新版教科書介紹-龍騰普高生物

Page 1


一本教科書的誕生

目次

是理念與實務的激盪

課程概念 & 作者介紹

這本書的理念

2~3

教學生態圈 / 素養教學

6~7

教科書 / 知識脈絡安排

強調跨科、跨領域並且結合生活的內容下,龍騰想的是如何在教、 學、課綱三者間取得平衡點。我們進行教材間的整合,建立完善的 計最好的教材。

教科書 / 圖照特色

16~17

配套資源 / 教師用書

配套資源 / 探討活動紀錄簿 配套資源 /Super 教學講義

配套資源 / 習作簿、學習卷、隨堂卷 配套資源 / 課本 PPT

配套資源 / 動畫、影音資源、PK 數位大躍進 / 線上題測 數位大躍進 / 電子書 數位大躍進 / 享備課

數位大躍進 / 數位領航員

教學資源清單、社群、龍騰網

1080098-1

12~15 18~19 20~21 22~23 24~25 26 27 28~29 30 31 32 封底裡 封底

主編:陳俊宏教授/臺灣大學

讓我們來實現

的突破

8~9 10~11

配套資源 / 素養活動手冊 & 桌遊

勇於挑戰在有限授課時數做務實

4~5

教科書 / 科學史

教科書 / 素養(跨科 & 探究 & 試題)

教學生態圈,使老師教之有本、學生習之有物。用明確的理念,設

1

教學生態圈 / 緊密扣結 教學生態圈 / 科目樣態

以學習者為中心所建構的素養教學是新課程的終極目標,在這樣

努力創新,但不躁進

教學生態圈

普高生物

堅持優質,絕不妥協

斤斤計較文字易讀性與段落鋪 陳,並求證真實性

融合多元,不離本心 作者來自不同程度的學校,共同 為最關鍵的學習核心把關

團隊:

丁宗蘇教授/臺灣大學 蘇夢淮教授/文化大學 吳雅嵐老師/北一女中 沈家玉老師/新北高中 房樹生老師/家齊高中 張淳琤老師/新竹女中 劉玉山老師/建國高中 魏宏仁老師/建國高中

諮詢:

吳誠十老師/斗六高中 何建樂老師/明倫高中 ( 退休 ) 桑于雯老師/臺南女中

作者介紹影片

1


一本教科書的誕生

目次

是理念與實務的激盪

課程概念 & 作者介紹

這本書的理念

2~3

教學生態圈 / 素養教學

6~7

教科書 / 知識脈絡安排

強調跨科、跨領域並且結合生活的內容下,龍騰想的是如何在教、 學、課綱三者間取得平衡點。我們進行教材間的整合,建立完善的 計最好的教材。

教科書 / 圖照特色

16~17

配套資源 / 教師用書

配套資源 / 探討活動紀錄簿 配套資源 /Super 教學講義

配套資源 / 習作簿、學習卷、隨堂卷 配套資源 / 課本 PPT

配套資源 / 動畫、影音資源、PK 數位大躍進 / 線上題測 數位大躍進 / 電子書 數位大躍進 / 享備課

數位大躍進 / 數位領航員

教學資源清單、社群、龍騰網

1080098-1

12~15 18~19 20~21 22~23 24~25 26 27 28~29 30 31 32 封底裡 封底

主編:陳俊宏教授/臺灣大學

讓我們來實現

的突破

8~9 10~11

配套資源 / 素養活動手冊 & 桌遊

勇於挑戰在有限授課時數做務實

4~5

教科書 / 科學史

教科書 / 素養(跨科 & 探究 & 試題)

教學生態圈,使老師教之有本、學生習之有物。用明確的理念,設

1

教學生態圈 / 緊密扣結 教學生態圈 / 科目樣態

以學習者為中心所建構的素養教學是新課程的終極目標,在這樣

努力創新,但不躁進

教學生態圈

普高生物

堅持優質,絕不妥協

斤斤計較文字易讀性與段落鋪 陳,並求證真實性

融合多元,不離本心 作者來自不同程度的學校,共同 為最關鍵的學習核心把關

團隊:

丁宗蘇教授/臺灣大學 蘇夢淮教授/文化大學 吳雅嵐老師/北一女中 沈家玉老師/新北高中 房樹生老師/家齊高中 張淳琤老師/新竹女中 劉玉山老師/建國高中 魏宏仁老師/建國高中

諮詢:

吳誠十老師/斗六高中 何建樂老師/明倫高中 ( 退休 ) 桑于雯老師/臺南女中

作者介紹影片

1


GO!

教科書

國高銜接 × 章節串聯

生物(全)

我們關心每位師生的教與學,以學習者為中心,落實每個細節。

「生物的共通性到多樣性」書前拉頁

GO!

章前學習概念圖

清楚呈現該章中各節間學習概念的劃 分範疇,以及全章概念發展脈絡關係。

從各章回顧國中課本與高中必修相關實例與敘述,建立先備知 識與未來必修的橋樑,以及了解各領域間的相互影響。

學習 念圖 概

2-1 性狀的遺傳 2-2 遺傳物質 2-3 遺傳工程及其應用

遺傳 第二章 生殖與遺傳

2-1.2 孟德爾遺傳法則的延伸 知識延長線 抗原是什麼?

課本拉頁 P2

豌豆一樣嗎?豌豆的許多性狀僅由兩種等位基因組合成一對基因

物質稱為抗原,抗原的

決定表徵,1900 年後,生物學家嘗試以不同生物進行雜交實驗,

成分大多為蛋白質或醣 類。 在 ABO 血 型 中 所

第二章 生殖與遺傳

原,指的就是紅血球細

以上的等位基因,再由這些等位基因組合成一對基因決定表徵;

新舊課綱差異即時銜接 胞膜上的特定醣類,因

2-1.2 孟德爾遺傳法則的延伸

有些性狀表徵的表現不符合孟德爾的顯性律;有些性狀的表徵則

為醣類的結構不同,所

以有 A 抗原與 B 抗原

受到二對以上的基因共同影響;而後,隨著性染色體的發現,也

之分(圖 2-11)。

讓性別相關的遺傳模式被推論出來。 A 抗原

108 ~ 110 年入學的高一生國中仍為 複等位基因遺傳 舊課綱,缺乏免疫概念,所以補充 抗原與抗體,以利學習人類的 ABO 血型遺傳。 B 抗原

▲ 圖 2-11 ABO 血型的二種抗原 結構示意圖 不同顏色的六角形表 不同種類的單醣。

知識延長線 抗原是什麼? 能引發免疫反應的

人類的 ABO 血型包含 A、B、O 與 AB 四種血型,血型由紅

物質稱為抗原,抗原的

血球表面的抗原種類決定(表 2-4),紅血球表面具有 A 抗原的

成分大多為蛋白質或醣

人,血型為 A 型;具有 B 抗原的人,血型為 B 型;同時具有 A

類。 在 ABO 血 型 中 所

抗原與 B 抗原的人,血型為 AB 型;不具 A 抗原,也沒有 B 抗 原的人,血型則為 O 型。

A型

以有 A 抗原與 B 抗原 AB 型

B 抗原

之分(圖 2-11)。

O型

具有 B 抗原

不具 A 抗原及 B 抗原

B 抗原

I 基因型

8

72

I

I

A

i

IB

IB IB

i

IA

IB

i

i

課本 P72

▲ 圖 2-11 ABO 血型的二種抗原 結構示意圖 不同顏色的六角形表 不同種類的單醣。

課本 P72

獨立分配律

延伸

複等位基因遺傳

共顯性遺傳

遺傳物質 (DNA)

不完全顯性遺傳

多基因遺傳

性聯遺傳

複製

組成

染色體

蛋白質

推測遺傳因子⋯⋯ 位在染色體上

構成

決定表徵,1900 年後,生物學家嘗試以不同生物進行雜交實驗,

遺傳的 染色體學說

表現

發現大多數生物性狀表徵的決定都複雜許多。有些性狀具有三種 以上的等位基因,再由這些等位基因組合成一對基因決定表徵;

表現

性狀

有些性狀表徵的表現不符合孟德爾的顯性律;有些性狀的表徵則

分子生物學的中心法則

受到二對以上的基因共同影響;而後,隨著性染色體的發現,也 改變

人,血型為 A 型;具有 B 抗原的人,血型為 B 型;同時具有 A 抗原與 B 抗原的人,血型為 AB 型;不具 A 抗原,也沒有 B 抗 原的人,血型則為 O 型。

應用

性染色體

影響

課程概念一目了然, 無縫接軌,學習好輕鬆

複等位基因遺傳 血球表面的抗原種類決定(表 2-4),紅血球表面具有 A 抗原的

構造

轉譯

豌豆一樣嗎?豌豆的許多性狀僅由兩種等位基因組合成一對基因

環境因子

人類的 ABO 血型包含 A、B、O 與 AB 四種血型,血型由紅 A

分離律

這些生物都具有遺傳現象,但所有生物決定性狀表徵的方式都和

A 抗原

具有 A 抗原及 B 抗原

地球上存在各式各樣的生物,包括植物、動物、微生物等,

讓性別相關的遺傳模式被推論出來。

A 抗原 B 抗原

紅血球 表面抗原 具有 A 抗原

原,指的就是紅血球細 為醣類的結構不同,所

B型

A 抗原

提到的 A 抗原與 B 抗 胞膜上的特定醣類,因

▼表 2-4 不同 ABO 血型的紅血球表面抗原和基因型

A

功能單位為

轉錄 孟德爾遺傳法則

發現大多數生物性狀表徵的決定都複雜許多。有些性狀具有三種

提到的 A 抗原與 B 抗

血型

基因

這些生物都具有遺傳現象,但所有生物決定性狀表徵的方式都和

能引發免疫反應的

GO!

可解釋

性狀的遺傳模式

地球上存在各式各樣的生物,包括植物、動物、微生物等,

60

遺傳變異

基因轉殖技術

發現史

功能

課本 P60

9


GO!

教科書

國高銜接 × 章節串聯

生物(全)

我們關心每位師生的教與學,以學習者為中心,落實每個細節。

「生物的共通性到多樣性」書前拉頁

GO!

章前學習概念圖

清楚呈現該章中各節間學習概念的劃 分範疇,以及全章概念發展脈絡關係。

從各章回顧國中課本與高中必修相關實例與敘述,建立先備知 識與未來必修的橋樑,以及了解各領域間的相互影響。

學習 念圖 概

2-1 性狀的遺傳 2-2 遺傳物質 2-3 遺傳工程及其應用

遺傳 第二章 生殖與遺傳

2-1.2 孟德爾遺傳法則的延伸 知識延長線 抗原是什麼?

課本拉頁 P2

豌豆一樣嗎?豌豆的許多性狀僅由兩種等位基因組合成一對基因

物質稱為抗原,抗原的

決定表徵,1900 年後,生物學家嘗試以不同生物進行雜交實驗,

成分大多為蛋白質或醣 類。 在 ABO 血 型 中 所

第二章 生殖與遺傳

原,指的就是紅血球細

以上的等位基因,再由這些等位基因組合成一對基因決定表徵;

新舊課綱差異即時銜接 胞膜上的特定醣類,因

2-1.2 孟德爾遺傳法則的延伸

有些性狀表徵的表現不符合孟德爾的顯性律;有些性狀的表徵則

為醣類的結構不同,所

以有 A 抗原與 B 抗原

受到二對以上的基因共同影響;而後,隨著性染色體的發現,也

之分(圖 2-11)。

讓性別相關的遺傳模式被推論出來。 A 抗原

108 ~ 110 年入學的高一生國中仍為 複等位基因遺傳 舊課綱,缺乏免疫概念,所以補充 抗原與抗體,以利學習人類的 ABO 血型遺傳。 B 抗原

▲ 圖 2-11 ABO 血型的二種抗原 結構示意圖 不同顏色的六角形表 不同種類的單醣。

知識延長線 抗原是什麼? 能引發免疫反應的

人類的 ABO 血型包含 A、B、O 與 AB 四種血型,血型由紅

物質稱為抗原,抗原的

血球表面的抗原種類決定(表 2-4),紅血球表面具有 A 抗原的

成分大多為蛋白質或醣

人,血型為 A 型;具有 B 抗原的人,血型為 B 型;同時具有 A

類。 在 ABO 血 型 中 所

抗原與 B 抗原的人,血型為 AB 型;不具 A 抗原,也沒有 B 抗 原的人,血型則為 O 型。

A型

以有 A 抗原與 B 抗原 AB 型

B 抗原

之分(圖 2-11)。

O型

具有 B 抗原

不具 A 抗原及 B 抗原

B 抗原

I 基因型

8

72

I

I

A

i

IB

IB IB

i

IA

IB

i

i

課本 P72

▲ 圖 2-11 ABO 血型的二種抗原 結構示意圖 不同顏色的六角形表 不同種類的單醣。

課本 P72

獨立分配律

延伸

複等位基因遺傳

共顯性遺傳

遺傳物質 (DNA)

不完全顯性遺傳

多基因遺傳

性聯遺傳

複製

組成

染色體

蛋白質

推測遺傳因子⋯⋯ 位在染色體上

構成

決定表徵,1900 年後,生物學家嘗試以不同生物進行雜交實驗,

遺傳的 染色體學說

表現

發現大多數生物性狀表徵的決定都複雜許多。有些性狀具有三種 以上的等位基因,再由這些等位基因組合成一對基因決定表徵;

表現

性狀

有些性狀表徵的表現不符合孟德爾的顯性律;有些性狀的表徵則

分子生物學的中心法則

受到二對以上的基因共同影響;而後,隨著性染色體的發現,也 改變

人,血型為 A 型;具有 B 抗原的人,血型為 B 型;同時具有 A 抗原與 B 抗原的人,血型為 AB 型;不具 A 抗原,也沒有 B 抗 原的人,血型則為 O 型。

應用

性染色體

影響

課程概念一目了然, 無縫接軌,學習好輕鬆

複等位基因遺傳 血球表面的抗原種類決定(表 2-4),紅血球表面具有 A 抗原的

構造

轉譯

豌豆一樣嗎?豌豆的許多性狀僅由兩種等位基因組合成一對基因

環境因子

人類的 ABO 血型包含 A、B、O 與 AB 四種血型,血型由紅 A

分離律

這些生物都具有遺傳現象,但所有生物決定性狀表徵的方式都和

A 抗原

具有 A 抗原及 B 抗原

地球上存在各式各樣的生物,包括植物、動物、微生物等,

讓性別相關的遺傳模式被推論出來。

A 抗原 B 抗原

紅血球 表面抗原 具有 A 抗原

原,指的就是紅血球細 為醣類的結構不同,所

B型

A 抗原

提到的 A 抗原與 B 抗 胞膜上的特定醣類,因

▼表 2-4 不同 ABO 血型的紅血球表面抗原和基因型

A

功能單位為

轉錄 孟德爾遺傳法則

發現大多數生物性狀表徵的決定都複雜許多。有些性狀具有三種

提到的 A 抗原與 B 抗

血型

基因

這些生物都具有遺傳現象,但所有生物決定性狀表徵的方式都和

能引發免疫反應的

GO!

可解釋

性狀的遺傳模式

地球上存在各式各樣的生物,包括植物、動物、微生物等,

60

遺傳變異

基因轉殖技術

發現史

功能

課本 P60

9


GO!

