中学2年理科。生活活動のエネルギーをつくりだす大切なはたらきである細胞の呼吸と、植物細胞・動物細胞のつくりを詳しく見ていきます。記述で細胞の呼吸について説明できるようになること、植物と動物の細胞の違いを説明できるようになることがポイントです。
細胞とは
生物はすべて細胞からできています。ゾウリムシなどの単細胞生物もヒトのような大きな多細胞生物もやはり細胞が集まってできているのです。つまり、細胞とは生物の基本単位といえるのです。
ヒトは約60兆個の細胞が集まってできているといわれますが、最近では約37兆個という説も出ています。どちらにせよ、ものすごく多くの細胞でできている多細胞生物になることがわかります。
動物細胞と植物細胞
動物細胞と植物細胞では、植物細胞の方が複雑なつくりをしています。動物、植物両方の細胞に見られるつくりとして、次の3つを覚えておきましょう。
❷細胞質
❸細胞膜
植物細胞だけに見られるつくりは、次の3つです。
❷液胞
❸細胞壁
細胞のつくりのそれぞれのはたらきも覚えましょう。
- 核
染色体を含み、遺伝に関する大切な情報を保管している - 細胞質
液体で満たされていて、細胞の呼吸などさまざまな化学変化が起きている - 細胞膜
細胞内外の物質の移動に関与している - 葉緑体
光を浴びて光合成をする - 液胞
不要物などいろいろな物質を蓄えている - 細胞壁
頑丈なつくりで植物の体を支える働きがある
酢酸カーミン液
核や染色体を赤色に染め観察しやすくる染色液です。酢酸カーミン液の他に、酢酸オルセイン液も同じく、核や染色体を赤色に染色します。
単細胞生物と多細胞生物
ゾウリムシやミカヅキモ、ミドリムシのように1個の細胞で生きている生物を単細胞生物といいます。単細胞生物の細胞は、1個の細胞ですべての生命現象を行っているので、大きな細胞になります。
ヒトのように多くの細胞でできている生物を、多細胞生物といいます。多細胞生物は多くの細胞でできていますので、次の組織や器官という細胞の集まりも覚えてください。
組織と器官
組織とは、同じはたらきをする細胞が集まってできたものです。筋組織や表皮組織などがあります。
器官とは、いろんな組織が集まってできたものです。胃や小腸、脳、肺などが器官になります。そして、色んな器官が集まり個体ができるのです。次の順番をしっかりと覚えておきましょう。
細胞＜組織＜器官＜個体
細胞の呼吸とは
細胞の呼吸とは、全身の細胞で生活活動を行うためのエネルギーをつくりだすことです。生み出されたエネルギーを使って、生物は筋肉を動かしたり、体温を一定に保ったりしています。
この細胞の呼吸は、細胞質で行われます。厳密には細胞質にあるミトコンドリアというつくりで行っています。
どうやってエネルギーを生み出しているのか
では、生物は細胞の呼吸でどのようにエネルギーを生み出しているのでしょうか。
細胞の呼吸に必要な物質は「酸素」とブドウ糖や脂肪のような「養分」です。エネルギーを生み出すためには、血液が運んできた酸素と養分を結びつける、つまり酸化という化学変化を起こしてエネルギーをとり出します。
細胞の呼吸でエネルギーをとり出す際に使われる養分は、ブドウ糖や脂肪などの有機物ですので、炭素Cや水素Hなどの原子を含んでいます。したがって、エネルギーをとり出した後は、二酸化炭素と水が発生します。
養分C、H＋酸素O₂→二酸化炭素CO₂＋水H₂O＋エネルギー
細胞での物質のやり取り
全身の細胞に酸素や養分を運搬しているのが血液です。また、細胞でできた二酸化炭素などの不要物を運ぶのも血液です。
- 酸素
赤血球が運んで血しょうに渡し、血しょうが血管からしみ出し組織液となり細胞に渡している。 - 養分
血しょうが運び、血管からしみ出して組織液となり細胞に渡している。 - 二酸化炭素
細胞から組織液が受けとり、血管に入り血しょうとなって運ぶ。 - その他の不要物
細胞から組織液が受けとり、血管に入り血しょうとなって運ぶ。
つまり、酸素は赤血球が運び、それ以外の物質はすべて、液体成分である血しょうが運んでいるのですね。
細胞の呼吸記述問題
細胞の呼吸では記述問題が出されます。語群をうまく使って書けるように練習してください。
- 語群「酸化」「エネルギー」
細胞内で養分を酸化させ、エネルギーを得ること - 語群「二酸化炭素」「分解」
細胞内で養分を酸素を使って二酸化炭素と水に分解するときにエネルギーを得ること。
