌsɜːkjʊˈleɪtəri ˈsɪstəm/ 循環器系
    heart/hɑːt/ 心臓
    pump/pʌmp/ ポンプ
    blood vessels/blʌd ˈveslz/ 血管
    valves/vælvz/ 弁
    single circulation/ˈsɪŋɡl ˌsɜːkjʊˈleɪʃn/ 単循環
    mammal/ˈmæml/ 哺乳類
    double circulation/ˈdʌbl ˌsɜːkjʊˈleɪʃn/ 二重循環
    pressure/ˈpreʃə/ 圧力
    oxygen/ˈɒksɪdʒn/ 酸素
    9.2

    The heart

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Identify in diagrams and images the structures of the mammalian heart, limited to: muscular wall, septum, left and right ventricles, left and right atria, one-way valves and coronary arteries 7 Identify in diagrams and images the atrioventricular and semilunar valves in the mammalian heart
    8 Explain the relative thickness of: (a) the muscle walls of the left and right ventricles (b) the muscle walls of the atria compared to those of the ventricles
    9 Explain the importance of the septum in separating oxygenated and deoxygenated blood
    10 Describe the functioning of the heart in terms of the contraction of muscles of the atria and ventricles and the action of the valves
    2 State that blood is pumped away from the heart in arteries and returns to the heart in veins
    3 State that the activity of the heart may be monitored by: ECG, pulse rate and listening to sounds of valves closing
    4 Investigate and describe the effect of physical activity on the heart rate 11 Explain the effect of physical activity on the heart rate
    5 Describe coronary heart disease in terms of the blockage of coronary arteries and state the possible risk factors including: diet, lack of exercise, stress, smoking, genetic predisposition, age and sex
    6 Discuss the roles of diet and exercise in reducing the risk of coronary heart disease
    日本語
    コア サプリメント
    1 図や画像において、哺乳類の心臓の構造を以下に限定して識別する:筋壁、中隔、左心室、右心室、左心房、右心房、一方向弁、冠動脈 7 図や画像において、哺乳類の心臓内の房室弁および半月弁を識別する
    8 次の相対的な厚さについて説明する:(a) 左心室および右心室の筋壁 (b) 心房の筋壁と心室の筋壁との比較
    9 隔膜が酸素を含む血液と酸素を含まない血液を分離する上で果たす役割について説明する
    10 心房および心室の筋収縮および弁の働きに基づいて、心臓の機能を説明する
    2 血液は動脈によって心臓から送り出され、静脈によって心臓に戻ることがあることを述べる
    3 心臓の活動を次の方法でモニタリングできることを述べる:心電図(ECG)、脈拍数、弁閉鎖音の聴診
    4 運動が心拍数に与える影響を調査・説明する 11 運動が心拍数に与える影響を説明する
    5 冠動脈の閉塞に関する冠動脈疾患を説明し、以下のリスク因子を含む可能性のあるリスク要因を述べる:食事、運動不足、ストレス、喫煙、遺伝的傾向、年齢、性別
    6 食事と運動が冠動脈疾患のリスク低減に果たす役割について議論する

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    The heart is made of muscle 肌肉. A wall called the septum 隔膜 divides it into a left side and a right side. On each side there is an upper chamber, the atrium 心房, and a lower chamber, the ventricle 心室. Valves between the chambers stop the blood flowing backwards. The heart muscle is fed with blood by the coronary arteries 冠状动脉.

    (Supplement) The wall of the left ventricle is thicker than the right, because it must pump blood all the way around the body; the right side only pumps blood to the nearby lungs. The atria have thin walls, as they only push blood into the ventricles just below them.

    The septum keeps oxygenated blood 含氧血 on the left side apart from deoxygenated blood 缺氧血 on the right side, so the two never mix.

    (Supplement) The valves between each atrium and ventricle are the atrioventricular valves 房室瓣. The valves at the exit of each ventricle are the semilunar valves 半月瓣.

    How the heart beats (Supplement)

    1. The atria contract 收缩 and push blood down into the ventricles.
    2. The ventricles contract and force blood out into the arteries; the valves snap shut so blood cannot flow back.
    3. The muscle relaxes and the heart fills with blood again.

    Blood is pumped away from the heart in arteries and returns to the heart in veins.

    Heart rate and exercise

    You can check the heart's activity with an ECG, by feeling the pulse 脉搏 in an artery, or by listening to the valves closing. During exercise the heart rate 心率 goes up, so blood reaches the muscles faster, bringing the extra oxygen and glucose they need.

    Worked example. A student counts 18 pulse beats in 15 seconds at rest, and 33 beats in 15 seconds straight after exercise. Give both heart rates in beats per minute. A minute holds 60 ÷ 15 = 4 lots of 15 seconds, so multiply by 4. At rest: 18 × 4 = 72 beats per minute. After exercise: 33 × 4 = 132 beats per minute. The rise delivers more oxygen and glucose to the muscles. Writing the 15-second count straight down as the heart rate is the commonest mistake - always scale it up to a full minute.

    Coronary heart disease

    Coronary heart disease 冠心病 happens when the coronary arteries become narrow or blocked, so the heart muscle cannot get enough oxygen. Risk factors 风险因素 include a diet high in fat, lack of exercise, stress, smoking, family history (genetics), older age, and being male. A healthy diet and regular exercise lower the risk.

    日本語

    The heart is made of muscle 肌肉. A wall called the septum 隔膜 divides it into a left side and a right side. On each side there is an upper chamber, the atrium 心房, and a lower chamber, the ventricle 心室. Valves between the chambers stop the blood flowing backwards. The heart muscle is fed with blood by the coronary arteries 冠状动脉.

    (Supplement) The wall of the left ventricle is thicker than the right, because it must pump blood all the way around the body; the right side only pumps blood to the nearby lungs. The atria have thin walls, as they only push blood into the ventricles just below them.

    The septum keeps oxygenated blood 含氧血 on the left side apart from deoxygenated blood 缺氧血 on the right side, so the two never mix.

    (Supplement) The valves between each atrium and ventricle are the atrioventricular valves 房室瓣. The valves at the exit of each ventricle are the semilunar valves 半月瓣.

    A front view of the heart showing the right and left atria and ventricles, the septum between them, the valves, and the vena cava, pulmonary artery, aorta and pulmonary vein; the left ventricle has the thickest wall
    The heart's four chambers; the left ventricle has the thickest wall, to pump to the whole body
    An anatomical model of a human heart cut open, showing the four chambers and the thick muscular wall of the left ventricle
    The same heart as a museum model: four chambers, and a left ventricle wall you can see is thicker

    How the heart beats (Supplement)

    1. The atria contract 收缩 and push blood down into the ventricles.
    2. The ventricles contract and force blood out into the arteries; the valves snap shut so blood cannot flow back.
    3. The muscle relaxes and the heart fills with blood again.

    Blood is pumped away from the heart in arteries and returns to the heart in veins.

    Heart rate and exercise

    You can check the heart's activity with an ECG, by feeling the pulse 脉搏 in an artery, or by listening to the valves closing. During exercise the heart rate 心率 goes up, so blood reaches the muscles faster, bringing the extra oxygen and glucose they need.

    A chain: exercise means muscles need more oxygen and glucose, so the heart rate rises and blood reaches the muscles faster
    During exercise the heart rate rises so blood reaches the muscles faster

    Worked example. A student counts 18 pulse beats in 15 seconds at rest, and 33 beats in 15 seconds straight after exercise. Give both heart rates in beats per minute. A minute holds 60 ÷ 15 = 4 lots of 15 seconds, so multiply by 4. At rest: 18 × 4 = 72 beats per minute. After exercise: 33 × 4 = 132 beats per minute. The rise delivers more oxygen and glucose to the muscles. Writing the 15-second count straight down as the heart rate is the commonest mistake - always scale it up to a full minute.

    Coronary heart disease

    Coronary heart disease 冠心病 happens when the coronary arteries become narrow or blocked, so the heart muscle cannot get enough oxygen. Risk factors 风险因素 include a diet high in fat, lack of exercise, stress, smoking, family history (genetics), older age, and being male. A healthy diet and regular exercise lower the risk.

    A coronary artery narrowed by fatty build-up so the heart muscle cannot get enough oxygen, with the risk factors listed and a healthy diet and regular exercise shown to lower the risk
    Coronary heart disease narrows the artery; several risk factors raise it and a healthy lifestyle lowers it
    Explore · ⁨探索⁩

    Blood flow through the heart

    The four chambers and their valves keep blood moving one way — deoxygenated to the lungs, oxygenated to the body.

    Explore · ⁨探索⁩

    The heart (double circulation)

    Follow the blood: blue comes back from the body, the right side pumps it to the lungs (it turns red), and the left side pumps it out to the body — a double circulation.

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    muscle/ˈmʌsl/ 筋肉
    septum/ˈseptəm/ 中隔
    atrium/ˈeɪtrɪəm/ 心房
    ventricle/ˈventrɪkl/ 左心室
    coronary arteries/ˈkɒrənəri ˈɑːtəriz/ 冠動脈
    oxygenated blood/ˈɒksɪdʒeneɪtɪd blʌd/ 酸素化血液
    deoxygenated blood/diːˈɒksɪdʒeneɪtɪd blʌd/ 脱酸素化血液
    atrioventricular valves/ˌeɪtrɪˌəʊvənˈtrɪkjʊlə vælvz/ 房室弁
    semilunar valves/ˌsemɪˈluːnə vælvz/ 半月弁
    contract/ˈkɒntrækt/ 契約
    pulse/pʌls/ 脈
    heart rate/hɑːt reɪt/ 心拍数
    coronary heart disease/ˈkɒrənəri hɑːt dɪˈziːz/ 冠動脈疾患
    risk factors/rɪsk ˈfæktəz/ リスク要因
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    9.3

    Blood vessels

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe the structure of arteries, veins and capillaries, limited to: relative thickness of wall, diameter of the lumen and the presence of valves in veins 4 Explain how the structure of arteries and veins is related to the pressure of the blood that they transport
    2 State the functions of capillaries 5 Explain how the structure of capillaries is related to their functions
    3 Identify in diagrams and images the main blood vessels to and from the: (a) heart, limited to: vena cava, aorta, pulmonary artery and pulmonary vein (b) lungs, limited to: pulmonary artery and pulmonary vein (c) kidney, limited to: renal artery and renal vein 6 Identify, in diagrams and images, the main blood vessels to and from the liver as: hepatic artery, hepatic veins and hepatic portal vein
    日本語
    コア サプリメント
    1 動脈、静脈、毛細血管の構造を以下に限定して説明する: 壁の相対的な厚さ、管腔の直径、静脈における弁の有無 4 動脈および静脈の構造が、それらが運ぶ血液の圧力とどのように関連しているかを説明する
    2 毛細血管の機能を説明する 5 毛細血管の構造がその機能とどのように関連しているかを説明する
    3 図や画像において、以下の器官への血流およびからの血流の主要な血管を特定する:(a) 心臓(限定的に:上大静脈・下大静脈、大動脈、肺動脈、肺静脈) (b) 肺(限定的に:肺動脈、肺静脈) (c) 腎臓(限定的に:腎動脈、腎静脈) 6 図や画像において、肝臓への血流およびからの血流の主要な血管を、肝動脈、肝静脈、肝門静脈として特定する

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    There are three kinds of blood vessel. The space inside a vessel is its lumen 管腔.

    Vessel Wall Lumen Valves? Job
    arteries 动脉 thick, muscular, elastic narrow no carry blood away from the heart, at high pressure
    veins 静脉 thin wide yes carry blood back to the heart, at low pressure
    capillaries 毛细血管 one cell thick very narrow no let oxygen, glucose and wastes pass between blood and cells

    (Supplement) Arteries have thick elastic walls to cope with the high pressure from the heart. Veins have valves because their blood is at low pressure and could otherwise flow backwards. Capillaries are very thin (one cell thick) and very narrow, giving a large surface area 表面积 and a short distance for fast exchange.

    Main blood vessels

    Connects Artery (carries blood out) Vein (carries blood in)
    heart ↔ body aorta 主动脉 vena cava 腔静脉
    heart ↔ lungs pulmonary artery 肺动脉 pulmonary vein 肺静脉
    ↔ kidney renal artery 肾动脉 renal vein 肾静脉

    (Supplement) The liver is served by the hepatic artery 肝动脉, the hepatic vein 肝静脉, and the hepatic portal vein 肝门静脉, which brings blood from the gut to the liver.

    日本語

    There are three kinds of blood vessel. The space inside a vessel is its lumen 管腔.

    Vessel Wall Lumen Valves? Job
    arteries 动脉 thick, muscular, elastic narrow no carry blood away from the heart, at high pressure
    veins 静脉 thin wide yes carry blood back to the heart, at low pressure
    capillaries 毛细血管 one cell thick very narrow no let oxygen, glucose and wastes pass between blood and cells

    (Supplement) Arteries have thick elastic walls to cope with the high pressure from the heart. Veins have valves because their blood is at low pressure and could otherwise flow backwards. Capillaries are very thin (one cell thick) and very narrow, giving a large surface area 表面积 and a short distance for fast exchange.

    Cross-sections of the three blood vessels: an artery with a thick muscular wall and narrow lumen, a vein with a thin wall, wide lumen and a valve, and a tiny capillary with a wall one cell thick
    Arteries, veins and capillaries are each built for their job

    Main blood vessels

    Connects Artery (carries blood out) Vein (carries blood in)
    heart ↔ body aorta 主动脉 vena cava 腔静脉
    heart ↔ lungs pulmonary artery 肺动脉 pulmonary vein 肺静脉
    ↔ kidney renal artery 肾动脉 renal vein 肾静脉

    (Supplement) The liver is served by the hepatic artery 肝动脉, the hepatic vein 肝静脉, and the hepatic portal vein 肝门静脉, which brings blood from the gut to the liver.

    Explore · ⁨探索⁩

    The three blood vessels

    Compare an artery, a vein and a capillary — their walls and lumens suit the pressure and job of each.

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    lumen/ˈluːmen/ 腔
    arteries/ˈɑːtəriz/ 動脈(arteries)
    veins/veɪnz/ 静脈
    capillaries/ˈkæpɪləriz/ 毛細血管(capillaries)
    surface area/ˈsɜːfɪs ˈeərɪə/ 表面積
    aorta/eɪˈɔːtə/ 大動脈
    vena cava/ˈviːnə ˈkɑːvə/ 上大静脈・下大静脈
    pulmonary artery/ˈpʌlmənəri ˈɑːtəri/ 肺動脈
    pulmonary vein/ˈpʌlmənəri veɪn/ 肺静脈
    renal artery/ˈriːnl ˈɑːtəri/ 腎動脈
    renal vein/ˈriːnl veɪn/ 腎静脈
    hepatic artery/heˈpætɪk ˈɑːtəri/ 肝動脈
    hepatic vein/heˈpætɪk veɪn/ 肝静脈
    hepatic portal vein/heˈpætɪk ˈpɔːtl veɪn/ 肝門静脈
    9.4

    Blood

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 List the components of blood as: red blood cells, white blood cells, platelets and plasma
    2 Identify red and white blood cells in photomicrographs and diagrams 5 Identify lymphocytes and phagocytes in photomicrographs and diagrams
    3 State the functions of the following components of blood: (a) red blood cells in transporting oxygen, including the role of haemoglobin (b) white blood cells in phagocytosis and antibody production (c) platelets in clotting (details are not required) (d) plasma in the transport of blood cells, ions, nutrients, urea, hormones and carbon dioxide 6 State the functions of: (a) lymphocytes – antibody production (b) phagocytes – engulfing pathogens by phagocytosis
    4 State the roles of blood clotting as preventing blood loss and the entry of pathogens 7 Describe the process of clotting as the conversion of fibrinogen to fibrin to form a mesh
    日本語
    コア サプリメント
    1 血液の構成成分を赤血球、白血球、血小板、血漿として列挙する
    2 顕微写真や図において赤血球と白血球を特定する 5 顕微写真や図においてリンパ球と食細胞(顆粒球)を特定する
    3 以下の血液成分の機能を述べよ:(a) 酸素の輸送における赤血球(ヘモグロビンの役割を含む) (b) 食作用および抗体産生における白血球 (c) 凝固における血小板(詳細は不要) (d) 血球、イオン、栄養素、尿素、ホルモンおよび二酸化炭素の輸送における血浆 6 次の機能を述べよ:(a) リンパ球 – 抗体産生 (b) 食細胞 – 食作用による病原体の取り込み
    4 出血の防止および病原体の侵入阻止としての血液凝固の役割を述べよ 7 凝固プロセスを、フィブリノゲンがフィブリンに変換され網目構造を形成する過程として記述せよ

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Blood has four parts:

    Part Function
    red blood cells 红细胞 carry oxygen, using the red pigment 色素 haemoglobin 血红蛋白
    white blood cells 白细胞 defend the body against disease
    platelets 血小板 help the blood to clot 凝血
    plasma 血浆 a liquid that carries blood cells, ions 离子, nutrients 营养物质, urea 尿素, hormones 激素 and carbon dioxide 二氧化碳

    Defending the body, and clotting

    White blood cells fight pathogens 病原体 (the microbes that cause disease) in two ways:

    • phagocytes 吞噬细胞 carry out phagocytosis 吞噬作用 — they surround and digest the pathogens.
    • lymphocytes 淋巴细胞 make antibodies 抗体, which stick to the pathogens and destroy them.

    When you cut yourself, the blood clots to seal the wound. This stops blood loss and stops pathogens getting in. (Supplement) During clotting, a soluble protein called fibrinogen 纤维蛋白原 is changed into threads of fibrin 纤维蛋白. The threads form a net that traps blood cells and makes a solid clot.

    日本語

    Blood has four parts:

    Part Function
    red blood cells 红细胞 carry oxygen, using the red pigment 色素 haemoglobin 血红蛋白
    white blood cells 白细胞 defend the body against disease
    platelets 血小板 help the blood to clot 凝血
    plasma 血浆 a liquid that carries blood cells, ions 离子, nutrients 营养物质, urea 尿素, hormones 激素 and carbon dioxide 二氧化碳
    A tube of blood that has settled into a clear plasma layer on top, a thin layer of white cells and platelets, and red cells below, with a magnified view of red cells, a white cell and platelets
    Blood is red cells, white cells and platelets carried in liquid plasma
    A scanning electron micrograph of real blood cells: many dimpled disc-shaped red cells, two rounded bumpy white cells, and small platelet fragments
    Real blood cells under an electron microscope: red cells (discs), white cells and platelets

    Defending the body, and clotting

    White blood cells fight pathogens 病原体 (the microbes that cause disease) in two ways:

    • phagocytes 吞噬细胞 carry out phagocytosis 吞噬作用 — they surround and digest the pathogens.
    • lymphocytes 淋巴细胞 make antibodies 抗体, which stick to the pathogens and destroy them.

    When you cut yourself, the blood clots to seal the wound. This stops blood loss and stops pathogens getting in. (Supplement) During clotting, a soluble protein called fibrinogen 纤维蛋白原 is changed into threads of fibrin 纤维蛋白. The threads form a net that traps blood cells and makes a solid clot.

    Explore · ⁨探索⁩

    Blood component lab

    Classify blood components by the job they do.

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    red blood cells/red blʌd selz/ 赤血球
    pigment/ˈpɪɡmənt/ 顔料
    haemoglobin/ˌhiːməˈɡləʊbɪn/ ヘモグロビン
    white blood cells/waɪt blʌd selz/ 白血球
    platelets/ˈpleɪtlɪts/ 血小板
    clot/klɒt/ 血栓
    plasma/ˈplæzmə/ 血浆
    ions/ˈaɪɒnz/ イオン
    nutrients/ˈnjuːtrɪənts/ 栄養素
    urea/juːˈrɪə/ 尿素
    hormones/ˈhɔːməʊnz/ ホルモン
    carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ 二酸化炭素
    pathogens/ˈpæθədʒnz/ 病原体
    phagocytes/ˈfæɡəsaɪts/ 食胞
    phagocytosis/ˌfæɡəsɪˈtəʊsɪs/ 食胞作用
    lymphocytes/ˈlɪmfəsaɪts/ リンパ球
    antibodies/ˈæntɪbɒdiz/ 抗体(antibodies)
    fibrinogen/ˈfɪbrɪnədʒn/ フィブリノーゲン
    fibrin/ˈfɪbrɪn/ フィブリン
    9.4

    Exam tips

    • Circulatory system = pump (heart) + vessels + valves for one-way flow.
    • Double circulation (mammals): blood passes through the heart twice. The left ventricle wall is thickest because it pumps to the whole body.
    • Arteries carry blood away (thick, high pressure); veins carry it back (valves, low pressure); capillaries are for exchange (one cell thick).
    • Blood = red cells (oxygen, haemoglobin) + white cells (defence) + platelets (clotting) + plasma (transport).
    • Phagocytes engulf pathogens; lymphocytes make antibodies.
  • 10

    Diseases and immunity · ⁨疾病と免疫⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    10.1

    Pathogens and disease

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    Core Supplement
    1 Describe a pathogen as a disease-causing organism
    2 Describe a transmissible disease as a disease in which the pathogen can be passed from one host to another
    3 State that a pathogen is transmitted: (a) by direct contact, including through blood and other body fluids (b) indirectly, including from contaminated surfaces, food, animals and air
    4 Describe the body defences, limited to: skin, hairs in the nose, mucus, stomach acid and white blood cells 6 Describe active immunity as defence against a pathogen by antibody production in the body
    5 Explain the importance of the following in controlling the spread of disease: (a) a clean water supply (b) hygienic food preparation (c) good personal hygiene (d) waste disposal (e) sewage treatment (details of the stages of sewage treatment are not required) 7 State that each pathogen has its own antigens, which have specific shapes
    8 Describe antibodies as proteins that bind to antigens leading to direct destruction of pathogens or marking of pathogens for destruction by phagocytes
    9 State that specific antibodies have complementary shapes which fit specific antigens
    10 Explain that active immunity is gained after an infection by a pathogen or by vaccination
    11 Outline the process of vaccination: (a) weakened pathogens or their antigens are put into the body (b) the antigens stimulate an immune response by lymphocytes which produce antibodies (c) memory cells are produced that give long-term immunity
    12 Explain the role of vaccination in controlling the spread of diseases
    13 Explain that passive immunity is a short-term defence against a pathogen by antibodies acquired from another individual, including across the placenta and in breast milk
    14 Explain the importance of breast-feeding for the development of passive immunity in infants
    15 State that memory cells are not produced in passive immunity
    16 Describe cholera as a disease caused by a bacterium which is transmitted in contaminated water
    17 Explain that the cholera bacterium produces a toxin that causes secretion of chloride ions into the small intestine, causing osmotic movement of water into the gut, causing diarrhoea, dehydration and loss of ions from the blood

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    A pathogen 病原体 is an organism that causes disease 疾病. A transmissible disease 传染病 is one in which the pathogen can pass from one host 宿主 to another.

    日本語

    A pathogen 病原体 is an organism that causes disease 疾病. A transmissible disease 传染病 is one in which the pathogen can pass from one host 宿主 to another.

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    pathogen/ˈpæθədʒn/ 病原体
    disease/dɪˈziːz/ 疾病
    transmissible disease/trænˈsmɪsɪbl dɪˈziːz/ 伝染性疾患
    host/həʊst/ 宿主
    10.1

    How pathogens spread

    English

    A pathogen is transmitted 传播 in two main ways:

    • by direct contact 直接接触 — for example through blood and other body fluids 体液.
    • indirectly — for example from contaminated 污染 surfaces, food, animals, or the air.
    日本語
    A mosquito biting human skin
    A mosquito can spread pathogens from person to person when it bites.
    Direct contact passes a pathogen straight between people; indirect spread is through food, water or air
    Pathogens spread by direct contact or indirectly

    A pathogen is transmitted 传播 in two main ways:

    • by direct contact 直接接触 — for example through blood and other body fluids 体液.
    • indirectly — for example from contaminated 污染 surfaces, food, animals, or the air.
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    transmitted/trænˈsmɪtɪd/ 伝播される
    direct contact/daɪˈrekt ˈkɒntækt/ 直接的接触
    body fluids/ˈbɒdi ˈfluːɪdz/ 体液
    contaminated/kənˈtæmɪneɪtɪd/ 汚染された
    10.1

    The body's defences

    English

    Your body has several defences 防御 that keep pathogens out or destroy them:

    • skin — a barrier that covers and protects the body.
    • hairs in the nose — trap dust and pathogens in the air you breathe in.
    • mucus 黏液 — sticky liquid in the airways that traps pathogens.
    • stomach acid 胃酸 — kills most pathogens in your food.
    • white blood cells 白细胞 — find and destroy any pathogens that get inside.
    日本語

    Your body has several defences 防御 that keep pathogens out or destroy them:

    • skin — a barrier that covers and protects the body.
    • hairs in the nose — trap dust and pathogens in the air you breathe in.
    • mucus 黏液 — sticky liquid in the airways that traps pathogens.
    • stomach acid 胃酸 — kills most pathogens in your food.
    • white blood cells 白细胞 — find and destroy any pathogens that get inside.
    A simple human figure labelled with the body's defences: skin as a barrier, nose hairs, mucus in the airways, stomach acid, and white blood cells in the blood
    The body keeps most pathogens out; white blood cells deal with any that get in
    A false-coloured electron micrograph of a white blood cell, shown in green, wrapping around several round purple bacteria as it engulfs and destroys them
    A white blood cell (green) engulfing round bacteria (purple), a key body defence
    Explore · ⁨探索⁩

    Pathogen defence route · ⁨病原体防御ルート⁩

    Follow how the body blocks, detects and removes pathogens. · ⁨体が病原体をブロックし、検知し、除去する様子を追跡する。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    defences/dɪˈfensɪz/ 防御機構
    mucus/ˈmjuːkəs/ 粘液
    stomach acid/ˈstʌmək ˈæsɪd/ 胃酸
    white blood cells/waɪt blʌd selz/ 白血球
    10.1

    Controlling the spread of disease

    English

    Good public health stops disease spreading:

    • a clean water supply, so drinking water carries no pathogens.
    • hygienic 卫生 food preparation and good personal hygiene, such as washing your hands.
    • proper waste disposal and sewage treatment 污水处理, so waste does not contaminate water or food.
    日本語

    Good public health stops disease spreading:

    • a clean water supply, so drinking water carries no pathogens.
    • hygienic 卫生 food preparation and good personal hygiene, such as washing your hands.
    • proper waste disposal and sewage treatment 污水处理, so waste does not contaminate water or food.
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    hygienic/haɪˈdʒiːnɪk/ 衛生的
    sewage treatment/ˈsuːɪdʒ ˈtriːtmənt/ 下水処理
    10.1

    Immunity (Supplement)

    English

    Antigens and antibodies

    Every pathogen carries antigens 抗原 on its surface, and each kind of antigen has its own special shape.

    Antibodies 抗体 are proteins 蛋白质 made by lymphocytes 淋巴细胞 (a kind of white blood cell). An antibody has a shape that is complementary 互补 to one antigen, so it fits only that antigen. When antibodies bind to a pathogen's antigens, they either destroy the pathogen directly or mark it so that phagocytes 吞噬细胞 destroy it.

    Active immunity and vaccination

    Active immunity 主动免疫 is protection made by your own body producing antibodies. You gain it after an infection, or after vaccination 疫苗接种.

    Vaccination works like this:

    1. weakened pathogens, or just their antigens, are put into the body; they cannot make you ill.
    2. the antigens make your lymphocytes produce antibodies.
    3. the body also makes memory cells 记忆细胞 that stay for years.

    If the real pathogen enters later, the memory cells make antibodies very fast, so you do not become ill. This gives long-term protection. If most people in a group are vaccinated, the disease cannot spread easily.

    Worked example. After a first dose of a vaccine, antibody levels rise slowly and stay low. After a second dose of the same vaccine, they rise faster and reach a much higher level. Explain. At the first dose the body has no memory cells for that antigen, so time is lost while the right lymphocyte is found and multiplies - the response is slow and small. The second dose meets the memory cells left over from the first, which recognise the antigen at once, so antibodies are made sooner and in far greater numbers. The marks are for memory cells: "the body is used to it" earns nothing.

    Passive immunity

    Passive immunity 被动免疫 is protection from antibodies made by another body, not your own. For example, a baby receives antibodies from its mother across the placenta 胎盘 and in breast milk 母乳. This is why breast-feeding 母乳喂养 helps protect infants 婴儿. Passive immunity is only short-term, because no memory cells are made.

    日本語

    Antigens and antibodies

    Every pathogen carries antigens 抗原 on its surface, and each kind of antigen has its own special shape.

    Antibodies 抗体 are proteins 蛋白质 made by lymphocytes 淋巴细胞 (a kind of white blood cell). An antibody has a shape that is complementary 互补 to one antigen, so it fits only that antigen. When antibodies bind to a pathogen's antigens, they either destroy the pathogen directly or mark it so that phagocytes 吞噬细胞 destroy it.

    A pathogen with antigens on its surface; matching antibodies fit the antigens like a key in a lock, while an antibody of the wrong shape cannot bind
    An antibody's shape is complementary to one antigen, so it fits only that pathogen

    Active immunity and vaccination

    Active immunity 主动免疫 is protection made by your own body producing antibodies. You gain it after an infection, or after vaccination 疫苗接种.

    Vaccination works like this:

    1. weakened pathogens, or just their antigens, are put into the body; they cannot make you ill.
    2. the antigens make your lymphocytes produce antibodies.
    3. the body also makes memory cells 记忆细胞 that stay for years.

    If the real pathogen enters later, the memory cells make antibodies very fast, so you do not become ill. This gives long-term protection. If most people in a group are vaccinated, the disease cannot spread easily.

    A graph of antibody concentration against time: a small slow rise after vaccination, then a much larger and faster rise when the real pathogen infects later
    After vaccination, memory cells give a fast, large response if the real pathogen arrives

    Worked example. After a first dose of a vaccine, antibody levels rise slowly and stay low. After a second dose of the same vaccine, they rise faster and reach a much higher level. Explain. At the first dose the body has no memory cells for that antigen, so time is lost while the right lymphocyte is found and multiplies - the response is slow and small. The second dose meets the memory cells left over from the first, which recognise the antigen at once, so antibodies are made sooner and in far greater numbers. The marks are for memory cells: "the body is used to it" earns nothing.