1

年代

3 2

年代

11855 85 確立細胞學說 確立 5 細

出細

03

1839

胞學 「細 說 胞 論點 是構成生 的提 出, 物體的基 使細 胞學 本單位」 說開 提出細胞學說 始萌 芽 M「細胞是構成生物體的基本單位」 atthia 1804 s J. Schle 論點的提出,使細胞學說開始萌芽 ∼ 18 iden

發現細胞

人類使用顯微鏡,首次觀 察到細胞

「細胞均由已存在的細胞分 胞學 「 細胞 裂產生」論點的提出,使細 說 均 裂 產生 由已存 胞學說得以確立 胞學 」 論 點 在 的 細 說得 胞 的提 以確 出, 分 立 使細

許來

虎克

魏修 魏 修Virchow Rudolf R

81

Robert Hooke,1635 ∼ 1703

許 旺 許來登 T

1653

1838 許旺 1839

1855 udolf∼ 1902 1821 1821 Virchow ∼ 19 02

heod o J. Schleiden 1Matthias 810 r Sch wan ∼ 1804 ∼11881 882 n

發現細胞

人類使用顯微鏡,首次觀 察到細胞

「細胞均由已存在的細胞分 裂產生」論點的提出,使細 胞學說得以確立

提出細胞學說 許

來登 「細胞是構成生物體的基本單位」 論點的提出,使細胞學說開始萌芽

虎克 Robert Hooke,1635 ∼ 1703

許來登

1866 1發現遺傳規律 866 發現

魏修

許旺 許旺

許來登

Rudolf Virchow 1821 ∼ 1902

《植物雜交試驗》論文的發表, 遺傳 證實了基因的遺傳規律 規律 《植 物 證實 雜交試驗 了基 因的 》論文的 遺傳 發表 , Gregor J. Mendel 規律

Matthias J. Schleiden 1804 ∼ 1881

160

0~

1600~

許旺

170

0~

1753

建立 系統 性分 《植 1700~ 物種 類法 誌 始 採用

》的 發表 的方 ,人 法來 分類 類 開 生物

不同

Coro lus 1707 Linnaeu s ∼ 17 78

建立系統性分類法

《植物種誌》的發表,人類開 始採用不同的方法來分類生物

《植物種誌》的發表,人類開 始採用不同的方法來分類生物

林奈

1809

提出進化理論

《動物哲學》引入演化概念, 並有系統地闡述「用進廢退」 與「獲得性遺傳

「天擇說」的提出,改變了人 類對於物種形成過程的看法

達爾文 Charles R. Darwin 1809 ∼ 1882

華萊士 Alfred R. Wallace 1823 ∼ 1913

多 好! 那 封 信 孟德爾曾把論文寄給達爾 達爾 ,那 釋 遺傳 文, 但機 很 可文 惜無 達法 爾 文該 沒有 有 德 爾 正 制, 同 清 楚 解 打開那封信。 孟德 好可補 時代的 孟 爾曾 足這 把論 文, 缺陷 但 。 文 打開 很 可 惜 寄 給 達 那封 達爾 爾 信。 文沒 有

孟德爾與達爾文來不 及激盪出的火花 如 果 打 開 那 封 信, 那 該 有 多 好! 達 爾 文 無 法 清 楚 解 釋 遺 傳 機 制, 同 時 代 的 孟 德 爾 正 好 可 補 足 這 缺 陷。 孟德爾曾把論文寄給達爾 文, 但 很 可 惜 達 爾 文 沒 有 打開那封信。

細胞學與遺傳學的美麗邂逅

藉由細胞學和遺傳學完美 的結合,科學家得以觀察到 細胞分裂過程中染色體的 行為與孟德爾遺傳因子(即 遺 傳因 基因)預期行為之間的相 子到 細 底生 似胞性, 法利 在了 學與終 於 催 哪包 裡? 遺傳 和薩登遺傳的染色體學說, 學的 藉 由細 美麗 胞 明白指出基因位於染色體 邂逅 學和 的結 合 遺 , 傳 上。 科學 細 胞分 家得 學 完 美 行為 裂 過 程 以觀察 與 到 中 基 因 孟德爾遺 染 色 體 的 ) 遺傳因子到底在哪裡? 似 性 預 期 行 傳因子( , 即 為 細胞學與遺傳學的美麗邂逅 和薩 終 於 催 之 間 的 登遺 生了 相 傳 包 明白 藉由細胞學和遺傳學完美 指 出 的染色體 法 利 基因 上。 的結合,科學家得以觀察到 位 於 學說, 染色 細胞分裂過程中染色體的 體 行為與孟德爾遺傳因子(即 基因)預期行為之間的相 似 性, 終 於 催 生 了 包 法 利 和薩登遺傳的染色體學說, 明白指出基因位於染色體 上。

1869

提出五界說

1902

提出遺傳的染色體學說

認為遺傳基因應位於細胞核內的染色 體上

薩登

1包法利 902 提出 遺傳 的染 1902 色體 Walter S. Sutton 1877 ∼ 1916

Theodor H. Boveri 1862 ∼ 1915

學說 位於 提出遺傳的染色體學說 細胞 核 認為 遺 體上 傳基因應

薩登

內的 染色 認為遺傳基因應位於細胞核內的染色 體上 Wal ter 1877 S. Sutton ∼ 19 16

薩登 包法 Walter S. Sutton 利 T

1懷塔克 869

heod 1877 r H. B 1862∼o1916 ∼ 19 overi 15

包法利

懷塔 1869 克

Whit taker 提出五界說 ,19 2 t H.

0∼

1980 根據生物在營養方式和構造上 的差異,將生物界分成了五界

懷塔克

1910 1910

Thomas H. Morgan 1866 ∼ 1945

摩根

確立遺傳的染 確立 色體學說 遺傳 的事 色 利 用體 果 蠅 作 材 料 從染 學 證實染色 遺 傳 研 究,說

摩根 摩根 Thomas H. Morgan 1866 T ∼ 1945

homas 1866 H. Morg ∼ 19 an 摩根 45

原核生物界

原生

1957

解開 DNA 的構造

Arthur Kornberg 1918 ∼ 2007

James D. Watson 1928 ∼

1953

1957

克里克

Francis H. C. Crick 克里 1916 ∼ 2004 克

解開 DNA 的構造

1953 解

傳學

1951990 7

亞瑟·孔伯格

構造

和分

發現

構造 , 子生 物

0~

原生生物界 原核

1927)將控制性狀的遺傳因子改稱為基因,現今則將控制同一性

·孔伯 格 渥易斯

Arth ur 1918 Kornber g ∼ 20 07 Carl R. Woese,1928 ∼ 2012

例如:Aa×Aa。 3. 試交:未知基因型之 表型顯性個體與表型 隱性之個體交配(例 如:A ■ ×aa),可

的交配,可用於檢測 精卵對子代的影響是 否相等。

如控制豌豆花色有 P 與 p 兩種等位基因。決定性狀的等位基因組

1990

合稱為基因型,所表現的表徵則稱為表現型。以花色為例,基因 型有 PP、Pp、pp 三種型式,表現型則有紫花與白花兩種。基因 型中的 PP 與 pp,其兩個等位基因的型式相同,稱為同型合子;

1990

▼表 2-3 等位基因、基因型和表現型

而 Pp 具有兩個不同型式的等位基因,稱為異型合子。

渥易斯

Carl R. Woese,1928 ∼ 2012

提出

三域

古細菌域

真核生物域

六界 根據 遺 系統 改將 傳物質序 生 上新 物分為六列上的差 增「 異, 界, 域 再劃 分三 」的分類並在界之 域 ,將 六界

渥易 課本拉頁 斯 P1 Carl

R. W oese ,19

28 ∼

2012

第基因型 等位基因

詳見

原核生物界

的 個 體 互 相 交 配,

狀,且位於同源染色體相同位置的基因稱為等位基因(表 2-3),

根據遺傳物質序列上的差異, 改將生物分為六界,並在界之 上新增「域」的分類,將六界 再劃分三域

生物

來亦引用為同基因型

4. 互交:雌雄表徵互換

1909 年,丹麥生物學家約翰森 (Wilhelm Johannsen,1859 ∼

D提出三域六界系統

提出三域六界系統

的子代互相交配,後

型。

從遺傳因子到基因

亞瑟

生物

Robert H. Whittaker,1920 ∼ 1980

型 個 體 間 的 交 配,

用於推測個體的基因

NA 聚 發現 大 合酶 幫助 腸桿根據遺傳物質序列上的差異, Ⅰ 人類 菌中的 了改將生物分為六界,並在界之 解 D DNA 聚 NA 的 合 上新增「域」的分類,將六界 複製 酶 I, 機制 再劃分三域

190

論,才得以彰顯於世,後人因而尊稱孟德爾為「遺傳學之父」。

華生

Arthur Kornberg 1918 ∼ 2007

mes 1916 ∼ 2004 1928 D. Watso n ∼

里克 1900~ Fran ci

果與孟德爾的豌豆雜交實驗相似,於是孟德爾前瞻性的遺傳理

發現大腸桿菌中的 DNA 聚合酶 I, 幫助人類了解 DNA 的複製機制

D A James 奠定 D.NWatson 的雙 現 股螺 1928 旋 學 ∼ 代遺 的基

1900 年,三位科學家分別以不同植物進行雜交實驗,三人所得結

發現 DNA 聚合酶Ⅰ

確立 DNA 的雙股螺旋構造, 1900~ 奠定現代遺傳學和分子生物 學的基礎

開D 華生 NA 的 確立

驗,但直到 1884 年孟德爾逝世前,都未引起科學界的注意。

華生

1. 雜交:意指不同基因

2. 自交:來自同一親代

1865 年,孟德爾整理其實驗結果及推論,發表植物雜交的實

亞瑟·孔伯格

遺傳實驗的 設計方法

例如:Aa×AA。

獨立分配律。

發現大腸桿菌中的 DNA 聚合酶 I, 幫助人類了解 DNA 的複製機制

華生克里克

克里克 華 H. C. Crick Francis生 Ja

配子中。 生物學家將這項遺傳法則稱為孟德爾第二遺傳法則,又稱為

發現 DNA 聚合酶Ⅰ

確立 DNA 的雙股螺旋構造, 奠定現代遺傳學和分子生物 學的基礎

1916 s H. C. C rick ∼ 20 04

原生生物界

的差

Rober

摩根

摩根

提 Robert H. Whittaker,1920 ∼ 1980 出五 界說 根據 生 物在 異, 營 養 方 將生 物界 式 和 構 造 分成 了五 上 界

利用果蠅作材料從事 遺 傳 研 究, 證 實 染 色 體遺傳學說的正確性

利用 果 體遺傳學說的正確性 遺傳 蠅作材 料 研 體遺 究, 證 從 事 傳學 說的 實 染 色 正確 性

Theodor H. Boveri 1862 ∼ 1915

根據生物在營養方式和構造上 的差異,將生物界分成了五界

確立遺傳的染 色體學說

細菌域

告訴您如何好教 提供您怎麼好學

修正進化理論

孟德爾與達爾文來不 及激盪出的火花 孟 如德 果 打 開 那 封 信, 那 該 有 爾 與爾 文 無 法 清 楚 解 多 好! 達 達爾 及 釋激 遺盪 傳出 機 制, 同 文 來的不孟 的火 時 代 如 德果 爾打 正開 好可補 足 花這 缺 陷。

Walther Flemming,1843 ∼ 1905

2. 形成配子時,控制不同性狀之遺傳因子可隨機組合至同一

華生

細菌域

Jean-Baptiste de Lamarck 1744 ∼ 1829

13 Alfred R. Wallace 1823 ∼ 1913

Gregor J. Mendel 1822 ∼ 1884

弗萊明 遺傳因子到底在哪裡?

事件 ×理論 事件 × 理論× 學說 ×學 說

小百科

不受其他種遺傳因子的影響。

克里克

古細菌域

拉馬克

1858

孟德爾

1905 首先觀察到染色體,並描述細 胞分裂過程中染色體的移動

1. 形成配子時,控制不同性狀之遺傳因子的分離是獨立的,

真核生物域

Corolus Linnaeus 1707 ∼ 1778

「天 論 擇說 拉 提出進化理論 修正進化理論 類 馬克 對於 」的提出 物種 Je《動物哲學》引入演化概念, an-B 形成 ,改變了 拉馬克 「天擇說」的提出,改變了人 孟德爾 過程 1744 aptiste de 的看 人 並有系統地闡述「用進廢退」 ∼ 18 Lam 類對於物種形成過程的看法 達 法 arck 29 爾文 與「獲得性遺傳 Char les R .D 1達爾文 809 ∼ 18 arwin 1800~ 拉馬克 2 Charles R.8Darwin 華 Jean-Baptiste de Lamarck 1809萊 ∼ 1882 士 1744 ∼ 1829 Alfre d R. Wal 1華萊士 823 ∼ 19 lace

《植物雜交試驗》論文的發表,

43 ∼

動物 動界 物界

建立系統性分類法

1809

1858 修 1858 正進 化理

11800~ 800 證實了基因的遺傳規律 ~

Walth er

真菌界 真菌界

1753

化理 《動 論 物 並有 哲學》引 系 與「 統地闡述入演化概 獲得 性遺 「用進廢念, 傳 退」

發現遺傳規律

Flem ming 發現染色體 ,18

根據雙性狀雜交的實驗結果,孟德爾作了以下推論:

古細菌域

Corolus Linnaeus 1707 ∼ 1778

提出

弗萊 1879 明

察到 裂過 染 色 體 程中 ,並 染色 體的 描 述 細 移動

真核生物域

1700~

林奈

1809

孟德 爾 孟德爾 許旺

生物 生物科學史 科學 史 1910 1953

Walther Flemming,1843 ∼ 1905 發 現染 色體 首先 觀

細菌域

1600~

拉馬克 許來登

1866 r 1822 J. Mend el ∼ 18 84

拉馬

事件 × 理論 × 學說

動物界

1753

林奈

孟德爾 孟 1822德 ∼ 1884 爾 Greg o

Theodor Schwann 1810 ∼ 1882

1弗萊明 879

首先觀察到染色體,並描述細 胞分裂過程中染色體的移動

胞分

確立細胞學說

Theodor Schwann 1810 ∼ 1882

發現染色體

給予生物學發展清楚的 意義與歷程

孟德爾一直是以抽象的「遺傳因子」來解釋自己的實 驗結果,到後世才以較具體的染色體「基因」構造, 來解釋孟德爾的遺傳因子。

生物科學史

1879

植物界 植物界

3

∼ 17

真菌界

年代

ke, 1635

植物界

3

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~

2

Rober

GO!

不單單 只是年表

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~

12

人類 使 察到 用 顯 微 鏡, 細胞 首

~

細胞的構造與功生 能細 生能 殖與遺傳 演化與生 演化與多樣的生物演化與多樣的生物 細胞的構造與功能 殖胞 與的 遺構 傳造與功 多殖 樣與 的遺 生傳 物

1

更多的故事和理念,讓學習有溫度、讓知識有生命

「生物科學史」書前拉頁

強調各章領域的交互作用、事件間的 1653 發現 細胞 關聯以及前人對後世的影響。 1838 虎克 1839 1653 1838 提

教科書

重視科學史內涵

生物(全)

表現型 同型合子

等位 基因

等位 基因

P

異型合子

P 紫花

P

62 ∼ 71

p 同源 染色體

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71 課本 P71

10

11


GO!