【問題】細胞のつくり・細胞の呼吸の確認問題
【問1】下の図１は、オオカナダモの若い葉をあたためたエタノールに入れた後、スライドガラスにのせ、染色液で染色してから顕微鏡で観察し、スケッチしたものである。下の図２は、アサガオの葉の断面のようすを模式的に表したものである。次の各問いに答えよ。
（1）顕微鏡で対物レンズの倍率を低倍率から高倍率に変えるときに回す部分の名称を答えよ。
（2）顕微鏡で倍率を低倍率から高倍率に変えたとき、視野に見える細胞の数はどのようになるか。簡潔に答えよ。
（3）問題文中の下線部の染色液とは何か。次のア～オの中から選び記号で答えよ。
ア ベネジクト液 イ ヨウ素液 ウ 酢酸オルセイン液
エ フェノールフタレイン液 オ うすい塩酸
（4）この観察と同じ方法で、ヒトのほおの内側の粘膜の細胞を観察した。図のA～Eのうち、ヒトのほおの内側の粘膜の細胞にも見られるものはどれか。A～Eから適するものをすべて選び、記号で答えよ。
（5）図2の葉の表皮や葉肉の部分には、同じような形やはたらきをする細胞が集まっている。このように細胞が集まったものを何というか。
（6）葉は、植物のからだでまとまったはたらきをしている部分である。このような部分を何というか。
（7）図2のXは、細胞の呼吸によって細胞から出される気体が、気孔を通って空気中に出されているようすを表している。この気体Xを調べる方法と、その結果を簡潔に答えよ。
（8）細胞の呼吸とは何か。「養分」「酸素」という語句を使って簡潔に答えよ。
【問2】次の問いに答えなさい。
- 植物細胞だけに見られる細胞のつくりをすべて答えよ。
- 動物細胞と植物細胞の両方に見られるつくりをすべて答えよ。
- 細胞壁のはたらきを答えよ。
- 核や染色体を赤色に染める染色液は何か。
- 1個の細胞でできている生物を何というか。
- 多細胞生物で、同じはたらきをもつ細胞が集まって何ができるか。
- 6が集まり、特定のはたらきをもった何ができるか。
- 全身の細胞で生活活動のエネルギーを得るはたらきを何というか。
- 細胞でエネルギーを得るためには養分と何という物質が必要か。
- 細胞でエネルギーをとり出した後にできる物質は水と何か。
- 細胞に色々な物質を渡している、細胞の間を満たしている液体を何というか。
- 細胞の呼吸とは何か。簡単に説明しなさい。
【解答・解説】細胞のつくりと細胞の呼吸の解答
【問1】
（1）レボルバー
対物レンズはレボルバーにセットされているので、レボルバーを回すことで、対物レンズの倍率を変えることができる。
（2）少なくなる。
倍率を低倍率から高倍率にすると、観察物が拡大されることで、視野が狭くなり、見える細胞の数も減少します。
（3）ウ
核や核の中の染色体を赤色に染める染色液には、酢酸カーミン液と酢酸オルセイン液があります。
（4）B、C
ヒトのほおの内側の粘膜の細胞は動物の細胞です。動物細胞には、核と細胞質、細胞質の一番外側の細胞膜しかありません。細胞壁や葉緑体、液胞は植物細胞のみに見られるつくりです。
（5）組織
同じ形や同じはたらきをする細胞が集まり、組織になります。
（6）器官
複数の組織が集まると、葉や茎のように特定のはたらきをする部分ができます。この部分を器官といいます。
（7）石灰水に通すと、石灰水が白くにごる。
細胞の呼吸では、養分を酸素を使って二酸化炭素と水に分解するときに生活活動のエネルギーを生み出しています。したがって、気孔から出される気体Xは二酸化炭素になります。二酸化炭素は石灰水を白くにごらせる性質があります。
（8）細胞内で養分を酸素と結びつけ、生活活動のエネルギーを生み出すこと。
細胞の呼吸とは、生物すべての細胞で行われているはたらきで、細胞内でブドウ糖や脂肪などの養分を酸化することでエネルギーを生み出すはたらきです。このエネルギーにより、生物は筋肉を動かしたり、体温を維持したり、体を成長させることができるのです。
【問2】
- 細胞壁、液胞、葉緑体
- 核、細胞質、細胞膜
- 体を支えるはたらき
- 酢酸カーミン液、酢酸オルセイン液
- 単細胞生物
- 組織
- 器官
- 細胞の呼吸
- 酸素
- 二酸化炭素
- 組織液
- 細胞内で養分を酸化させエネルギーを得ること。
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