    Passive immunity

    Passive immunity 被动免疫 is protection from antibodies made by another body, not your own. For example, a baby receives antibodies from its mother across the placenta 胎盘 and in breast milk 母乳. This is why breast-feeding 母乳喂养 helps protect infants 婴儿. Passive immunity is only short-term, because no memory cells are made.

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    antigens/ˈæntɪdʒenz/ 抗原(antigens)
    antibodies/ˈæntɪbɒdiz/ 抗体(antibodies)
    proteins/ˈprəʊtiːnz/ タンパク質
    lymphocytes/ˈlɪmfəsaɪts/ リンパ球
    complementary/ˌkɒmplɪˈmentəri/ 補色
    phagocytes/ˈfæɡəsaɪts/ 食胞
    active immunity/ˈæktɪv ɪˈmjuːnɪti/ 能動免疫
    vaccination/ˌvæksɪˈneɪʃn/ ワクチン接種
    memory cells/ˈmeməri selz/ 記憶細胞
    passive immunity/ˈpæsɪv ɪˈmjuːnɪti/ 受動免疫
    placenta/pləˈsentə/ 胎盤(プラセンタ)
    breast milk/brest mɪlk/ 母乳
    breast-feeding/brest ˈfiːdɪŋ/ 授乳
    infants/ˈɪnfənts/ 乳児
    10.1

    Cholera (Supplement)

    English

    Cholera 霍乱 is a disease caused by a bacterium 细菌 that spreads in contaminated water. The cholera bacterium makes a toxin 毒素. This toxin causes chloride ions 氯离子 to be pumped into the small intestine 小肠. Water then moves into the intestine by osmosis 渗透. The result is diarrhoea 腹泻, dehydration 脱水 (loss of water) and a loss of ions 离子 from the blood.

    日本語

    Cholera 霍乱 is a disease caused by a bacterium 细菌 that spreads in contaminated water. The cholera bacterium makes a toxin 毒素. This toxin causes chloride ions 氯离子 to be pumped into the small intestine 小肠. Water then moves into the intestine by osmosis 渗透. The result is diarrhoea 腹泻, dehydration 脱水 (loss of water) and a loss of ions 离子 from the blood.

    A flow chart: the cholera bacterium makes a toxin, which pumps chloride ions into the small intestine, so water moves in by osmosis, causing diarrhoea and dehydration
    Cholera toxin pulls water into the gut by osmosis, causing diarrhoea and dehydration
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    cholera/ˈkɒlərə/ チフス
    bacterium/bækˈtɪərɪəm/ 細菌
    toxin/ˈtɒksɪn/ 毒素
    chloride ions/ˈklɔːraɪd ˈaɪɒnz/ 塩化物イオン
    small intestine/smɔːl ɪnˈtestɪn/ 小腸
    osmosis/ɒzˈməʊsɪs/ 浸透圧
    diarrhoea/ˌdaɪəˈrɪə/ 下痢
    dehydration/ˌdiːhaɪˈdreɪʃn/ 脱水
    ions/ˈaɪɒnz/ イオン
    10.1

    Exam tips

    • Pathogen = organism that causes disease. Transmissible = can pass between hosts, by direct contact or indirectly.
    • Learn the five body defences: skin, nose hairs, mucus, stomach acid, white blood cells.
    • An antibody's shape is complementary to one antigen (like an enzyme and its substrate).
    • Active immunity (from infection or vaccination) makes memory cells → long-term. Passive immunity (placenta, breast milk) makes no memory cells → short-term.
    • Cholera: toxin → chloride ions into the gut → water in by osmosis → diarrhoea and dehydration.
  • 11

    Gas exchange in humans · ⁨人間におけるガス交換⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    11.1

    Gas exchange surfaces

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    Core Supplement
    1 Describe the features of gas exchange surfaces in humans, limited to: large surface area, thin surface, good blood supply and good ventilation with air
    2 Identify in diagrams and images the following parts of the breathing system: lungs, diaphragm, ribs, intercostal muscles, larynx, trachea, bronchi, bronchioles, alveoli and associated capillaries 6 Identify in diagrams and images the internal and external intercostal muscles
    7 State the function of cartilage in the trachea
    8 Explain the role of the ribs, the internal and external intercostal muscles and the diaphragm in producing volume and pressure changes in the thorax leading to the ventilation of the lungs
    3 Investigate the differences in composition between inspired and expired air using limewater as a test for carbon dioxide 9 Explain the differences in composition between inspired and expired air
    4 Describe the differences in composition between inspired and expired air, limited to: oxygen, carbon dioxide and water vapour
    5 Investigate and describe the effects of physical activity on the rate and depth of breathing 10 Explain the link between physical activity and the rate and depth of breathing in terms of: an increased carbon dioxide concentration in the blood, which is detected by the brain, leading to an increased rate and greater depth of breathing
    11 Explain the role of goblet cells, mucus and ciliated cells in protecting the breathing system from pathogens and particles

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Gas exchange 气体交换 is how oxygen 氧气 gets into the blood and carbon dioxide 二氧化碳 gets out, by diffusion 扩散. A good gas exchange surface has four features:

    • a large surface area 表面积 — so more gas can cross at once.
    • a thin surface — so gases have only a short distance to diffuse.
    • a good blood supply — to keep a steep difference in concentration.
    • good ventilation 通气 with air — fresh air keeps the difference steep.
    日本語
    A 3-D model of the lungs and airways
    Gas exchange happens across the huge surface of the lungs.

    Gas exchange 气体交换 is how oxygen 氧气 gets into the blood and carbon dioxide 二氧化碳 gets out, by diffusion 扩散. A good gas exchange surface has four features:

    • a large surface area 表面积 — so more gas can cross at once.
    • a thin surface — so gases have only a short distance to diffuse.
    • a good blood supply — to keep a steep difference in concentration.
    • good ventilation 通气 with air — fresh air keeps the difference steep.
    Explore · ⁨探索⁩

    A good gas-exchange surface · ⁨良好なガス交換表面⁩

    Tap the alveolus to see the four features that make it ideal for exchange: a huge surface area, a thin wall, a moist lining and a good blood supply. · ⁨肺胞をタップすると、交換に最適な4つの特徴を確認できます:広大な表面積、薄い壁、湿った内腔、そして豊富な血液供給です。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    gas exchange/ɡæs eksˈtʃeɪndʒ/ ガス交換
    oxygen/ˈɒksɪdʒn/ 酸素
    carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ 二酸化炭素
    diffusion/dɪˈfjuːʒn/ 拡散
    surface area/ˈsɜːfɪs ˈeərɪə/ 表面積
    ventilation/ˌventɪˈleɪʃn/ 換気
    11.1

    The breathing system

    English

    Air travels in and out through these parts:

    Part Job
    larynx 喉 the voice box, at the top of the windpipe
    trachea 气管 the windpipe; carries air towards the lungs
    bronchi 支气管 two tubes, one going to each lung
    bronchioles 细支气管 smaller branching tubes inside the lungs
    alveoli 肺泡 tiny air sacs where gas exchange happens; each is wrapped in capillaries 毛细血管

    The alveoli make excellent gas exchange surfaces: there are millions of them (a huge surface area), each has a wall only one cell thick (a short distance), and each is surrounded by capillaries (a good blood supply).

    The lungs sit in the chest, protected by the ribs 肋骨. Below them is a sheet of muscle, the diaphragm 膈肌. Between the ribs are the intercostal muscles 肋间肌. (Supplement) The trachea is held open by rings of cartilage 软骨, so it cannot collapse when you breathe in.

    日本語
    The human lungs
    The lungs are the gas-exchange organs of the human body.

    Air travels in and out through these parts:

    Part Job
    larynx 喉 the voice box, at the top of the windpipe
    trachea 气管 the windpipe; carries air towards the lungs
    bronchi 支气管 two tubes, one going to each lung
    bronchioles 细支气管 smaller branching tubes inside the lungs
    alveoli 肺泡 tiny air sacs where gas exchange happens; each is wrapped in capillaries 毛细血管

    The alveoli make excellent gas exchange surfaces: there are millions of them (a huge surface area), each has a wall only one cell thick (a short distance), and each is surrounded by capillaries (a good blood supply).

    A close-up of an alveolus wrapped by a capillary: oxygen diffuses from the air sac into the blood while carbon dioxide diffuses the other way, across a wall one cell thick
    At an alveolus, oxygen diffuses into the blood and carbon dioxide diffuses out

    The lungs sit in the chest, protected by the ribs 肋骨. Below them is a sheet of muscle, the diaphragm 膈肌. Between the ribs are the intercostal muscles 肋间肌. (Supplement) The trachea is held open by rings of cartilage 软骨, so it cannot collapse when you breathe in.

    The breathing system: the larynx and trachea lead to two bronchi, one into each lung, branching into bronchioles that end in clusters of alveoli, with the ribs around the lungs and the diaphragm below
    Air travels from the trachea through the bronchi and bronchioles to the alveoli
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    larynx/ˈlærɪŋks/ 喉頭
    trachea/trəˈkɪə/ 気管
    bronchi/ˈbrɒŋkaɪ/ 気管支
    bronchioles/ˈbrɒŋkɪəʊlz/ 細気管支
    alveoli/ˈælvɪɒli/ 肺胞
    capillaries/ˈkæpɪləriz/ 毛細血管(capillaries)
    ribs/rɪbz/ 肋骨
    diaphragm/ˈdaɪəfræm/ 横隔膜
    intercostal muscles/ˌɪntəˈkɒstl ˈmʌslz/ 肋間筋
    cartilage/ˈkɑːtɪlɪdʒ/ 軟骨
    11.1

    How you breathe (Supplement)

    English

    Breathing changes the volume and pressure 压力 inside the chest (the thorax 胸腔).

    Breathing in (inhaling 吸气):

    • the external intercostal muscles contract, pulling the ribs up and out.
    • the diaphragm contracts and flattens (moves down).
    • the thorax becomes bigger, so the pressure inside drops below the outside air pressure.
    • air is pushed in.

    Breathing out (exhaling 呼气) is the opposite: the muscles relax (and the internal intercostal muscles may contract), the thorax becomes smaller, the pressure rises, and air is pushed out.

    日本語

    Breathing changes the volume and pressure 压力 inside the chest (the thorax 胸腔).

    Breathing in (inhaling 吸气):

    • the external intercostal muscles contract, pulling the ribs up and out.
    • the diaphragm contracts and flattens (moves down).
    • the thorax becomes bigger, so the pressure inside drops below the outside air pressure.
    • air is pushed in.

    Breathing out (exhaling 呼气) is the opposite: the muscles relax (and the internal intercostal muscles may contract), the thorax becomes smaller, the pressure rises, and air is pushed out.

    Two diagrams: breathing in, with the ribs moving up and out and the diaphragm flattening so the thorax is bigger; breathing out, with the ribs moving down and in and the diaphragm doming up so the thorax is smaller
    Breathing in makes the thorax bigger (lower pressure); breathing out makes it smaller
    Explore · ⁨探索⁩

    Breathing in and out · ⁨吸気と呼気⁩

    Breathing changes the volume of the chest, which changes the pressure and makes air flow in or out. · ⁨呼吸は胸の容積を変化させ、圧力を変化させて空気の流入・流出を生じさせます。⁩

    Explore · ⁨探索⁩

    Breathing mechanism · ⁨呼吸メカニズム⁩

    Watch a breath — the diaphragm flattens and ribs lift, the chest grows, the pressure drops, and air flows in. Relax and it pushes back out. · ⁨息を吸うと、横隔膜が平たんになり肋骨が上がって胸が大きくなり、圧力が下がり空気が入ります。弛緩すると再び押し出されます。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    pressure/ˈpreʃə/ 圧力
    thorax/ˈθɔːræks/ 胸腔
    inhaling/ɪnˈheɪlɪŋ/ 吸気
    exhaling/eksˈheɪlɪŋ/ 呼気
    11.1

    Inspired and expired air

    English
    Gas Inspired air (breathed in) Expired air (breathed out)
    oxygen about 21% about 16% (less)
    carbon dioxide about 0.04% about 4% (more)
    water vapour 水蒸气 a little a lot (more)

    You can test for carbon dioxide with limewater 石灰水, which turns cloudy. Expired air turns limewater cloudy much faster than inspired air, showing it contains more carbon dioxide.

    日本語
    Gas Inspired air (breathed in) Expired air (breathed out)
    oxygen about 21% about 16% (less)
    carbon dioxide about 0.04% about 4% (more)
    water vapour 水蒸气 a little a lot (more)
    A bar chart comparing inspired and expired air: oxygen falls from 21% to 16%, carbon dioxide rises from 0.04% to 4%, and water vapour rises from a little to a lot
    Expired air has less oxygen and much more carbon dioxide than inspired air

    You can test for carbon dioxide with limewater 石灰水, which turns cloudy. Expired air turns limewater cloudy much faster than inspired air, showing it contains more carbon dioxide.

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    water vapour/ˈwɔːtə ˈveɪpə/ 水蒸気
    limewater/ˈlaɪmwɔːtə/ 石灰水
    11.1

    Breathing and exercise

    English

    During exercise your muscles respire faster and make more carbon dioxide. This raises the concentration 浓度 of carbon dioxide in the blood. (Supplement) Your brain 大脑 detects the rise and makes you breathe at a faster rate 速率 and a greater depth. This brings in more oxygen and removes the extra carbon dioxide quickly.

    Worked example. At rest a person takes 12 breaths per minute, moving 500 cm³ of air per breath. During exercise this becomes 20 breaths per minute at 900 cm³ per breath. How much air passes through the lungs each minute in each case? Multiply the rate by the depth. At rest: 12 × 500 = 6000 cm³ per minute. During exercise: 20 × 900 = 18 000 cm³ per minute, three times as much. Exercise raises both the rate and the depth of breathing - an answer that changes only the rate throws away half the marks.

    日本語

    During exercise your muscles respire faster and make more carbon dioxide. This raises the concentration 浓度 of carbon dioxide in the blood. (Supplement) Your brain 大脑 detects the rise and makes you breathe at a faster rate 速率 and a greater depth. This brings in more oxygen and removes the extra carbon dioxide quickly.

    Worked example. At rest a person takes 12 breaths per minute, moving 500 cm³ of air per breath. During exercise this becomes 20 breaths per minute at 900 cm³ per breath. How much air passes through the lungs each minute in each case? Multiply the rate by the depth. At rest: 12 × 500 = 6000 cm³ per minute. During exercise: 20 × 900 = 18 000 cm³ per minute, three times as much. Exercise raises both the rate and the depth of breathing - an answer that changes only the rate throws away half the marks.

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    concentration/ˌkɒnsənˈtreɪʃn/ 濃度
    brain/breɪn/ 脳
    rate/reɪt/ 速度
    11.1

    Keeping the airways clean (Supplement)

    English

    The airways are lined with two kinds of cell that trap and remove dirt:

    • goblet cells 杯状细胞 make mucus 黏液, which traps pathogens 病原体 and dust particles 粒子.
    • ciliated cells 纤毛细胞 have tiny hairs that sweep the mucus, with the trapped dirt, up to the throat, where it is swallowed.
    日本語

    The airways are lined with two kinds of cell that trap and remove dirt:

    • goblet cells 杯状细胞 make mucus 黏液, which traps pathogens 病原体 and dust particles 粒子.
    • ciliated cells 纤毛细胞 have tiny hairs that sweep the mucus, with the trapped dirt, up to the throat, where it is swallowed.
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    goblet cells/ˈɡɒblət selz/ 杯状細胞
    mucus/ˈmjuːkəs/ 粘液
    pathogens/ˈpæθədʒnz/ 病原体
    particles/ˈpɑːtɪklz/ 粒子
    ciliated cells/ˈsɪlɪeɪtɪd selz/ 繊毛細胞
    11.1

    Exam tips

    • A gas exchange surface is large, thin, with a good blood supply and good ventilation.
    • Air path: larynx → trachea → bronchi → bronchioles → alveoli.
    • Breathing in: external intercostal muscles and diaphragm contract → thorax bigger → pressure lower → air in. Breathing out is the opposite.
    • Expired air has less oxygen, more carbon dioxide and more water vapour. Limewater tests for carbon dioxide.
    • Exercise → more carbon dioxide in the blood → brain → faster, deeper breathing.
  • 12

    Respiration · ⁨呼吸⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    12.1

    Respiration and energy

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 State the uses of energy in living organisms, including: muscle contraction, protein synthesis, cell division, active transport, growth, the passage of nerve impulses and the maintenance of a constant body temperature
    2 Investigate and describe the effect of temperature on respiration in yeast
    日本語
    コア サプリメント
    1 生物におけるエネルギーの利用法を記述する。これには、筋肉収縮、タンパク質合成、細胞分裂、能動輸送、成長、神経インパルスの伝達、一定の体温の維持が含まれる
    2 温度が酵母の呼吸に与える影響を検証し、記述する

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English
    Aerobic respiration

    Respiration 呼吸作用 is the release of energy 能量 from food, and it happens in every living cell, all the time. (It is not the same as breathing.) Cells use this energy for many jobs:

    • muscle 肌肉 contraction (movement).
    • protein synthesis 蛋白质合成 (building proteins).
    • cell division 分裂 (making new cells).
    • active transport 主动运输.
    • growth.
    • the passage of nerve impulses 神经冲动.
    • keeping a constant body temperature 温度.

    You can investigate respiration in yeast 酵母: warmer yeast respires faster (up to its best temperature), giving off bubbles of carbon dioxide 二氧化碳.

    日本語
    Aerobic respiration

    Respiration 呼吸作用 is the release of energy 能量 from food, and it happens in every living cell, all the time. (It is not the same as breathing.) Cells use this energy for many jobs:

    • muscle 肌肉 contraction (movement).
    • protein synthesis 蛋白质合成 (building proteins).
    • cell division 分裂 (making new cells).
    • active transport 主动运输.
    • growth.
    • the passage of nerve impulses 神经冲动.
    • keeping a constant body temperature 温度.
    A hub diagram with "respiration releases energy" in the centre and arrows out to its uses: muscle contraction, protein synthesis, cell division, active transport, growth, nerve impulses and keeping warm
    Cells use the energy from respiration for many different jobs

    You can investigate respiration in yeast 酵母: warmer yeast respires faster (up to its best temperature), giving off bubbles of carbon dioxide 二氧化碳.

    Explore · ⁨探索⁩

    Respiration releases energy · ⁨呼吸作用はエネルギーを放出する⁩

    Every living cell respires to release energy from glucose for its life processes. · ⁨すべての生体細胞は生命活動のためにブドウ糖からエネルギーを得るために呼吸作用を行います。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    respiration/ˌrespɪˈreɪʃn/ 呼吸作用
    energy/ˈenədʒi/ エネルギー
    muscle/ˈmʌsl/ 筋肉
    protein synthesis/ˈprəʊtiːn ˈsɪnθəsɪs/ タンパク質の合成
    division/dɪˈvɪʒn/ 分裂
    active transport/ˈæktɪv ˈtrænspɔːt/ 能動輸送
    nerve impulses/nɜːv ˈɪmpʌlsɪz/ 神経インパルス
    temperature/ˈtemprɪtʃə/ 温度
    yeast/jiːst/ 酵母
    carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ 二酸化炭素
    12.2

    Aerobic respiration

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe aerobic respiration as the chemical reactions in cells that use oxygen to break down nutrient molecules to release energy
    2 State the word equation for aerobic respiration as: glucose + oxygen → carbon dioxide + water 3 State the balanced chemical equation for aerobic respiration as: $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \rightarrow 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O}$
    日本語
    コア サプリメント
    1 好気的呼吸を、酸素を使用して栄養分子を分解してエネルギーを放出する細胞内の化学反応として記述する
    2 好気呼吸の語式方程式として、ブドウ糖+酸素→二酸化炭素+水と述べる 3 好気呼吸の化学反応式(係数付き)として、 $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \rightarrow 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O}$ と述べる

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Aerobic respiration 有氧呼吸 uses oxygen 氧气 to break down nutrient molecules 营养物质 (mainly glucose 葡萄糖) and release energy.

    Word equation:

    $$\text{glucose} + \text{oxygen} \rightarrow \text{carbon dioxide} + \text{water}$$

    (Supplement) Balanced chemical equation:

    $$\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \rightarrow 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O}$$

    Aerobic respiration releases a lot of energy from each glucose molecule.

    日本語
    Marathon runners during a race
    Aerobic respiration releases energy steadily for sustained exercise.

    Aerobic respiration 有氧呼吸 uses oxygen 氧气 to break down nutrient molecules 营养物质 (mainly glucose 葡萄糖) and release energy.

    Word equation:

    $$\text{glucose} + \text{oxygen} \rightarrow \text{carbon dioxide} + \text{water}$$

    (Supplement) Balanced chemical equation:

    $$\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \rightarrow 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O}$$

    Aerobic respiration releases a lot of energy from each glucose molecule.

    Explore · ⁨探索⁩

    Aerobic respiration · ⁨好気性呼吸⁩

    Aerobic respiration releases a LOT of energy from glucose using oxygen. · ⁨好気性呼吸は酸素を用いてブドウ糖から大量のエネルギーを放出します。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    aerobic respiration/eəˈrəʊbɪk ˌrespɪˈreɪʃn/ 好気的呼吸
    oxygen/ˈɒksɪdʒn/ 酸素
    nutrient molecules/ˈnjuːtrɪənt ˈmɒlɪkjuːlz/ 栄養分子
    glucose/ˈɡluːkəʊs/ ブドウ糖
    12.3

    Anaerobic respiration

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    Core Supplement
    1 Describe anaerobic respiration as the chemical reactions in cells that break down nutrient molecules to release energy without using oxygen
    2 State that anaerobic respiration releases much less energy per glucose molecule than aerobic respiration
    3 State the word equation for anaerobic respiration in yeast as: glucose → alcohol + carbon dioxide 5 State the balanced chemical equation for anaerobic respiration in yeast as: $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \rightarrow 2\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 2\text{CO}_2$
    4 State the word equation for anaerobic respiration in muscles during vigorous exercise as: glucose → lactic acid
    6 State that lactic acid builds up in muscles and blood during vigorous exercise causing an oxygen debt
    7 Outline how the oxygen debt is removed after exercise, limited to: (a) continuation of fast heart rate to transport lactic acid in the blood from the muscles to the liver (b) continuation of deeper and faster breathing to supply oxygen for aerobic respiration of lactic acid (c) aerobic respiration of lactic acid in the liver

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Anaerobic respiration 无氧呼吸 breaks down glucose to release energy without oxygen. It releases much less energy from each glucose molecule than aerobic respiration, because the glucose is not fully broken down.

    In yeast

    $$\text{glucose} \rightarrow \text{alcohol} + \text{carbon dioxide}$$

    The alcohol 酒精 made by yeast is used to make bread rise and to brew drinks.

    In muscles (Supplement)

    During hard exercise your muscles cannot get enough oxygen, so they respire anaerobically:

    $$\text{glucose} \rightarrow \text{lactic acid}$$

    The lactic acid 乳酸 builds up in the muscles and the blood. This creates an oxygen debt 氧债 — the extra oxygen the body will need later to break that lactic acid down.

    After you stop exercising, the oxygen debt is repaid:

    • your heart rate 心率 stays high, carrying the lactic acid in the blood from the muscles to the liver 肝脏.
    • you keep breathing deeply and quickly, taking in extra oxygen.
    • the liver uses this oxygen to break the lactic acid down by aerobic respiration.

    Worked example. A runner sprints hard for 20 seconds, then breathes deeply for several minutes after stopping. Explain why. During the sprint the muscles cannot get oxygen fast enough, so they respire anaerobically and lactic acid builds up, creating an oxygen debt. The deep breathing afterwards takes in the extra oxygen the liver needs to break that lactic acid down by aerobic respiration, while a high heart rate carries the acid from the muscles to the liver. The breathing repays a debt built up during the sprint - it is not simply "because the muscles are still working".

    日本語
    A sprinter at full effort
    A hard sprint relies on anaerobic respiration, building up lactic acid.

    Anaerobic respiration 无氧呼吸 breaks down glucose to release energy without oxygen. It releases much less energy from each glucose molecule than aerobic respiration, because the glucose is not fully broken down.

    Glucose splits two ways: with oxygen (aerobic) it becomes carbon dioxide and water and releases a lot of energy; without oxygen (anaerobic) it becomes alcohol and carbon dioxide in yeast, or lactic acid in muscles, releasing much less energy
    Aerobic respiration needs oxygen and gives a lot of energy; anaerobic gives much less

    In yeast

    $$\text{glucose} \rightarrow \text{alcohol} + \text{carbon dioxide}$$

    The alcohol 酒精 made by yeast is used to make bread rise and to brew drinks.

    In muscles (Supplement)

    During hard exercise your muscles cannot get enough oxygen, so they respire anaerobically:

    $$\text{glucose} \rightarrow \text{lactic acid}$$

    The lactic acid 乳酸 builds up in the muscles and the blood. This creates an oxygen debt 氧债 — the extra oxygen the body will need later to break that lactic acid down.

    After you stop exercising, the oxygen debt is repaid:

    • your heart rate 心率 stays high, carrying the lactic acid in the blood from the muscles to the liver 肝脏.
    • you keep breathing deeply and quickly, taking in extra oxygen.
    • the liver uses this oxygen to break the lactic acid down by aerobic respiration.
    A flow chart: hard exercise leaves muscles short of oxygen, so they respire anaerobically and lactic acid builds up (the oxygen debt); after exercise a fast heart rate and deep breathing bring extra oxygen so the liver can break the lactic acid down
    Lactic acid from anaerobic respiration is broken down later, using extra oxygen

    Worked example. A runner sprints hard for 20 seconds, then breathes deeply for several minutes after stopping. Explain why. During the sprint the muscles cannot get oxygen fast enough, so they respire anaerobically and lactic acid builds up, creating an oxygen debt. The deep breathing afterwards takes in the extra oxygen the liver needs to break that lactic acid down by aerobic respiration, while a high heart rate carries the acid from the muscles to the liver. The breathing repays a debt built up during the sprint - it is not simply "because the muscles are still working".

    Explore · ⁨探索⁩

    Anaerobic respiration · ⁨無酸素呼吸⁩

    Without oxygen, glucose is only partly broken down — far less energy, and a different waste product. · ⁨酸素がない場合、ブドウ糖は部分的にしか分解されず、遥かに少ないエネルギーと異なる廃棄物が生じます。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    anaerobic respiration/ˌæneəˈrəʊbɪk ˌrespɪˈreɪʃn/ 嫌気的呼吸
    alcohol/ˈælkəhɒl/ アルコール
    lactic acid/ˈlæktɪk ˈæsɪd/ 乳酸
    oxygen debt/ˈɒksɪdʒn det/ 酸素負債
    heart rate/hɑːt reɪt/ 心拍数
    liver/ˈlɪvə/ 肝臓
    12.3

    Exam tips

    • Respiration releases energy in all living cells, all the time — it is not breathing.
    • Aerobic: glucose + oxygen → carbon dioxide + water, and it gives a lot of energy. Learn the balanced equation too.
    • Anaerobic (no oxygen) gives much less energy. In yeast: glucose → alcohol + carbon dioxide. In muscles: glucose → lactic acid.
    • Lactic acid causes an oxygen debt, repaid by a fast heart rate and deep breathing, with the liver breaking the lactic acid down.
  • 13

    Excretion in humans · ⁨人間における排泄⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    13.1

    Excretion · ⁨排泄⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 State that carbon dioxide is excreted through the lungs
    2 State that the kidneys excrete urea and excess water and ions
    3 Identify in diagrams and images the kidneys, ureters, bladder and urethra 4 Identify in diagrams and images the structure of the kidney, limited to the cortex and medulla
    5 Outline the structure and function of a nephron and its associated blood vessels, limited to: (a) the role of the glomerulus in the filtration from the blood of water, glucose, urea and ions (b) the role of the nephron in the reabsorption of all of the glucose, some of the ions and most of the water back into the blood (c) the formation of urine containing urea, excess water and excess ions (details of these processes are not required)
    6 Describe the role of the liver in the assimilation of amino acids by converting them to proteins
    7 State that urea is formed in the liver from excess amino acids
    8 Describe deamination as the removal of the nitrogen-containing part of amino acids to form urea
    9 Explain the importance of excretion, limited to toxicity of urea
    日本語
    コア サプリメント
    1 二酸化炭素が肺から排泄されることを記述する
    2 腎臓が尿素と過剰な水分およびイオンを排泄することを記述する
    3 図や写真において、腎臓、尿管、膀胱、尿道を識別する 4 図や写真において、腎臓の構造(皮質と髄質のみ)を識別する
    5 尿細管および関連する血管の構造と機能について、次の範囲で概説する: (a) 糸球体の役割:血液からの水分、ブドウ糖、尿素、イオンのろ過 (b) 尿細管の役割:ブドウ糖のすべて、イオンの一部、水分の大部分を血液へ再吸収すること (c) 尿素、過剰な水分、過剰なイオンを含む尿液の生成(これらのプロセスの詳細は不要)
    6 肝臓の役割を、アミノ酸をタンパク質に変換することで同化に関与することを記述する
    7 尿素は過剰なアミノ酸から肝臓内で生成されることを記述する
    8 脱アミノ作用を、アミノ酸の窒素含有部分を取り除いて尿素を形成するプロセスとして記述する
    9 排泄の重要性について、尿素の毒性の観点から説明する

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Excretion 排泄 is the removal of the waste products of metabolism, and of substances the body has in excess. Two main wastes are removed:

    • carbon dioxide 二氧化碳 — made during respiration, and breathed out through the lungs.
    • urea 尿素 — made in the liver 肝脏, and removed by the kidneys together with excess water and ions 离子.
    日本語

    排泄とは、代謝の副産物や体内に過剰にある物質を除去することである。主に以下の2種類の廃棄物が除去される:

    • 二酸化炭素 — 呼吸作用中に生成され、肺を通じて呼気として排出される。
    • 尿素 — 肝臓で生成され、過剰な水分およびイオンとともに腎臓によって除去される。
    Explore · ⁨探索⁩

    Excretion and the kidneys · ⁨排泄と腎臓⁩

    The kidneys clean the blood, removing urea and adjusting water, and make urine. · ⁨腎臓は血液を清浄化し、尿素を除去して水分を調整し、尿を作る。⁩

    13.1

    The urinary system · ⁨泌尿器系⁩

    English

    The kidneys 肾脏 clean the blood and make urine 尿液. The urine then passes through:

    • the ureters 输尿管 — tubes from the kidneys to the bladder.
    • the bladder 膀胱 — stores the urine.
    • the urethra 尿道 — carries the urine out of the body.