1

年代

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年代

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03

1839

胞學 「細 說 胞 論點 是構成生 的提 出, 物體的基 使細 胞學 本單位」 說開 提出細胞學說 始萌 芽 M「細胞是構成生物體的基本單位」 atthia 1804 s J. Schle 論點的提出,使細胞學說開始萌芽 ∼ 18 iden

發現細胞

人類使用顯微鏡,首次觀 察到細胞

「細胞均由已存在的細胞分 胞學 「 細胞 裂產生」論點的提出,使細 說 均 裂 產生 由已存 胞學說得以確立 胞學 」 論 點 在 的 細 說得 胞 的提 以確 出, 分 立 使細

許來

虎克

魏修 魏 修Virchow Rudolf R

81

Robert Hooke,1635 ∼ 1703

許 旺 許來登 T

1653

1838 許旺 1839

1855 udolf∼ 1902 1821 1821 Virchow ∼ 19 02

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發現細胞

人類使用顯微鏡,首次觀 察到細胞

「細胞均由已存在的細胞分 裂產生」論點的提出,使細 胞學說得以確立

提出細胞學說 許

來登 「細胞是構成生物體的基本單位」 論點的提出,使細胞學說開始萌芽

虎克 Robert Hooke,1635 ∼ 1703

許來登

1866 1發現遺傳規律 866 發現

魏修

許旺 許旺

許來登

Rudolf Virchow 1821 ∼ 1902

《植物雜交試驗》論文的發表, 遺傳 證實了基因的遺傳規律 規律 《植 物 證實 雜交試驗 了基 因的 》論文的 遺傳 發表 , Gregor J. Mendel 規律

Matthias J. Schleiden 1804 ∼ 1881

160

0~

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許旺

170

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1753

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Coro lus 1707 Linnaeu s ∼ 17 78

建立系統性分類法

《植物種誌》的發表,人類開 始採用不同的方法來分類生物

《植物種誌》的發表,人類開 始採用不同的方法來分類生物

林奈

1809

提出進化理論

《動物哲學》引入演化概念, 並有系統地闡述「用進廢退」 與「獲得性遺傳

「天擇說」的提出,改變了人 類對於物種形成過程的看法

達爾文 Charles R. Darwin 1809 ∼ 1882

華萊士 Alfred R. Wallace 1823 ∼ 1913

多 好! 那 封 信 孟德爾曾把論文寄給達爾 達爾 ,那 釋 遺傳 文, 但機 很 可文 惜無 達法 爾 文該 沒有 有 德 爾 正 制, 同 清 楚 解 打開那封信。 孟德 好可補 時代的 孟 爾曾 足這 把論 文, 缺陷 但 。 文 打開 很 可 惜 寄 給 達 那封 達爾 爾 信。 文沒 有

孟德爾與達爾文來不 及激盪出的火花 如 果 打 開 那 封 信, 那 該 有 多 好! 達 爾 文 無 法 清 楚 解 釋 遺 傳 機 制, 同 時 代 的 孟 德 爾 正 好 可 補 足 這 缺 陷。 孟德爾曾把論文寄給達爾 文, 但 很 可 惜 達 爾 文 沒 有 打開那封信。

細胞學與遺傳學的美麗邂逅

藉由細胞學和遺傳學完美 的結合,科學家得以觀察到 細胞分裂過程中染色體的 行為與孟德爾遺傳因子(即 遺 傳因 基因)預期行為之間的相 子到 細 底生 似胞性, 法利 在了 學與終 於 催 哪包 裡? 遺傳 和薩登遺傳的染色體學說, 學的 藉 由細 美麗 胞 明白指出基因位於染色體 邂逅 學和 的結 合 遺 , 傳 上。 科學 細 胞分 家得 學 完 美 行為 裂 過 程 以觀察 與 到 中 基 因 孟德爾遺 染 色 體 的 ) 遺傳因子到底在哪裡? 似 性 預 期 行 傳因子( , 即 為 細胞學與遺傳學的美麗邂逅 和薩 終 於 催 之 間 的 登遺 生了 相 傳 包 明白 藉由細胞學和遺傳學完美 指 出 的染色體 法 利 基因 上。 的結合,科學家得以觀察到 位 於 學說, 染色 細胞分裂過程中染色體的 體 行為與孟德爾遺傳因子(即 基因)預期行為之間的相 似 性, 終 於 催 生 了 包 法 利 和薩登遺傳的染色體學說, 明白指出基因位於染色體 上。

1869

提出五界說

1902

提出遺傳的染色體學說

認為遺傳基因應位於細胞核內的染色 體上

薩登

1包法利 902 提出 遺傳 的染 1902 色體 Walter S. Sutton 1877 ∼ 1916

Theodor H. Boveri 1862 ∼ 1915

學說 位於 提出遺傳的染色體學說 細胞 核 認為 遺 體上 傳基因應

薩登

內的 染色 認為遺傳基因應位於細胞核內的染色 體上 Wal ter 1877 S. Sutton ∼ 19 16

薩登 包法 Walter S. Sutton 利 T

1懷塔克 869

heod 1877 r H. B 1862∼o1916 ∼ 19 overi 15

包法利

懷塔 1869 克

Whit taker 提出五界說 ,19 2 t H.

0∼

1980 根據生物在營養方式和構造上 的差異,將生物界分成了五界

懷塔克

1910 1910

Thomas H. Morgan 1866 ∼ 1945

摩根

確立遺傳的染 確立 色體學說 遺傳 的事 色 利 用體 果 蠅 作 材 料 從染 學 證實染色 遺 傳 研 究,說

摩根 摩根 Thomas H. Morgan 1866 T ∼ 1945

homas 1866 H. Morg ∼ 19 an 摩根 45

原核生物界

原生

1957

解開 DNA 的構造

Arthur Kornberg 1918 ∼ 2007

James D. Watson 1928 ∼

1953

1957

克里克

Francis H. C. Crick 克里 1916 ∼ 2004 克

解開 DNA 的構造

1953 解

傳學

1951990 7

亞瑟·孔伯格

構造

和分

發現

構造 , 子生 物

0~

原生生物界 原核

1927)將控制性狀的遺傳因子改稱為基因,現今則將控制同一性

·孔伯 格 渥易斯

Arth ur 1918 Kornber g ∼ 20 07 Carl R. Woese,1928 ∼ 2012

例如:Aa×Aa。 3. 試交:未知基因型之 表型顯性個體與表型 隱性之個體交配(例 如:A ■ ×aa),可

的交配,可用於檢測 精卵對子代的影響是 否相等。

如控制豌豆花色有 P 與 p 兩種等位基因。決定性狀的等位基因組

1990

合稱為基因型,所表現的表徵則稱為表現型。以花色為例,基因 型有 PP、Pp、pp 三種型式,表現型則有紫花與白花兩種。基因 型中的 PP 與 pp,其兩個等位基因的型式相同,稱為同型合子;

1990

▼表 2-3 等位基因、基因型和表現型

而 Pp 具有兩個不同型式的等位基因,稱為異型合子。

渥易斯

Carl R. Woese,1928 ∼ 2012

提出

三域

古細菌域

真核生物域

六界 根據 遺 系統 改將 傳物質序 生 上新 物分為六列上的差 增「 異, 界, 域 再劃 分三 」的分類並在界之 域 ,將 六界

渥易 課本拉頁 斯 P1 Carl

R. W oese ,19

28 ∼

2012

第基因型 等位基因

詳見

原核生物界

的 個 體 互 相 交 配,

狀,且位於同源染色體相同位置的基因稱為等位基因(表 2-3),

根據遺傳物質序列上的差異, 改將生物分為六界,並在界之 上新增「域」的分類,將六界 再劃分三域

生物

來亦引用為同基因型

4. 互交:雌雄表徵互換

1909 年,丹麥生物學家約翰森 (Wilhelm Johannsen,1859 ∼

D提出三域六界系統

提出三域六界系統

的子代互相交配,後

型。

從遺傳因子到基因

亞瑟

生物

Robert H. Whittaker,1920 ∼ 1980

型 個 體 間 的 交 配,

用於推測個體的基因

NA 聚 發現 大 合酶 幫助 腸桿根據遺傳物質序列上的差異, Ⅰ 人類 菌中的 了改將生物分為六界,並在界之 解 D DNA 聚 NA 的 合 上新增「域」的分類,將六界 複製 酶 I, 機制 再劃分三域

190

論,才得以彰顯於世,後人因而尊稱孟德爾為「遺傳學之父」。

華生

Arthur Kornberg 1918 ∼ 2007

mes 1916 ∼ 2004 1928 D. Watso n ∼

里克 1900~ Fran ci

果與孟德爾的豌豆雜交實驗相似,於是孟德爾前瞻性的遺傳理

發現大腸桿菌中的 DNA 聚合酶 I, 幫助人類了解 DNA 的複製機制

D A James 奠定 D.NWatson 的雙 現 股螺 1928 旋 學 ∼ 代遺 的基

1900 年,三位科學家分別以不同植物進行雜交實驗,三人所得結

發現 DNA 聚合酶Ⅰ

確立 DNA 的雙股螺旋構造, 1900~ 奠定現代遺傳學和分子生物 學的基礎

開D 華生 NA 的 確立

驗,但直到 1884 年孟德爾逝世前,都未引起科學界的注意。

華生

1. 雜交:意指不同基因

2. 自交:來自同一親代

1865 年,孟德爾整理其實驗結果及推論,發表植物雜交的實

亞瑟·孔伯格

遺傳實驗的 設計方法

例如:Aa×AA。

獨立分配律。

發現大腸桿菌中的 DNA 聚合酶 I, 幫助人類了解 DNA 的複製機制

華生克里克

克里克 華 H. C. Crick Francis生 Ja

配子中。 生物學家將這項遺傳法則稱為孟德爾第二遺傳法則,又稱為

發現 DNA 聚合酶Ⅰ

確立 DNA 的雙股螺旋構造, 奠定現代遺傳學和分子生物 學的基礎

1916 s H. C. C rick ∼ 20 04

原生生物界

的差

Rober

摩根

摩根

提 Robert H. Whittaker,1920 ∼ 1980 出五 界說 根據 生 物在 異, 營 養 方 將生 物界 式 和 構 造 分成 了五 上 界

利用果蠅作材料從事 遺 傳 研 究, 證 實 染 色 體遺傳學說的正確性

利用 果 體遺傳學說的正確性 遺傳 蠅作材 料 研 體遺 究, 證 從 事 傳學 說的 實 染 色 正確 性

Theodor H. Boveri 1862 ∼ 1915

根據生物在營養方式和構造上 的差異,將生物界分成了五界

確立遺傳的染 色體學說

細菌域

告訴您如何好教 提供您怎麼好學

修正進化理論

孟德爾與達爾文來不 及激盪出的火花 孟 如德 果 打 開 那 封 信, 那 該 有 爾 與爾 文 無 法 清 楚 解 多 好! 達 達爾 及 釋激 遺盪 傳出 機 制, 同 文 來的不孟 的火 時 代 如 德果 爾打 正開 好可補 足 花這 缺 陷。

Walther Flemming,1843 ∼ 1905

2. 形成配子時,控制不同性狀之遺傳因子可隨機組合至同一

華生

細菌域

Jean-Baptiste de Lamarck 1744 ∼ 1829

13 Alfred R. Wallace 1823 ∼ 1913

Gregor J. Mendel 1822 ∼ 1884

弗萊明 遺傳因子到底在哪裡?

事件 ×理論 事件 × 理論× 學說 ×學 說

小百科

不受其他種遺傳因子的影響。

克里克

古細菌域

拉馬克

1858

孟德爾

1905 首先觀察到染色體,並描述細 胞分裂過程中染色體的移動

1. 形成配子時,控制不同性狀之遺傳因子的分離是獨立的,

真核生物域

Corolus Linnaeus 1707 ∼ 1778

「天 論 擇說 拉 提出進化理論 修正進化理論 類 馬克 對於 」的提出 物種 Je《動物哲學》引入演化概念, an-B 形成 ,改變了 拉馬克 「天擇說」的提出,改變了人 孟德爾 過程 1744 aptiste de 的看 人 並有系統地闡述「用進廢退」 ∼ 18 Lam 類對於物種形成過程的看法 達 法 arck 29 爾文 與「獲得性遺傳 Char les R .D 1達爾文 809 ∼ 18 arwin 1800~ 拉馬克 2 Charles R.8Darwin 華 Jean-Baptiste de Lamarck 1809萊 ∼ 1882 士 1744 ∼ 1829 Alfre d R. Wal 1華萊士 823 ∼ 19 lace

《植物雜交試驗》論文的發表,

43 ∼

動物 動界 物界

建立系統性分類法

1809

1858 修 1858 正進 化理

11800~ 800 證實了基因的遺傳規律 ~

Walth er

真菌界 真菌界

1753

化理 《動 論 物 並有 哲學》引 系 與「 統地闡述入演化概 獲得 性遺 「用進廢念, 傳 退」

發現遺傳規律

Flem ming 發現染色體 ,18

根據雙性狀雜交的實驗結果,孟德爾作了以下推論:

古細菌域

Corolus Linnaeus 1707 ∼ 1778

提出

弗萊 1879 明

察到 裂過 染 色 體 程中 ,並 染色 體的 描 述 細 移動

真核生物域

1700~

林奈

1809

孟德 爾 孟德爾 許旺

生物 生物科學史 科學 史 1910 1953

Walther Flemming,1843 ∼ 1905 發 現染 色體 首先 觀

細菌域

1600~

拉馬克 許來登

1866 r 1822 J. Mend el ∼ 18 84

拉馬

事件 × 理論 × 學說

動物界

1753

林奈

孟德爾 孟 1822德 ∼ 1884 爾 Greg o

Theodor Schwann 1810 ∼ 1882

1弗萊明 879

首先觀察到染色體,並描述細 胞分裂過程中染色體的移動

胞分

確立細胞學說

Theodor Schwann 1810 ∼ 1882

發現染色體

給予生物學發展清楚的 意義與歷程

孟德爾一直是以抽象的「遺傳因子」來解釋自己的實 驗結果,到後世才以較具體的染色體「基因」構造, 來解釋孟德爾的遺傳因子。

生物科學史

1879

植物界 植物界

3

∼ 17

真菌界

年代

ke, 1635

植物界

3

t Hoo

~

2

Rober

GO!

不單單 只是年表

次觀

~

12

人類 使 察到 用 顯 微 鏡, 細胞 首

~

細胞的構造與功生 能細 生能 殖與遺傳 演化與生 演化與多樣的生物演化與多樣的生物 細胞的構造與功能 殖胞 與的 遺構 傳造與功 多殖 樣與 的遺 生傳 物

1

更多的故事和理念,讓學習有溫度、讓知識有生命

「生物科學史」書前拉頁

強調各章領域的交互作用、事件間的 1653 發現 細胞 關聯以及前人對後世的影響。 1838 虎克 1839 1653 1838 提

教科書

重視科學史內涵

生物(全)

表現型 同型合子

等位 基因

等位 基因

P

異型合子

P 紫花

P

62 ∼ 71

p 同源 染色體

p

p 白花

71 課本 P71

10

11


GO!

素養導向課程

跨科 × 探究 × 試題

章首「提問」 導入跨科思考

教科書

生物(全)

章末「科學不設限」 結合真實生活議題

GO!

CH1用食物創造出一顆細胞模型, 扣合能量(物/化/生/地科)

現代人常見文明病,以安潔 莉娜裘莉的例子作情境。

第一章 細胞的構造與功能

科學 設限 不

註:基因是一小段的 DNA,每個基因上含氮鹼基的排列順序都不相 同,因此可以製造出不同功能的蛋白質,用來協助細胞執行特定 的生理功能或是表現特定的性狀表徵。基因上的含氮鹼基發生改 變,就稱為基因突變,突變後的基因所製造出來的蛋白質會跟突 變前的基因不同。

失控的細胞─

Angelina Jolie 好萊塢女星安潔莉娜 ‧ 裘莉於 2013 年切除雙側乳房,

裘莉為何會決定做預防性切除呢?一方面是她不需要再生

又於 2015 年進行了卵巢及輸卵管摘除手術。但其實裘莉並

育及哺乳了,乳房及卵巢對她而言已經不是必要的器官;更重

未罹患乳癌或卵巢癌,而是在考量自己的家族病史,進行

要的理由是,研究發現兩側乳房切除大約可減少 90% 的乳癌發

癌症基因檢測後,發現自己罹癌風險偏高,因而決定切除。

生機率,而卵巢加輸卵管切除約可減少 80% 的卵巢癌發生機率。 對於先天帶有突變基因的人,若不做預防性切除手術,還

如果你是裘莉,是否也會做出相同決定?

1 1-1 細胞的構造 1-2 細胞及能量 1-3 細胞週期與 細胞分裂

細胞的構造 與功能 生物都需要能量,才能維持生命現象,而且細胞是生物體構

造與功能的基本單位。細胞具有怎樣的構造來維持恆定、代謝、生 長、繁殖等功能呢?生物如何將太陽能轉變為儲於細胞中的化學 能?細胞怎麼透過代謝作用來轉換化學分子的能量呢?細胞又如何 分化,以達成生長與繁殖的生命現象呢?

有其他選擇嗎?醫界目前的建議是,25 歲開始每年作一次乳房 自民國 71 年起,癌症(又稱惡性腫瘤)已連年高居

X 光攝影檢查,30 歲左右開始,每半年作一次陰道超音波檢查,

國人死因首位。比起罹病率更高的糖尿病、高血壓及腎臟

同時可考慮作藥物的預防治療。由於影像檢查只能偵測到大於

乳癌與卵巢癌發生的原因

病等慢性疾病,癌症對生命威脅更為嚴重。那麼,癌症是

0.5 公分的腫瘤,因此也可以採集血液、唾液及尿液等液態檢體

癌症的發生與基因突變密不可分, 其中 BRCA1 與 BRCA2 基因的突變 就可能導致乳癌與卵巢癌發生,而 造成細胞基因突變的因素包括外在 的環境與內在的遺傳因素。

怎麼發生的?其原因正與本章所講述的細胞分裂有關。

來進行檢測,由於癌細胞死亡後,其 DNA 片段會釋放到血液中,

▼ 圖 1-30

?

