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Organisation of the organism · ⁨生物の組織化⁩

IGCSE Biology · ⁨IGCSE 生物⁩ · Topic 2 · ⁨トピック 2⁩

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13:41

細胞構造

葉や皮膚、池の水の一滴にズームインすると、どこにも同じものが見つかります:細胞です。細胞は、…を行うことができる最小の単位です。

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨英語ナレーション・英語+中文字幕 burning-in⁩

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)。

Interactive lessons on this topic · ⁨このトピックのインタラクティブ授業⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨一歩ずつ進め、即時チェック付きの問題で学習します。⁩

Past Papers · ⁨過去問⁩

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