    If the kidneys stop working, a dialysis 透析 machine can do their job. The patient's blood flows through the machine, where waste and excess water pass out across a thin membrane, and the clean blood returns to the body.

    日本語
    ヒトの腎臓の断面図
    腎臓は血液をろ過し、尿を作る。

    腎臓が血液を浄化して尿を作り、尿は次に以下を通る:

    • 尿管 — 腎臓から膀胱への管。
    • 膀胱 — 尿を一時的に貯留する器官。
    • 尿道 — 尿を体外へ排出する管。
    泌尿器系:両側の腎臓が尿管を介して単一の膀胱に接続され、下部から尿道が伸びている
    腎臓が尿を作り、それが尿管を下りて膀胱に入り、尿道から体外へ排出される

    腎臓の機能が停止した場合、透析装置がその代わりとなる。患者の血液が装置を通り、廃棄物や過剰な水分が薄い膜を通過して除去され、清浄化された血液が体内に戻される。

    クリニック内の患者の椅子の隣に立つ現代の透析装置;管が患者の血液を装置に通し、廃棄物や過剰な水分を除去して清浄化した血液を戻している
    腎臓の機能が停止した際、透析装置が血液を清浄化する
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    dialysis/daɪˈæləsɪs/ 透析
    renal cortex/ˈriːnl ˈkɔːteks/ 腎皮質
    medulla/ˈmedʌlə/ 髄質
    nephrons/ˈnefrɒnz/ 腎单位
    filtration/fɪlˈtreɪʃn/ ろ過
    glomerulus/ˈɡlɒmərjʊləs/ 糸球体
    glucose/ˈɡluːkəʊs/ ブドウ糖
    reabsorption/riːbˈsɔːpʃn/ 再吸収
    assimilation/əˌsɪmɪˈleɪʃn/ 同化 (assimilation)
    amino acids/əˈmiːnəʊ ˈæsɪdz/ アミノ酸
    proteins/ˈprəʊtiːnz/ タンパク質
    deamination/ˌdiːmɪˈneɪʃn/ 脱アミノ化
    nitrogen/ˈnaɪtrədʒn/ 窒素
    toxic/ˈtɒksɪk/ 有毒の
    13.1

    Inside the kidney (Supplement) · ⁨腎臓内部(追加内容)⁩

    English

    A kidney has two regions: an outer cortex 皮质 and an inner medulla 髓质.

    The nephron

    Each kidney holds millions of tiny tubes called nephrons 肾单位. A nephron cleans the blood in two steps:

    1. Filtration 过滤: at the glomerulus 肾小球 (a knot of capillaries), high pressure forces water, glucose 葡萄糖, urea and ions out of the blood and into the nephron.
    2. Reabsorption 重吸收: as the liquid flows along the nephron, the blood takes back all of the glucose, some of the ions, and most of the water.

    What is left behind — urea, excess water and excess ions — becomes the urine.

    Worked example. A healthy person's urine contains urea and ions but no glucose, even though glucose is forced out of the blood at the glomerulus. Explain. Filtration does not choose: high pressure pushes water, glucose, urea and ions into the nephron together. The choosing happens at the next step - during reabsorption the blood takes back all of the glucose, so none is left to reach the urine. Glucose does appear in the urine of someone with untreated diabetes, because there is more of it than the nephron can reabsorb. Filtration removes; reabsorption selects.

    日本語

    腎臓には2つの領域がある:外側の皮質と内側の髄質。

    腎単位

    各腎臓には数百万個の微細な管である腎単位が含まれる。腎単位は血液を2段階で浄化する:

    1. ろ過:糸球体(毛細血管の塊)において、高圧によって水分、ブドウ糖、尿素、イオンが血液中から押し出され、腎単位内へ流入する。
    2. 再吸収:液体が腎単位内を流れる間に、血液はすべてのブドウ糖、一部のイオン、および大部分の水分を取り戻す。

    残ったもの — 尿素、過剰な水分、過剰なイオン — が尿となる。

    腎単位:血液が糸球体に入り、ろ過によって水分、ブドウ糖、尿素、イオンが管内に押し出されます;液体が管内を流れる間に、ブドウ糖、一部のイオン、大部分の水分が血液中へ再吸収され、尿が残ります
    腎単位が血液をろ過し、有用な物質を再吸収します;残ったものが尿です

    ** worked example.** 健康な人の尿には、糸球体で血液中から押し出されるにもかかわらず、ブドウ糖が全く含まれず、尿素とイオンのみが含まれている。これを説明せよ。ろ過は選択を行わない:高圧によって水分、ブドウ糖、尿素、イオンが同時に腎単位へ押し出される。選択を行うのは次の段階であり、再吸収の過程で血液はすべてのブドウ糖を取り戻すため、尿に到達するブドウ糖はゼロとなる。治療されていない糖尿病患者的尿にはブドウ糖が現れることがあるが、それは腎単位が再吸収できる量を超えてブドウ糖が存在するためである。ろ過は除去を行い、再吸収は選択を行う。

    13.1

    The liver, amino acids and urea (Supplement) · ⁨肝臓、アミノ酸、尿素(追加内容)⁩

    English

    The liver carries out the assimilation 同化 of amino acids 氨基酸: it joins them together into the proteins 蛋白质 that the body needs.

    The body cannot store extra amino acids. The liver breaks the excess down by deamination 脱氨基作用 — it removes the nitrogen 氮-containing part of each amino acid. This part is then turned into urea.

    Urea must be excreted because it is toxic 有毒 (poisonous) if it is allowed to build up in the blood.

    日本語

    肝臓はアミノ酸の同化を行う:アミノ酸同士をつなぎ合わせ、身体が必要とするタンパク質を合成する。

    身体は余分なアミノ酸を蓄積させることができない。肝臓は余分なアミノ酸を脱窒素作用によって分解する — それは各アミノ酸から窒素を含む部分を除去する。この部分は後に尿素に変換される。

    フローチャート:余分なアミノ酸は肝臓へ送られ、脱窒素作用によって窒素部分が除去されて有毒な尿素が生成され、その後腎臓によって尿中へ排出される
    肝臓は過剰なアミノ酸から尿素を生成し、腎臓がそれを排泄します

    尿素は血液中に蓄積すると有毒(毒物)になるため、排泄しなければならない。

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    excretion/ekˈskreʃn/ 排泄
    carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ 二酸化炭素
    urea/juːˈrɪə/ 尿素
    liver/ˈlɪvə/ 肝臓
    ions/ˈaɪɒnz/ イオン
    kidneys/ˈkɪdniz/ 腎臓
    urine/ˈjʊərɪn/ 尿
    ureters/ˈjʊəretəz/ 尿管
    bladder/ˈblædə/ 膀胱
    urethra/jʊəˈriːθrə/ 尿道
    13.1

    Exam tips · ⁨試験対策⁩

    English
    • Excretion removes metabolic wastes. Carbon dioxide leaves through the lungs; urea, excess water and excess ions leave through the kidneys.
    • Urine path: kidney → ureter → bladder → urethra.
    • Nephron: the glomerulus filters the blood; the nephron reabsorbs all the glucose, some ions and most of the water. What is left is urine.
    • Urea is made in the liver from excess amino acids by deamination.
    • We must excrete urea because it is toxic to the body.
    日本語
    • 排泄は代謝廃棄物を除去する。二酸化炭素は肺から排出され、尿素、過剰な水分、過剰なイオンは腎臓から排出される。
    • 尿の通り道:腎臓 → 尿管 → 膀胱 → 尿道。
    • 腎単位:糸球体が血液をろ過し、腎単位がすべてのブドウ糖、一部のイオン、および大部分の水分を再吸収する。残ったものが尿である。
    • 尿素は肝臓で余分なアミノ酸が脱窒素作用によって生成される。
    • 尿素は身体に対して有毒であるため、排泄しなければならない。
  • 14

    Coordination and response · ⁨調整と反応⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    14.1

    The nervous system · ⁨神経系⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 State that electrical impulses travel along neurones
    2 Describe the mammalian nervous system in terms of: (a) the central nervous system (CNS) consisting of the brain and the spinal cord (b) the peripheral nervous system (PNS) consisting of the nerves outside of the brain and spinal cord
    3 Describe the role of the nervous system as coordination and regulation of body functions
    4 Identify in diagrams and images sensory, relay and motor neurones
    5 Describe a simple reflex arc in terms of: receptor, sensory neurone, relay neurone, motor neurone and effector
    6 Describe a reflex action as a means of automatically and rapidly integrating and coordinating stimuli with the responses of effectors (muscles and glands)
    7 Describe a synapse as a junction between two neurones 8 Describe the structure of a synapse, including the presence of vesicles containing neurotransmitter molecules, the synaptic gap and receptor proteins
    9 Describe the events at a synapse as: (a) an impulse stimulates the release of neurotransmitter molecules from vesicles into the synaptic gap (b) the neurotransmitter molecules diffuse across the gap (c) neurotransmitter molecules bind with receptor proteins on the next neurone (d) an impulse is then stimulated in the next neurone
    10 State that synapses ensure that impulses travel in one direction only
    日本語
    コア サプリメント
    1 電気インパルスが神経線維上を伝わることを記述する
    2 哺乳類の神経系を、次の点について記述する: (a) 脳と脊髄からなる中枢神経系(CNS) (b) 脳と脊髄の外側にある神経からなる末梢神経系(PNS)
    3 神経系の役割を、体の機能の調整・制御であると記述する
    4 図や写真において、感覚神経線維、結合神経線維、運動神経線維を識別する
    5 簡単な反射弧を、受容器、感覚神経線維、結合神経線維、運動神経線維、効果器の観点から記述する
    6 反射作用を、刺激と効果器(筋肉および腺)の反応を自動的にかつ迅速に統合・調整するための手段として記述する
    7 シナプスを、2つの神経線維間の接合部として記述する 8 シナプスの構造を、神経伝達物質分子を含む小胞、シナプス間隙、受容体タンパク質の存在を含めて記述する
    9 シナプスでの出来事を、次のように記述する: (a) インパルスが小胞からの神経伝達物質分子の放出を刺激する(シナプス間隙へ) (b) 神経伝達物質分子が间隙を拡散する (c) 神経伝達物質分子が次の神経線維上の受容体タンパク質に結合する (d) 結果として次の神経線維でインパルスが発生する
    10 シナプスがインパルスの伝導を一方向に限定することを記述する

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English
    The reflex arc

    Your body must coordinate 协调 all its parts and react to changes. The nervous system 神经系统 does this using fast electrical impulses 电脉冲 that travel along neurones 神经元 (nerve cells). It has two parts:

    • the central nervous system 中枢神经系统 (CNS) — the brain 大脑 and the spinal cord 脊髓.
    • the peripheral nervous system 周围神经系统 (PNS) — all the nerves outside the brain and spinal cord.

    The nervous system coordinates and regulates 调节 the body's functions.

    日本語
    反射弧
    ヒトの脳のスキャン画像
    脳は神経系を通じて身体を調整・統制する。

    あなたの体は全身の器官を調整し、変化に反応する必要があります。神経系は、ニューロン(神経細胞)を伝わる速い電気インパルスを使ってこれを行います。2つの部分があります:

    • 中枢神経系 (CNS) — 脳と脊髄。
    • 末梢神経系 (PNS) — 脳と脊髄の外側にあるすべての神経。

    神経系は体の機能を調整・制御します。

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    brain/breɪn/ 脳
    spinal cord/ˈspaɪnl kɔːd/ 脊髄
    peripheral nervous system/pəˈrɪfərəl ˈnɜːvəs ˈsɪstəm/ 末梢神経系
    regulates/ˈreɡjʊleɪts/ 調節する
    sensory neurones/ˈsensəri ˈnjuːrəʊnz/ 感覚ニューロン
    relay neurones/ˈriːleɪ ˈnjuːrəʊnz/ 結合ニューロン
    motor neurones/ˈməʊtə ˈnjuːrəʊnz/ 運動ニューロン
    reflex/ˈriːfleks/ 反射
    response/rɪˈspɒns/ 応答
    stimulus/ˈstɪmjʊləs/ 刺激
    reflex arc/ˈriːfleks ɑːk/ 反射弧
    14.1

    Neurones and the reflex arc · ⁨ニューロンと反射弧⁩

    English

    There are three kinds of neurone:

    • sensory neurones 感觉神经元 — carry impulses from receptors to the CNS.
    • relay neurones 中间神经元 — pass impulses on inside the CNS.
    • motor neurones 运动神经元 — carry impulses from the CNS to effectors.

    A reflex 反射 action is a fast, automatic response 反应 to a stimulus 刺激 (a change). It follows a fixed path, the reflex arc 反射弧:

    receptor 感受器 → sensory neurone → relay neurone → motor neurone → effector 效应器 (a muscle 肌肉 or gland 腺体)

    日本語
    ニューロンの顕微鏡写真
    ニューロン(神経細胞)は電気インパルスを体中へ運びます。

    ニューロンには3種類あります:

    • 感覚性ニューロン — 受容器から中枢神経系へインパルスを運びます。
    • 連絡性ニューロン — 中枢神経系内でインパルスを受け継ぎます。
    • 運動性ニューロン — 中枢神経系から効果器へインパルスを運びます。

    反射行動とは、刺激(変化)に対する素早く自動的な反応です。固定された経路である反射弧に従います:

    受容器 → 感覚性ニューロン → 連絡性ニューロン → 運動性ニューロン → 効果器(筋肉または腺)

    反射弧:皮膚の受容器が刺激を検知し、インパルスが感覚性ニューロンを通り脊髄内の連絡性ニューロンへ、その後運動性ニューロンを経て効果器の筋肉へ至る過程
    反射弧では、インパルスは受容器 → 感覚性 → 連絡性 → 運動性ニューロン → 効果器へと通過します。
    Explore · ⁨探索⁩

    The reflex arc · ⁨反射弧⁩

    A reflex is a fast, automatic response — the signal takes a short cut through the spinal cord. · ⁨反射とは素早く自動的な反応であり、信号は脊髄を通って近道をする。⁩

    14.1

    Synapses (Supplement) · ⁨シナプス(補充教材)⁩

    English

    A synapse 突触 is a junction (a tiny gap) between two neurones. At the end of one neurone are vesicles 囊泡 holding neurotransmitter 神经递质 molecules. Across the synaptic gap 突触间隙, the next neurone has receptor proteins 受体蛋白.

    Events at a synapse:

    1. an impulse arrives and makes the vesicles release neurotransmitter into the synaptic gap.
    2. the neurotransmitter molecules diffuse 扩散 across the gap.
    3. they bind to the receptor proteins on the next neurone.
    4. this starts a new impulse in the next neurone.

    Synapses make impulses travel in one direction only.

    日本語

    シナプスとは、2つのニューロンの間の接点(微小な隙間)のことです。1つのニューロンの終端には、神経伝達物質分子を含む小胞があります。シナプス間隙を挟んで、次のニューロンには受容体タンパク質があります。

    シナプスでの出来事:

    1. インパルスが到達し、小胞から神経伝達物質がシナプス間隙へ放出されます。
    2. 神経伝達物質分子が隙間を拡散して移動します。
    3. 它们 binds to the receptor proteins on the next neurone.
    4. これにより次のニューロンで新しいインパルスが発生する。

    シナプスはインパルスの進行方向を一方向のみにします。

    シナプス:最初のニューロン内の小胞から神経伝達物質が隙間に放出され、拡散して次のニューロンの受容体タンパク質に結合するため、インパルスは一方向にしか進めません
    シナプスでは神経伝達物質が隙間を拡散して移動するため、信号は一方向のみに通る
    Explore · ⁨探索⁩

    Across the synapse · ⁨シナプス Across⁩

    Neurons don't touch — the impulse crosses the tiny gap using a chemical messenger. · ⁨ニューロン同士は触れ合わず、化学伝達物質を用いて微小な隙間を越えてインパルスが移動する。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    receptor/rɪˈseptə/ レセプター
    effector/ɪˈfektə/ 効果器
    muscle/ˈmʌsl/ 筋肉
    gland/ɡlænd/ 腺
    synapse/ˈsɪnæps/ シナプス
    vesicles/ˈvesɪklz/ 小胞体
    neurotransmitter/ˈnjuːrətrænsmɪtə/ 神経伝達物質
    synaptic gap/sɪˈnæptɪk ɡæp/ シナプス間隙
    receptor proteins/rɪˈseptə ˈprəʊtiːnz/ 受容体タンパク質
    diffuse/dɪˈfjuːz/ 拡散する
    sense organs/sens ˈɔːɡənz/ 感覚器官
    cornea/ˈkɔːnɪə/ 角膜
    refracts/rɪˈfrækts/ 屈折する
    iris/ˈaɪrɪs/ 硝子体
    pupil/ˈpjuːpl/ 瞳孔
    lens/lenz/ 水晶体
    retina/ˈretɪnə/ 網膜
    optic nerve/ˈɒptɪk nɜːv/ 視神経
    blind spot/blaɪnd spɒt/ 盲点
    antagonistic/ænˈtæɡənɪstɪk/ 拮抗する
    circular muscles/ˈsɜːkjʊlə ˈmʌslz/ 円形筋
    radial muscles/ˈreɪdɪəl ˈmʌslz/ 放射状筋
    accommodation/əˌkɒməˈdeɪʃn/ 適応
    ciliary muscles/ˈsɪlɪəri ˈmʌslz/ 毛様体筋
    suspensory ligaments/səˈspensəri ˈlɪɡəmənts/ 支持靱帯
    rods/rɒdz/ ロッド細胞
    vision/ˈvɪʒn/ 視覚
    cones/kəʊnz/ 錘状体
    fovea/ˈfəʊvɪə/ 黄斑(フォベア)
    14.2

    Sense organs and the eye · ⁨感覚器官と眼⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe sense organs as groups of receptor cells responding to specific stimuli: light, sound, touch, temperature and chemicals
    2 Identify in diagrams and images the structures of the eye, limited to: cornea, iris, pupil, lens, retina, optic nerve and blind spot
    3 Describe the function of each part of the eye, limited to: (a) cornea – refracts light (b) iris – controls how much light enters the pupil (c) lens – focuses light on to the retina (d) retina – contains light receptors, some sensitive to light of different colours (e) optic nerve – carries impulses to the brain
    4 Explain the pupil reflex, limited to changes in light intensity and pupil diameter 5 Explain the pupil reflex in terms of the antagonistic action of circular and radial muscles in the iris
    6 Explain accommodation to view near and distant objects in terms of the contraction and relaxation of the ciliary muscles, tension in the suspensory ligaments, shape of the lens and refraction of light
    7 Describe the distribution of rods and cones in the retina of a human
    8 Outline the function of rods and cones, limited to: (a) greater sensitivity of rods for night vision (b) three different kinds of cones, absorbing light of different colours, for colour vision
    9 Identify in diagrams and images the position of the fovea and state its function
    日本語
    コア サプリメント
    1 感覚器官を、特定の刺激(光、音、触覚、温度、化学物質)に反応する受容器細胞の集まりとして記述する
    2 図や写真において、目の構造(角膜、虹彩、瞳孔、水晶体、網膜、視神経、盲点のみ)を識別する
    3 目の各部分の機能について、次の範囲で記述する: (a) 角膜 – 光の屈折 (b) 虹彩 – 瞳孔に入る光の量を制御 (c) 水晶体 – 光を網膜上に焦点合わせる (d) 網膜 – 光受容器を有し、異なる色の光に感応するものがある (e) 視神経 – インパルスを脳へ運ぶ
    4 瞳孔反射について、光強度の変化と瞳孔径の変化の観点から説明する 5 瞳孔反射について、虹彩の円筋と放射筋の拮抗作用の観点から説明する
    6 遠近调节(調焦)について、睫状体の収縮・弛緩、懸垂靭帯の緊張、水晶体の形状、光の屈折の観点から説明する
    7 人間の網膜におけるロッドとコーンの分布を記述する
    8 ロッドとコーンの機能について、次の範囲で概説する: (a) 夜間視覚に対するロッドの高い感度 (b) 色覚のための3種類のコーン(異なる色の光を吸収する)
    9 図や写真において黄斑の位置を識別し、その機能を記述する

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Sense organs 感觉器官 are groups of receptor cells that respond to one kind of stimulus — light, sound, touch, temperature or chemicals. The eye responds to light.

    Parts of the eye

    Part Function
    cornea 角膜 refracts 折射 (bends) the light as it enters
    iris 虹膜 controls how much light enters the pupil 瞳孔
    lens 晶状体 focuses the light onto the retina
    retina 视网膜 contains light receptors, some sensitive to different colours
    optic nerve 视神经 carries the impulses to the brain
    blind spot 盲点 where the optic nerve leaves the eye; it has no receptors

    The pupil reflex

    In bright light the pupil gets smaller, to protect the retina. In dim light it gets wider, to let more light in. (Supplement) This is done by two sets of antagonistic 拮抗 muscles in the iris: the circular muscles 环肌 and the radial muscles 辐射肌. In bright light the circular muscles contract and the pupil narrows; in dim light the radial muscles contract and the pupil widens.

    Accommodation (Supplement)

    Accommodation 视觉调节 is changing the shape of the lens to focus on near or far objects, using the ciliary muscles 睫状肌 and the suspensory ligaments 悬韧带:

    • near object: the ciliary muscles contract, the ligaments slacken, and the lens becomes fatter — more refraction.
    • far object: the ciliary muscles relax, the ligaments pull tight, and the lens becomes thinner — less refraction.

    Rods and cones (Supplement)

    The retina has two kinds of light receptor:

    • rods 视杆细胞 — very sensitive, good for vision 视觉 in dim light (night vision); they do not detect colour.
    • cones 视锥细胞 — three kinds, each absorbing a different colour, giving colour vision; they work best in bright light.

    Cones are packed most densely at the fovea 中央凹, the part of the retina that gives the sharpest image.

    日本語

    感覚器官とは、特定の種類の刺激(光、音、触覚、温度、化学物質)に応答する受容器細胞の集団です。眼は光に応答します。

    眼の構造

    部分 機能
    角膜 光が入射する際に屈折(曲げる)
    虹彩 瞳孔に入る光の量を調節
    水晶体 光を網膜上に焦点を合わせる
    網膜 光受容器を含み、異なる色に感度を持つものがある
    視神経 インパルスを脳へ運ぶ
    盲点 視神経が眼を出る場所;受容器がない
    眼の断面図:光は角膜から入り、虹彩の隙間である瞳孔を通り、水晶体によって後方の網膜上に焦点が合わせられ、インパルスは視神経を通って脳へ向かう
    光は角膜と水晶体によって網膜上に焦点合わせられ、信号は視神経を通じて传出する
    実際の人間の眼の macro 写真:黒い瞳孔、模様の入った色の虹彩、白い巩膜が見える
    実際の眼の前面:黒い瞳孔は光を通す穴であり、その周囲の色のついた虹彩が瞳孔の開き具合を調節します。

    瞳孔反射

    明るい光では網膜を守るため瞳孔が小さくなり、暗い光ではより多くの光を取り込むため大きくなります。(補充教材)これは虹彩にある2組の拮抗筋によって行われます:円形筋と放射状筋です。明るい光では円形筋が収縮して瞳孔が細くなり、暗い光では放射状筋が収縮して瞳孔が大きくなります。

    调节(補充教材)

    調節とは、毛様体筋と懸垂靭帯を用いて、遠近の物体に焦点を合わせるために水晶体の形状を変えることです:

    • 近い物体:毛様体筋が収縮し、靭帯が緩み、水晶体が厚くなって屈折力が強まります。
    • 遠い物体:毛様体筋が弛緩し、靭帯が引き締まり、水晶体が薄くなって屈折力が弱まります。

    ロッドとコーン(補充教材)

    網膜には2種類の光受容器があります:

    • ロッド — 非常に感度が高く、暗所での視覚(夜間視力)に適しています;色を検知することはできません。
    • コーン — 3種類あり、それぞれ異なる色を吸収して色覚を提供します;明るい光で最も良く機能します。

    コーンは最も高い密度で黄斑に詰まっており、これは網膜の中で最も鮮明な画像を与える部分です。

    Explore · ⁨探索⁩

    Explore the eye · ⁨眼を探検する⁩

    Tap each part to follow light through the eye — from the cornea and lens that focus it to the retina that detects it. · ⁨各部分をクリックして光が眼を通る様子を追跡せよ — 屈折させる角膜とレンズから、それを検知する網膜まで。⁩

    Explore · ⁨探索⁩

    Accommodation — focusing the eye · ⁨調節 — 目の焦点合わせ⁩

    The eye changes the shape of its lens to focus on near or far objects. · ⁨目は近くや遠くの物体に焦点を合わせるためにレンズの形状を変化させます。⁩

    14.3

    Hormones · ⁨ホルモン⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe a hormone as a chemical substance, produced by a gland and carried by the blood, which alters the activity of one or more specific target organs
    2 Identify in diagrams and images specific endocrine glands and state the hormones they secrete, limited to: (a) adrenal glands and adrenaline (b) pancreas and insulin (c) testes and testosterone (d) ovaries and oestrogen 5 State that glucagon is secreted by the pancreas
    3 Describe adrenaline as the hormone secreted in ‘fight or flight’ situations and its effects, limited to: (a) increased breathing rate (b) increased heart rate (c) increased pupil diameter 6 Describe the role of adrenaline in the control of metabolic activity, limited to: (a) increasing the blood glucose concentration (b) increasing heart rate
    4 Compare nervous and hormonal control, limited to speed of action and duration of effect
    日本語
    コア サプリメント
    1 ホルモンを、腺によって産生され血液によって運ばれ、1つ以上の特定の標的器官の活動を変化させる化学物質として記述する
    2 図や写真において特定の内分泌腺を識別し、それらが分泌するホルモンを、次の範囲で記述する: (a) 副腎とアドレナリン (b) 膵臓とインスリン (c) 精巣とテストステロン (d) 卵巣とエストロゲン 5 グルカゴンが膵臓から分泌されることを記述する
    3 ‘戦うか逃げるか’の状況で分泌されるホルモンであるアドレナリンと、その影響を次の範囲に限定して説明せよ:(a) 呼吸数の増加 (b) 心拍数の増加 (c) 瞳孔径の拡大 6 アドレナリンが代謝活動の制御において果たす役割を次の範囲に限定して説明せよ:(a) 血糖濃度の上昇 (b) 心拍数の増加
    4 神経系による制御とホルモンによる制御を、作用速度と効果持続時間の観点から比較せよ

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    A hormone 激素 is a chemical, made by a gland and carried in the blood, that changes the activity of one or more target organs 靶器官. Hormones are made by endocrine glands 内分泌腺, which release them straight into the blood.

    Gland Hormone Main effect
    adrenal glands 肾上腺 adrenaline 肾上腺素 prepares the body for action
    pancreas 胰腺 insulin 胰岛素 (and glucagon 胰高血糖素) control blood glucose 葡萄糖
    testes 睾丸 testosterone 睾酮 male development
    ovaries 卵巢 oestrogen 雌激素 female development

    Adrenaline is released in 'fight or flight' situations, such as fear or danger. It increases the breathing rate, the heart rate 心率, the blood glucose concentration 浓度 and the pupil diameter, getting the body ready to act.

    日本語

    ホルモンとは、腺によって作られ血液を介して運ばれ、1つ以上の標的臓器の活動を changing する化学物質です。ホルモンは内分泌腺によって作られ、直接血液中に分泌されます。

    腺 ホルモン 主な作用
    副腎 アドレナリン 体を活動状態にする準備をする
    膵臓 インスリン(およびグルカゴン) 血液中のブドウ糖を調節
    精巣 テストステロン 男性としての発育
    卵巣 エストロゲン 女性としての発育

    アドレナリンは恐怖や危険といった『戦うか逃げるか』の状況で分泌されます。呼吸数、心拍数、血液中のブドウ糖濃度、瞳孔径を増加させ、体を行動-ready にします。

    副腎からアドレナリンが血液に放出され、複数の標的臓器に作用します:心拍数が上がり、呼吸が深くなり、肝臓からブドウ糖が放出されることで、体が行動的准备になります
    アドレナリンは複数の標的臓器に作用することで体を行動状態にします。
    Explore · ⁨探索⁩

    How hormones work · ⁨ホルモンの働き方⁩

    Hormones are chemical messengers carried in the blood — slower than nerves, but longer-lasting. · ⁨ホルモンは血液中を運ばれる化学的信使であり、神経よりも遅いものの、持続時間が長い。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    adrenaline/əˈdrenəlɪn/ アドレナリン
    14.3

    Nervous control vs hormonal control · ⁨神経系による制御 vs ホルモンによる制御⁩

    English
    Nervous control Hormonal control
    speed very fast slower
    duration 持续时间 short-lived longer-lasting
    how it travels electrical impulses along neurones chemicals in the blood
    日本語
    神経系による制御 ホルモン系による制御
    速度 非常に速い やや遅い
    持続時間 短い 長い
    伝達経路 神経線維を伝わる電気信号 血液中の化学物質
    Nervous control travels as electrical impulses along neurones, is very fast and short-lived; hormonal control travels as chemicals in the blood, is slower and longer-lasting
    Nervous control is fast but brief; hormonal control is slower but longer-lasting
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    coordinate/kəʊˈɔːdɪnət/ 配位
    nervous system/ˈnɜːvəs ˈsɪstəm/ 神経系
    electrical impulses/ɪˈlektrɪkl ˈɪmpʌlsɪz/ 電気インパルス
    neurones/ˈnjuːrəʊnz/ 神経細胞
    central nervous system/ˈsentrəl ˈnɜːvəs ˈsɪstəm/ 中枢神経系
    14.4

    Homeostasis · ⁨恒常性(ホメオスタシス)⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe homeostasis as the maintenance of a constant internal environment 3 Explain the concept of homeostatic control by negative feedback with reference to a set point
    2 State that insulin decreases blood glucose concentration 4 Describe the control of blood glucose concentration by the liver and the roles of insulin and glucagon
    5 Outline the treatment of Type 1 diabetes
    6 Identify in diagrams and images of the skin: hairs, hair erector muscles, sweat glands, receptors, sensory neurones, blood vessels and fatty tissue
    7 Describe the maintenance of a constant internal body temperature in mammals in terms of: insulation, sweating, shivering and the role of the brain
    8 Describe the maintenance of a constant internal body temperature in mammals in terms of vasodilation and vasoconstriction of arterioles supplying skin surface capillaries
    日本語
    コア サプリメント
    1 ホメオスタシスを一定の内環境を維持するプロセスとして説明せよ 3 目標値(セットポイント)を参照して、ネガティブフィードバックによるホメオスタシック制御の概念を説明せよ
    2 インスリンが血糖濃度を低下させることを述べる 4 肝臓による血糖濃度の制御と、インスリンおよびグルカゴンの役割を説明せよ
    5 1型糖尿病の治療法を概説せよ
    6 皮膚の図や写真において、毛、立毛筋、汗腺、受容器、感覚ニューロン、血管、脂肪組織を識別せよ
    7 哺乳類における一定の体内温度の維持について、断熱、発汗、震え、脳の影響の観点から説明せよ
    8 皮膚表面の毛細血管へ血流を供給する動脈球の拡張と収縮の観点から、哺乳類における一定の体内温度の維持を説明せよ

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English
    Negative feedback: blood glucose

    Homeostasis 稳态 is keeping a constant internal environment 环境 inside the body — for example a steady temperature and a steady blood glucose level.