不會無故生成,也不會憑空消失。生物都需要能量來維持生命,所有的化學反應

染色體

都會牽涉到能量的吸收或放出,所有的物理運動,包括空氣與水的循環,也都由 能量來推動。能量帶動了宇宙間的萬物變化,也在不同的時空尺度下,串起自然 學科中的各種現象。

就有可能偵測到癌細胞基因的變異資訊,此法能夠較攝影檢查

簡單來說,癌症就是細胞分裂失去控制的現象,是因

法提早數月發現癌症。

為細胞中負責細胞週期調控及 DNA 修復等功能的基因發 生突變(註)所導致(圖 1-30)。大部分的突變都發生在體

事實上,即使沒有自親代遺傳突變的致癌基因,每個人還

細胞中,因此癌症通常不會遺傳給子代,但是有約 5~10%

是有可能罹患癌症。目前常用的癌症治療方法包括外科手術、

的突變發生在生殖母細胞而能夠遺傳下去。由於裘莉的外

化學療法與標靶療法等,但是當癌症患者到達第三期或第四期

祖母、母親及阿姨都在 40 到 60 歲間死於癌症,並且基因

時,癌細胞已經隨著淋巴或血液轉移到全身器官(圖 1-31),

檢測的結果也證實她的確遺傳了母親有缺陷的基因

癌細胞生長快速且不受控制,使許多器官失去正常功能,並會

(BRCA1 及 BRCA2),預估她罹患乳癌的機

大量消耗身體的養分,造成體力及免疫力急速下降,此時期大

率高達 87%、卵巢癌的機率 50%,使

多已無法進行外科切除手術,即使使用藥物,效果仍然有限。

生物與自然界能量有關係?!

能量在自然界以各式各樣的面貌出現,但無論如何轉換,總能量是不變的,能量

87% 乳癌

因此,成年人最好能夠定期做癌症篩檢,因為越早發現,治療

她相當擔心自己也會罹癌。

DNA

▼ 裘莉罹患乳癌與 卵巢癌的機率

50%

的效果越好。此外,最新發展的免疫療法及基因療法,也開始 有相當不錯的成效,對末期的癌症治療,可能開啟一道新曙光。

細胞

卵巢癌 ▼ 圖 1-31

?

1

癌細胞的增生與轉移

環境因素 BRCA1 基因 ~ 75%

生物與自然界能量有關係?!

能量在自然界以各式各樣的面貌出現,但無論如何轉換,總能量是不變的,能量

遺傳因素

10%

90%

末期癌症的癌細胞會大量增生並形成腫瘤, 也會隨著血液或淋巴轉移到遠端的器官。

造成 基因突變

不正常細胞增生

正常細胞 BRCA2 基因 <15%

不會無故生成,也不會憑空消失。生物都需要能量來維持生命,所有的化學反應

物理因素

化學因素

生物因素

34

能量來推動。能量帶動了宇宙間的萬物變化,也在不同的時空尺度下,串起自然 學科中的各種現象。

第二章 生殖與遺傳

1

淋巴管 血管

科學 設限 不

35

基改蚊子是 拯救人類的救星嗎?

國家蚊媒傳染病防治中心在 2017

1964 年∼)宣布,在大開曼島釋放的

年 6 月 22 日宣布,為了降低病媒蚊的

330 萬隻基改雄蚊,已讓斑蚊數量減少

孟德爾經過仔細觀察後,選擇豌豆的七項性狀(表 2-1), 密度,預計在 2020 年評估是否要在高

「想一想」隨內文實踐探究 輔助深入思考課文、統整零碎知識、實作驗證

純品系的特色 孟德爾為何要以純 品系的植株進行遺傳實

12

驗呢?

80% !而且類似的實驗結果也在巴西、

雄 旗津及屏東 小琉球兩個離島施放基

馬來西亞等地重現,這個結果大大振奮

改雄蚊。若你是當地居民,你是否贊成 分別以相同步驟進行雜交實驗。在開始實驗前,他先讓植株自花

人心,斑蚊數量減少,傳播疾病的機會

授粉數代,若所有子代該性狀的表徵皆與親代相同,則定義該植 你知道全世界最危險的動物是什

登革病毒和茲卡病毒在分類上皆

麼嗎?答案可不是兇猛的非洲獅、鱷魚

可以使用基改雄蚊呢?事實上並非所

此實驗計畫呢?你的理由是什麼?

想一想

以臺灣南部離島的登革 熱防治政策切入。

不正常細胞

其他基因 <12%

都會牽涉到能量的吸收或放出,所有的物理運動,包括空氣與水的循環,也都由

GO!

惡性腫瘤或有侵略性 的癌細胞

等動物,而是我們周遭常見的蚊子!蚊 株為純品系,例如:紫花植株連續自花授粉數代,若子代花色皆

也隨之下降,因此可達到防疫的效果。 屬於黃病毒科,那麼防治登革熱是否也 有人都贊成施放基改雄蚊,早在 2012

子是傳播登革熱、茲卡病毒感染症(圖

年,牛津昆蟲技術公司即策劃在佛羅里

2-49)、瘧疾、黃熱病、日本腦炎等疾 為紫花,則可確定此紫花植株為純品系。孟德爾以同樣的方法獲 病的媒介,根據世界衛生組織 (WHO)

達州投放基改雄蚊,以消滅傳播登革熱

的統計,每年因蚊子傳染疾病而致死的

14.5 萬名民眾簽署請願書,要求監管單

得不同性狀的純品系植株,再以這些植株進行後續雜交實驗。 人數高達數百萬。

的埃及斑蚊;截至 2015 年,仍有超過 位「不要」准許佛州這個適合遊客釣魚

茲卡病毒感染症即是藉由蚊子叮

和潛水的天堂,成為「變種蚊蟲測試

咬傳播的疾病,傳播疾病的病媒蚊主要

地 」;2016 年 8 月 5 日, 美 國 食 品 和

13


GO!

素養導向課程

跨科 × 探究 × 試題

章首「提問」 導入跨科思考

教科書

生物(全)

章末「科學不設限」 結合真實生活議題

GO!

CH1用食物創造出一顆細胞模型, 扣合能量(物/化/生/地科)

現代人常見文明病,以安潔 莉娜裘莉的例子作情境。

第一章 細胞的構造與功能

科學 設限 不

註:基因是一小段的 DNA,每個基因上含氮鹼基的排列順序都不相 同,因此可以製造出不同功能的蛋白質,用來協助細胞執行特定 的生理功能或是表現特定的性狀表徵。基因上的含氮鹼基發生改 變,就稱為基因突變,突變後的基因所製造出來的蛋白質會跟突 變前的基因不同。

失控的細胞─

Angelina Jolie 好萊塢女星安潔莉娜 ‧ 裘莉於 2013 年切除雙側乳房,

裘莉為何會決定做預防性切除呢?一方面是她不需要再生

又於 2015 年進行了卵巢及輸卵管摘除手術。但其實裘莉並

育及哺乳了,乳房及卵巢對她而言已經不是必要的器官;更重

未罹患乳癌或卵巢癌,而是在考量自己的家族病史,進行

要的理由是,研究發現兩側乳房切除大約可減少 90% 的乳癌發

癌症基因檢測後,發現自己罹癌風險偏高,因而決定切除。

生機率,而卵巢加輸卵管切除約可減少 80% 的卵巢癌發生機率。 對於先天帶有突變基因的人,若不做預防性切除手術,還

如果你是裘莉,是否也會做出相同決定?

1 1-1 細胞的構造 1-2 細胞及能量 1-3 細胞週期與 細胞分裂

細胞的構造 與功能 生物都需要能量,才能維持生命現象,而且細胞是生物體構

造與功能的基本單位。細胞具有怎樣的構造來維持恆定、代謝、生 長、繁殖等功能呢?生物如何將太陽能轉變為儲於細胞中的化學 能?細胞怎麼透過代謝作用來轉換化學分子的能量呢?細胞又如何 分化,以達成生長與繁殖的生命現象呢?

有其他選擇嗎?醫界目前的建議是,25 歲開始每年作一次乳房 自民國 71 年起,癌症(又稱惡性腫瘤)已連年高居

X 光攝影檢查,30 歲左右開始,每半年作一次陰道超音波檢查,

國人死因首位。比起罹病率更高的糖尿病、高血壓及腎臟

同時可考慮作藥物的預防治療。由於影像檢查只能偵測到大於

乳癌與卵巢癌發生的原因

病等慢性疾病,癌症對生命威脅更為嚴重。那麼,癌症是

0.5 公分的腫瘤,因此也可以採集血液、唾液及尿液等液態檢體

癌症的發生與基因突變密不可分, 其中 BRCA1 與 BRCA2 基因的突變 就可能導致乳癌與卵巢癌發生,而 造成細胞基因突變的因素包括外在 的環境與內在的遺傳因素。

怎麼發生的?其原因正與本章所講述的細胞分裂有關。

來進行檢測,由於癌細胞死亡後,其 DNA 片段會釋放到血液中,

▼ 圖 1-30

?

不會無故生成,也不會憑空消失。生物都需要能量來維持生命,所有的化學反應

染色體

都會牽涉到能量的吸收或放出,所有的物理運動,包括空氣與水的循環,也都由 能量來推動。能量帶動了宇宙間的萬物變化,也在不同的時空尺度下,串起自然 學科中的各種現象。

就有可能偵測到癌細胞基因的變異資訊,此法能夠較攝影檢查

簡單來說,癌症就是細胞分裂失去控制的現象,是因

法提早數月發現癌症。

為細胞中負責細胞週期調控及 DNA 修復等功能的基因發 生突變(註)所導致(圖 1-30)。大部分的突變都發生在體

事實上,即使沒有自親代遺傳突變的致癌基因,每個人還

細胞中,因此癌症通常不會遺傳給子代,但是有約 5~10%

是有可能罹患癌症。目前常用的癌症治療方法包括外科手術、

的突變發生在生殖母細胞而能夠遺傳下去。由於裘莉的外

化學療法與標靶療法等,但是當癌症患者到達第三期或第四期

祖母、母親及阿姨都在 40 到 60 歲間死於癌症,並且基因

時,癌細胞已經隨著淋巴或血液轉移到全身器官(圖 1-31),

檢測的結果也證實她的確遺傳了母親有缺陷的基因

癌細胞生長快速且不受控制,使許多器官失去正常功能,並會

(BRCA1 及 BRCA2),預估她罹患乳癌的機

大量消耗身體的養分,造成體力及免疫力急速下降,此時期大

率高達 87%、卵巢癌的機率 50%,使

多已無法進行外科切除手術,即使使用藥物,效果仍然有限。

生物與自然界能量有關係?!

能量在自然界以各式各樣的面貌出現,但無論如何轉換,總能量是不變的,能量

87% 乳癌

因此,成年人最好能夠定期做癌症篩檢,因為越早發現,治療

她相當擔心自己也會罹癌。

DNA

▼ 裘莉罹患乳癌與 卵巢癌的機率

50%

的效果越好。此外,最新發展的免疫療法及基因療法,也開始 有相當不錯的成效,對末期的癌症治療,可能開啟一道新曙光。

細胞

卵巢癌 ▼ 圖 1-31

?

1

癌細胞的增生與轉移

環境因素 BRCA1 基因 ~ 75%

生物與自然界能量有關係?!

能量在自然界以各式各樣的面貌出現,但無論如何轉換,總能量是不變的,能量

遺傳因素

10%

90%

末期癌症的癌細胞會大量增生並形成腫瘤, 也會隨著血液或淋巴轉移到遠端的器官。

造成 基因突變

不正常細胞增生

正常細胞 BRCA2 基因 <15%

不會無故生成,也不會憑空消失。生物都需要能量來維持生命,所有的化學反應

物理因素

化學因素

生物因素

34

能量來推動。能量帶動了宇宙間的萬物變化,也在不同的時空尺度下,串起自然 學科中的各種現象。

第二章 生殖與遺傳

1

淋巴管 血管

科學 設限 不

35

基改蚊子是 拯救人類的救星嗎?

國家蚊媒傳染病防治中心在 2017

1964 年∼)宣布,在大開曼島釋放的

年 6 月 22 日宣布,為了降低病媒蚊的

330 萬隻基改雄蚊,已讓斑蚊數量減少

孟德爾經過仔細觀察後,選擇豌豆的七項性狀(表 2-1), 密度,預計在 2020 年評估是否要在高

「想一想」隨內文實踐探究 輔助深入思考課文、統整零碎知識、實作驗證

純品系的特色 孟德爾為何要以純 品系的植株進行遺傳實

12

驗呢?

80% !而且類似的實驗結果也在巴西、

雄 旗津及屏東 小琉球兩個離島施放基

馬來西亞等地重現,這個結果大大振奮

改雄蚊。若你是當地居民,你是否贊成 分別以相同步驟進行雜交實驗。在開始實驗前,他先讓植株自花

人心,斑蚊數量減少,傳播疾病的機會

授粉數代,若所有子代該性狀的表徵皆與親代相同,則定義該植 你知道全世界最危險的動物是什

登革病毒和茲卡病毒在分類上皆

麼嗎?答案可不是兇猛的非洲獅、鱷魚

可以使用基改雄蚊呢?事實上並非所

此實驗計畫呢?你的理由是什麼?

想一想

以臺灣南部離島的登革 熱防治政策切入。

不正常細胞

其他基因 <12%

都會牽涉到能量的吸收或放出,所有的物理運動,包括空氣與水的循環,也都由

GO!

惡性腫瘤或有侵略性 的癌細胞

等動物,而是我們周遭常見的蚊子!蚊 株為純品系,例如:紫花植株連續自花授粉數代,若子代花色皆

也隨之下降,因此可達到防疫的效果。 屬於黃病毒科,那麼防治登革熱是否也 有人都贊成施放基改雄蚊,早在 2012

子是傳播登革熱、茲卡病毒感染症(圖

年,牛津昆蟲技術公司即策劃在佛羅里

2-49)、瘧疾、黃熱病、日本腦炎等疾 為紫花,則可確定此紫花植株為純品系。孟德爾以同樣的方法獲 病的媒介,根據世界衛生組織 (WHO)

達州投放基改雄蚊,以消滅傳播登革熱

的統計,每年因蚊子傳染疾病而致死的

14.5 萬名民眾簽署請願書,要求監管單

得不同性狀的純品系植株,再以這些植株進行後續雜交實驗。 人數高達數百萬。

的埃及斑蚊;截至 2015 年,仍有超過 位「不要」准許佛州這個適合遊客釣魚

茲卡病毒感染症即是藉由蚊子叮

和潛水的天堂,成為「變種蚊蟲測試

咬傳播的疾病,傳播疾病的病媒蚊主要

地 」;2016 年 8 月 5 日, 美 國 食 品 和

13


GO!

素養導向課程視野

跨科 × 探究 × 試題

「探討活動」以問題解決為導向, 並增加延伸探究

實驗標題以問題解決導向 點出學習本實驗的理由。

GO!

教科書

生物(全)

章末習題附「素養模擬題」演練 每章兩大題組,內含選擇、非選,以及混合題型

3

chapter

以課綱實驗為基礎, 增加延伸探究單元。

習題

◎ 科學家為了解長頸鹿具有長脖子是否有助於與其他草食動物包括:小岩羚、黑斑羚、扭 角林羚等競爭食草,因此在其生長地選取當地草食動物常取食的一種相思樹來進行實 驗。科學家也發現高達 4 m 處的樹葉只有長頸鹿可以取食,而高達 2.5 m 的樹葉只有長 頸鹿與扭角林羚可以取食到,高度 1 m 的樹葉,則四種動物皆能取食,他們將實驗的相 思樹分為兩組: 實驗組:自然生長的相思樹,不影響其生長情況下,在外圍 1 m 處圍上高度為 2.2 m 的 圍籬。實驗組的樹葉只有長頸鹿可以取食。 對照組:在實驗組附近選擇與實驗組高度相似自然生長的相思樹,不設置任何圍籬,各 種草食動物皆可取食其樹葉。 研究人員在圍籬前,先對實驗組與控制組不同高度(包括 1 m、2.5 m 與 4 m)的枝 條進行採樣,每個高度均隨機採 10 個枝條,每個枝條長度均相等,每個枝條均具有樹 葉與小枝。在圍籬後兩年左右,也同樣對不同高度枝條進行同樣的採樣。之後,對不同 高度的葉片乾重進行分析紀錄,比較圍籬前與圍籬後兩年,不同高度葉片乾重的差異。 科學家推測有被草食動物取食過的枝條,其樹葉相對也會較少,結果如附圖。請根據上 文及附圖回答 3 ∼ 5 題:

3. 根據上文推論本實驗四種動物對對照組四種高度樹葉的取食情形,下列何者正確?(P

2

為可取食、O 為不可取食)

1.5 樹葉乾重差異 ( g

高度

1m

2.2 m

2.5 m

4m

A 小岩羚

P

P

O

O

B 黑斑羚

P

O

O

O

選項

1 0.5

P P P C 扭角林羚W 不同高度的相思樹圍籬前與圍籬後兩年樹葉乾

0

) - 0.5 -1

D 長頸鹿 1m

2.5 m

4 m:

相思樹高度 (m)

重的差異 O P P 註 1:樹葉乾重差異為圍籬後兩年與圍籬前的 樹葉乾重相減。 註 2:藍色直條圖為實驗組數據、黃色直條圖 為對照組數據。

O P

* 4. 根據文章與附圖,有關實驗結果的推論,下列敘述何者正確?