    (Supplement) Homeostasis works by negative feedback 负反馈: when a value moves away from its set point 设定点, the body acts to bring it back. The change itself triggers the correction.

    Controlling blood glucose

    The liver 肝脏 and the pancreas keep blood glucose steady:

    • insulin lowers blood glucose after a meal — the liver stores the glucose as glycogen 糖原.
    • (Supplement) glucagon raises blood glucose between meals — the liver releases glucose.

    In Type 1 diabetes 糖尿病 the pancreas cannot make insulin, so blood glucose rises too high. It is treated with insulin injections and a carefully planned diet.

    Worked example. Blood glucose rises sharply after a meal, then falls back to normal over the next two hours. Name the organs and the hormone involved, and say what they do. The pancreas detects the rise and releases insulin. Insulin makes the liver take glucose out of the blood and store it as glycogen, so the level falls back to normal. Between meals the opposite loop runs: the pancreas releases glucagon and the liver releases glucose again. Keep the two words apart - insulin is the hormone, glycogen is the store. Swapping them is the classic error.

    Controlling body temperature (Supplement)

    The brain detects the body temperature 温度 and keeps it steady. The skin helps:

    Structure Role
    sweat glands 汗腺 make sweat; as it evaporates it cools the skin (sweating 出汗)
    hair erector muscles 立毛肌 raise the hairs to trap a layer of air
    blood vessels 血管 change how much blood flows near the skin surface
    fatty tissue 脂肪组织 gives insulation 隔热 to reduce heat loss

    When you are too hot: you sweat, and the arterioles 小动脉 widen (vasodilation 血管舒张) so more blood flows to the skin capillaries 毛细血管 and loses heat.

    When you are too cold: you shiver 颤抖 (the muscles make heat), and the arterioles narrow (vasoconstriction 血管收缩) so less blood reaches the surface, keeping heat in.

    日本語
    負のフィードバック:血糖値

    恒常性(ホメオスタシス)とは、体内の環境を一定に保つこと——例えば、一定の体温や一定の血糖値など。

    (補足) 恒常性は負のフィードバックによって機能する:ある値が設定点から外れると、体はそれを元に戻そうとする。変化そのものが修正を引き起こす。

    血糖値の制御

    肝臓と膵臓が血糖値を一定に保つ:

    • インスリンは食事後の血糖値を下げる——肝臓はグルコースをグリコゲンとして貯蔵する。
    • (補足)グルカゴンは食事間の血糖値を上げる——肝臓はグルコースを放出する。
    A feedback loop: if blood glucose is too high the pancreas releases insulin and the liver stores glucose as glycogen; if it is too low the pancreas releases glucagon and the liver releases glucose; both return it to normal
    インスリンは血糖値を下げ、グルカゴンは上げることで正常レベルに保つ

    1型糖尿病では膵臓がインスリンを作れず、血糖値が過度に上昇する。インスリン注射と厳密に計画された食事療法で治療される。

    ** worked example.** Blood glucose rises sharply after a meal, then falls back to normal over the next two hours. Name the organs and the hormone involved, and say what they do. The pancreas detects the rise and releases insulin. Insulin makes the liver take glucose out of the blood and store it as glycogen, so the level falls back to normal. Between meals the opposite loop runs: the pancreas releases glucagon and the liver releases glucose again. Keep the two words apart - insulin is the hormone, glycogen is the store. Swapping them is the classic error.

    体温の制御(補足)

    脳が体の体温を検知して一定に保つ。皮膚も役割を果たす:

    構造 役割
    汗腺 汗を作る;蒸発時に皮膚を冷やす(発汗)
    立毛筋 毛を立てて空気層を閉じ込める
    血管 皮膚表面付近を流れる血流量を変える
    脂肪組織 断熱を与えて熱損失を減らす

    体が暑すぎる場合:発汗し、細動脈が拡張(血管拡張)して皮膚の毛細血管へより多くの血流が行き、熱を失う。

    体が寒すぎる場合:震える(筋肉が熱を作る)、細動脈が収縮(血管収縮)して表面への血流が減り、熱を保持する。

    Too hot leads to sweating and vasodilation to lose heat; too cold leads to shivering and vasoconstriction to keep heat; both return the body to about 37 degrees
    負のフィードバック:約37 °Cからの逸脱が反応を引き起こし、それを逆転させて体を通常の状態に戻す。
    Explore · ⁨探索⁩

    Negative feedback · ⁨ネガティブフィードバック⁩

    Push body temperature away from its set point and watch negative feedback bring it back to normal. · ⁨体温を一定値から離れさせ、負のフィードバックが正常に戻す様子を見よ。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    hormone/ˈhɔːməʊn/ ホルモン
    target organs/ˈtɑːɡɪt ˈɔːɡənz/ 標的臓器
    endocrine glands/ˈendəʊkraɪn ɡlændz/ 内分泌腺
    adrenal glands/əˈdriːnl ɡlændz/ 副腎
    pancreas/ˈpæŋkrɪəs/ 膵臓
    insulin/ˈɪnsjuːlɪn/ インスリン
    glucagon/ˈɡluːkæɡən/ グルカゴン
    glucose/ˈɡluːkəʊs/ ブドウ糖
    testes/ˈtestiːz/ 精巣(テストス)
    testosterone/teˈstɒstərəʊn/ テストステロン
    ovaries/ˈəʊvəriz/ 卵巣(オーバリー)
    oestrogen/ˈiːstrədʒn/ エストロゲン
    heart rate/hɑːt reɪt/ 心拍数
    concentration/ˌkɒnsənˈtreɪʃn/ 濃度
    duration/djʊəˈreɪʃn/ 期間中
    homeostasis/ˌhəʊmiːəˈstɑːsiz/ ホメオスタシー
    environment/enˈvaɪrənmənt/ 環境
    negative feedback/ˈneɡətɪv ˈfiːdbæk/ ネガティブ・フィードバック
    set point/set pɔɪnt/ ホーム
    liver/ˈlɪvə/ 肝臓
    glycogen/ˈɡlaɪkədʒn/ グリコーゲン
    diabetes/ˌdaɪəˈbiːtiːz/ 糖尿病
    temperature/ˈtemprɪtʃə/ 温度
    sweat glands/swet ɡlændz/ 汗腺
    sweating/ˈswetɪŋ/ 発汗
    hair erector muscles/heə ɪˈrektə ˈmʌslz/ 立毛筋
    blood vessels/blʌd ˈveslz/ 血管
    fatty tissue/ˈfæti ˈtɪʃuː/ 脂肪組織
    insulation/ˌɪnsjuːˈleɪʃn/ 断熱材
    arterioles/ɑːˈtɪəriəʊlz/ 細動脈
    vasodilation/ˌvæsədɪˈleɪʃn/ 血管拡張
    capillaries/ˈkæpɪləriz/ 毛細血管(capillaries)
    shiver/ˈʃɪvə/ 震え
    vasoconstriction/ˌvæsəkənˈstrɪkʃn/ 血管収縮
    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    14.5

    Tropisms · ⁨向性運動⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe gravitropism as a response in which parts of a plant grow towards or away from gravity 4 Explain phototropism and gravitropism of a shoot as examples of the chemical control of plant growth
    2 Describe phototropism as a response in which parts of a plant grow towards or away from the direction of the light source 5 Explain the role of auxin in controlling shoot growth, limited to: (a) auxin is made in the shoot tip (b) auxin diffuses through the plant from the shoot tip (c) auxin is unequally distributed in response to light and gravity (d) auxin stimulates cell elongation
    3 Investigate and describe gravitropism and phototropism in shoots and roots
    日本語
    コア サプリメント
    1 重力屈性を、植物の一部が重力に対して近づくか遠ざかるように成長する反応として説明せよ 4 茎の光屈性と重力屈性を、植物成長の化学的制御の例として説明せよ
    2 光屈性を、植物の一部が光源の方向に対して近づくか遠ざかるように成長する反応として説明せよ 5 茎の成長を制御するオーキシン(生长素)の役割を次の範囲に限定して説明せよ:(a) オーキシンは茎の先端で生成される (b) オーキシンは茎の先端から植物全体に拡散する (c) 光や重力に応じてオーキシンは不均等に分布する (d) オーキシンは細胞伸長を促進する
    3 茎および根における重力屈性と光屈性を調査し、説明せよ

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    A tropism 向性 is a plant's growth response to a direction:

    • gravitropism 向地性 — growth in response to gravity 重力 (roots grow down, shoots grow up).
    • phototropism 向光性 — growth in response to the direction of light (shoots grow towards the light).

    (Supplement) These responses are controlled by a chemical called auxin 生长素:

    • auxin is made in the shoot 嫩枝 tip.
    • it diffuses down through the plant.
    • light or gravity makes the auxin spread unequally to one side.
    • auxin makes cells elongate 伸长 (grow longer). The side with more auxin grows faster, so the shoot bends.
    日本語

    向性運動とは、植物が特定の方向に対する成長反応のこと:

    • 重力向性 —— 重力に対する成長反応(根は下へ、茎は上へ)。
    • 光向性 —— 光の方向に対する成長反応(茎は光の方へ伸びる)。

    (補足) これらの反応はオーキシンと呼ばれる化学物質によって制御される:

    • オーキシンは茎の先端で作られる。
    • 植物内を下方へ拡散する。
    • 光や重力により、オーキシンが片側に偏って分布する。
    • オーキシンは細胞を伸長(長くする)させる。オーキシンが多い側が速く成長するため、茎が曲がる。
    A shoot lit from one side: auxin from the tip gathers on the shaded side, where the cells grow longer, so the shoot bends towards the light
    オーキシンが陰側に集まり、その細胞を長く伸ばして茎を光の方向へ曲げる
    Explore · ⁨探索⁩

    Phototropism — bending to light · ⁨光向性 — 光への弯曲⁩

    A shoot grows towards light because a hormone makes one side grow faster than the other. · ⁨茎が光に向かうのは、ある側が他側よりも早く成長するようにするホルモンがあるためである。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    tropism/ˈtrəʊpɪzəm/ 屈性 (tropism)
    gravitropism/ˈɡrævɪtrəʊpɪzəm/ 重力屈性
    gravity/ˈɡrævɪti/ 重力
    phototropism/ˌfəʊtəʊˈtrəʊpɪzəm/ 光屈性
    auxin/ˈɔːksɪn/ オーキシン
    shoot/ʃuːt/ 芽
    elongate/ˈiːlɒŋɡeɪt/ 伸長する
    14.5

    Exam tips · ⁨試験対策⁩

    English
    • Nervous system: CNS (brain + spinal cord) and PNS (the nerves). Impulses travel along neurones.
    • Learn the reflex arc in order: receptor → sensory → relay → motor → effector.
    • At a synapse, neurotransmitter diffuses across the gap — this makes impulses go one way only.
    • Eye: cornea and lens refract light; the lens changes shape (accommodation); rods for dim light, cones for colour.
    • Hormones are slower but longer-lasting than nerves. Insulin lowers blood glucose; glucagon raises it.
    • Too hot → sweating and vasodilation; too cold → shivering and vasoconstriction.
    • Auxin from the shoot tip controls phototropism and gravitropism by making cells elongate.
    日本語
    • 神経系:CNS(脳+脊髄)とPNS(神経)。冲动は神経線維を伝わる。
    • 反射弧の順序を覚える:受容器 → 感覚神経 → 連絡神経 → 運動神経 → 効果器。
    • シナプスでは、神経伝達物質が隙間を diffusion して移動し、これにより冲动が単方向に伝わる。
    • 眼:角膜とレンズが光を屈折させ、レンズは形状を変化させる(調節);ロッドは暗い光用、コーンは色覚用。
    • ホルモンは神経より遅いが、持続時間が長い。インスリンは血糖値を下げ、グルカゴンは上げる。
    • 暑すぎると発汗と血管拡張、寒すぎると震えと血管収縮。
    • 茎の先端からのオーキシンが細胞を伸長させることで光向性と重力向性を制御する。
  • 15

    Drugs · ⁨薬物⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    15.1

    What a drug is

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe a drug as any substance taken into the body that modifies or affects chemical reactions in the body
    2 Describe the use of antibiotics for the treatment of bacterial infections
    3 State that some bacteria are resistant to antibiotics which reduces the effectiveness of antibiotics 5 Explain how using antibiotics only when essential can limit the development of resistant bacteria such as MRSA
    4 State that antibiotics kill bacteria but do not affect viruses
    日本語
    コア サプリメント
    1 薬剤を、体内に取り込まれ、体内の化学反応を変化または影響させるあらゆる物質として説明せよ
    2 細菌感染症の治療における抗生物質の使用法を説明せよ
    3 一部の細菌は抗生物質に耐性を持ち、これが抗生物質の有効性を低下させることを述べる 5 抗生物質を必要最小限时使用することで、MRSAなどの耐性菌の発生を制限できる理由を説明せよ
    4 抗生物質は細菌を殺すが、ウイルスには影響しないことを述べる

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    A drug 药物 is any substance taken into the body that changes or affects the chemical reactions 化学反应 in the body. Many drugs are medicines that help to treat illness.

    日本語
    A packet of cigarettes
    Cigarettes contain nicotine, an addictive drug.

    A drug 药物 is any substance taken into the body that changes or affects the chemical reactions 化学反应 in the body. Many drugs are medicines that help to treat illness.

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    drug/drʌɡ/ 薬物
    chemical reactions/ˈkemɪkl rɪˈækʃnz/ 化学反応
    15.1

    Antibiotics

    English

    Antibiotics 抗生素 are drugs used to treat bacterial infections 感染. They kill bacteria 细菌, or stop them growing, but they do not affect viruses 病毒. This is why antibiotics cannot cure a cold or the flu, which are caused by viruses.

    To test which antibiotic works best, small paper discs soaked in different antibiotics are placed on a plate covered with bacteria. Where an antibiotic kills the bacteria, a clear ring with no growth appears around the disc. A bigger ring means the antibiotic is more effective.

    日本語

    Antibiotics 抗生素 are drugs used to treat bacterial infections 感染. They kill bacteria 细菌, or stop them growing, but they do not affect viruses 病毒. This is why antibiotics cannot cure a cold or the flu, which are caused by viruses.

    An antibiotic plus a bacterium leads to the bacterium being killed, but an antibiotic plus a virus leaves the virus unaffected
    Antibiotics kill bacteria but have no effect on viruses

    To test which antibiotic works best, small paper discs soaked in different antibiotics are placed on a plate covered with bacteria. Where an antibiotic kills the bacteria, a clear ring with no growth appears around the disc. A bigger ring means the antibiotic is more effective.

    A culture plate covered with a lawn of bacteria, with small antibiotic discs spaced across it; each effective antibiotic has cleared a round zone of no bacterial growth around its disc
    Clear rings show where antibiotics have killed the bacteria on the plate
    Explore · ⁨探索⁩

    Drug and antibiotic lab · ⁨薬物と抗生物質の実験室⁩

    Sort medical examples by what the drug can and cannot do. · ⁨薬物による効果と非効果に基づいて医療事例を分類する。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    antibiotics/ˌæntɪbaɪˈɒtɪks/ 抗生物質
    infections/ɪnˈfekʃnz/ 感染症
    bacteria/bækˈtɪərɪə/ 細菌
    viruses/ˈvaɪrəsɪz/ ウイルス(viruses)
    15.1

    Antibiotic resistance

    English

    Some bacteria are resistant 耐药 to an antibiotic — the antibiotic no longer kills them. These bacteria survive and multiply, so the antibiotic slowly becomes less effective for everyone.

    (Supplement) To slow this down, antibiotics should be used only when they are really needed, and the full course should always be finished. Using antibiotics too often lets resistant bacteria, such as MRSA, spread.

    Worked example. A patient stops taking their antibiotic as soon as they feel better, and the infection comes back worse. Explain using resistance. In the starting population a few bacteria are already resistant, by chance. The antibiotic kills the non-resistant ones, so those few survive, multiply, and come to make up most of the population - and the antibiotic no longer works on it. Stopping early leaves behind exactly the bacteria that are hardest to kill. Say the resistant bacteria already existed and survived: writing that the antibiotic "made them resistant" is wrong and loses every mark.

    日本語

    Some bacteria are resistant 耐药 to an antibiotic — the antibiotic no longer kills them. These bacteria survive and multiply, so the antibiotic slowly becomes less effective for everyone.

    (Supplement) To slow this down, antibiotics should be used only when they are really needed, and the full course should always be finished. Using antibiotics too often lets resistant bacteria, such as MRSA, spread.

    Three stages: a population of bacteria with a few resistant ones; after the antibiotic, only the resistant bacteria survive; they then multiply until the whole population is resistant
    Resistant bacteria survive the antibiotic and multiply, so the population becomes resistant

    Worked example. A patient stops taking their antibiotic as soon as they feel better, and the infection comes back worse. Explain using resistance. In the starting population a few bacteria are already resistant, by chance. The antibiotic kills the non-resistant ones, so those few survive, multiply, and come to make up most of the population - and the antibiotic no longer works on it. Stopping early leaves behind exactly the bacteria that are hardest to kill. Say the resistant bacteria already existed and survived: writing that the antibiotic "made them resistant" is wrong and loses every mark.

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    resistant/rɪˈzɪstənt/ 耐性
    15.1

    Exam tips

    • A drug is any substance that changes the body's chemical reactions — not only illegal drugs.
    • Antibiotics kill bacteria only; they do not work on viruses (so they are useless against colds and flu).
    • Overusing antibiotics leads to resistant bacteria like MRSA. Use them only when needed, and finish the whole course.
  • 16

    Reproduction · ⁨再現⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    16.1 16.2

    Two kinds of reproduction · ⁨生殖の2つの種類⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe asexual reproduction as a process resulting in the production of genetically identical offspring from one parent
    2 Identify examples of asexual reproduction in diagrams, images and information provided 3 Discuss the advantages and disadvantages of asexual reproduction: (a) to a population of a species in the wild (b) to crop production
    日本語
    コア サプリメント
    1 無性生殖を、親一個体から遺伝的に同一な子孫を生み出すプロセスとして説明せよ
    2 提供された図、写真、情報に基づき、無性生殖の例を識別せよ 3 無性生殖の利点と欠点を次の観点から議論せよ:(a) 野生の種の個体群にとって (b) 作物生産にとって
    English
    Core Supplement
    1 Describe sexual reproduction as a process involving the fusion of the nuclei of two gametes to form a zygote and the production of offspring that are genetically different from each other 3 State that nuclei of gametes are haploid and that the nucleus of a zygote is diploid
    2 Describe fertilisation as the fusion of the nuclei of gametes
    4 Discuss the advantages and disadvantages of sexual reproduction: (a) to a population of a species in the wild (b) to crop production
    日本語
    コア サプリメント
    1 有性生殖を、2つの配偶子の核が融合して受精卵を形成し、互いに遺伝的に異なる子孫を生み出すプロセスとして説明せよ 3 配偶子の核はハプロイドであり、受精卵の核は二倍体であることを述べる
    2 受精を、配偶子の核が融合するプロセスとして説明せよ
    4 有性生殖の利点と欠点を次の観点から議論せよ:(a) 野生の種の個体群にとって (b) 作物生産にとって

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Reproduction 生殖 makes new organisms of the same kind. There are two types.

    Asexual reproduction

    Asexual reproduction 无性生殖 needs only one parent 亲本. The offspring 后代 have exactly the same genes 基因 as the parent — they are genetically identical (clones).

    • Advantage: it is fast and needs only one parent — useful when conditions are good and stable.
    • Disadvantage: all the offspring are identical, so if the environment 环境 changes (for example a new disease) they may all die. (In crops, identical plants give an even harvest, but one disease can wipe out the whole crop.)

    Sexual reproduction

    Sexual reproduction 有性生殖 needs two parents. It involves the fusion 融合 (joining) of the nuclei 细胞核 of two gametes 配子 (sex cells) to make a zygote 合子. This joining is called fertilisation 受精. The offspring get a mix of genes from both parents, so they show variation 变异 (they are genetically different).

    • Advantage: variation means some offspring may survive if the environment changes.
    • Disadvantage: it is slower and needs two parents.

    (Supplement) The nuclei of gametes are haploid 单倍体 (one set of chromosomes 染色体); the nucleus of the zygote is diploid 二倍体 (two sets).

    日本語

    生殖によって同じ種類の新しい個体を作る。2つのタイプがある。

    無性生殖は親が1つで遺伝的に同一のクローンを作り出す;有性生殖は親が2つで、配偶子の結合により多様な子孫を得る
    無性生殖は親が1つ必要で同一のクローンを生み出し、有性生殖は親が2つ必要で多様な子孫を生み出す

    無性生殖

    無性生殖には親が1つだけで十分である。子孫は親と遺伝子が完全に一致しており、遺伝的に同一(クローン)である。

    • 利点: 迅速であり親が1つだけでよい。環境が良く安定している場合に有用。
    • 欠点: 全ての子孫が同一であるため、環境が変化した場合(例えば新たな感染症など)、全てが死滅する可能性がある。(作物では、同一の植物は均一な収穫をもたらすが、一種の病害が作物全体を枯渇させることがある。)
    無性生殖は迅速で同一のクローンの均一で確実な収穫をもたらすが、共通の弱点を共有しているため新たな感染症で全てが死滅する
    無性生殖は迅速だが多様性を与えないため、一種の病害が同一の子孫全てを死滅させる

    有性生殖

    有性生殖には親が2つ必要である。2つの配偶子の核の融合(結合)によって受精卵を作ることが関わる。この結合を受精という。子孫は両方の親から遺伝子の混合を受け取ったため、変異が見られ(遺伝的に異なる)。

    • 利点: 変異があるため、環境が変化しても一部の子孫が生存する可能性がある。
    • 欠点: 遅く、親が2つ必要。

    (補足) 配偶子の核は半染色体数(染色体のセットが1組)であり、受精卵の核は二倍体(染色体のセットが2組)である。

    Explore · ⁨探索⁩

    Asexual reproduction · ⁨無性生殖⁩

    One parent makes genetically identical offspring (clones) by mitosis — no gametes needed. · ⁨片親が有糸分裂によって遺伝的に同一の子孫(クローン)を作り出す——配偶子不要。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    reproduction/rɪprəˈdʌkʃn/ 生殖
    asexual reproduction/eɪˈsekʃuːəl rɪprəˈdʌkʃn/ 無性生殖
    parent/ˈpeərənt/ 親
    offspring/ˈɒfsprɪŋ/ 子孫
    genes/dʒiːnz/ 遺伝子
    environment/enˈvaɪrənmənt/ 環境
    sexual reproduction/ˈsekʃuːəl rɪprəˈdʌkʃn/ 有性生殖
    fusion/ˈfjuːʒn/ 核融合
    nuclei/ˈnjuːklɪi/ 核
    gametes/ˈɡæmiːts/ 生殖胞(ガメート)
    zygote/ˈzaɪɡəʊt/ 受精卵(ジゴート)
    fertilisation/ˌfɜːtɪlaɪˈzeɪʃn/ 受精
    variation/ˌveərɪˈeɪʃn/ 変異
    haploid/ˈhæplɔɪd/ 単倍体
    chromosomes/ˈkrəʊməsəʊmz/ 染色体
    diploid/ˈdɪplɔɪd/ 二倍体
    sepals/ˈseplz/ 萼
    petals/ˈpetlz/ 花びら
    insects/ˈɪnsekts/ 昆虫
    stamens/ˈsteɪmenz/ 雄しべ
    filament/ˈfɪləmənt/ フィラメント
    anther/ˈænθə/ anther
    16.3

    Sexual reproduction in plants · ⁨植物の有性生殖⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Identify in diagrams and images and draw the following parts of an insect-pollinated flower: sepals, petals, stamens, filaments, anthers, carpels, style, stigma, ovary and ovules
    2 State the functions of the structures listed in 16.3.1
    3 Identify in diagrams and images and describe the anthers and stigmas of a wind-pollinated flower
    4 Distinguish between the pollen grains of insect-pollinated and wind-pollinated flowers
    5 Describe pollination as the transfer of pollen grains from an anther to a stigma
    9 Describe self-pollination as the transfer of pollen grains from the anther of a flower to the stigma of the same flower or a different flower on the same plant
    10 Describe cross-pollination as the transfer of pollen grains from the anther of a flower to the stigma of a flower on a different plant of the same species
    11 Discuss the potential effects of self-pollination and cross-pollination on a population, in terms of variation, capacity to respond to changes in the environment and reliance on pollinators
    6 State that fertilisation occurs when a pollen nucleus fuses with a nucleus in an ovule 12 Describe the growth of the pollen tube and its entry into the ovule followed by fertilisation (details of production of endosperm and development are not required)
    7 Describe the structural adaptations of insect-pollinated and wind-pollinated flowers
    8 Investigate and describe the environmental conditions that affect germination of seeds, limited to the requirement for: water, oxygen and a suitable temperature
    日本語
    コア サプリメント
    1 図や写真に基づき、虫媒花の以下の部分(萼、花弁、雄しべ、花絲、葯、雌しべ、花柱、柱頭、子房、胚珠)を識別し、描け
    2 16.3.1に記載した構造の機能述べる
    3 図や写真に基づき、風媒花の葯と柱頭を識別し、説明せよ
    4 虫媒花と風媒花の花粉粒の違いを述べよ
    5 授粉を、花粉粒が葯から柱頭へ移動するプロセスとして説明せよ
    9 自花授粉を、花粉粒が花の葯から同じ花、あるいは同一植物上の別の花の柱頭へ移動するプロセスとして説明せよ
    10 異花授粉を、花粉粒が花の葯から同一種内の異なる植物の花の柱頭へ移動するプロセスとして説明せよ
    11 自花授粉と異花授粉が個体群に与える潜在的な影響を、変異、環境変化への適応能力、媒介者への依存性の観点から議論せよ
    6 受精は、花粉核が胚珠内の核と融合した際に起こることを述べる 12 花粉管の伸長、胚珠への侵入、そして受精のプロセスを説明せよ(胚乳の形成と発育の詳細は不要)
    7 虫媒花と風媒花の構造的適応を説明せよ
    8 種子の発芽に影響を与える環境条件を、水、酸素、適切な温度の必要性の観点から調査し、説明せよ

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Parts of an insect-pollinated flower

    Part Function
    sepals 萼片 protect the flower bud before it opens
    petals 花瓣 large and colourful, to attract insects 昆虫
    stamens 雄蕊 the male parts; each is a filament 花丝 holding up an anther 花药
    anther makes pollen grains 花粉粒
    carpel 雌蕊 the female part; made of a stigma 柱头, a style 花柱 and an ovary 子房
    stigma catches pollen grains
    ovary holds the ovules 胚珠, which become seeds

    Pollination

    Pollination 传粉 is the transfer of pollen grains from an anther to a stigma.

    • insect-pollinated flowers have bright petals, scent and nectar, and sticky or spiky pollen, to attract insects and stick to them.
    • wind-pollinated flowers have small dull petals, anthers and stigmas that hang outside, and light, smooth pollen that blows in the wind.

    (Supplement) Self-pollination 自花传粉 is pollen landing on the stigma of the same flower (or another flower on the same plant). Cross-pollination 异花传粉 is pollen carried to a flower on a different plant of the same species. Cross-pollination gives more variation, helping the population cope with change, but it relies on pollinators 传粉者 or wind. Self-pollination is more reliable but gives less variation.

    Fertilisation and germination

    Fertilisation happens when a pollen nucleus fuses with a nucleus in an ovule. (Supplement) First a pollen tube 花粉管 grows down the style into the ovary, carrying the pollen nucleus to the ovule.

    A seed 种子 will only germinate 萌发 (begin to grow) when it has water, oxygen 氧气 and a suitable temperature 温度.