154

課本 P154

A 實驗組在 1 m 的樹葉乾重差異較其他組大,可能為圍籬後長頸鹿常取食 1 m 的樹葉 B 實驗組在 2.5 m 的樹葉乾重差異呈現負值,代表圍籬影響了 2.5 m 樹葉的生長 C 實驗組在 4 m 的樹葉乾重差異與對照組相差不大,可能因為只有長頸鹿取食的關係 D 對照組在 1 m 的樹葉乾重差異較實驗組小,可能為各種動物皆能取食該高度的樹葉 E 對照組在 1 m 及 2.5 m 高度的樹葉乾重差異均較 4 m 大,可能為 4 m 高度樹葉只有長 頸鹿可以取食 : 5. 本實驗結果是否可推論長頸鹿的長脖子有利於與其他草食動物競爭?為什麼? :

14

課本 P155

155 15


GO!

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實驗標題以問題解決導向 點出學習本實驗的理由。

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章末習題附「素養模擬題」演練 每章兩大題組,內含選擇、非選,以及混合題型

3

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以課綱實驗為基礎, 增加延伸探究單元。

習題

◎ 科學家為了解長頸鹿具有長脖子是否有助於與其他草食動物包括:小岩羚、黑斑羚、扭 角林羚等競爭食草,因此在其生長地選取當地草食動物常取食的一種相思樹來進行實 驗。科學家也發現高達 4 m 處的樹葉只有長頸鹿可以取食,而高達 2.5 m 的樹葉只有長 頸鹿與扭角林羚可以取食到,高度 1 m 的樹葉,則四種動物皆能取食,他們將實驗的相 思樹分為兩組: 實驗組:自然生長的相思樹,不影響其生長情況下,在外圍 1 m 處圍上高度為 2.2 m 的 圍籬。實驗組的樹葉只有長頸鹿可以取食。 對照組:在實驗組附近選擇與實驗組高度相似自然生長的相思樹,不設置任何圍籬,各 種草食動物皆可取食其樹葉。 研究人員在圍籬前,先對實驗組與控制組不同高度(包括 1 m、2.5 m 與 4 m)的枝 條進行採樣,每個高度均隨機採 10 個枝條,每個枝條長度均相等,每個枝條均具有樹 葉與小枝。在圍籬後兩年左右,也同樣對不同高度枝條進行同樣的採樣。之後,對不同 高度的葉片乾重進行分析紀錄,比較圍籬前與圍籬後兩年,不同高度葉片乾重的差異。 科學家推測有被草食動物取食過的枝條,其樹葉相對也會較少,結果如附圖。請根據上 文及附圖回答 3 ∼ 5 題:

3. 根據上文推論本實驗四種動物對對照組四種高度樹葉的取食情形,下列何者正確?(P

2

為可取食、O 為不可取食)

1.5 樹葉乾重差異 ( g

高度

1m

2.2 m

2.5 m

4m

A 小岩羚

P

P

O

O

B 黑斑羚

P

O

O

O

選項

1 0.5

P P P C 扭角林羚W 不同高度的相思樹圍籬前與圍籬後兩年樹葉乾

0

) - 0.5 -1

D 長頸鹿 1m

2.5 m

4 m:

相思樹高度 (m)

重的差異 O P P 註 1:樹葉乾重差異為圍籬後兩年與圍籬前的 樹葉乾重相減。 註 2:藍色直條圖為實驗組數據、黃色直條圖 為對照組數據。

O P

* 4. 根據文章與附圖,有關實驗結果的推論,下列敘述何者正確?

154

課本 P154

A 實驗組在 1 m 的樹葉乾重差異較其他組大,可能為圍籬後長頸鹿常取食 1 m 的樹葉 B 實驗組在 2.5 m 的樹葉乾重差異呈現負值,代表圍籬影響了 2.5 m 樹葉的生長 C 實驗組在 4 m 的樹葉乾重差異與對照組相差不大,可能因為只有長頸鹿取食的關係 D 對照組在 1 m 的樹葉乾重差異較實驗組小,可能為各種動物皆能取食該高度的樹葉 E 對照組在 1 m 及 2.5 m 高度的樹葉乾重差異均較 4 m 大,可能為 4 m 高度樹葉只有長 頸鹿可以取食 : 5. 本實驗結果是否可推論長頸鹿的長脖子有利於與其他草食動物競爭?為什麼? :

14

課本 P155

155 15


圖像化學習

GO!

2 折撕法(青江菜葉下表皮細胞)

提升學習效率,兼顧機能及美感 滴水

1

4 觀察與紀錄 I

在載玻片上滴 1 滴水。

以複式光學顯微鏡觀察,並繪圖記錄。

弱化雜訊, 聚焦重點

GO!

詳見 P8 ∼ 9 1-1.3

原核細胞與真核細胞

水是細胞中含量最多的化合物,對維持生

雖然細胞的大小、形態與功能因種類的不同而異,但其成分

生物體內,許多物質需溶解於水中才能進行化

與 基 本 構 造 都 十 分 類 似。 細 胞 是 由 許 多 化 學 分 子 所 組 成( 圖

學反應。

1-5),主要有水、無機鹽、醣類、蛋白質、脂質與核酸等。 所有的細胞都具有細胞膜及細胞質,而依據細胞核的有無及

生物

無機鹽

有機物

細胞

細胞質內構造的差異,可以將細胞分為原核細胞與真核細胞。

細胞成分 ▼ 圖 1-5

組成細胞的分子 細胞由無機物及有機物組成,無機物包括水及無機鹽, 有機物包括醣類、蛋白質、脂質與核酸等。

A 醣類 醣 類 為 碳 水 化 合 物, 包 括 單

構成蛋白質的基本單位是胺基酸,生物體中構成蛋白質的胺基酸至少

構成核酸的基本單位是核苷酸,

醣、雙醣及多醣。生物體常見的單

有 20 種。蛋白質具有許多重要的生理功能,例如:酵素(酶)可以催化

核苷酸由含氮鹼基、五碳醣及磷酸基

醣有五碳醣及六碳醣。五碳醣中的

細胞內的生化反應;構造蛋白可構成肌肉與毛髮;抗體則與免疫有關。

所 構 成。 核 酸 包 括 去 氧 核 糖 核 酸

核糖和去氧核糖,分別為構成 RNA 和 DNA 分子的成分;六碳醣中的

胺基酸

2 折撕法(青江菜葉下表皮細胞)

1 滴水

載玻片

僅以線條勾勒易懂的動作,需留 意的重點或實驗結果才上色或呈 現真實圖照。

水 保衛細胞 表皮細胞

蛋白質

將葉片上表皮向下對折,然後輕輕斜撕,將

染色 葉片對折並斜撕 I 後,將玻片由載物臺移至 1 觀察與紀錄

下表皮撕出一薄層。

小 段 的 DNA),RNA 則 與 蛋白質的合成有關。

薄層

的多醣,主要儲存在肝臟和肌肉;

核苷酸

1-3.4 受精卵的發育

纖維素則是構成植物細胞壁的主要 成分。

磷酸基

人體配子的形成 a 中性脂肪

含氮鹼基

b 磷脂質

當人體進入青春期,生殖器官逐漸發育成熟,男性睪丸及女 甘油 + 含磷分子團

GO!

DNA

的 23 條染色體,兩者結合後形成的受精卵,便恢復為二倍數的

的分子團所組成,磷脂質為細胞膜的

46 條染色體。受精卵經多次細胞有絲分裂後,產生許多體細胞,

主要成分之一。

(下表皮薄層)

吸水紙

6 觀察與紀錄 II

亞甲藍液

用鑷子取下 1 小片下表皮薄層,置於載玻片

染色後,再次以複式光學顯微鏡觀察,比較

的水滴中,並蓋上蓋玻片。

染色前後的差異,並繪圖記錄。

人體生殖母細胞經減數分裂產生的精子或卵,都只有單倍數

性卵巢內的生殖母細胞可進行減數分裂,分別產生精子與卵。 脂肪酸 脂肪酸 由一分子甘油與兩分子脂肪酸及含磷 酯,可儲存能量與保溫等。磷脂質則

8

亞甲藍液

五碳醣

甘油

分子脂肪酸所組成,又稱為三酸甘油

薄層

亞甲藍液

3 取材

體儲存的多醣;肝糖是動物體儲存

於脂肪細胞中,是由一分子甘油與三

1 觀察與紀錄 I 後,將玻片由載物臺移至 桌面進行染色。

胞均勻著色。

粉、肝糖與纖維素等,澱粉是植物

肪和油)和磷脂質等。中性脂肪存在

5

將葉片上表皮向下對折,然後輕輕斜撕,將

2 滴 1 滴亞甲藍液在蓋玻片的一側,用吸

第一章 細胞的構造與功能

c 多醣

2

桌面進行染色。 下表皮撕出一薄層。

2 滴 1 滴亞甲藍液在蓋玻片的一側,用吸 水紙由另一側吸引,使玻片樣本中的細 胞均勻著色。 水紙由另一側吸引,使玻片樣本中的細

雙醣有蔗糖、麥芽糖和乳糖。多醣

常見的脂質有中性脂肪(包括脂

保衛細胞 表皮細胞

帶遺傳訊息的分子(基因即為一

雙醣由兩分子的單醣構成,常見的

C 脂質

載玻片

(DNA) 和核糖核酸 (RNA),DNA 為攜

葡萄糖是生物體主要的能量來源。

b 雙醣

以複式光學顯微鏡觀察,並繪圖記錄。 滴管

5 染色

是由多個單醣聚合而成,例如:澱

a 單醣

4 觀察與紀錄 I

在載玻片上滴 1 滴水。

2 葉片對折並斜撕

D 核酸

B 蛋白質

第一章 細胞的構造與功能

從個體層次引導到 細胞,讓學生明白 圓餅圖這些分子在 細胞中的占比,同 時整合相關圖文簡 介、直觀呈現各分 子結構。

第一章 細胞的構造與功能

物體的正常生理作用扮演了極重要的角色,在

詳見 P.38

滴管

具象化抽象概念,學習不卡關 水

教科書

生物(全)

第一章 細胞的構造與功能

男性睪丸中生殖母細胞稱為精原細胞,精原細胞進行染色質

複製後形成初級精母細胞,初級精母細胞完成減數分裂 I 後,可 RNA

隨後這些原本完全相同的體細胞會進一步分化,產生形態與功能 9

形成 2 個次級精母細胞。次級精母細胞繼續進行減數分裂 II,產

各不相同的細胞,再相互構成組織或器官,並逐漸發育成為具完

生 4 個精細胞,精細胞最後會再特化形成具有鞭毛的精子。

整功能的人體。發育成熟的人體又可產生生殖母細胞,再進行減

女性卵巢中的生殖母細胞稱為卵原細胞,卵原細胞進行染色

鑷子 吸水紙 葉下表皮

3 取材

6 觀察與紀錄 II

(下表皮薄層)

亞甲藍液

用鑷子取下 1 小片下表皮薄層,置於載玻片

保衛細胞 38 染色後,再次以複式光學顯微鏡觀察,比較

的水滴中,並蓋上蓋玻片。

染色前後的差異,並繪圖記錄。

表皮細胞

數分裂產生精子或卵,如此代代相傳,可確保體細胞內的染色體

整合概念學習歷程,觀念更清晰 質複製後發育為初級卵母細胞,初級卵母細胞完成減數分裂 I 後,

數目得以維持一致(圖 1-29B)。

形成 1 個次級卵母細胞和 1 個極體(無受精能力)。次級卵母細

鑷子 葉下表皮

詳見 P32 ∼ 33

胞完成減數分裂 II,形成 1 個卵細胞及另 1 個極體(圖 1-29A)。 ▼ 圖 1-29

人類配子的形成與細胞分化 A 精子與卵的形成過程/ 人類精原細胞經減數分裂後可產生 4 個精子;但卵原細胞經減數分裂後只 能產生 1 個卵細胞。

精細胞 (n)

a 精子的形成 精原細胞 (2n)

初級精母細胞 (2n)

串連受精前的減數分裂與受精後的細胞分裂與分化,學生對精、卵 怎麼變成個體的時序與狀態更加清楚

細胞分化

B 受精卵的細胞分化/ 受精卵經有絲分裂產生許多相同的

神經細胞 (2n = 46)

38

血球細胞 (2n = 46)

硬骨細胞 (2n = 46)

體細胞,這些體細胞經分化後,形 成各種形態與功能各異的細胞。

精子 (n)

保衛細胞 表皮細胞

次級精母細胞 (n)

生物奧妙一次搞清 受精 染色質複製

減數分裂 I

上皮細胞 (2n = 46)

減數分裂 II

16

肌肉細胞 (2n = 46)

受精卵

第一極體 精子 (n = 23)

第二極體

32

細胞分化

分裂後的細胞

b 卵的形成

卵原細胞 (2n)

有絲分裂

生殖母細胞 (2n = 46) 精原細胞 (2n = 46)

初級卵母細胞 (2n) 減數分裂

次級卵母細胞 (n) 卵細胞 (n)

卵 (n)

卵 (n = 23)

卵原細胞 (2n = 46)

33

17


圖像化學習

GO!

2 折撕法(青江菜葉下表皮細胞)

提升學習效率,兼顧機能及美感 滴水

1

4 觀察與紀錄 I

在載玻片上滴 1 滴水。

以複式光學顯微鏡觀察,並繪圖記錄。

弱化雜訊, 聚焦重點

GO!

詳見 P8 ∼ 9 1-1.3

原核細胞與真核細胞

水是細胞中含量最多的化合物,對維持生

雖然細胞的大小、形態與功能因種類的不同而異,但其成分

生物體內,許多物質需溶解於水中才能進行化

與 基 本 構 造 都 十 分 類 似。 細 胞 是 由 許 多 化 學 分 子 所 組 成( 圖

學反應。

1-5),主要有水、無機鹽、醣類、蛋白質、脂質與核酸等。 所有的細胞都具有細胞膜及細胞質,而依據細胞核的有無及

生物

無機鹽

有機物

細胞

細胞質內構造的差異,可以將細胞分為原核細胞與真核細胞。

細胞成分 ▼ 圖 1-5

組成細胞的分子 細胞由無機物及有機物組成,無機物包括水及無機鹽, 有機物包括醣類、蛋白質、脂質與核酸等。

A 醣類 醣 類 為 碳 水 化 合 物, 包 括 單

構成蛋白質的基本單位是胺基酸,生物體中構成蛋白質的胺基酸至少

構成核酸的基本單位是核苷酸,

醣、雙醣及多醣。生物體常見的單

有 20 種。蛋白質具有許多重要的生理功能,例如:酵素(酶)可以催化

核苷酸由含氮鹼基、五碳醣及磷酸基

醣有五碳醣及六碳醣。五碳醣中的

細胞內的生化反應;構造蛋白可構成肌肉與毛髮;抗體則與免疫有關。

所 構 成。 核 酸 包 括 去 氧 核 糖 核 酸

核糖和去氧核糖,分別為構成 RNA 和 DNA 分子的成分;六碳醣中的

胺基酸

2 折撕法(青江菜葉下表皮細胞)

1 滴水

載玻片

僅以線條勾勒易懂的動作,需留 意的重點或實驗結果才上色或呈 現真實圖照。

水 保衛細胞 表皮細胞

蛋白質

將葉片上表皮向下對折,然後輕輕斜撕,將

染色 葉片對折並斜撕 I 後,將玻片由載物臺移至 1 觀察與紀錄

下表皮撕出一薄層。

小 段 的 DNA),RNA 則 與 蛋白質的合成有關。

薄層

的多醣,主要儲存在肝臟和肌肉;

核苷酸

1-3.4 受精卵的發育

纖維素則是構成植物細胞壁的主要 成分。

磷酸基

人體配子的形成 a 中性脂肪

含氮鹼基

b 磷脂質

當人體進入青春期,生殖器官逐漸發育成熟,男性睪丸及女 甘油 + 含磷分子團

GO!