    日本語

    虫媒花の構造

    部分 機能
    萼片 花蕾を開く前に保護する
    花弁 大きく鮮やかな色をして昆虫を引き寄せる
    雄しべ 雄性部分;それぞれが花丝によって支えられた花粉嚢を持つ
    花粉嚢 花粉粒を作る
    雌しべ 雌性部分;柱頭、花柱、および子房からなる
    柱頭 花粉粒を受け取る
    子房 胚珠を保持し、それが種子になる
    虫媒花の断面図:外側に萼片と花弁、中央に雄性の雄しべ(花絲と花粉嚢)と雌性の雌しべ(柱頭、花柱、胚珠を含む子房)
    虫媒花:雄性の雄しべと雌性の雌しべ
    本物のユリの花の拡大写真:6本の雄しべがあり、それぞれ長い花絲が暗赤色の花粉嚢を支えており、その中心には粘性のある柱頭を持つ花柱がある
    実際のユリ:長い雄しべが花粉を作り、中央の柱頭が受け取る

    受粉

    受粉とは、花粉嚢から柱頭への花粉粒の移動のこと。

    • 虫媒花は鮮やかな花弁、香り、蜜を持っており、粘性または棘のある花粉粒で昆虫を引き寄せ、付着させる。
    • 風媒花は小さく無機質な花弁、外側に出た花粉嚢と柱頭を持っており、軽く滑らかな花粉粒が風に吹かれて運ばれる。
    黄色い花の上のハチ、その体は花粉嚢からの花粉で覆われている
    ハチは1つの花から別の花へ花粉を運ぶ — 虫媒受粉の実態
    2つの花の比較:大きな鮮やかな花弁を持つハチが訪れた虫媒花と、小さな無機質な花弁と花粉嚢、風で揺れる羽状の柱頭を持つ風媒花
    虫媒花は華やかで、風媒花は小さく器官を外に出している
    3つの異なる植物の花粉粒の走査型電子顕微鏡写真(偽彩色);每种都有其独特的表面脊纹和刺状图案
    電子顕微鏡で観察された花粉粒(色付け済み);各植物固有のパターンを持つ

    (補足) 自家受粉とは、花粉が同一の花(または同一の植物の別の花)の柱頭に着生することである。異花受粉とは、花粉が同じ種でも異なる植物の花に運ばれることである。異花受粉はより多くの変異をもたらし、集団が変化に適応するのを助けるが、媒介生物や風を必要とする。自家受粉はより確実だが、変異は少ない。

    受精と発芽

    花粉核が胚珠内の核と融合することで受精が起こる。(補足) まず、花粉管がくさびを下りて子房に入り、花粉核を胚珠へ届ける。

    種子には水、酸素、適切な温度があるときのみ発芽(成長の開始)する。

    Explore · ⁨探索⁩

    Sexual reproduction

    Two parents each contribute a gamete; fertilisation combines them, creating variation. · ⁨両親それぞれが.Authentication(配偶子)を提供し、受精によってそれらが結合され、変異が生まれる。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    pollen grains/ˈpɒlən ɡreɪnz/ 花粉粒
    carpel/ˈkɑːpl/ carpel
    stigma/ˈstɪɡmə/ stigma
    style/staɪl/ style
    ovary/ˈəʊvəri/ ovary
    ovules/ˈɒvjuːlz/ 胚珠
    pollination/ˌpɒlɪˈneɪʃn/ 受粉
    self-pollination/self ˌpɒlɪˈneɪʃn/ 同花受粉
    cross-pollination/krɒs ˌpɒlɪˈneɪʃn/ 異花受粉
    pollinators/ˈpɒlɪneɪtəz/ 媒介者
    pollen tube/ˈpɒlən tjuːb/ 花粉管
    seed/siːd/ seed
    germinate/ˈdʒɜːmɪneɪt/ 発芽する
    oxygen/ˈɒksɪdʒn/ 酸素
    temperature/ˈtemprɪtʃə/ 温度
    testes/ˈtestiːz/ 精巣(テストス)
    16.4

    Sexual reproduction in humans · ⁨人間の性生殖⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Identify on diagrams and state the functions of the following parts of the male reproductive system: testes, scrotum, sperm ducts, prostate gland, urethra and penis
    2 Identify on diagrams and state the functions of the following parts of the female reproductive system: ovaries, oviducts, uterus, cervix and vagina
    3 Describe fertilisation as the fusion of the nuclei from a male gamete (sperm) and a female gamete (egg cell)
    4 Explain the adaptive features of sperm, limited to: flagellum, mitochondria and enzymes in the acrosome
    5 Explain the adaptive features of egg cells, limited to: energy stores and the jelly coat that changes at fertilisation
    6 Compare male and female gametes in terms of: size, structure, motility and numbers
    7 State that in early development, the zygote forms an embryo which is a ball of cells that implants into the lining of the uterus
    8 Identify on diagrams and state the functions of the following in the development of the fetus: umbilical cord, placenta, amniotic sac and amniotic fluid 9 Describe the function of the placenta and umbilical cord in relation to the exchange of dissolved nutrients, gases and excretory products between the blood of the mother and the blood of the fetus
    10 State that some pathogens and toxins can pass across the placenta and affect the fetus
    日本語
    コア サプリメント
    1 男性生殖器官の以下の部分(精巣、陰嚢、精索、前立腺、尿道、ペニス)を図上で識別し、機能を述べる
    2 女性生殖器官の以下の部分(卵巣、卵管、子宮、膣口、膣)を図上で識別し、機能を述べる
    3 受精を、雄性配偶子(精子)と雌性配偶子(卵細胞)の核が融合するプロセスとして説明せよ
    4 精子の適応的特徴について説明すること:鞭毛、ミトコンドリア、およびアクロソーム内の酵素に限定する
    5 卵細胞の適応的特徴について説明すること:エネルギー貯蔵物質と受精時に変化するゲル質膜に限定する
    6 雄性および雌性の遊離子(生殖細胞)を以下の点で比較すること:大きさ、構造、運動能力、および数
    7 初期発育において、受精卵は胚となり、これが子宮内壁に着床する塊状の細胞群であることを述べる
    8 胎児の発育における以下のものの図上での位置を特定し、その機能を述べる:臍帯、胎盤、羊水嚢、および羊水。9 母体血液と胎児血液の間で溶解した栄養素、ガス、および排泄物の交換に関する機能において、胎盤および臍帯の役割を説明すること
    10 一部の病原性微生物や毒素が胎盤を通過し、胎児に影響を与えることを述べる

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    The male reproductive system

    Part Function
    testes 睾丸 make sperm 精子 and testosterone 睾酮
    scrotum 阴囊 holds the testes outside the body, kept slightly cool
    sperm ducts 输精管 carry sperm away from the testes
    prostate gland 前列腺 adds fluid to make semen
    urethra 尿道 carries semen (and urine) out through the penis
    penis 阴茎 passes sperm into the female

    The female reproductive system

    Part Function
    ovaries 卵巢 make egg cells 卵细胞 and oestrogen 雌激素
    oviducts 输卵管 carry the egg towards the uterus; fertilisation happens here
    uterus 子宫 where the baby develops
    cervix 子宫颈 the ring of muscle at the base of the uterus
    vagina 阴道 receives the penis; also the birth canal

    Gametes and fertilisation

    Fertilisation is the fusion of the nuclei of a male gamete (sperm) and a female gamete (egg cell). The two gametes are adapted to their jobs:

    Sperm Egg cell
    size very small large
    number millions few (about one a month)
    can it move? yes — swims with a flagellum 鞭毛 no — it is carried along
    special features many mitochondria 线粒体 for energy; enzymes 酶 in the acrosome 顶体 to break into the egg a store of food; a jelly coat 胶质层 that changes after fertilisation to keep other sperm out

    Pregnancy and the fetus

    After fertilisation the zygote divides to form an embryo 胚胎 — a ball of cells that implants 植入 into the lining of the uterus. As it grows it becomes a fetus 胎儿. These structures support it:

    • the placenta 胎盘 — where dissolved nutrients, gases and wastes are exchanged between the mother's blood and the fetus's blood (the two never mix).
    • the umbilical cord 脐带 — joins the fetus to the placenta.
    • the amniotic sac 羊膜囊 — a bag around the fetus, filled with amniotic fluid 羊水 that cushions it.

    (Supplement) Some pathogens 病原体 and toxins 毒素 can cross the placenta and harm the fetus.

    日本語

    男性の生殖器系

    部分 機能
    睾丸 精子とテストステロンを作る
    陰嚢 体外に睾丸を保持し、やや低温に保つ
    精巣管 精子を睾丸から運ぶ
    前立腺 精液にするための液体を追加する
    尿道 精液(および尿)をペニスを通って体外へ排出する
    ペニス 精子を女性体内に送り込む

    女性の生殖器系

    部分 機能
    卵巣 卵細胞とエストロゲンを作る
    卵管 卵を子宮へ運ぶ;ここで受精が起こる
    子宮 赤ちゃんが発達する場所
    子宮頸部 子宮底部にある筋肉の輪
    膣 ペニスを受け取る;また分娩路でもある

    配偶子と受精

    受精とは、雄の配偶子(精子)と雌の配偶子(卵細胞)の核が融合することである。2種類の配偶子はそれぞれの機能に適応している:

    精子 卵細胞
    大きさ 非常に小さい 大きい
    数 数百万個 少数(月約1個程度)
    動けるか? はい — 鞭毛で泳ぐ いいえ — 運ばれるだけ
    特長 エネルギー用の多くのミトコンドリア;頭頂体内の酵素で卵を突破する 栄養の貯蔵庫;受精後に他の精子を防ぐために変化するゼリー状被膜
    頭部、頭頂体、長い尾を持つ小さな精子と、栄養貯蔵庫、核、ゼリー状被膜を持つはるかに大きな丸い卵細胞
    精子は小さく泳ぎ、卵细胞は大きく栄養を蓄える

    妊娠と胎児

    受精後、受精卵は分裂して胚(細胞の塊)となり、着床して子宮内壁に埋め込まれる。成長すると胎児となる。これら構造がそれを支える:

    • 胎盤 — 母体の血液と胎児の血液の間で溶解した栄養素、ガス、廃棄物交換が行われる場所(両者は混ざらない)。
    • 臍帯 — 胎児を胎盤に結びつける。
    • 羊膜腔 — 胎児を取り囲む袋で、羊水が入っており、クッション役をする。
    子宮内に曲がった胎児:子宮壁に付いた胎盤が臍帯によって胎児に接続され、胎児は羊膜腔内の羊水に浮かんでいる、下部に子宮頸部が見える
    胎児は胎盤、臍帯、羊膜腔によって支えられながら子宮内で発達する

    (補足) 一部の病原体や毒素が胎盤を越えて胎児に害を与えることがある。

    Explore · ⁨探索⁩

    Reproductive organ lab · ⁨生殖器官の実験⁩

    Match each organ to its role in human reproduction. · ⁨各器官と、それらが人間の生殖における役割を対応させよ。⁩

    Explore · ⁨探索⁩

    Fertilisation to pregnancy · ⁨受精から妊娠まで⁩

    Follow the route from gametes to implantation. · ⁨生殖胞から着床までの経路を追え。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    sperm/spɜːm/ 精子
    testosterone/teˈstɒstərəʊn/ テストステロン
    scrotum/ˈskrəʊtəm/ 陰嚢
    sperm ducts/spɜːm dʌkts/ 精子導管
    prostate gland/ˈprɒsteɪt ɡlænd/ 前立腺
    urethra/jʊəˈriːθrə/ 尿道
    penis/ˈpiːnɪs/ 陰茎
    ovaries/ˈəʊvəriz/ 卵巣(オーバリー)
    egg cells/eɡ selz/ 卵細胞
    oestrogen/ˈiːstrədʒn/ エストロゲン
    oviducts/ˈəʊvɪdʌkts/ 卵管
    uterus/ˈjuːtərəs/ 子宮(ウタース)
    cervix/ˈsɜːvɪks/ 子宮頸部
    vagina/vəˈdʒaɪnə/ 腟(ヴァジナ)
    flagellum/fləˈdʒeləm/ 鞭毛
    mitochondria/ˌmaɪtəˈkɒndrɪə/ ミトコンドリア
    enzymes/ˈenzaɪmz/ 酵素
    acrosome/ˈækrəʊsəʊm/ 頂体
    jelly coat/ˈdʒelɪ kəʊt/ ゼリー層
    embryo/ˈembrɪəʊ/ 胚(エンブリオ)
    implants/ˈɪmplænts/ 着床
    fetus/ˈfiːtəs/ 胎児
    placenta/pləˈsentə/ 胎盤(プラセンタ)
    umbilical cord/ʌmˈbɪlɪkl kɔːd/ 臍帯
    amniotic sac/ˌæmnɪˈɒtɪk sæk/ 羊膜嚢
    amniotic fluid/ˌæmnɪˈɒtɪk ˈfluːɪd/ 羊水
    pathogens/ˈpæθədʒnz/ 病原体
    toxins/ˈtɒksɪnz/ 毒素
    puberty/ˈpjuːbəti/ 思春期
    hormones/ˈhɔːməʊnz/ ホルモン
    secondary sexual characteristics/ˈsekəndəri ˈsekʃuːəl ˌkærɪktəˈrɪstɪks/ 第二性徴
    16.5

    Sex hormones · ⁨性ホルモン⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe the roles of testosterone and oestrogen in the development and regulation of secondary sexual characteristics during puberty
    2 Describe the menstrual cycle in terms of changes in the ovaries and in the lining of the uterus 3 Describe the sites of production of oestrogen and progesterone in the menstrual cycle and in pregnancy
    4 Explain the role of hormones in controlling the menstrual cycle and pregnancy, limited to FSH, LH, progesterone and oestrogen
    日本語
    コア サプリメント
    1 思春期における第二次性徴の発達および調節におけるテストステロンおよびエストロジェンの役割を説明すること
    2 卵巣および子宮内膜の変化という観点から月経周期を説明すること。3 月経周期および妊娠中におけるエストロゲンおよびプロゲステロンの産生部位を説明すること
    4 FSH、LH、プロゲステロン、エストロジェンに限定して、ホルモンが月経周期および妊娠を調節する役割を説明する

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Puberty

    At puberty 青春期, sex hormones 激素 make the body develop secondary sexual characteristics 第二性征 — such as body hair, a deeper voice in boys, and breasts in girls. Testosterone does this in boys; oestrogen does it in girls.

    The menstrual cycle

    The menstrual cycle 月经周期 (about 28 days) prepares the uterus for a possible pregnancy:

    • the lining of the uterus thickens.
    • around day 14 an ovary releases an egg (ovulation 排卵).
    • if the egg is not fertilised, the lining breaks down and leaves the body (a period), and the cycle starts again.

    (Supplement) Four hormones control the cycle: FSH (makes an egg mature and the ovary release oestrogen), LH (triggers ovulation), oestrogen (repairs and thickens the lining), and progesterone 孕酮 (keeps the lining thick). Oestrogen and progesterone are made in the ovaries; during pregnancy 怀孕, progesterone keeps the lining in place.

    Worked example. A woman has a regular 28-day cycle, and her period starts on the 1st of the month. On roughly which date is she most likely to conceive? Ovulation happens about day 14, so counting 14 days on from the start of the period points to about the 14th, and the days either side of it are the most fertile. Day 1 is the day the period starts, not the day it ends - counting from the wrong day is what makes most cycle questions go wrong.

    日本語

    思春期

    思春期において、性ホルモンにより身体は第二次性徴を発達させる—例えば体毛、男子の低音、女子の乳房など。男子ではテストステロンがこれを行い、女子ではエストロゲンがこれを行う。

    月経周期

    月経周期(約28日)は、潜在的な妊娠に向けて子宮を整備する:

    • 子宮内壁が厚くなる。
    • 約14日目に卵巣から卵が放出される(排卵)。
    • 卵が受精されなければ、内壁は崩れて体外へ排出され(月経)、サイクルが再び始まる。
    28日間のサイクルにおけるグラフ:1〜5日目の月経中に子宮内壁が剥離され、その後厚くなり、14日目の排卵時に卵が放出され、内壁は再び崩れるまで厚い状態が続く
    内壁は厚くなり、14日目に卵が放出され、妊娠がない場合は月経が続く

    (補足) 4つのホルモンがサイクルを制御する:FSH(卵の成熟と卵巣からのエストロゲン放出)、LH(排卵のトリガー)、エストロゲン(内壁の修復と増殖)、プロゲステロン(内壁の維持)。エストロゲンとプロゲステロンは卵巣で作られる;妊娠中にはプロゲステロンが内壁を維持する。

    ** worked example.** 月経周期が規則的な28日間で、月経開始日がその月の1日の女性がいる。最も妊娠しやすいのはおおよそいつか? 排卵は約14日目に行われるため、月経開始日から14日を数えると約14日になり、その前後の数が最も肥沃である。1日目は月経が終わる日ではなく始まる日である;間違った日から数えることが、ほとんどのサイクル関連問題の誤解の原因となる。

    Explore · ⁨探索⁩

    The menstrual cycle · ⁨月経周期⁩

    Hormones control a roughly monthly cycle that prepares the uterus for a possible pregnancy. · ⁨ホルモンがほぼ月ごとの周期を制御し、子宮を妊娠の可能性に備える。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    menstrual cycle/ˈmenstruːəl ˈsaɪkl/ 月経周期
    ovulation/ˌɒvjʊˈleɪʃn/ 排卵(オヴュレーション)
    progesterone/prəʊˈdʒestərəʊn/ プロゲステロン
    pregnancy/ˈpreɡnənsi/ 妊娠
    sexually transmitted infection/ˈsekʃuːəli trænˈsmɪtɪd ɪnˈfekʃn/ 性感染症
    infection/ɪnˈfekʃn/ 感染
    virus/ˈvaɪrəs/ ウイルス
    16.6

    Sexually transmitted infections · ⁨性感染症⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe a sexually transmitted infection (STI) as an infection that is transmitted through sexual contact
    2 State that human immunodeficiency virus (HIV) is a pathogen that causes an STI
    3 State that HIV infection may lead to AIDS
    4 Describe the methods of transmission of HIV
    5 Explain how the spread of STIs is controlled
    日本語
    コア サプリメント
    1 性感染症(STI)を性接触によって伝染する感染として説明すること
    2 ヒト免疫欠損ウイルス(HIV)が性感染症を引き起こす病原体であることを述べる
    3 HIV感染がエイズにつながる可能性があることを述べる
    4 HIVの伝播方法について説明すること
    5 性感染症の拡散を抑制する方法について説明すること

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    A sexually transmitted infection 性传播感染 (STI) is an infection 感染 spread through sexual contact.

    HIV is a virus 病毒 that causes an STI, and it can lead to AIDS, in which the immune system stops working properly. HIV is passed on in infected body fluids — for example by sharing needles, during sex, or from mother to baby (across the placenta or in breast milk).

    The spread of STIs is controlled by using condoms, having fewer partners, testing and treating infected people, and not sharing needles.

    日本語

    性感染症(STI)は、性的接触によって伝染する感染症である。

    HIVは性感染症を引き起こすウイルスであり、免疫システムが正常に機能しなくなるAIDSにつながる可能性がある。HIVは感染した体液を通じて伝染する—例えば共用針具、性交渉、または母親から乳児へ(胎盤を越える、または母乳の中で)。

    性感染症の拡大は、コンドームの使用、パートナー数の削減、検査と治療、および共用針具の禁止によって管理される。

    Explore · ⁨探索⁩

    STI prevention chain · ⁨性感染症(STI)予防の連鎖⁩

    See where prevention breaks transmission. · ⁨どこで transmission が遮断されるかを確認せよ。⁩

    16.6

    Exam tips · ⁨試験対策⁩

    English
    • Asexual: one parent, identical offspring (no variation). Sexual: two parents, gametes fuse, offspring show variation.
    • Fertilisation = fusion of two gamete nuclei → zygote. (Supplement: gametes haploid, zygote diploid.)
    • Learn the flower parts and which are male (stamen) and female (carpel). Compare insect- and wind-pollinated flowers.
    • Sperm: small, many, moving (flagellum). Egg: large, few, with a food store.
    • Menstrual cycle: lining thickens → ovulation (day 14) → period if no fertilisation. (Supplement: FSH, LH, oestrogen, progesterone.)
    • HIV is a virus that causes an STI and can lead to AIDS; it spreads through body fluids.
    日本語
    • 無性生殖: 1親、遺伝的に同一の子(変異なし)。有性生殖: 2親、配偶子が融合し、子に変異が見られる。
    • 受精 = 2つの配偶子の核の融合 → 合子。(補足:配偶子は単倍体、合子は二倍体。)
    • 花の各部分と、雄しべ(雄器)および雌しべ(雌器)を学ぶ。虫媒花と風媒花を比較する。
    • 精子: 小さく、数が多く、運動する(鞭毛)。卵: 大きく、数が少なく、栄養貯蔵を持つ。
    • 月経周期: 内膜が厚くなる → 排卵(14日目)→ 未受精の場合は月経。(補足:FSH、LH、エストロゲン、プロゲステロン。)
    • HIVは性感染症を引き起こすウイルスであり、AIDSにつながる可能性があります。体液を介して感染します。
  • 17

    Inheritance · ⁨継承⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    17.1

    Chromosomes, genes and DNA

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 State that chromosomes are made of DNA, which contains genetic information in the form of genes
    2 Define a gene as a length of DNA that codes for a protein
    3 Define an allele as an alternative form of a gene
    4 Describe the inheritance of sex in humans with reference to X and Y chromosomes
    5 State that the sequence of bases in a gene determines the sequence of amino acids used to make a specific protein (knowledge of the details of nucleotide structure is not required)
    6 Explain that different sequences of amino acids give different shapes to protein molecules
    7 Explain that DNA controls cell function by controlling the production of proteins, including enzymes, membrane carriers and receptors for neurotransmitters
    8 Explain how a protein is made, limited to: • the gene coding for the protein remains in the nucleus • messenger RNA (mRNA) is a copy of a gene • mRNA molecules are made in the nucleus and move to the cytoplasm • the mRNA passes through ribosomes • the ribosome assembles amino acids into protein molecules • the specific sequence of amino acids is determined by the sequence of bases in the mRNA (knowledge of the details of transcription or translation is not required)
    9 Explain that most body cells in an organism contain the same genes, but many genes in a particular cell are not expressed because the cell only makes the specific proteins it needs
    10 Describe a haploid nucleus as a nucleus containing a single set of chromosomes
    11 Describe a diploid nucleus as a nucleus containing two sets of chromosomes
    12 State that in a diploid cell, there is a pair of each type of chromosome and in a human diploid cell there are 23 pairs
    日本語
    コア サプリメント
    1 染色体はDNAからなり、遺伝情報は遺伝子の形として含まれていることを述べる
    2 遺伝子を、タンパク質をコードするDNAの一連の配列として定義すること
    3 対立遺伝子を、ある遺伝子の代替形として定義すること
    4 XおよびY染色体を参照して、ヒトにおける性の遺伝の仕組みを説明すること
    5 遺伝子の塩基配列が、特定のタンパク質を構成するために用いられるアミノ酸の配列を決定することを述べる(ヌクレオチド構造の詳細に関する知識は不要である)
    6 アミノ酸の配列が異なれば、タンパク質分子の立体構造も異なることを説明する
    7 DNAが酵素、膜輸送体、神経伝達物質受容体を含むタンパク質の生成を制御することによって細胞機能をコントロールすることを説明する
    8 タンパク質の合成プロセスを以下に限定して説明する: • タンパク質をコードする遺伝子は核内に留まる • メッセンジャーRNA(mRNA)は遺伝子のコピーである • mRNAは核内で合成され、細胞質へ移動する • mRNAはリボソームを通る • リボソームはアミノ酸を組み合わせてタンパク質分子を合成する • アミノ酸の特定の配列はmRNA内の塩基配列によって決定される(転写や翻訳の詳細に関する知識は不要である)
    9 生物体のほぼすべての体細胞は同じ遺伝子を含んでいるが、ある特定の細胞ではその細胞が必要とする特定のタンパク質のみを合成するため、多くの遺伝子が発現しないことを説明する
    10 ハプロイド核とは、単一組の染色体を持つ核であることを説明する
    11 ディプロイド核とは、2組の染色体を持つ核であることを説明する
    12 ディプロイド細胞では各種類の染色体がペアで存在し、人間のディプロイド細胞には 23 対の染色体があることを述べる

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Chromosomes 染色体 are made of DNA, which carries the genetic information in units called genes 基因.

    • A gene is a length of DNA that codes 编码 for one protein 蛋白质.
    • An allele 等位基因 is an alternative form of a gene. For example, a gene for eye colour may have a brown allele and a blue allele.

    Sex chromosomes

    Sex is inherited through the sex chromosomes 性染色体. Females are XX and males are XY. An egg always carries an X; a sperm carries either an X or a Y, so the sperm decides the baby's sex. This gives a 1:1 ratio 比例 of girls to boys.

    日本語
    A model of the DNA double helix
    DNA carries inherited information in its double-helix structure.

    Chromosomes 染色体 are made of DNA, which carries the genetic information in units called genes 基因.

    • A gene is a length of DNA that codes 编码 for one protein 蛋白质.
    • An allele 等位基因 is an alternative form of a gene. For example, a gene for eye colour may have a brown allele and a blue allele.
    A zoom-in: the nucleus holds chromosomes; one chromosome is an X-shape carrying a gene as a coloured band; the chromosome is made of DNA, a double helix
    A chromosome is made of DNA and carries genes; a gene is a length of the DNA

    Sex chromosomes

    Sex is inherited through the sex chromosomes 性染色体. Females are XX and males are XY. An egg always carries an X; a sperm carries either an X or a Y, so the sperm decides the baby's sex. This gives a 1:1 ratio 比例 of girls to boys.

    A Punnett square for sex: the mother's eggs both carry X, the father's sperm carry X or Y; the offspring are XX (girl) or XY (boy) in a 1 to 1 ratio
    XX × XY gives a 1:1 ratio of girls to boys; the sperm decides the sex
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    chromosomes/ˈkrəʊməsəʊmz/ 染色体
    genes/dʒiːnz/ 遺伝子
    codes/kəʊdz/ コード
    allele/əˈliːl/ アルレル
    sex chromosomes/seks ˈkrəʊməsəʊmz/ 性染色体
    ratio/ˈreɪʃɪəʊ/ 比
    17.1

    How DNA controls the cell (Supplement)

    English

    The base sequence 碱基序列 of a gene sets the order of amino acids 氨基酸 in a protein. A different order of amino acids folds the protein into a different shape, and the shape decides its job. So DNA controls the cell by controlling which proteins are made — including enzymes 酶, membrane carriers and receptor proteins 受体蛋白 for neurotransmitters 神经递质.

    Most body cells hold the same genes, but each cell only expresses 表达 (switches on) the genes it needs, so it makes only the proteins for its own job.

    日本語

    The base sequence 碱基序列 of a gene sets the order of amino acids 氨基酸 in a protein. A different order of amino acids folds the protein into a different shape, and the shape decides its job. So DNA controls the cell by controlling which proteins are made — including enzymes 酶, membrane carriers and receptor proteins 受体蛋白 for neurotransmitters 神经递质.

    Most body cells hold the same genes, but each cell only expresses 表达 (switches on) the genes it needs, so it makes only the proteins for its own job.

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    proteins/ˈprəʊtiːnz/ タンパク質
    base sequence/beɪs ˈsiːkwəns/ 塩基配列
    amino acids/əˈmiːnəʊ ˈæsɪdz/ アミノ酸
    enzymes/ˈenzaɪmz/ 酵素
    receptor proteins/rɪˈseptə ˈprəʊtiːnz/ 受容体タンパク質
    neurotransmitters/ˈnjuːrətrænsmɪtəz/ 神経伝達物質
    expresses/ekˈspresɪz/ 発現する
    17.1

    Making a protein (Supplement)

    English

    A gene stays in the nucleus 细胞核, but proteins are made in the cytoplasm 细胞质. The link between them is messenger 信使 RNA (mRNA):

    1. mRNA is made in the nucleus as a copy of the gene.
    2. the mRNA moves out into the cytoplasm and passes through a ribosome 核糖体.
    3. the ribosome reads the mRNA's bases 碱基 and joins amino acids in the matching order to build the protein.
    日本語

    A gene stays in the nucleus 细胞核, but proteins are made in the cytoplasm 细胞质. The link between them is messenger 信使 RNA (mRNA):

    1. mRNA is made in the nucleus as a copy of the gene.
    2. the mRNA moves out into the cytoplasm and passes through a ribosome 核糖体.
    3. the ribosome reads the mRNA's bases 碱基 and joins amino acids in the matching order to build the protein.
    Protein synthesis: in the nucleus, mRNA copies a gene and moves to the cytoplasm, where a ribosome reads it and joins amino acids into a protein
    mRNA copies a gene, then a ribosome reads it to build a protein from amino acids
    Explore · ⁨探索⁩

    From gene to protein · ⁨遺伝子からタンパク質へ⁩

    Step along the DNA template: each base pairs to an mRNA base, and every three bases (a codon) codes for one amino acid in the protein. · ⁨DNAテンプレートに沿って進む:各塩基がmRNAの塩基と対になり、3つの塩基(コドン)ごとにタンパク質中的一个のアミノ酸をコードする。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    nucleus/ˈnjuːklɪəs/ 核
    cytoplasm/ˈsaɪtəplæzəm/ 細胞質
    messenger/ˈmesɪndʒə/ メッセンジャー
    ribosome/ˈriːbəʊsəʊm/ リボソーム
    bases/ˈbeɪsɪz/ 塩基
    17.2 17.3

    Cell division (Supplement)

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe mitosis as nuclear division giving rise to genetically identical cells (details of the stages of mitosis are not required)
    2 State the role of mitosis in growth, repair of damaged tissues, replacement of cells and asexual reproduction
    3 State that the exact replication of chromosomes occurs before mitosis
    4 State that during mitosis, the copies of chromosomes separate, maintaining the chromosome number in each daughter cell
    5 Describe stem cells as unspecialised cells that divide by mitosis to produce daughter cells that can become specialised for specific functions
    日本語
    コア サプリメント
    1 細胞分裂(ミトーシス)を、遺伝的に同一の細胞を生み出す核分裂として記述する(ミトーシスの各段階の詳細は不要)
    2 成長、損傷した組織の修復、細胞の交換、無性生殖におけるミトーシスの役割を述べる
    3 ミトーシス之前在染色体の正確な複製が行われることを述べる
    4 ミトーシス中に染色体の写し分離が行われ、各娘細胞の染色体数が維持されることを述べる
    5 幹細胞を、ミトーシスによって分裂し、特定の機能を持つ特分化した娘細胞を生成できる未分化細胞として記述する
    English
    Core Supplement
    1 State that meiosis is involved in the production of gametes
    2 Describe meiosis as a reduction division in which the chromosome number is halved from diploid to haploid resulting in genetically different cells (details of the stages of meiosis are not required)
    日本語
    コア サプリメント
    1 減数分裂が生殖細胞(遊離精・卵)の形成に関与することを述べる
    2 減数分裂を、二倍体から単倍体へ染色体数が半減する減少分裂として記述し、遺伝的に異なる細胞が生じることを説明する(減数分裂の各段階の詳細は不要)

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English
    Mitosis: one cell into two

    Body cells are diploid 二倍体 (two sets of chromosomes; humans have 23 pairs). Gametes are haploid 单倍体 (one set). Cells make new cells by nuclear division 分裂, of two kinds.