DNA

的 23 條染色體,兩者結合後形成的受精卵,便恢復為二倍數的

的分子團所組成,磷脂質為細胞膜的

46 條染色體。受精卵經多次細胞有絲分裂後,產生許多體細胞,

主要成分之一。

(下表皮薄層)

吸水紙

6 觀察與紀錄 II

亞甲藍液

用鑷子取下 1 小片下表皮薄層,置於載玻片

染色後,再次以複式光學顯微鏡觀察,比較

的水滴中,並蓋上蓋玻片。

染色前後的差異,並繪圖記錄。

人體生殖母細胞經減數分裂產生的精子或卵,都只有單倍數

性卵巢內的生殖母細胞可進行減數分裂,分別產生精子與卵。 脂肪酸 脂肪酸 由一分子甘油與兩分子脂肪酸及含磷 酯,可儲存能量與保溫等。磷脂質則

8

亞甲藍液

五碳醣

甘油

分子脂肪酸所組成,又稱為三酸甘油

薄層

亞甲藍液

3 取材

體儲存的多醣;肝糖是動物體儲存

於脂肪細胞中,是由一分子甘油與三

1 觀察與紀錄 I 後,將玻片由載物臺移至 桌面進行染色。

胞均勻著色。

粉、肝糖與纖維素等,澱粉是植物

肪和油)和磷脂質等。中性脂肪存在

5

將葉片上表皮向下對折,然後輕輕斜撕,將

2 滴 1 滴亞甲藍液在蓋玻片的一側,用吸

第一章 細胞的構造與功能

c 多醣

2

桌面進行染色。 下表皮撕出一薄層。

2 滴 1 滴亞甲藍液在蓋玻片的一側,用吸 水紙由另一側吸引,使玻片樣本中的細 胞均勻著色。 水紙由另一側吸引,使玻片樣本中的細

雙醣有蔗糖、麥芽糖和乳糖。多醣

常見的脂質有中性脂肪(包括脂

保衛細胞 表皮細胞

帶遺傳訊息的分子(基因即為一

雙醣由兩分子的單醣構成,常見的

C 脂質

載玻片

(DNA) 和核糖核酸 (RNA),DNA 為攜

葡萄糖是生物體主要的能量來源。

b 雙醣

以複式光學顯微鏡觀察,並繪圖記錄。 滴管

5 染色

是由多個單醣聚合而成,例如:澱

a 單醣

4 觀察與紀錄 I

在載玻片上滴 1 滴水。

2 葉片對折並斜撕

D 核酸

B 蛋白質

第一章 細胞的構造與功能

從個體層次引導到 細胞,讓學生明白 圓餅圖這些分子在 細胞中的占比,同 時整合相關圖文簡 介、直觀呈現各分 子結構。

第一章 細胞的構造與功能

物體的正常生理作用扮演了極重要的角色,在

詳見 P.38

滴管

具象化抽象概念,學習不卡關 水

教科書

生物(全)

第一章 細胞的構造與功能

男性睪丸中生殖母細胞稱為精原細胞,精原細胞進行染色質

複製後形成初級精母細胞,初級精母細胞完成減數分裂 I 後,可 RNA

隨後這些原本完全相同的體細胞會進一步分化,產生形態與功能 9

形成 2 個次級精母細胞。次級精母細胞繼續進行減數分裂 II,產

各不相同的細胞,再相互構成組織或器官,並逐漸發育成為具完

生 4 個精細胞,精細胞最後會再特化形成具有鞭毛的精子。

整功能的人體。發育成熟的人體又可產生生殖母細胞,再進行減

女性卵巢中的生殖母細胞稱為卵原細胞,卵原細胞進行染色

鑷子 吸水紙 葉下表皮

3 取材

6 觀察與紀錄 II

(下表皮薄層)

亞甲藍液

用鑷子取下 1 小片下表皮薄層,置於載玻片

保衛細胞 38 染色後,再次以複式光學顯微鏡觀察,比較

的水滴中,並蓋上蓋玻片。

染色前後的差異,並繪圖記錄。

表皮細胞

數分裂產生精子或卵,如此代代相傳,可確保體細胞內的染色體

整合概念學習歷程,觀念更清晰 質複製後發育為初級卵母細胞,初級卵母細胞完成減數分裂 I 後,

數目得以維持一致(圖 1-29B)。

形成 1 個次級卵母細胞和 1 個極體(無受精能力)。次級卵母細

鑷子 葉下表皮

詳見 P32 ∼ 33

胞完成減數分裂 II,形成 1 個卵細胞及另 1 個極體(圖 1-29A)。 ▼ 圖 1-29

人類配子的形成與細胞分化 A 精子與卵的形成過程/ 人類精原細胞經減數分裂後可產生 4 個精子;但卵原細胞經減數分裂後只 能產生 1 個卵細胞。

精細胞 (n)

a 精子的形成 精原細胞 (2n)

初級精母細胞 (2n)

串連受精前的減數分裂與受精後的細胞分裂與分化,學生對精、卵 怎麼變成個體的時序與狀態更加清楚

細胞分化

B 受精卵的細胞分化/ 受精卵經有絲分裂產生許多相同的

神經細胞 (2n = 46)

38

血球細胞 (2n = 46)

硬骨細胞 (2n = 46)

體細胞,這些體細胞經分化後,形 成各種形態與功能各異的細胞。

精子 (n)

保衛細胞 表皮細胞

次級精母細胞 (n)

生物奧妙一次搞清 受精 染色質複製

減數分裂 I

上皮細胞 (2n = 46)

減數分裂 II

16

肌肉細胞 (2n = 46)

受精卵

第一極體 精子 (n = 23)

第二極體

32

細胞分化

分裂後的細胞

b 卵的形成

卵原細胞 (2n)

有絲分裂

生殖母細胞 (2n = 46) 精原細胞 (2n = 46)

初級卵母細胞 (2n) 減數分裂

次級卵母細胞 (n) 卵細胞 (n)

卵 (n)

卵 (n = 23)

卵原細胞 (2n = 46)

33

17


無論您是教學新手或老手,這本通通包辦您的需求。 早期人類認為生物與無生物皆會複製後代,直至開始飼養家畜之後,始能將交配與遺傳生

1. 遠古遺傳觀

殖間連結因果關係。希臘哲人希波克拉底指出生物體的每個小部分會產生小粒子,雌雄雙

早期有許多科學家在觀察到遺傳現象後,推測遺傳物質存在

方將小粒子混合後,便發展出新個體,此想法導引出「先成論」,此論點較符合「神創論」;

於體液中,親代的特徵是藉由體液混合再遺傳給子代,就像紅色

亞里斯多德認為雌雄交配後,雌性提供質料,雄性提供型式,發展出身體各部位,引導出

顏料與白色顏料調和,會產生粉紅色顏料一樣。但這些推測都缺

「後生論」,此論點於 19 世紀顯微鏡發展後被證實較符合現實。 2. 攪拌理論 (Blending Inheritance)

乏明確的實驗證據,直至十九世紀中,奧地利神父孟德爾(Gregor

先備、跨科全都錄

GO!

學方法設計實驗,並以數學統計實驗結果,由此才推導出遺傳的 規則,即後人所稱的「孟德爾遺傳法則」。

國中先備知識

選修內容

(九年一貫 97 課綱)

生物科

科學倫理─科學活動的倫理 •  個人觀察的活動應該親自 進行,共同操作的活動應 分工合作、相互信任。 •  觀察要仔細,資料要詳實。 •  科學活動應尊重生命與環 境。 •  實驗的結果不得竄改、抄 襲。 •  尊重智慧財產權→科學的 社會議題。 •  能由資料蒐集彙整,陳述 科學對社會影響的看法與 意見。 •  討論科學發展對社會的影 響,並嘗試提出正面解決 的意見。

選修內容

※ 化學方面 •  物質的構造與功能─物質 結構與 •  原子之間會以不同方式形 成不同的化學鍵結。 •  化學鍵的特性會影響物質 的結構,並決定其功用。

2-3),除此之外,豌豆的生長期短(播種後約三個月便可開花結

科學源自於人類對世界的好奇和疑問,科學

支持假說的正確性,最終的結論可成為學說,甚或 2 關於孟德爾遺傳法則的延伸,在國中已學性聯遺傳與血型的遺傳,但未學過抗原抗體的

教師用書

2-1 2-1 科學研究通常開始於仔細的觀察(圖 2-4), 2-2 2-2 2-3 在觀察後提出問題,之後再推論一些可能的答案, 2-3

這些可能的答案即為假說,之後再設計實驗驗證假 說,根據實驗結果的分析可得到初步的結論。若結

58 58

會科學思考的學生。

假說

實驗

結果分析

2. 不管長在花圃或是盆栽都很好栽種。 3. 此引導討論適合用來培養科學方法之「觀察」。

學說

第2章

定律或法則

橫向統整各學習階段與各領域的相關知識內容:含 與假說相符,經多方驗證,結果皆一致 ▲圖 2-4 科學方法的步驟 國中九年一貫→高中必修→加深加廣選修、生物及 跨科知識。

62

針對先備知識提供整體提醒:如 108 ∼ 110 年因新 舊課綱銜接所造成的概念遺漏

美國的生化學家查加夫發現 DNA 內部的含氮鹼基,A 與 T 的數目差不多;G 與 C 的數目也 差不多(見下表)。 DNA 來源

小牛胸腺

牛脾臟

酵母菌

肺結核桿菌

A

1.7

1.6

1.8

1.1

T

1.6

1.5

1.5

1.0

G

1.2

1.3

1.0

2.6

C

1.0

1.0

1.0

2.4

弗蘭克林是卡文迪實驗室的科學家,她所照出的 X 光繞射照片技術精良,她發現 DNA 分子中的親水性磷酸應該露在外側,水分子很容易附上去,疏水性的鹼基在內側。在 1953 年 1 月 30 日,威爾金斯拿同事弗蘭克林未經同意的 DNA 結晶繞射結果圖(就是著名的 51 號照 片)給克里克看,導致與弗蘭克林因一些誤會而無法成為好友。華生和克里克因此提出 DNA 雙股螺旋的構造,解開了遺傳物質的結構,並且在 1953 年 4 月 25 日將此結果發表在自然期

提問式教學策略協助引導學生 理解科學方法及實驗價值。

▲教圖 2-1 豌豆花的構造圖

2

學和生物技術進步的基礎。華生、克里克和威爾金斯三人在 1962 年共同獲得諾貝爾獎,克里

62-1

克更在自傳中說:「⋯⋯我想我和華生主要的功勞,是選擇了正確的問題,堅持下去。」

二、DNA 是遺傳物質的歷史─弗蘭克林>配合課本 P.81 ∼ P.84 羅 莎 琳. 愛 爾 西. 弗 蘭 克 林(Rosalind  Elsie Franklin,1920 ∼ 1958 年 ) 是 英 國 物 理

素養命題策略分析

教圖 2-18 弗蘭克林 教圖 2-19 照片 51 號

化學家與晶體學家。是 DNA 雙股螺旋諾貝爾 獎的遺珠之憾。 她專注於研究 DNA、病毒、煤碳與石墨

循序漸進,一把罩

*( )8. 下列關於複等位基因遺傳與多基因遺傳的比較,哪些正確? A 兩者都由二對以上的基因決定性狀

此題是以學術探究情境入題,核心知識是以孟德爾的遺傳實驗為主,並加入後來科學家所了解遺 傳學背後分子層次的機制,除了評量同學的閱讀以及擷取資訊能力,更將評量層次提升到分析推 論能力等科學素養。第 1 題以科學史入題,同學必須確實了解孟德爾遺傳實驗中的研究方法(方 法論),才能選出正確答案;第 2 題更需要在閱讀理解文字之後,配合分子生物學的中心法則等 先備知識,理解表徵與分子機制之間的因果關係;第 3 題主要評量同學將文字轉化為圖表的能力, 整體而言是 1 組高層次的評量題組,可作為教師授課或是學生自學的參考。

以教科書習題的素養模擬題為例,分 試根據上文及相關知識,回答 1 ∼ 3 題: 析命題策略與欲檢測的素養技能。 A F1 基因型為 SS

C ABO 血型為多基因遺傳的例子

B F2 有兩個基因型 SS 及 ss

D 不同表徵的個體數量若呈常態分布,則此性狀可能是多基因遺傳

C P 必須確定是純品系

18

( )9. 下列有關 DNA 粗萃取實驗的敘述,何者正確?(實驗題)

片「照片 51 號」,是華生與克里克解出 DNA 結構的關鍵線索。自然期刊於 1953 年 4 月 25 日同時發表三篇論文,順序是以華生與克里克為先,再來是威爾金斯等人,最後是弗蘭克林。 其中弗蘭克林的論文是與葛斯林共同發表,論文名稱是《胸腺核酸的分子結構》。華生與克 里克在論文中提及他們是受到威爾金斯與弗蘭克林等人的啟發,但並未詳細說明,也沒有致 謝。而威爾金斯與弗蘭克林,則是在論文中表示自己的數據與華生和克里克的模型相符。

90-2

針對課文敘述提供更完整的背景資料

1. 下列有關孟德爾典型實驗之敘述,何者正確?

B 前者在同一對基因的等位基因有三種以上

E 由複等位基因遺傳決定的性狀,個體具有的顯性基因愈多,表徵愈明顯

等物質的結構。她所拍攝的 DNA 晶體繞射圖

素養模擬題命題策略分析 教師用書

2

習題

的結構。克里克用化學與量子力學計算,發現 A 與 T 會互相吸引,G 與 C 會互相吸引。當時

刊 (Nature) 上。根據 DNA 的結構,才能進一步推論出 DNA 複製的方式,也奠定了分子生物

chapter

研究蛋白質的結構,在那時遇見 35 歲的英國研究生克里克,他們一見如故,一起討論 DNA

1

入學的學生,國中學習的是 12 年國教的教材,就不具有此先備知識,這方面教師應該多用

結論

DNA,發現其結構有賴於氫鍵。

2-2

遺傳到後代。

深入淺出的提問引導方式,循序漸進的引領學生進入抽象的世界。

第2章

形式。雄蕊與雌蕊略等長,應該是同時間成熟,故會自花授粉。 3 莢果長橢圓形,長約 10cm,種子圓形,2 ∼ 10 顆。

3 已可了解遺傳物質會發生變異,其變異可能造成性狀的改變;若變異發生在生殖細胞可 查詢相關資料的能力都相當重要,本章遺傳法則的

教師須以引導的方式,抽絲剝繭層層指引,帶領學生了解科學的方法與科學的態度,培養

都嘗試以德國物理學家馮勞厄發現的 X 光繞射的方式解開 DNA 的結構,因為 X 光的波長 (0.01 ∼ 10 奈米)接近原子之間的距離。而約 1947 年由英國的古蘭德和喬登用滴定法研究 華生在 23 歲時由美國到英國劍橋大學當訪問學者,並在肯德魯實驗室學習以 X 光繞射法

關係、多基因遺傳與中間型遺傳,在教授此部分時,建議教師有層次的引導,比較這些 成為定律或法則。在科學方法的每個步驟,觀察與 遺傳型式中符合與不符合孟德爾遺傳法則之處。

3. 跨科議題中,108 ∼ 110 年入學的高一學生,國中已經學過古典機率與樹狀圖;但 111 年

學的卡文迪實驗室;美國加州理工學院的鮑林實驗室;英國倫敦國王學院的威爾肯實驗室,

教師用書

與假說不符

瓣包覆(亦即花苞),花葯會在花苞內爆開。

也學過棋盤格方法,高中需要的是領略遺傳法則建立過程中科學方法的運用與推理。

2. 111 年入學高一的學生為 12 年國教的學生,因未學過孟德爾的遺傳法則發現的歷史,所以 產生過程即屬於科學方法。

1950 年代,世界上有三個地區的實驗室都在致力於解開 DNA 的結構,其中英國劍橋大

深度探索

討論的科學方法是有彈性的,並非都要依序進行。

一、DNA 發現的歷史>配合課本 P.81 ∼ P.84

2 豌豆有 10 枚雄蕊,分成兩組,1 個獨立,另 9 個癒合(至少 1 半癒合),屬於雙體雄蕊

1. 108 ∼ 110 年入學高一的學生

重新驗證 ;若結論符合假說,則再經多方實驗驗證, 1 國中學習的課程是依據九年一貫的教材,因此,孟德爾的分離律在國一時就已經學過,

2

1 花冠蝶形,旗瓣 (standards) 圓形,翼瓣 (wings) 與龍骨瓣 (keel) 貼生,生殖構造被龍骨

● 教學建議 論與假說不符,則推翻之前的假說,再重設假說、

方法是以有邏輯、可驗證的方式來探究問題。以下

P62-1

教師用書

科學的發展─科學家的故事 •  介 紹 中 國 及 西 方 科 學 家 (例如李時珍、孟德爾等) 的研究活動。 •  在適當的教材上,介紹科 學發現的過程以了解科學 人類文明早就發現到有些生物特徵是可遺傳的,但個體之間 性狀的遺傳 人類文明早就發現到有些生物特徵是可遺傳的,但個體之間 性狀的遺傳 中實驗與理論間的關係。 又會有所變異。仔細看看,這對鬥牛犬父母與其七個子代在哪些地 又會有所變異。仔細看看,這對鬥牛犬父母與其七個子代在哪些地 遺傳物質 •  在適當的科學活動中,敘 遺傳物質 方相像?哪些地方又不相似呢?你家族成員的外觀特徵,彼此之間 方相像?哪些地方又不相似呢?你家族成員的外觀特徵,彼此之間 述科學發現過程中科學家 遺傳工程 哪些是相似的,又有哪些有很大變化呢?這些相似與相異,如何透 遺傳工程 所擁有的批判思考、探究 哪些是相似的,又有哪些有很大變化呢?這些相似與相異,如何透 過數學計算來推知其變化規律呢?又是受到怎樣的化學機制來表現 及其應用 思考及創造思考的特質。 過數學計算來推知其變化規律呢?又是受到怎樣的化學機制來表現 及其應用 呢? 呢?