    Mitosis 有丝分裂:

    • makes two cells that are genetically identical to the parent cell.
    • the chromosomes are copied exactly (replication 复制) before division, so each daughter cell 子细胞 keeps the full chromosome number.
    • it is used for growth, repair of tissues, replacing old cells, and asexual reproduction 无性生殖.
    • stem cells 干细胞 are unspecialised cells that divide by mitosis; their daughter cells can then become specialised.

    Meiosis 减数分裂:

    • makes gametes 配子.
    • it is a reduction division: the chromosome number is halved, from diploid to haploid.
    • the cells it makes are genetically different from one another.
    日本語
    Mitosis: one cell into two
    A human karyotype: chromosomes arranged in pairs
    A karyotype shows the full set of chromosomes in a human cell.

    Body cells are diploid 二倍体 (two sets of chromosomes; humans have 23 pairs). Gametes are haploid 单倍体 (one set). Cells make new cells by nuclear division 分裂, of two kinds.

    Mitosis 有丝分裂:

    • makes two cells that are genetically identical to the parent cell.
    • the chromosomes are copied exactly (replication 复制) before division, so each daughter cell 子细胞 keeps the full chromosome number.
    • it is used for growth, repair of tissues, replacing old cells, and asexual reproduction 无性生殖.
    • stem cells 干细胞 are unspecialised cells that divide by mitosis; their daughter cells can then become specialised.

    Meiosis 减数分裂:

    • makes gametes 配子.
    • it is a reduction division: the chromosome number is halved, from diploid to haploid.
    • the cells it makes are genetically different from one another.
    Mitosis splits one cell into two identical diploid cells (for growth and repair); meiosis splits one cell into four different haploid gametes, each with half the chromosomes
    Mitosis makes two identical diploid cells; meiosis makes four different haploid gametes
    Explore · ⁨探索⁩

    Mitosis · ⁨有糸分裂⁩

    Mitosis makes two genetically identical cells — for growth, repair and asexual reproduction. · ⁨有糸分裂では、遺伝的に同一な細胞が2つ生成され、成長、修復、無性生殖に使われます。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    division/dɪˈvɪʒn/ 分裂
    diploid/ˈdɪplɔɪd/ 二倍体
    haploid/ˈhæplɔɪd/ 単倍体
    mitosis/maɪˈtəʊsɪs/ 有糸分裂
    replication/ˌreplɪˈkeɪʃn/ 複製
    daughter cell/ˈdɔːtə sel/ 娘細胞
    asexual reproduction/eɪˈsekʃuːəl rɪprəˈdʌkʃn/ 無性生殖
    stem cells/stem selz/ 幹細胞
    meiosis/meɪˈəʊsɪs/ 減数分裂
    gametes/ˈɡæmiːts/ 生殖胞(ガメート)
    17.4

    Inheritance: key words

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe inheritance as the transmission of genetic information from generation to generation
    2 Describe genotype as the genetic make-up of an organism and in terms of the alleles present
    3 Describe phenotype as the observable features of an organism
    4 Describe homozygous as having two identical alleles of a particular gene
    5 State that two identical homozygous individuals that breed together will be pure-breeding
    6 Describe heterozygous as having two different alleles of a particular gene
    7 State that a heterozygous individual will not be pure-breeding
    8 Describe a dominant allele as an allele that is expressed if it is present in the genotype
    9 Describe a recessive allele as an allele that is only expressed when there is no dominant allele of the gene present in the genotype
    10 Interpret pedigree diagrams for the inheritance of a given characteristic
    11 Use genetic diagrams to predict the results of monohybrid crosses and calculate phenotypic ratios, limited to 1:1 and 3:1 ratios 13 Explain how to use a test cross to identify an unknown genotype
    12 Use Punnett squares in crosses which result in more than one genotype to work out and show the possible different genotypes
    14 Describe codominance as a situation in which both alleles in heterozygous organisms contribute to the phenotype
    15 Explain the inheritance of ABO blood groups: phenotypes are A, B, AB and O blood groups and alleles are $I^A$, $I^B$ and $I^o$
    16 Describe a sex-linked characteristic as a feature in which the gene responsible is located on a sex chromosome and that this makes the characteristic more common in one sex than in the other
    17 Describe red-green colour blindness as an example of sex linkage
    18 Use genetic diagrams to predict the results of monohybrid crosses involving codominance or sex linkage and calculate phenotypic ratios
    日本語
    コア サプリメント
    1 遺伝を、世代から世代への遺伝情報の伝達として説明すること
    2 遺伝子型を、生物体の遺伝的構成および存在する対立遺伝子の観点から説明すること
    3 表現型を、生物体の観察可能な特徴として説明すること
    4 純合子(ホモ接合体)を、ある特定の遺伝子に対して2つの同一の対立遺伝子を持つこととして説明すること
    5 2つの同一の純合個体が交配すると、純系となることを述べる
    6 複合子(ヘテロ接合体)を、ある特定の遺伝子に対して2つの異なる対立遺伝子を持つこととして説明すること
    7 複合個体は純系ではないことを述べる
    8 優性遺伝子を、遺伝子型に存在する場合に発現する対立遺伝子として説明すること
    9 劣性遺伝子を、遺伝子型に優性遺伝子が存在しない場合にのみ発現する対立遺伝子として説明すること
    10 特定の形質の遺伝に対する家系図を解釈すること
    11 単一形質交配の結果を遺伝図式で予測し、表現型比(1:1 および 3:1 のみ)を計算する 13 テスト交配を用いて未知の遺伝子型を同定する方法を説明する
    12 複数の遺伝子型が得られる交配においてペンネット四角表を用い、考えうる異なる遺伝子型を求め、示す
    14 複完全優性とは、ヘテロ接合体における両方の対立遺伝子が表現型に寄与する状態であることを説明する
    15 ABO血液型の遺伝について説明する:表現型はA型、B型、AB型、O型であり、対立遺伝子は $I^A$, $I^B$, $I^o$ である
    16 性染色体連想特徴とは、その原因となる遺伝子が性染色体上に位置する特徴であり、このため特定の性別での発現が他方より多いことを説明する
    17 赤緑色覚欠如を性染色体連想の例として説明する
    18 複完全優性や性染色体連想を含む単一形質交配の結果を遺伝図式で予測し、表現型比を計算する

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Inheritance 遗传 is the passing of genetic information from one generation to the next. Learn these words:

    Word Meaning
    genotype 基因型 the alleles an organism has (its genetic make-up)
    phenotype 表现型 the features you can observe
    dominant 显性 allele shown in the phenotype even if only one copy is present (written as a capital letter, e.g. B)
    recessive 隐性 allele shown only when no dominant allele is present (small letter, e.g. b)
    homozygous 纯合子 two identical alleles (BB or bb); these breed true, or pure-breeding 纯种
    heterozygous 杂合子 two different alleles (Bb); not pure-breeding
    日本語

    Inheritance 遗传 is the passing of genetic information from one generation to the next. Learn these words:

    Genotype to phenotype: BB and Bb give brown eyes; bb gives blue. B is dominant, b is recessive
    A dominant allele shows with one copy; a recessive needs two
    Word Meaning
    genotype 基因型 the alleles an organism has (its genetic make-up)
    phenotype 表现型 the features you can observe
    dominant 显性 allele shown in the phenotype even if only one copy is present (written as a capital letter, e.g. B)
    recessive 隐性 allele shown only when no dominant allele is present (small letter, e.g. b)
    homozygous 纯合子 two identical alleles (BB or bb); these breed true, or pure-breeding 纯种
    heterozygous 杂合子 two different alleles (Bb); not pure-breeding
    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    inheritance/ɪnˈherɪtəns/ 相続
    genotype/ˈdʒenətaɪp/ 遺伝子型
    phenotype/ˈfenətaɪp/ 表現型
    dominant/ˈdɒmɪnənt/ 優位な
    recessive/rɪˈsesɪv/ 劣性
    homozygous/ˌhɒməˈzɪɡəs/ 純合体
    pure-breeding/pjʊə ˈbriːdɪŋ/ 純系
    heterozygous/ˌhetrəˈzɪɡəs/ 複合体
    17.4

    Monohybrid crosses

    English

    To predict the offspring of a cross 杂交 involving one gene, use a genetic diagram or a Punnett square 庞纳特方格:

    • write each parent's genotype, then the gametes (each gamete carries one allele).
    • combine them in a grid to find the possible offspring genotypes and phenotypes.

    Two heterozygous parents (Bb × Bb) give a 3:1 ratio of dominant to recessive. A heterozygous crossed with a homozygous recessive (Bb × bb) gives a 1:1 ratio. You can also read a pedigree diagram 系谱图 (a family tree) to follow a feature and work out genotypes.

    (Supplement) A test cross 测交 finds an unknown genotype: cross the unknown with a homozygous recessive. If any offspring show the recessive feature, the unknown must have been heterozygous.

    Worked example. Brown eyes (B) are dominant to blue (b). Two brown-eyed parents have a blue-eyed child. Give the parents' genotypes, and the chance that their next child has blue eyes. Start from the child: blue is recessive, so the child must be bb, and it got one b from each parent. So each parent carries a b. But both parents show brown eyes, so each must also carry a B: both parents are Bb. The Punnett square for Bb × Bb gives BB, Bb, Bb and bb, so the chance of a blue-eyed child is 1 in 4 (25%). Always work backwards from the recessive individual - a recessive phenotype pins a genotype exactly, and the rest follows. The 25% applies to each child on its own: three brown-eyed children do not make the fourth blue.

    日本語

    To predict the offspring of a cross 杂交 involving one gene, use a genetic diagram or a Punnett square 庞纳特方格:

    • write each parent's genotype, then the gametes (each gamete carries one allele).
    • combine them in a grid to find the possible offspring genotypes and phenotypes.

    Two heterozygous parents (Bb × Bb) give a 3:1 ratio of dominant to recessive. A heterozygous crossed with a homozygous recessive (Bb × bb) gives a 1:1 ratio. You can also read a pedigree diagram 系谱图 (a family tree) to follow a feature and work out genotypes.

    A Punnett square for Bb × Bb: the four offspring boxes are BB, Bb, Bb and bb, giving three with the dominant feature and one with the recessive feature — a 3 to 1 ratio
    A Punnett square for Bb × Bb gives a 3:1 ratio of dominant to recessive

    (Supplement) A test cross 测交 finds an unknown genotype: cross the unknown with a homozygous recessive. If any offspring show the recessive feature, the unknown must have been heterozygous.

    Worked example. Brown eyes (B) are dominant to blue (b). Two brown-eyed parents have a blue-eyed child. Give the parents' genotypes, and the chance that their next child has blue eyes. Start from the child: blue is recessive, so the child must be bb, and it got one b from each parent. So each parent carries a b. But both parents show brown eyes, so each must also carry a B: both parents are Bb. The Punnett square for Bb × Bb gives BB, Bb, Bb and bb, so the chance of a blue-eyed child is 1 in 4 (25%). Always work backwards from the recessive individual - a recessive phenotype pins a genotype exactly, and the rest follows. The 25% applies to each child on its own: three brown-eyed children do not make the fourth blue.

    Explore · ⁨探索⁩

    Predicting a genetic cross · ⁨遺伝組換えの予測⁩

    A Punnett square shows the possible combinations of alleles offspring can inherit from two parents. · ⁨パネッテ正方形は、2人の親から子孫が受け継げる可能性のあるアルレルの組み合わせを示します。⁩

    Explore · ⁨探索⁩

    A monohybrid cross · ⁨単一形質交配⁩

    Set each parent's genotype and read the offspring. Two heterozygotes (Aa × Aa) give a 3 : 1 ratio. · ⁨各親の遺伝子型を設定し、子孫を読み取れ。ヘテロ接合体2つ(Aa × Aa)から3 : 1の比率が出る。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    cross/krɒs/ クロス
    Punnett square/ˈpʌnɪt skweə/ ペンネット表
    pedigree diagram/ˈpedɪɡriː ˈdaɪəɡræm/ 家系図
    test cross/test krɒs/ テスト交配
    17.4

    Codominance and blood groups (Supplement)

    English

    In codominance 共显性, both alleles in a heterozygous organism show in the phenotype.

    The ABO blood groups 血型 are an example. The alleles are $I^A$, $I^B$ and $I^o$. The alleles $I^A$ and $I^B$ are codominant, while $I^o$ is recessive:

    • $I^A I^A$ or $I^A I^o$ → group A
    • $I^B I^B$ or $I^B I^o$ → group B
    • $I^A I^B$ → group AB (both alleles shown)
    • $I^o I^o$ → group O
    日本語

    In codominance 共显性, both alleles in a heterozygous organism show in the phenotype.

    The ABO blood groups 血型 are an example. The alleles are $I^A$, $I^B$ and $I^o$. The alleles $I^A$ and $I^B$ are codominant, while $I^o$ is recessive:

    • $I^A I^A$ or $I^A I^o$ → group A
    • $I^B I^B$ or $I^B I^o$ → group B
    • $I^A I^B$ → group AB (both alleles shown)
    • $I^o I^o$ → group O
    Explore · ⁨探索⁩

    Codominance cross · ⁨共役性の組換え⁩

    When both alleles show in the phenotype (codominance), the heterozygote shows BOTH features — work it out with a Punnett square. · ⁨両方のアルレールが表現型に現れる場合(共役性)、複合ヘテロ接合体は BOTH の特徴を示します—パネッテ正方形を使って計算します。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    codominance/ˈkəʊdəmɪnəns/ 共優性
    blood groups/blʌd ɡruːps/ 血液型
    17.4

    Sex linkage (Supplement)

    English

    A sex-linked 伴性遗传 characteristic is controlled by a gene on a sex chromosome (usually the X). Because males have only one X chromosome, a recessive allele on it always shows in males, so the feature is more common in males than in females.

    Red-green colour blindness 色盲 is an example: the recessive allele is on the X chromosome, so it is much more common in boys than in girls.

    日本語

    A sex-linked 伴性遗传 characteristic is controlled by a gene on a sex chromosome (usually the X). Because males have only one X chromosome, a recessive allele on it always shows in males, so the feature is more common in males than in females.

    Red-green colour blindness 色盲 is an example: the recessive allele is on the X chromosome, so it is much more common in boys than in girls.

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    sex-linked/seks lɪŋkt/ 性染色体連座
    colour blindness/ˈkʌlə ˈblaɪndnəs/ 色覚異常
    17.4

    Exam tips

    • Gene = a length of DNA coding for a protein. Allele = one form of a gene.
    • Genotype = the alleles present; phenotype = what you see. Homozygous = two same; heterozygous = two different.
    • Dominant shows with one copy; recessive needs two copies.
    • Learn to draw a Punnett square. Bb × Bb → 3:1; Bb × bb → 1:1.
    • (Supplement) Codominance: both alleles show (blood group AB). Sex linkage: a gene on the X, more common in boys (colour blindness).
  • 18

    Variation and selection · ⁨変異と自然選択⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    18.1

    Variation · ⁨変異⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe variation as differences between individuals of the same species
    2 State that continuous variation results in a range of phenotypes between two extremes; examples include body length and body mass
    3 State that discontinuous variation results in a limited number of phenotypes with no intermediates; examples include ABO blood groups, seed shape in peas and seed colour in peas
    4 State that discontinuous variation is usually caused by genes only and continuous variation is caused by both genes and the environment
    5 Investigate and describe examples of continuous and discontinuous variation
    6 Describe mutation as genetic change 9 Describe gene mutation as a random change in the base sequence of DNA
    7 State that mutation is the way in which new alleles are formed 10 State that mutation, meiosis, random mating and random fertilisation are sources of genetic variation in populations
    8 State that ionising radiation and some chemicals increase the rate of mutation
    日本語
    コア サプリメント
    1 変異とは、同一種の個体間の違いであることを説明する
    2 連続的変異は2つの極端の間にある表現型の範囲をもたらすことを述べる;例として体長や体重がある
    3 不連続的変異は中間形なく限られた数の表現型をもたらすことを述べる;例としてABO血液型、マメの種子形状、マメの種子色がある
    4 不連続的変異は通常遺伝子のみによって引き起こされ、連続的変異は遺伝子と環境の両方によって引き起こされることを述べる
    5 連続的変異および不連続的変異の例を調査・説明する
    6 突然変異を遺伝的な変化として説明する 9 遺伝子突然変異とはDNA塩基配列のランダムな変化であることを述べる
    7 突然変異が新しい対立遺伝子の形成方法であることを述べる 10 突然変異、減数分裂、ランダム交尾、ランダム受精が集団内の遺伝的多様性の源であることを述べる
    8 イオン化放射線やある化学物質が突然変異の頻度を高めることを述べる

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Variation 变异 means the differences between individuals of the same species 物种. There are two types:

    • continuous variation 连续变异 — a smooth range of phenotypes 表现型 between two extremes (for example body length and body mass).
    • discontinuous variation 不连续变异 — a few separate phenotypes with nothing in between (for example ABO blood groups 血型, or seed shape in peas).

    Discontinuous variation is usually caused by genes 基因 only. Continuous variation is caused by both genes and the environment 环境 — for example, your height depends on your genes and also on your diet.

    Mutation

    A mutation 突变 is a genetic change. Mutations are the way new alleles 等位基因 are made, so they are the original source of all variation. (Supplement) A gene mutation 基因突变 is a random change in the base sequence 碱基序列 of DNA.

    Ionising radiation 电离辐射 (such as X-rays) and some chemicals raise the rate 速率 of mutation. (Supplement) Other sources of genetic variation are meiosis 减数分裂, random mating and random fertilisation 受精.

    日本語
    大勢の人々
    人々は多くの遺伝的特徴において大きな変動を示す。

    変動とは、同じ種内の個体間の違いを指す。2つのタイプがある:

    • 連続変動 — 2つの極端の間で滑らかな範囲の表現型(例えば、身長や体重)。
    • 不連続変動 — 間に什么都没有な少数の独立した表現型(例えば、ABO血液型やマメの種子形状)。

    不連続変動は通常遺伝子のみによって生じる。連続変動は遺伝子と環境の両方によって生じる— 例えば、あなたの身長は遺伝子にも依存し、食事にも依存する。

    2つのグラフ:連続変動は身長の滑らかな釣鐘型の曲線、不連続変動は血液型O, A, B, ABのための4つの別々の棒グラフ
    連続変異は滑らかな範囲であり、不連続変異は別々のグループに分かれる

    変異

    変異は遺伝的な変化である。変異は新しい 対立遺伝子が生じる方法であり、すべての変動の元の源である。(補足) 遺伝子変異はDNAの塩基配列におけるランダムな変化である。

    DNA塩基の変化が新しい対立遺伝子を作る
    突然変異がDNA塩基を変化させ、新しい対立遺伝子を作る

    イオン化放射線(X線など)や一部の化学物質は変異率を上げる。(補足) 遺伝的多様性の他の源は減数分裂、ランダム交尾、およびランダム受精である。

    Explore · ⁨探索⁩

    Variation lab · ⁨変異の観察実験⁩

    Classify examples of variation by pattern and cause. · ⁨変異の例をパターンと原因に基づいて分類せよ。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    variation/ˌveərɪˈeɪʃn/ 変異
    species/ˈspiːsiːz/ 種
    continuous variation/kənˈtɪnjuːəs ˌveərɪˈeɪʃn/ 連続変異
    phenotypes/ˈfenətaɪps/ 表現型
    discontinuous variation/dɪskənˈtɪnjuːəs ˌveərɪˈeɪʃn/ 不連続変異
    ABO blood groups/ˌeɪ biː ˈəʊ blʌd ɡruːps/ ABO血液型
    genes/dʒiːnz/ 遺伝子
    environment/enˈvaɪrənmənt/ 環境
    mutation/mjuːˈteɪʃn/ 突然変異
    alleles/əˈliːlz/ アレル
    gene mutation/dʒiːn mjuːˈteɪʃn/ 遺伝子突然変異
    base sequence/beɪs ˈsiːkwəns/ 塩基配列
    ionising radiation/ˈaɪənaɪzɪŋ ˌreɪdɪˈeɪʃn/ 電離放射線
    rate/reɪt/ 速度
    meiosis/meɪˈəʊsɪs/ 減数分裂
    fertilisation/ˌfɜːtɪlaɪˈzeɪʃn/ 受精
    adaptive feature/əˈdæptɪv ˈfiːtʃə/ 適応形質
    inherited/ɪnˈherɪtɪd/ 遺伝する
    survive/səˈvaɪv/ 生存する
    reproduce/rɪprəˈdjuːs/ 繁殖する
    hydrophytes/ˈhaɪdrəfaɪts/ 水生植物
    xerophytes/ˈzɪərəfaɪts/ 乾燥地植物
    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    18.2

    Adaptive features · ⁨適応的特徴⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe an adaptive feature as an inherited feature that helps an organism to survive and reproduce in its environment
    2 Interpret images or other information about a species to describe its adaptive features
    3 Explain the adaptive features of hydrophytes and xerophytes to their environments
    日本語
    コア サプリメント
    1 適応的特徴とは、生物が環境内で生存し繁殖するために役立つ遺伝的に受け継がれた特徴であることを説明する
    2 種に関する画像やその他の情報を解釈して、その適応的特徴を説明する
    3 水生植物および乾燥耐性植物の適応的特徴について、それらがそれぞれの環境に適応している点を説明する

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    An adaptive feature 适应特征 is an inherited 遗传 feature that helps an organism to survive 生存 and reproduce 生殖 in its environment.

    (Supplement)

    • hydrophytes 水生植物 (water plants) have features such as air spaces to help them float, and stomata on the upper leaf surface.
    • xerophytes 旱生植物 (desert plants) have features such as a thick waxy cuticle, few small stomata, and the ability to store water — all to reduce water loss.
    日本語

    適応的特徴とは、生物が環境内で生存し繁殖するのに役立つ遺伝的特徴である。

    砂丘と山脈を背景に裸の砂漠の地面に立つ一匹のラクダ
    ラクダは砂漠生活に適応しており、背中に脂肪を蓄え、長期間水なしで生きられる

    (補足)

    • 水生植物(水中植物)は浮くのを助ける気腔や、葉の上表面にある気孔などの特徴を持つ。
    • 乾燥耐性植物(砂漠植物)は厚いワックス層、少ない小さな気孔、水を蓄える能力などを持つ— これらはすべて水分蒸散を減らすためである。
    Explore · ⁨探索⁩

    Selection shapes adaptations · ⁨自然選択が適応を形作る⁩

    On a dark, sooty tree the better-camouflaged moths survive and breed, so the population shifts — adaptive features arise by natural selection. · ⁨暗く煤けた樹木の上では、擬態に優れたガ mothが生存して繁殖し、集団が変化する — 自然選択によって適応的特徴が生じる。⁩

    18.3

    Natural selection · ⁨自然選択⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe natural selection with reference to: (a) genetic variation within populations (b) production of many offspring (c) struggle for survival, including competition for resources (d) a greater chance of reproduction by individuals that are better adapted to the environment than others (e) these individuals pass on their alleles to the next generation 4 Describe adaptation as the process, resulting from natural selection, by which populations become more suited to their environment over many generations
    5 Describe the development of strains of antibiotic resistant bacteria as an example of natural selection
    2 Describe selective breeding with reference to: (a) selection by humans of individuals with desirable features (b) crossing these individuals to produce the next generation (c) selection of offspring showing the desirable features
    3 Outline how selective breeding by artificial selection is carried out over many generations to improve crop plants and domesticated animals and apply this to given contexts 6 Outline the differences between natural and artificial selection
    日本語
    コア サプリメント
    1 自然選択を以下に関連付けて説明する:(a) 集団内における遺伝的多様性 (b) 多数の子供の産生 (c) 生存競争、特に資源に対する競争を含む (d) 環境により良く適応した個体による繁殖の機会が増大すること (e) これらの個体が対立遺伝子を次世代へ伝えること 4 自然選択の結果として、集団が多世代にわたって環境により適合していくプロセスとして適応を説明する
    5 抗生物質耐性菌の株の発達を自然選択の例として説明する
    2 人工選択を以下に関連付けて説明する:(a) 人間による望ましい特徴を持つ個体の選抜 (b) これら個体を交配して次世代を生むこと (c) 望ましい特徴を示す子孫の選抜
    3 人工選択による作物および家畜の改良が何世代にもわたってどのように行われるかを概説し、与えられた文脈に適用する 6 自然選択と人工選択の違いを概説する

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English
    Natural selection: the peppered moth

    Natural selection 自然选择 explains how a species becomes better suited to its environment:

    1. there is genetic variation in a population (caused by mutation).
    2. organisms produce many offspring 后代 — more than can survive.
    3. there is a struggle to survive, with competition 竞争 for resources 资源 such as food and space.
    4. the individuals that are better adapted 适应 are more likely to survive and reproduce.
    5. they pass on their alleles, so the helpful alleles become more common in the next generation.

    (Supplement) Over many generations this makes the population more suited to its environment; this process is called adaptation. A clear example is antibiotic 抗生素-resistant bacteria 细菌: a few bacteria carry a resistant 耐药 allele and survive the antibiotic, then multiply, until the whole population is resistant.

    Worked example. A moth species is mostly pale. Soot darkens the tree trunks the moths rest on, and within a few decades most of the moths are dark. Explain by natural selection. Variation is already there: a few dark moths exist by chance, caused by mutation. On sooty bark the dark moths are better camouflaged, so birds eat fewer of them and they are more likely to survive. The survivors reproduce and pass the allele for dark colour to their offspring, so it becomes more common each generation until most moths are dark. Follow the chain: variation, survival, reproduction, the allele becomes more common. The moths did not turn dark in order to hide - the dark ones simply survived more often.

    日本語
    自然選択:ハダカガの蛾

    自然選択は、ある種が環境により適合するようになるプロセスを説明する:

    1. 集団内に遺伝的多様性がある(変異によって生じる)。
    2. 生物は多数の生殖細胞を生む— 生存できる数より多い。
    3. 生存の競争があり、食物や空間のような資源に対する競争がある。
    4. より良く適応した個体が生存し繁殖する可能性が高い。
    5. 彼らは対立遺伝子を伝えるため、有益な対立遺伝子が次の世代でより多くなる。
    自然選択のフローチャート:集団内の変異、生存可能な数より多い後代、争いと競争、最も適応した個体の生存と繁殖、そして対立遺伝子の伝達
    自然選択: 最も適応した個体が生存・繁殖し、対立遺伝子を後世に伝える
    暗く、ほぼ黒い Peppered moth が淡い織り目のある表面に平らに翼を広げて留まっている写真
    ススジガの暗色(メラーニク)型 — 煤で黒ずんだ樹皮で有利な型

    (補足) 多くの世代にわたってこれにより、集団は環境により適合するようになり、このプロセスは適応と呼ばれる。明確な例は抗生物質耐性細菌である:いくつかの細菌は耐性対立遺伝子を持ち、抗生物質に耐えて生存し、増殖し、最終的に集団全体が耐性となる。

    ** worked example.** あるガの種は主に淡い色である。煤がガの留まる樹幹を暗くし、数十年のうちにほとんどのガが暗くなった。自然選択によって説明せよ。変異 は既に存在する:偶然に少数の暗いガが存在し、これは突然変異によって生じる。煤で汚れた樹皮では暗いガはより良いカモフラージュとなるため、鳥はそれらを fewer に食べ、それらは生存する確率が高くなる。生存者は繁殖し、暗い色の対立遺伝子を子孫に伝える。したがって、各世代でその頻度が増加し、最終的にほとんどのガが暗くなる。この連鎖を追う:変異、生存、繁殖、対立遺伝子の頻度が上昇する。ガは隠れるために暗くなったわけではない——単に暗い個体の方が多く生存しただけである。

    Explore · ⁨探索⁩

    Natural selection · ⁨自然選択⁩

    Individuals best suited to their environment survive and pass on their genes — so the population changes over time. · ⁨環境に最も適応した個体が生存し、遺伝子を後世に伝える — 結果として集団は時間とともに変化する。⁩

    Explore · ⁨探索⁩

    Natural selection · ⁨自然選択⁩

    Run the generations: birds eat the moths that stand out, so the camouflaged ones survive and breed — the population shifts to match the forest. · ⁨世代を重ねる:鳥が目立つ蛾を食べるため、擬態に優れた蛾が生存・繁殖し — 集団は森の色に合わせる。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    natural selection/ˈnætʃərəl sɪˈlekʃn/ 自然選択
    many offspring/ˈmeni ˈɒfsprɪŋ/ 多数の子供
    competition/ˌkɒmpəˈtɪʃn/ 競争
    resources/rɪˈzɔːsɪz/ 資源
    adapted/əˈdæptɪd/ 適応
    antibiotic/ˌæntɪbaɪˈɒtɪk/ 抗生物質
    bacteria/bækˈtɪərɪə/ 細菌
    resistant/rɪˈzɪstənt/ 耐性
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    18.3

    Selective breeding · ⁨選抜育種⁩

    English

    In selective breeding 选择育种 (also called artificial selection 人工选择), humans choose which organisms breed:

    1. choose the individuals that have the features you want.
    2. cross them to produce the next generation.
    3. choose the offspring that show those features, and repeat over many generations.

    This is used to improve crops 农作物 (for example a higher yield) and farm animals (for example cows that give more milk).

    (Supplement) The key difference: in natural selection the environment decides which individuals survive; in artificial selection humans decide.

    日本語

    選抜育種(または人工選択)において、人間はどの生物を繁殖させるかを選択する:

    1. 目的とする特徴を持つ個体を選ぶ。
    2. 交配させて次の世代を生む。
    3. その特徴を示す子来选择を選び、何世代にもわたって繰り返す。
    選抜育種のフローチャート:望む特徴を持つ親を選び、繁殖させ、最も優れた子来选择を選び、改良された作物や家畜を得るために何世代にもわたって繰り返す
    選抜育種では、人間が何世代にわたってどの生物を交配させるかを選ぶ

    これは作物(例:収量向上)や家畜(例:乳量の多い牛)の改良に用いられる。

    (補足) 主な違い:自然選択では環境がどの個体が生存するかを決めるのに対し、人工選択では人間が決める。

    黒と白の乳牛の群れが厩舎内にいる写真、すべて同じ品種
    乳牛:乳収量を目的とした選抜育種の世代
    Explore · ⁨探索⁩

    Selective breeding · ⁨品種改良⁩

    Humans choose which organisms breed, to develop a useful feature over many generations. · ⁨人間は有用な特徴を長期間かけて育つよう、どの個体を繁殖させるかを意図的に選ぶ。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    selective breeding/sɪˈlektɪv ˈbriːdɪŋ/ 選抜育種
    artificial selection/ˌɑːtɪˈfɪʃl sɪˈlekʃn/ 人工選択
    crops/krɒps/ 作物
    18.3

    Exam tips · ⁨試験対策⁩

    English
    • Continuous variation = a range (genes + environment); discontinuous = separate groups (genes only).
    • Mutation makes new alleles — the source of all variation. Radiation and some chemicals raise the mutation rate.
    • Natural selection: variation → too many offspring → struggle and competition → the best-adapted survive and reproduce → they pass on their alleles.
    • Antibiotic resistance in bacteria is natural selection in action.
    • Selective breeding (artificial selection): humans pick the parents; in natural selection, the environment "picks".
    日本語
    • 連続的変異=範囲(遺伝子+環境)、不連続変異=別々のグループ(遺伝子のみ)。
    • 突然変異は新たな対立遺伝子を生み出し、すべての変異の源である。放射線や特定の化学物質は突然変異率を上昇させる。
    • 自然選択:変異 → 過剰な産仔数 → 闘争と競争 → 最も適応した個体が生存・繁殖 → 対立遺伝子が伝達される。
    • バクテリアの抗生物質耐性は、自然選択の実際の作用である。
    • 選抜育種(人工選択):人間が親を選ぶ;自然選択では環境が「選ぶ」。
  • 19

    Organisms and their environment · ⁨生物とその環境⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    19.1

    Energy flow

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 State that the Sun is the principal source of energy input to biological systems
    2 Describe the flow of energy through living organisms, including light energy from the Sun and chemical energy in organisms, and its eventual transfer to the environment
    日本語
    コア サプリメント
    1 太陽が生物系へのエネルギー入力の主要な源であることを述べる
    2 生物体内でのエネルギーの流れ、太陽からの光エネルギーや生物内の化学エネルギー、そして最終的に環境への転移について説明する

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    The Sun is the main source of energy 能量 for almost all life. Plants capture light energy by photosynthesis 光合作用 and store it as chemical energy in food. This energy then passes from organism to organism as they feed. At every step, some energy is lost (mostly as heat from respiration 呼吸作用) to the environment 环境. Energy flows one way — it is not recycled.

    日本語

    The Sun is the main source of energy 能量 for almost all life. Plants capture light energy by photosynthesis 光合作用 and store it as chemical energy in food. This energy then passes from organism to organism as they feed. At every step, some energy is lost (mostly as heat from respiration 呼吸作用) to the environment 环境. Energy flows one way — it is not recycled.

    Explore · ⁨探索⁩

    Energy flow through a food chain

    Energy from the Sun enters living things through plants, then passes along the food chain — losing a lot at each step.

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    energy/ˈenədʒi/ エネルギー
    photosynthesis/ˌfəʊtəʊˈsɪnθəsɪs/ 光合成
    respiration/ˌrespɪˈreɪʃn/ 呼吸作用
    environment/enˈvaɪrənmənt/ 環境
    19.2

    Food chains and food webs

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe a food chain as showing the transfer of energy from one organism to the next, beginning with a producer
    2 Construct and interpret simple food chains
    3 Describe a food web as a network of interconnected food chains and interpret food webs
    4 Describe a producer as an organism that makes its own organic nutrients, usually using energy from sunlight, through photosynthesis
    5 Describe a consumer as an organism that gets its energy by feeding on other organisms
    6 State that consumers may be classed as primary, secondary, tertiary and quaternary according to their position in a food chain
    7 Describe a herbivore as an animal that gets its energy by eating plants
    8 Describe a carnivore as an animal that gets its energy by eating other animals
    9 Describe a decomposer as an organism that gets its energy from dead or waste organic material
    10 Use food chains and food webs to describe the impact humans have through overharvesting of food species and through introducing foreign species to a habitat
    11 Draw, describe and interpret pyramids of numbers and pyramids of biomass 15 Draw, describe and interpret pyramids of energy
    12 Discuss the advantages of using a pyramid of biomass rather than a pyramid of numbers to represent a food chain 16 Discuss the advantages of using a pyramid of energy rather than pyramids of numbers or biomass to represent a food chain
    13 Describe a trophic level as the position of an organism in a food chain, food web or ecological pyramid
    14 Identify the following as the trophic levels in food webs, food chains and ecological pyramids: producers, primary consumers, secondary consumers, tertiary consumers and quaternary consumers
    17 Explain why the transfer of energy from one trophic level to another is often not efficient
    18 Explain, in terms of energy loss, why food chains usually have fewer than five trophic levels
    19 Explain why it is more energy efficient for humans to eat crop plants than to eat livestock that have been fed on crop plants
    日本語
    コア サプリメント
    1 食物連鎖とは、生産者から始まり、一つの生物から次の生物へとエネルギーが移動することを示すものであることを説明する
    2 簡単な食物連鎖を作成・解釈する
    3 食物網とは相互に接続された食物連鎖のネットワークであることを説明し、食物網を解釈する
    4 生産者とは、光合成を通じて通常日光のエネルギーを用いて自ら有機栄養分を合成する生物であることを説明する
    5 消費者とは、他の生物を摂食することでエネルギーを得る生物であることを説明する
    6 消費者は食物連鎖における位置に基づき、一次、二次、三次、四次消費者に分類されることを述べる
    7 草食動物とは、植物を食べることでエネルギーを得る動物であることを説明する
    8 肉食動物とは、他の動物を食べることでエネルギーを得る動物であることを説明する
    9 分解者とは、死んだ生物や廃棄物などの有機物からエネルギーを得る生物であることを説明する
    10 食物連鎖および食物網を用いて、過剰採捕や外来種の導入が人類に与える影響について説明する
    11 個体数ピラミッドおよび生物量ピラミッドを描き、説明・解釈する 15 エネルギーピラミッドを描き、説明・解釈する
    12 食物連鎖を表す際、個体数ピラミッドよりも生物量ピラミッドを用いる利点について議論する 16 食物連鎖を表す際、個体数ピラミッドや生物量ピラミッドよりもエネルギーピラミッドを用いる利点について議論する
    13 栄養段階とは、食物連鎖、食物網、あるいは生態ピラミッドにおける生物の位置であることを説明する
    14 以下のものを食物網、食物鎖、および生態ピラミッドにおける栄養段階として特定せよ:生産者、一次消費者、二次消費者、三次消費者、四次消費者
    17 一つの栄養段階から次の栄養段階へのエネルギー移動がしばしば非効率である理由を説明せよ
    18 エネルギーの損失の観点から、食物鎖が通常5つの栄養段階より少ない理由を説明せよ
    19 人間が飼育作物を直接食べることは、飼育作物で飼育された家畜を食べるよりもエネルギー効率がよい理由を説明せよ

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    A food chain 食物链 shows the transfer of energy from one organism to the next, starting with a producer. Each arrow points in the direction the energy flows:

    grass → rabbit → fox

    A food web 食物网 is many food chains linked together.

    Producers, consumers and decomposers

    Type Meaning
    producer 生产者 makes its own food (organic nutrients 营养物质), usually by photosynthesis
    consumer 消费者 gets its energy by feeding on other organisms
    herbivore 食草动物 a consumer that eats plants
    carnivore 食肉动物 a consumer that eats other animals
    decomposer 分解者 gets its energy from dead or waste material, causing decomposition 分解

    Consumers are named by their position: a primary consumer eats the producer; a secondary consumer eats the primary consumer; then come tertiary and quaternary consumers.

    Trophic levels and pyramids

    A trophic level 营养级 is the position of an organism in a food chain (producers first, then primary consumers, and so on). You can show a food chain as a pyramid 金字塔:

    • a pyramid of numbers counts the organisms at each level.
    • a pyramid of biomass 生物量 shows the total mass at each level — usually a better picture, because it does not depend on how big the organisms are.
    • (Supplement) a pyramid of energy shows the energy at each level — the most useful picture of all.

    Energy loss along a chain (Supplement)

    Only about 10% of the energy at one trophic level passes to the next. The rest is lost as heat (from respiration), in movement, and in waste. Because so much energy is lost, food chains usually have fewer than five trophic levels. It is more energy-efficient for people to eat crop plants 农作物 directly than to eat animals that were fed on those crops, because each extra level wastes energy.

    Worked example. The producers in a field trap 40 000 kJ of energy. Roughly how much reaches a secondary consumer, and why do food chains stay short? About 10% passes on at each step. Primary consumers receive 10% of 40 000 = 4000 kJ. Secondary consumers receive 10% of 4000 = 400 kJ - only 1% of what the plants trapped. After a few levels too little energy is left to support another one, which is why chains rarely pass five levels. Apply the 10% again at every step, not once for the whole chain.

    Human impact

    Humans can damage food webs by:

    • overharvesting 过度捕捞 — taking too many of one species (such as overfishing), so its numbers crash.
    • introducing a foreign species 外来物种 — a new species may have no predators and may crowd out native species.
    日本語
    Elephants in an African savanna
    A savanna ecosystem: organisms linked by feeding relationships.

    A food chain 食物链 shows the transfer of energy from one organism to the next, starting with a producer. Each arrow points in the direction the energy flows:

    grass → rabbit → fox

    A food chain: grass (producer) to rabbit (primary consumer) to fox (secondary consumer), with arrows showing the energy flowing along the chain
    A food chain: arrows show energy passing from producer to consumers

    A food web 食物网 is many food chains linked together.

    A food web: grass and clover are eaten by a rabbit, insect and mouse, which are in turn eaten by a fox and a bird, with arrows showing the energy flow
    A food web is several food chains linked together

    Producers, consumers and decomposers

    Type Meaning
    producer 生产者 makes its own food (organic nutrients 营养物质), usually by photosynthesis
    consumer 消费者 gets its energy by feeding on other organisms
    herbivore 食草动物 a consumer that eats plants
    carnivore 食肉动物 a consumer that eats other animals
    decomposer 分解者 gets its energy from dead or waste material, causing decomposition 分解

    Consumers are named by their position: a primary consumer eats the producer; a secondary consumer eats the primary consumer; then come tertiary and quaternary consumers.

    Trophic levels and pyramids

    A trophic level 营养级 is the position of an organism in a food chain (producers first, then primary consumers, and so on). You can show a food chain as a pyramid 金字塔:

    • a pyramid of numbers counts the organisms at each level.
    • a pyramid of biomass 生物量 shows the total mass at each level — usually a better picture, because it does not depend on how big the organisms are.
    • (Supplement) a pyramid of energy shows the energy at each level — the most useful picture of all.
    A pyramid with producers at the wide base, then primary consumers, secondary consumers and a top carnivore at the narrow tip; energy is lost as heat at each level, so only about 10% passes up
    Only about 10% of energy passes up each level, so the levels get smaller

    Energy loss along a chain (Supplement)

    Only about 10% of the energy at one trophic level passes to the next. The rest is lost as heat (from respiration), in movement, and in waste. Because so much energy is lost, food chains usually have fewer than five trophic levels. It is more energy-efficient for people to eat crop plants 农作物 directly than to eat animals that were fed on those crops, because each extra level wastes energy.

    Worked example. The producers in a field trap 40 000 kJ of energy. Roughly how much reaches a secondary consumer, and why do food chains stay short? About 10% passes on at each step. Primary consumers receive 10% of 40 000 = 4000 kJ. Secondary consumers receive 10% of 4000 = 400 kJ - only 1% of what the plants trapped. After a few levels too little energy is left to support another one, which is why chains rarely pass five levels. Apply the 10% again at every step, not once for the whole chain.

    Human impact

    Humans can damage food webs by:

    • overharvesting 过度捕捞 — taking too many of one species (such as overfishing), so its numbers crash.
    • introducing a foreign species 外来物种 — a new species may have no predators and may crowd out native species.
    Explore · ⁨探索⁩

    Food web energy route

    Move energy from producer to consumers and see why each link loses energy.

    Explore · ⁨探索⁩

    Build the pyramid of energy

    Drag the energy the plants capture and watch only a tenth pass up each level — so the top predator is left with almost nothing.

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    food chain/fuːd tʃeɪn/ 食物鎖
    food web/fuːd web/ 食物網
    producer/prəˈdjuːsə/ 生産者
    nutrients/ˈnjuːtrɪənts/ 栄養素
    consumer/kənˈsuːmə/ 消費的
    herbivore/ˈhɜːbɪvɔː/ 草食動物
    carnivore/ˈkɑːnɪvɔː/ 肉食動物
    decomposer/ˌdiːkəmˈpəʊzə/ 分解者
    decomposition/ˌdiːkɒmpəˈzɪʃn/ 分解反応
    trophic level/ˈtrəʊfɪk ˈlevl/ 栄養段階
    pyramid/ˈpɪrəmɪd/ ピラミッド
    biomass/ˌbaɪəʊˈmæs/ バイオマス
    crop plants/krɒp plænts/ 農作物
    overharvesting/ˌəʊvəˈhɑːvɪstɪŋ/ 過剰採集
    foreign species/ˈfɒrən ˈspiːsiːz/ 外来種
    19.3

    Nutrient cycles

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe the carbon cycle, limited to: photosynthesis, respiration, feeding, decomposition, formation of fossil fuels and combustion
    2 Describe the nitrogen cycle with reference to: • decomposition of plant and animal protein to ammonium ions • nitrification • nitrogen fixation by lightning and bacteria • absorption of nitrate ions by plants • production of amino acids and proteins • feeding and digestion of proteins • deamination • denitrification
    3 State the roles of microorganisms in the nitrogen cycle, limited to: decomposition, nitrification, nitrogen fixation and denitrification (generic names of individual bacteria, e.g. Rhizobium, are not required)
    日本語
    コア サプリメント
    1 炭素の循環について記述せよ。ただし、光合成、呼吸、摂食、分解、化石燃料の形成、燃焼に限定する
    2 窒素の循環について記述せよ。以下の点に言及すること:・植物および動物タンパク質のアンモニアイオンへの分解・硝化・雷および細菌による窒素固定・植物による硝酸イオンの吸収・アミノ酸およびタンパク質の生成・タンパク質の摂食と消化・脱アミノ化・脱窒素作用
    3 微生物の窒素循環における役割を記述せよ。ただし、分解、硝化、窒素固定、脱窒素作用に限定する(Rhizobiumなどの個別細菌の一般名は不要)

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Unlike energy, nutrients are recycled — used again and again.

    The carbon cycle

    In the carbon cycle 碳循环:

    • photosynthesis removes carbon dioxide 二氧化碳 from the air.
    • respiration and combustion 燃烧 (burning) return carbon dioxide to the air.
    • feeding passes carbon from one organism to the next.
    • decomposition returns carbon to the air and soil.
    • over millions of years, dead organisms can form fossil fuels 化石燃料 (coal and oil), which release carbon dioxide when they are burned.

    The nitrogen cycle (Supplement)

    The nitrogen cycle 氮循环 recycles nitrogen for making proteins 蛋白质. Microorganisms 微生物 do most of the work:

    • decomposition: decomposers break dead protein down into ammonium ions 铵离子.
    • nitrification 硝化作用: bacteria change ammonium ions into nitrate ions 硝酸根离子.
    • nitrogen fixation 固氮作用: lightning and some bacteria 细菌 turn nitrogen gas into compounds that plants can use.
    • plants absorb nitrate ions to make amino acids 氨基酸 and proteins; animals get them by feeding and digestion 消化.
    • deamination 脱氨基作用 (in the liver) and decomposition release nitrogen compounds again.
    • denitrification 反硝化作用: some bacteria turn nitrate ions back into nitrogen gas.
    日本語

    Unlike energy, nutrients are recycled — used again and again.

    The carbon cycle

    In the carbon cycle 碳循环:

    • photosynthesis removes carbon dioxide 二氧化碳 from the air.
    • respiration and combustion 燃烧 (burning) return carbon dioxide to the air.
    • feeding passes carbon from one organism to the next.
    • decomposition returns carbon to the air and soil.
    • over millions of years, dead organisms can form fossil fuels 化石燃料 (coal and oil), which release carbon dioxide when they are burned.
    The carbon cycle: photosynthesis takes carbon dioxide from the air into plants; respiration, the burning of fossil fuels, and the decay of dead matter return it; feeding passes carbon to animals
    The carbon cycle: photosynthesis removes CO₂; respiration, combustion and decay return it

    The nitrogen cycle (Supplement)

    The nitrogen cycle 氮循环 recycles nitrogen for making proteins 蛋白质. Microorganisms 微生物 do most of the work:

    • decomposition: decomposers break dead protein down into ammonium ions 铵离子.
    • nitrification 硝化作用: bacteria change ammonium ions into nitrate ions 硝酸根离子.
    • nitrogen fixation 固氮作用: lightning and some bacteria 细菌 turn nitrogen gas into compounds that plants can use.
    • plants absorb nitrate ions to make amino acids 氨基酸 and proteins; animals get them by feeding and digestion 消化.
    • deamination 脱氨基作用 (in the liver) and decomposition release nitrogen compounds again.
    • denitrification 反硝化作用: some bacteria turn nitrate ions back into nitrogen gas.
    The nitrogen cycle: nitrogen fixation turns nitrogen gas into nitrates, plants absorb nitrates to make protein, decomposition makes ammonium ions, nitrification turns these back into nitrates, and denitrification returns nitrogen gas to the air
    The nitrogen cycle: microorganisms move nitrogen between the air, soil and living things
    Explore · ⁨探索⁩

    The carbon cycle

    Carbon moves between the air, living things and the ground in a never-ending cycle.

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    carbon cycle/ˈkɑːbən ˈsaɪkl/ 炭素循環
    carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ 二酸化炭素
    combustion/kəmˈbʌstʃn/ 燃焼反応
    fossil fuels/ˈfɒsl ˈfjuːəlz/ 化石燃料
    nitrogen cycle/ˈnaɪtrədʒn ˈsaɪkl/ 窒素循環
    proteins/ˈprəʊtiːnz/ タンパク質
    microorganisms/ˌmaɪkrəʊˈɔːɡənɪzəmz/ 微生物
    ammonium ions/æˈməʊnɪəm ˈaɪɒnz/ アンモニウムイオン
    nitrification/ˌnaɪtrɪfɪˈkeɪʃn/ 硝化作用
    nitrate ions/ˈnaɪtreɪt ˈaɪɒnz/ 硝酸イオン
    nitrogen fixation/ˈnaɪtrədʒn fɪkˈseɪʃn/ 窒素固定
    bacteria/bækˈtɪərɪə/ 細菌
    amino acids/əˈmiːnəʊ ˈæsɪdz/ アミノ酸
    digestion/daɪˈdʒestʃn/ 消化
    deamination/ˌdiːmɪˈneɪʃn/ 脱アミノ化
    denitrification/diːˌnaɪtrɪfɪˈkeɪʃn/ 脱窒作用
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    19.4

    Populations

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe a population as a group of organisms of one species, living in the same area, at the same time
    2 Describe a community as all of the populations of different species in an ecosystem
    3 Describe an ecosystem as a unit containing the community of organisms and their environment, interacting together
    4 Identify and state the factors affecting the rate of population growth for a population of an organism, limited to food supply, competition, predation and disease
    5 Identify the lag, exponential (log), stationary and death phases in the sigmoid curve of population growth for a population growing in an environment with limited resources
    6 Interpret graphs and diagrams of population growth 7 Explain the factors that lead to each phase in the sigmoid curve of population growth, making reference, where appropriate, to the role of limiting factors
    日本語
    コア サプリメント
    1 個体群を、同じ地域に、同じ時間に生息している単一種の生物の集団として記述せよ
    2 群落を、ある生態系内にある異なる種的所有の個体群として記述せよ
    3 生態系を、生物の群落とその環境が含まれ、互いに相互作用する単位として記述せよ
    4 ある種の個体群の成長率に影響を与える要因を特定し、記述せよ。ただし、食料供給、競争、捕食、疾病に限定する
    5 限られた資源がある環境で成長する個体群のシグモイド曲線における、lag期、指数増殖期(対数期)、定常期、死滅期を特定せよ
    6 人口増加のグラフや図表を解釈する 7 人口増加のシグモイド曲線の各相に生じる要因を説明し、必要に応じて制限因子の役割にも言及する

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English
    • a population 种群 is a group of organisms of one species 物种, living in the same area at the same time.
    • a community 群落 is all the populations of different species in one place.
    • an ecosystem 生态系统 is the community together with its environment, all interacting.

    Population growth

    The growth of a population depends on the food supply, competition 竞争, predation 捕食 (being eaten) and disease.

    When a population grows in a place with limited resources 资源, its growth follows an S-shaped curve with four phases:

    Phase What happens
    lag phase 延迟期 slow growth at first, while numbers are still small
    exponential phase 对数期 very fast growth, with plenty of food and space
    stationary phase 稳定期 growth stops; births ≈ deaths (a limiting factor 限制因素 such as food holds it back)
    death phase 衰亡期 numbers fall as food runs out, wastes build up, or disease spreads
    日本語
    A coral reef teeming with fish
    A coral reef is a rich ecosystem supporting many interdependent species.
    • a population 种群 is a group of organisms of one species 物种, living in the same area at the same time.
    • a community 群落 is all the populations of different species in one place.
    • an ecosystem 生态系统 is the community together with its environment, all interacting.

    Population growth

    The growth of a population depends on the food supply, competition 竞争, predation 捕食 (being eaten) and disease.

    When a population grows in a place with limited resources 资源, its growth follows an S-shaped curve with four phases:

    Phase What happens
    lag phase 延迟期 slow growth at first, while numbers are still small
    exponential phase 对数期 very fast growth, with plenty of food and space
    stationary phase 稳定期 growth stops; births ≈ deaths (a limiting factor 限制因素 such as food holds it back)
    death phase 衰亡期 numbers fall as food runs out, wastes build up, or disease spreads
    An S-shaped population growth curve over time, with four phases marked: a slow lag phase, a fast exponential phase, a level stationary phase, and a falling death phase
    A population in a limited space grows in four phases: lag, exponential, stationary, death
    Explore · ⁨探索⁩

    How a population grows

    Change the growth rate and the carrying capacity. Growth is fast at first, then levels off as resources run short.

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    population/ˌpɒpjʊˈleɪʃn/ 人口
    species/ˈspiːsiːz/ 種
    community/kəˈmjuːnɪti/ 群落
    ecosystem/ˈiːkəʊsɪstəm/ 生態系
    competition/ˌkɒmpəˈtɪʃn/ 競争
    predation/prɪˈdeɪʃn/ 捕食
    resources/rɪˈzɔːsɪz/ 資源
    lag phase/læɡ feɪz/ ラグ期
    exponential phase/ˌekspəˈnenʃl feɪz/ 指数関数的増殖期
    stationary phase/ˈsteɪʃənəri feɪz/ 固定相
    limiting factor/ˈlɪmɪtɪŋ ˈfæktə/ 制限要因
    death phase/deθ feɪz/ 死滅期
    19.4

    Exam tips

    • Energy enters from the Sun, flows one way along the chain, and is lost as heat at each step. Nutrients are recycled.
    • Food chain starts with a producer; arrows show energy flow. Learn producer, consumer, herbivore, carnivore, decomposer.
    • Only ~10% of energy passes up each trophic level, so chains are short and eating plants is more efficient.
    • Carbon cycle: photosynthesis ↔ respiration and combustion; nitrogen cycle (Supplement): fixation, nitrification, denitrification by microorganisms.
    • Population: one species, one area, one time. Learn the four phases of the S-shaped growth curve.
  • 20

    Human influences on ecosystems · ⁨生態系への人間の影響⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    20.1

    Increasing food supply

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe how humans have increased food production, limited to: (a) agricultural machinery to use larger areas of land and improve efficiency (b) chemical fertilisers to improve yields (c) insecticides to improve quality and yield (d) herbicides to reduce competition with weeds (e) selective breeding to improve production by crop plants and livestock
    2 Describe the advantages and disadvantages of large-scale monocultures of crop plants
    3 Describe the advantages and disadvantages of intensive livestock production
    日本語
    コア サプリメント
    1 人類が食糧生産を増加させた方法について記述せよ。ただし、(a) 広大な土地の利用と効率向上のための農業機械 (b) 収量向上のための化学肥料 (c) 品質および収量向上のための殺虫剤 (d) 雑草との競合低減のための除草剤 (e) 栽培作物および家畜の生産性向上のための選択育種 に限定する
    2 栽培作物の単一栽培(モノカルチャー)の利点と欠点を記述せよ
    3 集約的家畜飼育の利点と欠点を記述せよ

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    To grow more food, humans use:

    • agricultural machinery to farm larger areas of land quickly.
    • chemical fertilisers 化肥 to improve yields 产量.
    • insecticides 杀虫剂 to kill insect pests.
    • herbicides 除草剂 to kill weeds 杂草 that compete with the crops.
    • selective breeding 选择育种 to improve crop plants 农作物 and livestock 牲畜.

    A monoculture 单一栽培 (growing one crop over a large area) gives a big, easy harvest, but one pest or disease can destroy the whole crop, and it lowers biodiversity 生物多样性. Intensive livestock farming (many animals in a small space) gives cheap meat, but raises worries about animal welfare and the spread of disease.

    日本語

    To grow more food, humans use:

    Ways to grow more food: machinery, fertilisers, insecticides, herbicides, selective breeding and bigger fields
    Ways farmers increase food production
    • agricultural machinery to farm larger areas of land quickly.
    • chemical fertilisers 化肥 to improve yields 产量.
    • insecticides 杀虫剂 to kill insect pests.
    • herbicides 除草剂 to kill weeds 杂草 that compete with the crops.
    • selective breeding 选择育种 to improve crop plants 农作物 and livestock 牲畜.

    A monoculture 单一栽培 (growing one crop over a large area) gives a big, easy harvest, but one pest or disease can destroy the whole crop, and it lowers biodiversity 生物多样性. Intensive livestock farming (many animals in a small space) gives cheap meat, but raises worries about animal welfare and the spread of disease.

    Explore · ⁨探索⁩

    Food supply pressure lab · ⁨食料供給圧力実験室⁩

    Follow how demand, farming and waste affect food supply. · ⁨需要、農業、廃棄物が食料供給に与える影響を追跡してください。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    fertilisers/ˈfɜːtəlaɪzəz/ 肥料
    yields/jiːldz/ 収量
    insecticides/ˌɪnˈsektɪsaɪdz/ 殺虫剤
    herbicides/ˈhɜːbɪsaɪdz/ 除草剤
    weeds/wiːdz/ 雑草
    selective breeding/sɪˈlektɪv ˈbriːdɪŋ/ 選抜育種
    crop plants/krɒp plænts/ 農作物
    livestock/ˈlaɪvstɒk/ 家畜
    monoculture/ˈmɒnəʊkʌltʃə/ 単一作物栽培
    biodiversity/ˌbaɪəʊdaɪˈvɜːsɪti/ 生物多様性
    20.2

    Habitat destruction

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe biodiversity as the number of different species that live in an area
    2 Describe the reasons for habitat destruction, including: (a) increased area for housing, crop plant production and livestock production (b) extraction of natural resources (c) freshwater and marine pollution
    3 State that through altering food webs and food chains, humans can have a negative impact on habitats
    4 Explain the undesirable effects of deforestation as an example of habitat destruction, to include: reducing biodiversity, extinction, loss of soil, flooding and increase of carbon dioxide in the atmosphere
    日本語
    コア サプリメント
    1 生物多様性を、ある地域に生息する異なる種の数として記述せよ
    2 生息地破壊の原因について記述せよ。以下を含む:(a) 住宅、栽培作物生産、家畜生産のための面積増加 (b) 天然資源の採取 (c) 淡水および海洋汚染
    3 食物網および食物鎖を変化させることで、人類が生息地に悪影響を及ぼすことができることを記述せよ
    4 生息地破壊の一例として森林伐採による望ましくない効果について説明せよ。生物多様性の減少、絶滅、土壌の流失、洪水、大気中の二酸化炭素の増加を含めること

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Biodiversity is the number of different species 物种 living in an area. Humans destroy habitats 栖息地 (the places where organisms live) by:

    • clearing land for housing, crops and livestock.
    • extracting natural resources 资源, such as by mining.
    • pollution 污染 of fresh water and the sea.

    By changing food webs 食物网 and food chains 食物链, humans harm habitats.

    Deforestation 森林砍伐 (cutting down forests) is a major example. It causes:

    • lower biodiversity and the extinction 灭绝 of species.
    • loss of soil (no roots to hold it, so it washes away).
    • more flooding.
    • more carbon dioxide 二氧化碳 in the air, because there are fewer trees to take it in.
    日本語
    An area of cleared, deforested land
    Clearing forest destroys habitats and reduces biodiversity.

    Biodiversity is the number of different species 物种 living in an area. Humans destroy habitats 栖息地 (the places where organisms live) by:

    • clearing land for housing, crops and livestock.
    • extracting natural resources 资源, such as by mining.
    • pollution 污染 of fresh water and the sea.

    By changing food webs 食物网 and food chains 食物链, humans harm habitats.