同表現型到第二子代才顯示出來,不過未能解釋出任何意義。

1. 豌豆花的構造

差異明顯的性狀表徵可供觀察,這些特性使豌豆成為遺傳實驗的 好材料。

深度探索 2-2

提供素養教學策略 此實驗並不是開始於孟德爾,西元 1823 年奈特即已發表過類似的文章,發現親代的兩種不

教學策略 4 豌豆花的構造特色為何?為何適合用來當作遺傳實驗的材料呢?

果),容易大量栽植,子代數目多(利於統計分析),且有多種

小百科

提出問題

1

遺傳物質

科學家及發明家的故事 •  在適當時機,介紹科學家 的研究事蹟。 •  在適當時機,介紹科學研 究的過程,以了解科學發 展須仰賴於有毅力及勇於 創新的科學從業人員的努 力。 ※ 數學方面 •  有系統的計數:有系統的 •  介紹人類利用科學改善生 活的演進史。 窮舉,樹狀圖,加法原理, 乘法原理,取捨原理。直 •  在適當的教材上,介紹科 學發現的過程以了解科學 線排列與組合。 中實驗與理論間的關係。 •  古典機率:樣本空間與事 件,古典機率的定義與性 質,期望值。 •  主觀機率與客觀機率:根 據機率性質檢視主觀機率 的合理性,根據已知的數 據獲得客觀機率。 •  條件機率:條件機率的意 涵及其應用,事件的獨立 性及其應用。

2

4. 豌豆雜交實驗

生殖與遺傳

演化與延續─生殖與遺傳 •  遺 傳 的 染 色 體 學 說 的 建 立。 •  確認 DNA 為遺傳物質的歷 程。 •  遺傳訊息的複製。 •  遺傳訊息的轉錄與轉譯。 •  基因表現的調控。 •  遺傳變異。 •  生物科技的應用。

生殖與 科學方法—認識世界的方式之一 遺傳

科學的發展─科學發展的過 程 •  在適當時機,介紹科學研 究的過程,以了解科學發 展須有賴於有毅力及勇於 創新的科學從業人員的努 力。 •  介紹人類利用科學改善生 活的演進史。

本章單元

的干擾,而又便於人工異花授粉以進行不同植株間的雜交(圖

演化與延續─生殖與遺傳 •  孟德爾依據實驗結果推論 遺傳現象的規律性。 •  孟德爾遺傳法則中,性狀 與遺傳因子之關係。 •  孟德爾遺傳法則的延伸。 •  遺傳的染色體學說之發展 歷程。 •  性染色體的發現。 •  性聯遺傳。 •  遺傳物質為核酸。 •  分子遺傳學的中心法則。 •  同 一 性 狀 具 有 不 同 的 表 徵。 •  基因轉殖技術的應用。

跨科

科學的發展─科學家及發明 家的故事 •  在適當時機,介紹科學家 的研究事蹟。

本章單元

P90-1

初,更精良的顯微鏡出現後被推翻,因為無論多努力都無法看到配子內蜷縮的雛型人。

生殖與遺傳

生殖與遺傳

(九年一貫 97 課綱)

2

啟後 承先 核心地位 啟後 且是在豌豆花未開放時,就已完成授粉,這樣可以避免外來花粉

核心地位

生命的延續生殖─遺傳與演 化 •  察覺生物生殖,其子代與 親代具有相似性,亦有不 同。 •  知道基因可控制性狀的遺 傳。 •  了解基因會突變,及人類 性別的遺傳方式。 •  認識遺傳工程。

觀察

完整個體稱為雛型人,發育的過程則視為雛型人放大成完全長成的人。這個理論在 19 世紀

遺傳實驗,其中以豌豆的雜交實驗最為成功。為什麼以豌豆做遺

承先

深度探索科學史

認為卵或精子中的一個包含了預先形成的完整個體,至於是哪一個則引起許多爭議,這個

傳實驗材料較容易成功呢?豌豆的授粉過程為自花授粉(自交),

國中先備知識

GO!

2

2-1

3. 先成論 (preformationism)

學。回到修道院後,孟德爾開始種植豌豆、玉米、山柳菊等進行

承先啟後

素養教學都搞定

推翻,雜交不同品種的煙草,雜交體在外觀上與親代不同,後代的高度可變,一些類似於 父母,一些類似於祖父母,性狀可以在一代中被掩蓋,在下一代重現。

孟德爾在成為修士後,曾到維也納大學進修自然科學與數

▲圖 2-2 孟德爾(上)與其豌豆 花園舊址(下)

某些表徵為何會跳過世代遺傳?這個理論被德國植物學家約瑟夫·科勒勒特的植物雜交實驗

性狀的遺傳

18 世紀的理論,認為雙親的特徵會在子代混合。無法解釋性狀為何會有如此多樣性?以及

J. Mendel,1822 ∼ 1884 年)(圖 2-2)選擇豌豆作為材料,以科

GO!

2

教學策略 3 孟德爾之前的遺傳科學史概述

配套資源

2-1.1 孟德爾的遺傳法則 教師用書

生殖與遺傳

教學必備寶典

第二章 生殖與遺傳

D s 基因比 S 基因多了 800 個核苷酸 :C

解 1. A F1 基因型為 Ss B F2 有 3 個基因型 SS、Ss 及 ss

19


無論您是教學新手或老手,這本通通包辦您的需求。 早期人類認為生物與無生物皆會複製後代,直至開始飼養家畜之後,始能將交配與遺傳生

1. 遠古遺傳觀

殖間連結因果關係。希臘哲人希波克拉底指出生物體的每個小部分會產生小粒子,雌雄雙

早期有許多科學家在觀察到遺傳現象後,推測遺傳物質存在

方將小粒子混合後,便發展出新個體,此想法導引出「先成論」,此論點較符合「神創論」;

於體液中,親代的特徵是藉由體液混合再遺傳給子代,就像紅色

亞里斯多德認為雌雄交配後,雌性提供質料,雄性提供型式,發展出身體各部位,引導出

顏料與白色顏料調和,會產生粉紅色顏料一樣。但這些推測都缺

「後生論」,此論點於 19 世紀顯微鏡發展後被證實較符合現實。 2. 攪拌理論 (Blending Inheritance)

乏明確的實驗證據,直至十九世紀中,奧地利神父孟德爾(Gregor

先備、跨科全都錄

GO!

學方法設計實驗,並以數學統計實驗結果,由此才推導出遺傳的 規則,即後人所稱的「孟德爾遺傳法則」。

國中先備知識

選修內容

(九年一貫 97 課綱)

生物科

科學倫理─科學活動的倫理 •  個人觀察的活動應該親自 進行,共同操作的活動應 分工合作、相互信任。 •  觀察要仔細,資料要詳實。 •  科學活動應尊重生命與環 境。 •  實驗的結果不得竄改、抄 襲。 •  尊重智慧財產權→科學的 社會議題。 •  能由資料蒐集彙整,陳述 科學對社會影響的看法與 意見。 •  討論科學發展對社會的影 響,並嘗試提出正面解決 的意見。

選修內容

※ 化學方面 •  物質的構造與功能─物質 結構與 •  原子之間會以不同方式形 成不同的化學鍵結。 •  化學鍵的特性會影響物質 的結構,並決定其功用。

2-3),除此之外,豌豆的生長期短(播種後約三個月便可開花結

科學源自於人類對世界的好奇和疑問,科學

支持假說的正確性,最終的結論可成為學說,甚或 2 關於孟德爾遺傳法則的延伸,在國中已學性聯遺傳與血型的遺傳,但未學過抗原抗體的

教師用書

2-1 2-1 科學研究通常開始於仔細的觀察(圖 2-4), 2-2 2-2 2-3 在觀察後提出問題,之後再推論一些可能的答案, 2-3

這些可能的答案即為假說,之後再設計實驗驗證假 說,根據實驗結果的分析可得到初步的結論。若結

58 58

會科學思考的學生。

假說

實驗

結果分析

2. 不管長在花圃或是盆栽都很好栽種。 3. 此引導討論適合用來培養科學方法之「觀察」。

學說

第2章

定律或法則

橫向統整各學習階段與各領域的相關知識內容:含 與假說相符,經多方驗證,結果皆一致 ▲圖 2-4 科學方法的步驟 國中九年一貫→高中必修→加深加廣選修、生物及 跨科知識。

62

針對先備知識提供整體提醒:如 108 ∼ 110 年因新 舊課綱銜接所造成的概念遺漏

美國的生化學家查加夫發現 DNA 內部的含氮鹼基,A 與 T 的數目差不多;G 與 C 的數目也 差不多(見下表)。 DNA 來源

小牛胸腺

牛脾臟

酵母菌

肺結核桿菌

A

1.7

1.6

1.8

1.1

T

1.6

1.5

1.5

1.0

G

1.2

1.3

1.0

2.6

C

1.0

1.0

1.0

2.4

弗蘭克林是卡文迪實驗室的科學家,她所照出的 X 光繞射照片技術精良,她發現 DNA 分子中的親水性磷酸應該露在外側,水分子很容易附上去,疏水性的鹼基在內側。在 1953 年 1 月 30 日,威爾金斯拿同事弗蘭克林未經同意的 DNA 結晶繞射結果圖(就是著名的 51 號照 片)給克里克看,導致與弗蘭克林因一些誤會而無法成為好友。華生和克里克因此提出 DNA 雙股螺旋的構造,解開了遺傳物質的結構,並且在 1953 年 4 月 25 日將此結果發表在自然期

提問式教學策略協助引導學生 理解科學方法及實驗價值。

▲教圖 2-1 豌豆花的構造圖

2

學和生物技術進步的基礎。華生、克里克和威爾金斯三人在 1962 年共同獲得諾貝爾獎,克里

62-1

克更在自傳中說:「⋯⋯我想我和華生主要的功勞,是選擇了正確的問題,堅持下去。」

二、DNA 是遺傳物質的歷史─弗蘭克林>配合課本 P.81 ∼ P.84 羅 莎 琳. 愛 爾 西. 弗 蘭 克 林(Rosalind  Elsie Franklin,1920 ∼ 1958 年 ) 是 英 國 物 理

素養命題策略分析

教圖 2-18 弗蘭克林 教圖 2-19 照片 51 號

化學家與晶體學家。是 DNA 雙股螺旋諾貝爾 獎的遺珠之憾。 她專注於研究 DNA、病毒、煤碳與石墨

循序漸進,一把罩

*( )8. 下列關於複等位基因遺傳與多基因遺傳的比較,哪些正確? A 兩者都由二對以上的基因決定性狀

此題是以學術探究情境入題,核心知識是以孟德爾的遺傳實驗為主,並加入後來科學家所了解遺 傳學背後分子層次的機制,除了評量同學的閱讀以及擷取資訊能力,更將評量層次提升到分析推 論能力等科學素養。第 1 題以科學史入題,同學必須確實了解孟德爾遺傳實驗中的研究方法(方 法論),才能選出正確答案;第 2 題更需要在閱讀理解文字之後,配合分子生物學的中心法則等 先備知識,理解表徵與分子機制之間的因果關係;第 3 題主要評量同學將文字轉化為圖表的能力, 整體而言是 1 組高層次的評量題組,可作為教師授課或是學生自學的參考。

以教科書習題的素養模擬題為例,分 試根據上文及相關知識,回答 1 ∼ 3 題: 析命題策略與欲檢測的素養技能。 A F1 基因型為 SS

C ABO 血型為多基因遺傳的例子

B F2 有兩個基因型 SS 及 ss

D 不同表徵的個體數量若呈常態分布,則此性狀可能是多基因遺傳

C P 必須確定是純品系

18

( )9. 下列有關 DNA 粗萃取實驗的敘述,何者正確?(實驗題)

片「照片 51 號」,是華生與克里克解出 DNA 結構的關鍵線索。自然期刊於 1953 年 4 月 25 日同時發表三篇論文,順序是以華生與克里克為先,再來是威爾金斯等人,最後是弗蘭克林。 其中弗蘭克林的論文是與葛斯林共同發表,論文名稱是《胸腺核酸的分子結構》。華生與克 里克在論文中提及他們是受到威爾金斯與弗蘭克林等人的啟發,但並未詳細說明,也沒有致 謝。而威爾金斯與弗蘭克林,則是在論文中表示自己的數據與華生和克里克的模型相符。

90-2

針對課文敘述提供更完整的背景資料

1. 下列有關孟德爾典型實驗之敘述,何者正確?