    Deforestation 森林砍伐 (cutting down forests) is a major example. It causes:

    • lower biodiversity and the extinction 灭绝 of species.
    • loss of soil (no roots to hold it, so it washes away).
    • more flooding.
    • more carbon dioxide 二氧化碳 in the air, because there are fewer trees to take it in.
    A hub diagram: deforestation leads to less biodiversity and extinction, soil washed away because there are no roots, more flooding, and more carbon dioxide in the air
    Deforestation lowers biodiversity, washes away soil, causes flooding and adds CO₂
    Explore · ⁨探索⁩

    Habitat destruction chain · ⁨生息地破壊の連鎖⁩

    See how removing habitat causes a chain of ecological effects. · ⁨生息地の除去がどのような生態学的効果の連鎖を引き起こすか確認してください。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    species/ˈspiːsiːz/ 種
    habitats/ˈhæbɪtæts/ 生息地
    resources/rɪˈzɔːsɪz/ 資源
    pollution/pəˈluːʃn/ 汚染
    food webs/fuːd webz/ 食物網
    food chains/fuːd tʃeɪnz/ 食物鎖
    deforestation/diːˌfɒrɪˈsteɪʃn/ 森林消失
    extinction/ekˈstɪŋkʃn/ 消退
    carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ 二酸化炭素
    20.3

    Pollution

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe the effects of untreated sewage and excess fertiliser on aquatic ecosystems 4 Explain the process of eutrophication of water, limited to: • increased availability of nitrate and other ions • increased growth of producers • increased decomposition after death of producers • increased aerobic respiration by decomposers • reduction in dissolved oxygen • death of organisms requiring dissolved oxygen in water
    2 Describe the effects of non-biodegradable plastics, in both aquatic and terrestrial ecosystems
    3 Describe the sources and effects of pollution of the air by methane and carbon dioxide, limited to: the enhanced greenhouse effect and climate change
    日本語
    コア サプリメント
    1 未処理の汚水や過剰な肥料が水生生態系に与える影響を説明する 4 富栄養化のプロセスを以下に限定して説明する: • ニトレートなどのイオンの利用可能性の増加 • 生産者の増殖の増加 • 生産者の死後の分解の増加 • 分解者による好気呼吸の増加 • 溶解酸素量の減少 • 水中の溶解酸素を必要とする生物の死亡
    2 不分解性プラスチックが水生および陸上生態系に与える影響について記述せよ
    3 メタンおよび二酸化炭素による大気汚染の発生源および影響について記述せよ。ただし、温室効果の強化および気候変動に限定する

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Water pollution

    Untreated sewage 污水 and excess fertiliser washed into rivers and lakes damage water ecosystems 生态系统.

    (Supplement) Excess fertiliser causes eutrophication 富营养化:

    1. the fertiliser adds nitrate ions 硝酸根离子 and other ions to the water.
    2. producers 生产者 such as algae grow very fast.
    3. they soon die, and decomposition 分解 increases.
    4. decomposers 分解者 use up the oxygen 氧气 in aerobic respiration 有氧呼吸.
    5. the dissolved oxygen falls, so fish and other organisms die.

    Worked example. A farmer spreads fertiliser on a field; weeks later the fish in a nearby river die. Put the steps in order and explain. Rain washes nitrate ions off the field into the river. The extra nitrate makes algae grow very fast and cover the surface. The algae block the light, so the plants below die. Decomposers multiply as they feed on the dead algae and plants, and their aerobic respiration uses up the oxygen dissolved in the water. With too little oxygen left, the fish die. The fish are not poisoned by the fertiliser - they suffocate, and it is the decomposers that actually remove the oxygen.

    Plastics and air pollution

    Non-biodegradable 不可降解 plastics 塑料 do not rot away. They build up in the sea and on land, harming wildlife — animals may eat them or get trapped.

    Methane 甲烷 and carbon dioxide are greenhouse gases. Too much of them strengthens the greenhouse effect 温室效应 (the enhanced greenhouse effect), which causes climate change 气候变化.

    日本語
    Plastic litter washed up on a beach
    Plastic pollution is a major human impact on ecosystems.

    Water pollution

    Untreated sewage 污水 and excess fertiliser washed into rivers and lakes damage water ecosystems 生态系统.

    (Supplement) Excess fertiliser causes eutrophication 富营养化:

    1. the fertiliser adds nitrate ions 硝酸根离子 and other ions to the water.
    2. producers 生产者 such as algae grow very fast.
    3. they soon die, and decomposition 分解 increases.
    4. decomposers 分解者 use up the oxygen 氧气 in aerobic respiration 有氧呼吸.
    5. the dissolved oxygen falls, so fish and other organisms die.
    A flow chart of eutrophication: extra fertiliser washes into the water, algae grow very fast then die, decomposers use up the oxygen, and the fish die
    Eutrophication: extra fertiliser makes algae bloom, then the water loses its oxygen and fish die

    Worked example. A farmer spreads fertiliser on a field; weeks later the fish in a nearby river die. Put the steps in order and explain. Rain washes nitrate ions off the field into the river. The extra nitrate makes algae grow very fast and cover the surface. The algae block the light, so the plants below die. Decomposers multiply as they feed on the dead algae and plants, and their aerobic respiration uses up the oxygen dissolved in the water. With too little oxygen left, the fish die. The fish are not poisoned by the fertiliser - they suffocate, and it is the decomposers that actually remove the oxygen.

    Plastics and air pollution

    Non-biodegradable 不可降解 plastics 塑料 do not rot away. They build up in the sea and on land, harming wildlife — animals may eat them or get trapped.

    Methane 甲烷 and carbon dioxide are greenhouse gases. Too much of them strengthens the greenhouse effect 温室效应 (the enhanced greenhouse effect), which causes climate change 气候变化.

    A diagram of the greenhouse effect: sunlight passes through the atmosphere and warms the Earth; the Earth gives off heat, and greenhouse gases trap some of it instead of letting it all escape
    Greenhouse gases trap heat leaving the Earth, so the Earth gets warmer
    Explore · ⁨探索⁩

    Eutrophication sequence · ⁨富栄養化のプロセス⁩

    Follow fertiliser runoff from nutrient input to fish death. · ⁨栄養素の投入から魚の死に至るまでの肥料流出を追跡してください。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    sewage/ˈsuːɪdʒ/ 下水
    ecosystems/ˈiːkəʊsɪstəmz/ 生態系
    eutrophication/ˌjuːtrəfɪˈkeɪʃn/ 富栄養化
    nitrate ions/ˈnaɪtreɪt ˈaɪɒnz/ 硝酸イオン
    producers/prəˈdjuːsəz/ 生産者
    decomposition/ˌdiːkɒmpəˈzɪʃn/ 分解反応
    decomposers/ˌdiːkəmˈpəʊzəz/ 分解者
    oxygen/ˈɒksɪdʒn/ 酸素
    aerobic respiration/eəˈrəʊbɪk ˌrespɪˈreɪʃn/ 好気的呼吸
    non-biodegradable/nɒn ˌbaɪəʊdɪˈɡreɪdəbl/ 生分解不可能
    plastics/ˈplæstɪks/ プラスチック
    methane/ˈmiːθeɪn/ メタン
    greenhouse effect/ˈɡriːnhaʊs ɪˈfekt/ 温室効果
    climate change/ˈklaɪmət tʃeɪndʒ/ 気候変動
    20.4

    Conservation

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe a sustainable resource as one which is produced as rapidly as it is removed from the environment so that it does not run out
    2 State that some resources can be conserved and managed sustainably, limited to forests and fish stocks 5 Explain how forests can be conserved using: education, protected areas, quotas and replanting
    6 Explain how fish stocks can be conserved using: education, closed seasons, protected areas, controlled net types and mesh size, quotas and monitoring
    3 Explain why organisms become endangered or extinct, including: climate change, habitat destruction, hunting, overharvesting, pollution and introduced species
    4 Describe how endangered species can be conserved, limited to: (a) monitoring and protecting species and habitats (b) education (c) captive breeding programmes (d) seed banks 7 Describe the reasons for conservation programmes, limited to: (a) maintaining or increasing biodiversity (b) reducing extinction (c) protecting vulnerable ecosystems (d) maintaining ecosystem functions, limited to nutrient cycling and resource provision, including food, drugs, fuel and genes
    8 Describe the use of artificial insemination (AI) and in vitro fertilisation (IVF) in captive breeding programmes
    9 Explain the risks to a species if its population size decreases, reducing genetic variation (knowledge of genetic drift is not required)
    日本語
    コア サプリメント
    1 持続可能な資源とは、環境から取り出される速度と同じ速さで再生される資源であり、枯渇しないものとして説明する
    2 一部の資源は保存・管理可能であり、森林と漁業資源に限定して持続的に利用できると述べる 5 教育、保護区域、採捕量制限(クォータ)、再植栽を用いて森林を保全する方法を説明する
    6 教育、禁漁期、保護区域、網の型および目径の規制、採捕量制限(クォータ)、監視を用いて漁業資源を保全する方法を説明する
    3 生物が絶滅危惧種となるか絶滅する理由を説明する。気候変動、生息地の破壊、狩猟、過剰採取、汚染、外来種の侵入を含む
    4 絶滅危種を保全する方法を説明する。以下に限定する:(a) 種の監視と保護および生息地の保護 (b) 教育 (c) 人工飼育プログラム (d) シードバンク 7 保全プログラムの目的を説明する。以下に限定する:(a) 生物多様性の維持または向上 (b) 絶滅の低減 (c) 脆弱な生態系の保護 (d) 生態系機能の維持。栄養素循環と資源供給(食料、医薬品、燃料、遺伝子)に限定する
    8 人工飼育プログラムにおける人工授精(AI)および体外受精(IVF)の利用について説明する
    9 個体数が減少し遺伝的多様性が低下した場合、その種が直面するリスクを説明する。(遺伝的浮動に関する知識は不要)

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Sustainable resources

    A sustainable 可持续 resource is produced as fast as it is used up, so it never runs out. Forests and fish 鱼类 stocks can both be managed in this way.

    (Supplement) Forests are conserved 保护 by education, protected areas, quotas 配额 (limits on how much is taken) and replanting. Fish stocks are conserved by closed seasons 禁渔期, protected areas, controlled net mesh sizes (so young fish can escape), quotas and monitoring.

    Saving endangered species

    A species becomes endangered 濒危 or extinct when its numbers fall, because of climate change, habitat destruction, hunting 狩猎, overharvesting 过度捕捞, pollution and introduced species 外来物种.

    Endangered species can be saved by:

    • monitoring and protecting the species and its habitat.
    • education.
    • captive breeding 圈养繁殖 programmes, which breed animals in zoos. (Supplement) These may use artificial insemination 人工授精 (AI) or in vitro fertilisation 体外受精 (IVF).
    • seed banks 种子库, which store seeds safely.

    (Supplement) We conserve nature to keep up biodiversity, reduce extinction, protect ecosystems, and keep ecosystem functions going — such as recycling nutrients and providing food, drugs 药物, fuel and useful genes 基因. If a population becomes too small, it loses genetic variation 变异, which makes it harder for the species to survive future change.

    日本語

    Sustainable resources

    A sustainable 可持续 resource is produced as fast as it is used up, so it never runs out. Forests and fish 鱼类 stocks can both be managed in this way.

    (Supplement) Forests are conserved 保护 by education, protected areas, quotas 配额 (limits on how much is taken) and replanting. Fish stocks are conserved by closed seasons 禁渔期, protected areas, controlled net mesh sizes (so young fish can escape), quotas and monitoring.

    Saving endangered species

    A species becomes endangered 濒危 or extinct when its numbers fall, because of climate change, habitat destruction, hunting 狩猎, overharvesting 过度捕捞, pollution and introduced species 外来物种.

    Endangered species can be saved by:

    • monitoring and protecting the species and its habitat.
    • education.
    • captive breeding 圈养繁殖 programmes, which breed animals in zoos. (Supplement) These may use artificial insemination 人工授精 (AI) or in vitro fertilisation 体外受精 (IVF).
    • seed banks 种子库, which store seeds safely.
    A giant panda sitting and holding a bamboo stalk to its mouth
    The giant panda was once endangered; protected habitats and captive-breeding programmes have helped its numbers recover

    (Supplement) We conserve nature to keep up biodiversity, reduce extinction, protect ecosystems, and keep ecosystem functions going — such as recycling nutrients and providing food, drugs 药物, fuel and useful genes 基因. If a population becomes too small, it loses genetic variation 变异, which makes it harder for the species to survive future change.

    Explore · ⁨探索⁩

    Conservation action lab · ⁨保全活動実験⁩

    Follow how conservation protects a threatened population. · ⁨保護活動が絶滅危惧種の個体数をどのように守っているかを確認してください。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    sustainable/səˈsteɪnəbl/ 持続可能
    fish/fɪʃ/ 魚
    conserved/kənˈsɜːvd/ 保存されている
    quotas/ˈkwəʊtəz/ 枠組み
    closed seasons/kləʊzd ˈsiːznz/ 閉鎖期
    endangered/enˈdeɪndʒəd/ 絶滅危惧種
    hunting/ˈhʌntɪŋ/ 狩猟
    overharvesting/ˌəʊvəˈhɑːvɪstɪŋ/ 過剰採集
    introduced species/ˌɪntrəˈdjuːst ˈspiːsiːz/ 外来種
    captive breeding/ˈkæptɪv ˈbriːdɪŋ/ 人工繁殖
    artificial insemination/ˌɑːtɪˈfɪʃl ɪnˌsemɪˈneɪʃn/ 人工授精
    in vitro fertilisation/ɪn ˈvɪtrəʊ ˌfɜːtɪlaɪˈzeɪʃn/ 体外受精
    seed banks/siːd bæŋks/ 種子バンク
    drugs/drʌɡz/ 薬物
    genes/dʒiːnz/ 遺伝子
    genetic variation/dʒɪˈnetɪk ˌveərɪˈeɪʃn/ 遺伝的多様性
    20.4

    Exam tips

    • More food: machinery, fertilisers, insecticides, herbicides, selective breeding. Monocultures and intensive farming each have advantages and disadvantages.
    • Deforestation: less biodiversity, extinction, soil loss, flooding, more carbon dioxide.
    • Eutrophication (Supplement): fertiliser → more producers → more decomposers → less dissolved oxygen → organisms die.
    • Greenhouse gases (carbon dioxide, methane) → enhanced greenhouse effect → climate change.
    • Conservation: sustainable use, protected areas, quotas, captive breeding and seed banks. Small populations lose genetic variation.
  • 21

    Biotechnology and genetic modification · ⁨バイオテクノロジーと遺伝子組み換え⁩

    Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
    21.1

    Why bacteria are useful · ⁨バクテリアが有用な理由⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 State that bacteria are useful in biotechnology and genetic modification due to their rapid reproduction rate and their ability to make complex molecules 2 Discuss why bacteria are useful in biotechnology and genetic modification, limited to: (a) few ethical concerns over their manipulation and growth (b) the presence of plasmids
    日本語
    コア サプリメント
    1 細菌は急速な増殖能力と複雑な分子を合成できる能力があるため、バイオテクノロジーおよび遺伝子組み換えにおいて有用であると述べる 2 細菌がバイオテクノロジーおよび遺伝子組み換えで有用である理由を議論する。以下に限定する:(a) 操作や培養に伴う倫理的問題が少ない (b) プラスミドが存在すること

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Biotechnology 生物技术 uses living things (or their enzymes 酶) to make useful products. Bacteria 细菌 are especially useful because:

    • they reproduce very fast (a high rate 速率 of reproduction).
    • they can make complex molecules 分子.
    • (Supplement) there are few ethical 伦理 concerns about growing them, and they contain plasmids 质粒 (small DNA rings that are easy to work with).
    日本語

    バイオテクノロジーは生き物(またはその酵素)を利用して有用な製品を製造する。バクテリアが特に有用なのは以下の理由による:

    • 非常に速く増殖する(高い増殖率)。
    • 複雑な分子を合成できる。
    • (補足) 増殖に関する倫理的懸念は少なく、プラスミド(扱いやすい小さなDNA環)を含んでいる。
    21.2

    Biotechnology in action · ⁨バイオテクノロジーの実用例⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe the role of anaerobic respiration in yeast during the production of ethanol for biofuels
    2 Describe the role of anaerobic respiration in yeast during bread-making
    3 Describe the use of pectinase in fruit juice production
    4 Investigate and describe the use of biological washing powders that contain enzymes
    5 Explain the use of lactase to produce lactose-free milk
    6 Describe how fermenters can be used for the large-scale production of useful products by bacteria and fungi, including insulin, penicillin and mycoprotein
    7 Describe and explain the conditions that need to be controlled in a fermenter, including: temperature, pH, oxygen, nutrient supply and waste products
    日本語
    コア サプリメント
    1 バイオ燃料用のエタノール生産における酵母の無酸素呼吸の役割について説明する
    2 製パンにおける酵母の無酸素呼吸の役割について説明する
    3 果汁製造におけるペクチン酶の使用法について説明する
    4 酵素を含む生物学的洗剤の使用法を調査・説明する
    5 ラクトースフリー牛乳の製造におけるラクターゼの利用について説明する
    6 発酵槽を用いた有用物質の大量生産について説明する。菌類および細菌によるインスリン、ペニシリン、マイコプロテインの生産を含む
    7 発酵槽内で制御すべき条件について説明・解説する。温度、pH、酸素、栄養源の供給、廃棄物を含む

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Yeast: biofuels and bread

    Yeast 酵母 carries out anaerobic respiration 无氧呼吸 (without oxygen), making ethanol 乙醇 and carbon dioxide.

    • the ethanol can be used as a biofuel 生物燃料.
    • in bread-making, the carbon dioxide makes the dough rise.

    Enzymes in industry

    • pectinase 果胶酶 breaks down cell walls to release more juice from fruit, giving more and clearer juice.
    • biological washing powders 洗衣粉 contain enzymes (such as proteases and lipases) that digest stains, even at lower temperatures.
    • (Supplement) lactase 乳糖酶 breaks down lactose 乳糖 to make lactose-free milk, for people who cannot digest lactose.

    Fermenters (Supplement)

    A fermenter 发酵罐 is a large tank used to grow bacteria or fungi to make useful products, such as insulin 胰岛素, penicillin 青霉素 and mycoprotein 真菌蛋白. The conditions inside must be carefully controlled: temperature 温度, pH, oxygen 氧气, the supply of nutrients, and the removal of waste products.

    日本語
    大型ステンレス製発酵槽
    発酵槽:バイオテクノロジーでは微生物を大量に培養する。

    イースト:生物燃料とパン

    イーストは無氧呼吸(酸素なし)を行い、エタノールと二酸化炭素を生成する。

    • エタノールは生物燃料として使用できる。
    • パン作りにおいて、二酸化炭素が生地を膨らませる。
    イーストは酸素なしでグルコースを分解し、生物燃料となるエタノールと、パンを膨らませる二酸化炭素を生成する
    酵母はエタノール(バイオ燃料)と二酸化炭素(パンを膨らます)を生成する

    工業用酵素

    • ペクチン酵素は細胞壁を分解して果実からより多くのジュースを取り出し、より多くて澄んだジュースを得る。
    • 生物性洗剤には、低温度でも汚れを分解する酵素(プロテアーゼやリパーゼなど)が含まれています。
    • (補足) ラクターゼは、ラクトース不耐症の人々のために、ラクトースを分解してラクトースフリー牛乳を作ります。
    ペクチナーゼがより多くの果汁を生み出し、プロテアーゼとリパーゼが汚れを洗い流し、ラクターゼがラクトースフリー牛乳を作る
    産業で使用される酵素

    発酵槽 (補足)

    発酵槽とは、有用な製品であるインスリン、ペニシリン、マイコプロテインなどを製造するために細菌やカビを培養するための大型タンクです。内部の条件は慎重に管理されなければなりません:温度、pH、酸素、栄養素の供給、および廃棄物の除去です。

    発酵槽タンク:攪拌機が培地を混ぜ合わせ、ウォータージャケットが温度を制御し、空気から酸素が供給され、pHプローブがpHを確認し、栄養素が入って製品または廃棄物が出ていきます
    発酵槽は温度、pH、酸素、栄養分を全て制御して微生物を培養している
    Explore · ⁨探索⁩

    Biotechnology application lab · ⁨バイオテクノロジー応用実験室⁩

    Classify biotechnology examples by the problem they solve. · ⁨解決している問題に基づいてバイオテクノロジーの例を分類してください。⁩

    Explore · ⁨探索⁩

    Fermenter control loop · ⁨発酵槽制御ループ⁩

    Watch how a fermenter keeps microbes growing at the best rate. · ⁨発酵槽が微生物を最適な速度で成長させる様子を見てください。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    biotechnology/ˌbaɪəʊtekˈnɒlədʒi/ バイオテクノロジー
    enzymes/ˈenzaɪmz/ 酵素
    bacteria/bækˈtɪərɪə/ 細菌
    rate/reɪt/ 速度
    molecules/ˈmɒlɪkjuːlz/ 分子
    ethical/ˈeθɪkl/ 倫理的
    plasmids/ˈplæzmɪdz/ プラスミド
    yeast/jiːst/ 酵母
    anaerobic respiration/ˌæneəˈrəʊbɪk ˌrespɪˈreɪʃn/ 嫌気的呼吸
    ethanol/ˈeθənɒl/ エタノール
    biofuel/ˌbaɪəʊˈfjuːəl/ バイオ燃料
    pectinase/ˈpektɪneɪs/ ペクチン酵素
    washing powders/ˈwɒʃɪŋ ˈpaʊdəz/ 洗剤
    lactase/ˈlækteɪs/ ラクターゼ
    lactose/ˈlæktəʊs/ ラクトース
    fermenter/fɜːˈmentə/ 発酵槽
    insulin/ˈɪnsjuːlɪn/ インスリン
    penicillin/ˌpenɪˈsɪlɪn/ ペニシリン
    mycoprotein/ˈmaɪkəprəʊtiːn/ 微生物タンパク質
    temperature/ˈtemprɪtʃə/ 温度
    oxygen/ˈɒksɪdʒn/ 酸素
    21.3

    Genetic modification · ⁨遺伝子組み換え⁩

    Syllabus · ⁨シラバス⁩
    English
    Core Supplement
    1 Describe genetic modification as changing the genetic material of an organism by removing, changing or inserting individual genes 3 Outline the process of genetic modification using bacterial production of a human protein as an example, limited to: (a) isolation of the DNA making up a human gene using restriction enzymes, forming sticky ends (b) cutting of bacterial plasmid DNA with the same restriction enzymes, forming complementary sticky ends (c) insertion of human DNA into bacterial plasmid DNA using DNA ligase to form a recombinant plasmid (d) insertion of recombinant plasmids into bacteria (specific details are not required) (e) multiplication of bacteria containing recombinant plasmids (f) expression in bacteria of the human gene to make the human protein
    2 Outline examples of genetic modification: (a) the insertion of human genes into bacteria to produce human proteins (b) the insertion of genes into crop plants to confer resistance to herbicides (c) the insertion of genes into crop plants to confer resistance to insect pests (d) the insertion of genes into crop plants to improve nutritional qualities
    4 Discuss the advantages and disadvantages of genetically modifying crops, including soya, maize and rice
    日本語
    コア サプリメント
    1 遺伝子組み換えとは、個々の遺伝子の除去、変換、挿入によって生物の遺伝子組換えを行うこととして説明する 3 人間のタンパク質の細菌による生産を例に、遺伝子組み換えのプロセスを概説する。以下に限定する:(a) 制限酵素を用いてDNAから人間遺伝子を分離し、sticky endsを形成する (b) 同一の制限酵素で細菌のプラスミドDNAを切断し、相補的なsticky endsを形成する (c) DNAリガーゼを用いて人間DNAを細菌のプラスミドDNAに挿入し、組換えプラスミドを形成する (d) 組換えプラスミドを細菌に導入する(詳細は不要) (e) 組換えプラスミドを含む細菌を増殖させる (f) 細菌内で人間遺伝子が発現し、人間タンパク質を生成する
    2 遺伝子組み換えの例を概説する:(a) 人間タンパク質の生産のために人間遺伝子を細菌に挿入する (b) 除草剤耐性付与のために作物植物に遺伝子を挿入する (c) 害虫抵抗性付与のために作物植物に遺伝子を挿入する (d) 栄養価の向上のために作物植物に遺伝子を挿入する
    4 遺伝子組み換え作物(大豆、トウモロコシ、米など)の利点と欠点について議論する

    Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

    English

    Genetic modification 基因改造 means changing an organism's genetic material 遗传物质 by removing, changing or inserting individual genes 基因.

    Making a human protein in bacteria (Supplement)

    For example, to make a human protein 蛋白质 (such as insulin) in bacteria:

    1. cut the human gene out of human DNA using restriction enzymes 限制酶, which leave sticky ends 黏性末端.
    2. cut open a bacterial plasmid with the same restriction enzymes, giving matching sticky ends.
    3. join the human gene into the plasmid using DNA ligase 连接酶, making a recombinant plasmid 重组质粒.
    4. put the recombinant plasmid into a bacterium.
    5. the bacteria multiply and express 表达 the human gene, making the human protein.

    Worked example. Put the steps of making human insulin in bacteria in order. Restriction enzymes cut the human insulin gene out of human DNA, leaving sticky ends. The same restriction enzyme cuts open a bacterial plasmid, so its sticky ends match the gene's. Ligase joins the gene into the plasmid, making a recombinant plasmid. The plasmid is put into a bacterium, and the bacteria multiply in a fermenter, each one expressing the gene and making human insulin. Two marks hang on precision: the same enzyme must cut both the gene and the plasmid, which is what makes the sticky ends fit; and ligase joins - it does not cut.

    Examples of genetic modification

    Genetic modification is used to:

    • put human genes into bacteria to make human proteins (such as insulin).
    • put genes into crop plants 农作物 to give resistance 抗性 to herbicides 除草剂.
    • put genes into crops to give resistance to insect pests.
    • put genes into crops to improve their food value.

    (Supplement) GM crops such as soya, maize and rice can give higher yields and better nutrition, but some people worry about effects on health, on wild species, and about the cost of GM seeds.

    日本語

    遺伝子組み換えとは、個々の遺伝子を除去、変更、または挿入することで、生物の遺伝物質を変更することを意味します。

    UV光下でのDNAゲル写真:左側のレーンに等間隔の参照バンドのラダーが走っており、サンプルレーンではサイズで分離された後にDNA断片が集まった場所に明るい輝くバンドが見える
    ゲル電気泳動で分離されたDNA断片は発光する帯として見える

    細菌内でのヒトタンパク質の作製 (補足)

    例えば、細菌内でヒトのタンパク質(インスリンなど)を作る場合:

    1. 制限酵素を用いてヒトDNAからヒト遺伝子を切り出し、** Sticky Ends( sticky ends)**を残します。
    2. 同じ制限酵素で細菌のプラスミドを切り開き、対応するsticky endsを与えます。
    3. DNAリガーゼを用いてヒト遺伝子をプラスミドに接合させ、組換えプラスミドを作ります。
    4. 組換えプラスミドを細菌に入れます。
    5. 細菌が増殖し、ヒト遺伝子を発現させてヒトタンパク質を作ります。
    遺伝子組み換え:ヒト遺伝子が切り出され、リガーゼによって細菌のプラスミドに接合されて組換えプラスミドが作られ、それが細菌に入れられてヒトタンパク質を作られる
    ヒトの遺伝子プラスミドに組み込まれ、细菌がヒトタンパク質を合成する

    ** worked example.** 細菌内でヒトインスリンを作る手順を正しい順番に並べ替えてください。制限酵素がヒトインスリン遺伝子をヒトDNAから切り出してsticky endsを残します。同じ制限酵素が細菌のプラスミドを切り開き、そのsticky endsが遺伝子のそれと一致します。リガーゼが遺伝子をプラスミドに接合して組換えプラスミドを作ります。プラスミドは細菌に入れられ、発酵槽内で増殖し、各細菌が遺伝子を発現してヒトインスリンを作ります。精密さにおける2点のポイントは以下の通りです:同じ酵素が遺伝子とプラスミドの両方を切断しなければならないことです(これがsticky endsを合わせる理由です)、そしてリガーゼは接合するものであり、切断するものではありません。

    遺伝子組み換えの例

    遺伝子組み換えには以下のような用途があります:

    • ヒト遺伝子を細菌に入れることで、ヒトタンパク質(インスリンなど)を作ります。
    • 遺伝子を作物に入れることで、除草剤に対する耐性を与えます。
    • 遺伝子を作物に入れることで、害虫に対する耐性を与えます。
    • 遺伝子を作物に入れることで、その食品価値を向上させます。

    (補足) 大豆、トウモロコシ、米などのGM作物は収量向上や栄養価の改善が可能ですが、健康への影響、野生種への影響、およびGM種子のコストについて懸念を持つ人もいます。

    Explore · ⁨探索⁩

    Genetic modification route · ⁨遺伝子組み換えのプロセス⁩

    Follow the main steps from useful gene to modified organism. · ⁨有用な遺伝子から組み換え生物に至る主要な手順を追ってください。⁩

    Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
    English 日本語
    genetic modification/dʒɪˈnetɪk ˌmɒdɪfɪˈkeɪʃn/ 遺伝子組み換え
    genetic material/dʒɪˈnetɪk məˈtɪərɪəl/ 遺伝物質
    genes/dʒiːnz/ 遺伝子
    protein/ˈprəʊtiːn/ タンパク質
    restriction enzymes/rɪˈstrɪkʃn ˈenzaɪmz/ 制限酵素
    sticky ends/ˈstɪki endz/ Sticky ends(sticky end / 粘性末端)
    ligase/ˈlɪɡeɪs/ ライゲース
    recombinant plasmid/ˌriːˈkɒmbɪnənt ˈplæzmɪd/ 組換えプラスミド
    express/ekˈspres/ 発現
    crop plants/krɒp plænts/ 農作物
    resistance/rɪˈzɪstəns/ 反対意见
    herbicides/ˈhɜːbɪsaɪdz/ 除草剤
    21.3

    Exam tips · ⁨試験対策⁩

    English
    • Bacteria are used because they reproduce fast, make complex molecules, and contain plasmids.
    • Yeast (anaerobic respiration) → ethanol (biofuel) and carbon dioxide (bread). Enzymes: pectinase (fruit juice), proteases and lipases (washing powders), lactase (lactose-free milk).
    • Fermenters make insulin, penicillin and mycoprotein; control temperature, pH, oxygen, nutrients and waste.
    • Genetic modification: cut a gene with restriction enzymes (sticky ends) → join it into a plasmid with ligase (a recombinant plasmid) → put into bacteria → express the gene to make the protein.
    • GM crops can resist herbicides or insect pests, or have better nutrition.
    日本語
    • 細菌は、増殖が速く、複雑な分子を作ることができ、プラスミドを持っているため使われます。
    • 酵母(無氧呼吸)→ エタノール(バイオ燃料)と二酸化炭素(パン)。酵素:ペクチナーゼ(果汁)、プロテアーゼとリパーゼ(洗剤)、ラクターゼ(ラクトースフリー牛乳)。
    • 発酵槽はインスリン、ペニシリン、マイコプロテインを作ります;温度、pH、酸素、栄養素、廃棄物を制御します。
    • 遺伝子組み換え:制限酵素で遺伝子を切る(sticky ends)→ リガーゼでプラスミドに接合する(組換えプラスミド)→ 細菌に入れる → 遺伝子を発現させてタンパク質を作る。
    • GM作物は除草剤や害虫に耐性があるか、あるいは栄養価が高くなっています。

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