B 前者在同一對基因的等位基因有三種以上

E 由複等位基因遺傳決定的性狀,個體具有的顯性基因愈多,表徵愈明顯

等物質的結構。她所拍攝的 DNA 晶體繞射圖

素養模擬題命題策略分析 教師用書

2

習題

的結構。克里克用化學與量子力學計算,發現 A 與 T 會互相吸引,G 與 C 會互相吸引。當時

刊 (Nature) 上。根據 DNA 的結構,才能進一步推論出 DNA 複製的方式,也奠定了分子生物

chapter

研究蛋白質的結構,在那時遇見 35 歲的英國研究生克里克,他們一見如故,一起討論 DNA

1

入學的學生,國中學習的是 12 年國教的教材,就不具有此先備知識,這方面教師應該多用

結論

DNA,發現其結構有賴於氫鍵。

2-2

遺傳到後代。

深入淺出的提問引導方式,循序漸進的引領學生進入抽象的世界。

第2章

形式。雄蕊與雌蕊略等長,應該是同時間成熟,故會自花授粉。 3 莢果長橢圓形,長約 10cm,種子圓形,2 ∼ 10 顆。

3 已可了解遺傳物質會發生變異,其變異可能造成性狀的改變;若變異發生在生殖細胞可 查詢相關資料的能力都相當重要,本章遺傳法則的

教師須以引導的方式,抽絲剝繭層層指引,帶領學生了解科學的方法與科學的態度,培養

都嘗試以德國物理學家馮勞厄發現的 X 光繞射的方式解開 DNA 的結構,因為 X 光的波長 (0.01 ∼ 10 奈米)接近原子之間的距離。而約 1947 年由英國的古蘭德和喬登用滴定法研究 華生在 23 歲時由美國到英國劍橋大學當訪問學者,並在肯德魯實驗室學習以 X 光繞射法

關係、多基因遺傳與中間型遺傳,在教授此部分時,建議教師有層次的引導,比較這些 成為定律或法則。在科學方法的每個步驟,觀察與 遺傳型式中符合與不符合孟德爾遺傳法則之處。

3. 跨科議題中,108 ∼ 110 年入學的高一學生,國中已經學過古典機率與樹狀圖;但 111 年

學的卡文迪實驗室;美國加州理工學院的鮑林實驗室;英國倫敦國王學院的威爾肯實驗室,

教師用書

與假說不符

瓣包覆(亦即花苞),花葯會在花苞內爆開。

也學過棋盤格方法,高中需要的是領略遺傳法則建立過程中科學方法的運用與推理。

2. 111 年入學高一的學生為 12 年國教的學生,因未學過孟德爾的遺傳法則發現的歷史,所以 產生過程即屬於科學方法。

1950 年代,世界上有三個地區的實驗室都在致力於解開 DNA 的結構,其中英國劍橋大

深度探索

討論的科學方法是有彈性的,並非都要依序進行。

一、DNA 發現的歷史>配合課本 P.81 ∼ P.84

2 豌豆有 10 枚雄蕊,分成兩組,1 個獨立,另 9 個癒合(至少 1 半癒合),屬於雙體雄蕊

1. 108 ∼ 110 年入學高一的學生

重新驗證 ;若結論符合假說,則再經多方實驗驗證, 1 國中學習的課程是依據九年一貫的教材,因此,孟德爾的分離律在國一時就已經學過,

2

1 花冠蝶形,旗瓣 (standards) 圓形,翼瓣 (wings) 與龍骨瓣 (keel) 貼生,生殖構造被龍骨

● 教學建議 論與假說不符,則推翻之前的假說,再重設假說、

方法是以有邏輯、可驗證的方式來探究問題。以下

P62-1

教師用書

科學的發展─科學家的故事 •  介 紹 中 國 及 西 方 科 學 家 (例如李時珍、孟德爾等) 的研究活動。 •  在適當的教材上,介紹科 學發現的過程以了解科學 人類文明早就發現到有些生物特徵是可遺傳的,但個體之間 性狀的遺傳 人類文明早就發現到有些生物特徵是可遺傳的,但個體之間 性狀的遺傳 中實驗與理論間的關係。 又會有所變異。仔細看看,這對鬥牛犬父母與其七個子代在哪些地 又會有所變異。仔細看看,這對鬥牛犬父母與其七個子代在哪些地 遺傳物質 •  在適當的科學活動中,敘 遺傳物質 方相像?哪些地方又不相似呢?你家族成員的外觀特徵,彼此之間 方相像?哪些地方又不相似呢?你家族成員的外觀特徵,彼此之間 述科學發現過程中科學家 遺傳工程 哪些是相似的,又有哪些有很大變化呢?這些相似與相異,如何透 遺傳工程 所擁有的批判思考、探究 哪些是相似的,又有哪些有很大變化呢?這些相似與相異,如何透 過數學計算來推知其變化規律呢?又是受到怎樣的化學機制來表現 及其應用 思考及創造思考的特質。 過數學計算來推知其變化規律呢?又是受到怎樣的化學機制來表現 及其應用 呢? 呢?

同表現型到第二子代才顯示出來,不過未能解釋出任何意義。

1. 豌豆花的構造

差異明顯的性狀表徵可供觀察,這些特性使豌豆成為遺傳實驗的 好材料。

深度探索 2-2

提供素養教學策略 此實驗並不是開始於孟德爾,西元 1823 年奈特即已發表過類似的文章,發現親代的兩種不

教學策略 4 豌豆花的構造特色為何?為何適合用來當作遺傳實驗的材料呢?

果),容易大量栽植,子代數目多(利於統計分析),且有多種

小百科

提出問題

1

遺傳物質

科學家及發明家的故事 •  在適當時機,介紹科學家 的研究事蹟。 •  在適當時機,介紹科學研 究的過程,以了解科學發 展須仰賴於有毅力及勇於 創新的科學從業人員的努 力。 ※ 數學方面 •  有系統的計數:有系統的 •  介紹人類利用科學改善生 活的演進史。 窮舉,樹狀圖,加法原理, 乘法原理,取捨原理。直 •  在適當的教材上,介紹科 學發現的過程以了解科學 線排列與組合。 中實驗與理論間的關係。 •  古典機率:樣本空間與事 件,古典機率的定義與性 質,期望值。 •  主觀機率與客觀機率:根 據機率性質檢視主觀機率 的合理性,根據已知的數 據獲得客觀機率。 •  條件機率:條件機率的意 涵及其應用,事件的獨立 性及其應用。

2

4. 豌豆雜交實驗

生殖與遺傳

演化與延續─生殖與遺傳 •  遺 傳 的 染 色 體 學 說 的 建 立。 •  確認 DNA 為遺傳物質的歷 程。 •  遺傳訊息的複製。 •  遺傳訊息的轉錄與轉譯。 •  基因表現的調控。 •  遺傳變異。 •  生物科技的應用。

生殖與 科學方法—認識世界的方式之一 遺傳

科學的發展─科學發展的過 程 •  在適當時機,介紹科學研 究的過程,以了解科學發 展須有賴於有毅力及勇於 創新的科學從業人員的努 力。 •  介紹人類利用科學改善生 活的演進史。

本章單元

的干擾,而又便於人工異花授粉以進行不同植株間的雜交(圖

演化與延續─生殖與遺傳 •  孟德爾依據實驗結果推論 遺傳現象的規律性。 •  孟德爾遺傳法則中,性狀 與遺傳因子之關係。 •  孟德爾遺傳法則的延伸。 •  遺傳的染色體學說之發展 歷程。 •  性染色體的發現。 •  性聯遺傳。 •  遺傳物質為核酸。 •  分子遺傳學的中心法則。 •  同 一 性 狀 具 有 不 同 的 表 徵。 •  基因轉殖技術的應用。

跨科

科學的發展─科學家及發明 家的故事 •  在適當時機,介紹科學家 的研究事蹟。

本章單元

P90-1

初,更精良的顯微鏡出現後被推翻,因為無論多努力都無法看到配子內蜷縮的雛型人。

生殖與遺傳

生殖與遺傳

(九年一貫 97 課綱)

2

啟後 承先 核心地位 啟後 且是在豌豆花未開放時,就已完成授粉,這樣可以避免外來花粉

核心地位

生命的延續生殖─遺傳與演 化 •  察覺生物生殖,其子代與 親代具有相似性,亦有不 同。 •  知道基因可控制性狀的遺 傳。 •  了解基因會突變,及人類 性別的遺傳方式。 •  認識遺傳工程。

觀察

完整個體稱為雛型人,發育的過程則視為雛型人放大成完全長成的人。這個理論在 19 世紀

遺傳實驗,其中以豌豆的雜交實驗最為成功。為什麼以豌豆做遺

承先

深度探索科學史

認為卵或精子中的一個包含了預先形成的完整個體,至於是哪一個則引起許多爭議,這個

傳實驗材料較容易成功呢?豌豆的授粉過程為自花授粉(自交),

國中先備知識

GO!

2

2-1

3. 先成論 (preformationism)

學。回到修道院後,孟德爾開始種植豌豆、玉米、山柳菊等進行

承先啟後

素養教學都搞定

推翻,雜交不同品種的煙草,雜交體在外觀上與親代不同,後代的高度可變,一些類似於 父母,一些類似於祖父母,性狀可以在一代中被掩蓋,在下一代重現。

孟德爾在成為修士後,曾到維也納大學進修自然科學與數

▲圖 2-2 孟德爾(上)與其豌豆 花園舊址(下)

某些表徵為何會跳過世代遺傳?這個理論被德國植物學家約瑟夫·科勒勒特的植物雜交實驗

性狀的遺傳

18 世紀的理論,認為雙親的特徵會在子代混合。無法解釋性狀為何會有如此多樣性?以及

J. Mendel,1822 ∼ 1884 年)(圖 2-2)選擇豌豆作為材料,以科

GO!

2

教學策略 3 孟德爾之前的遺傳科學史概述

配套資源

2-1.1 孟德爾的遺傳法則 教師用書

生殖與遺傳

教學必備寶典

第二章 生殖與遺傳

D s 基因比 S 基因多了 800 個核苷酸 :C

解 1. A F1 基因型為 Ss B F2 有 3 個基因型 SS、Ss 及 ss

19


從課綱實驗到探究

問題解決導向,結合探究能力培養

GO!

實驗流程清晰、重點明確

GO!

標題從問題出發,點出實驗目的

GO!

獨 家 每章一則延伸探究單元,擴充活動思考面向

探討活動

2-1

DNA 粗萃取 細胞中的遺傳物質 看得到嗎?

真DNA 相 關 研 究 時, 通 常 都 要 設 法 將 核 細 胞 的 細 胞 核 內 具 有 DNA, 進 行

2-1

DNA 分離出來,只要使用家中常見的溶液, 你也可以分離出不同種類細胞的 DNA。

實驗重點好清晰

從為何要學會使用顯微 鏡?為何要學DNA粗萃 取?點出欲解決的問題及 欲培養的能力,掌握學習 核心主軸。

延伸探究

2-1

如何粗萃取動物細胞的 DNA 呢 ?

探究核心 目的 灱 了解 DNA 粗萃取的基本原理。 牞 實際操作萃取細胞的 DNA。

背景知識

4. 酒精與 DNA 溶解度: DNA 不溶於酒精(乙醇),DNA 在酒精 品名 中可聚集沉澱,使用 0℃左右的冰酒精, 全班共用 DNA 的聚集效果更佳。

洗碗精

DNA帶正電 蒸餾水(約 2L) Na+

高 Na+ Na+ Na+

食鹽水濃度

1. 粗萃取的定義: 真核細胞的染色質是由 DNA 和蛋白質所 構成,細胞中尚含有許多不同的物質(脂 質、醣類等)。打破細胞分離 DNA 時, 需去除 DNA 以外的物質,才能得到純度 較高的 DNA,本實驗使用的溶液與方法無 法去除所有的物質,故稱為粗萃取。 2. 洗碗精的功用: 洗碗精含有界面活性劑,可破壞細胞膜及 核膜等,有助於釋出染色質。 3. 食鹽水濃度與 DNA 溶解度: 利用 DNA 溶解度的變化可去除部分蛋白 質:當 DNA 在較高濃度的食鹽水中時, 因 DNA 的磷酸基帶負電荷可吸引 Na+, DNA 被大量 Na+ 包圍而略帶正電荷,使 DNA 互斥而溶於食鹽水中,此時附著於 DNA 的蛋白質可與 DNA 分離;食鹽水濃 度較低時,包圍在 DNA 外的 Na+可中和負 電荷,減少 DNA 間的排斥力,故適當濃 度的食鹽水可使 DNA 聚集析出(圖 2-1)。

器材清單

水果刀

Na+

果汁機

Na+

Na+ Na+ Na+

1把 □

Na+

Na+

1 10 mins

果汁製備 將一顆削皮後的奇異果放入果汁機 中, 加 100mL 蒸餾 水攪 碎,並 將打 好的果汁倒入 200mL 的燒杯中。

1個 □

50mL 量筒

1個 □

DNA接近電中性 200mL 燒杯

2個 □

滴管

1支 □

玻棒

1支 □

注意事項:

3張 □

削皮、操作果汁機時應留意安全。

1個 □

奇異果

1顆 □

新鮮鳳梨汁

5mL □

5M 食鹽水

95% 冰酒精(冷凍) ▲ 圖 2-1 食鹽水濃度對 DNA 的影響

打破細胞

5mL □ 30mL □

2019/2/12 下午 02:35:04

以蒸餾水漱口時,應該已有部分細胞破裂,可在試管中加入約 0.2mL 1 )的洗碗精,再以玻棒攪拌 1 分鐘,使口腔上皮 (約漱口水總量 40 細胞加速破裂。

ch2

主題名稱

場地需求

1-1 細胞形態與構造的觀察 如何觀察生物的微小構 造?

生物 實驗室

1-2 顯微測量技術 如何測量生物的微小構 造?

生物 實驗室

1-3 染色體的觀察 有絲分裂過程中染色體如 何變化?

生物 實驗室

2-1DNA 粗萃取 細胞中的遺傳物質看得到 嗎?

生物 實驗室

影片

探究

溶解 DNA

加入新鮮鳳梨汁 0.5mL(約漱口水總量

2 20 mins

3-1 胡椒蛾的體色變化 天擇是否可觀察?

1 ),持續攪拌 1 分鐘。 20

破壞蛋白質

DNA 粗萃取─加入試劑 加入 2.5mL 的洗碗精,用玻棒攪拌 5 分鐘,接著加入 5mL 的 5M 食鹽水, 再攪拌 5 分鐘,最後再加入新鮮鳳梨 汁 5mL,持續攪拌至少 5 分鐘。 依順序加入

奇異果汁

1 洗碗精 2 5M食鹽水 3 新鮮鳳梨汁

注意事項:

應有順序的加入各項試劑。

8

用 5mL 清水漱口 1 分鐘,將漱口水吐在乾淨的試管中,以牙籤側面 刮取口腔黏膜的細胞,再將細胞置入漱口水中。

1 將 5M 食鹽水 0.5mL(約漱口水總量 )沿玻棒緩慢加入試管中。 20

1 支/每人 □

7

20

◎ 請以口腔皮膜細胞為材料,按照以下表格,設計粗萃取動物細胞 DNA 的步驟。 步驟目的 步 驟 取得細胞

10mL 量筒

ch1

探究活動

1臺 □ 1塊 □

DNA帶負電 試管架

介紹為達實驗目的,而採 用後續實驗步驟的原因。

萃取植物細胞的 DNA

小組使用

試管

生物(全)探討活動記錄簿(推廣).indd 7

粗萃取植物細胞 DNA 時,我們依序打破細胞壁、細胞膜與核膜等構造,並使用 5M 食鹽水、 鳳梨汁與 95% 冰酒精提高粗萃取 DNA 的純度,動物細胞與植物細胞的構造有何不同?我們是 否可以同樣的概念粗萃取動物細胞的 DNA 呢?

雙層紗布(10×10 公分)

標籤紙

1瓶 □ 1桶 □

Na+

Na+

步驟 數量 

配套資源

探討活動紀錄簿

析出 DNA

ch3

取 10mL 的 95% 冰酒精(與漱口水總量相同),沿玻棒緩慢加入試管 中。

12 生物(全)探討活動記錄簿(推廣).indd 12

3-2 病毒在生物分類系統的 歸類問題 病毒是否為生物?

一般教室

一般教室

2019/2/12 下午 02:35:06

以課綱實驗為基礎,提供可 做為探究與實作驗證的教 案,操作有彈性又好上手!

21


從課綱實驗到探究

問題解決導向,結合探究能力培養

GO!

實驗流程清晰、重點明確

GO!

標題從問題出發,點出實驗目的

GO!

獨 家 每章一則延伸探究單元,擴充活動思考面向

探討活動

2-1

DNA 粗萃取 細胞中的遺傳物質 看得到嗎?

真DNA 相 關 研 究 時, 通 常 都 要 設 法 將 核 細 胞 的 細 胞 核 內 具 有 DNA, 進 行

2-1

DNA 分離出來,只要使用家中常見的溶液, 你也可以分離出不同種類細胞的 DNA。

實驗重點好清晰

從為何要學會使用顯微 鏡?為何要學DNA粗萃 取?點出欲解決的問題及 欲培養的能力,掌握學習 核心主軸。

延伸探究

2-1

如何粗萃取動物細胞的 DNA 呢 ?

探究核心 目的 灱 了解 DNA 粗萃取的基本原理。 牞 實際操作萃取細胞的 DNA。

背景知識

4. 酒精與 DNA 溶解度: DNA 不溶於酒精(乙醇),DNA 在酒精 品名 中可聚集沉澱,使用 0℃左右的冰酒精, 全班共用 DNA 的聚集效果更佳。

洗碗精

DNA帶正電 蒸餾水(約 2L) Na+

高 Na+ Na+ Na+

食鹽水濃度

1. 粗萃取的定義: 真核細胞的染色質是由 DNA 和蛋白質所 構成,細胞中尚含有許多不同的物質(脂 質、醣類等)。打破細胞分離 DNA 時, 需去除 DNA 以外的物質,才能得到純度 較高的 DNA,本實驗使用的溶液與方法無 法去除所有的物質,故稱為粗萃取。 2. 洗碗精的功用: 洗碗精含有界面活性劑,可破壞細胞膜及 核膜等,有助於釋出染色質。 3. 食鹽水濃度與 DNA 溶解度: 利用 DNA 溶解度的變化可去除部分蛋白 質:當 DNA 在較高濃度的食鹽水中時, 因 DNA 的磷酸基帶負電荷可吸引 Na+, DNA 被大量 Na+ 包圍而略帶正電荷,使 DNA 互斥而溶於食鹽水中,此時附著於 DNA 的蛋白質可與 DNA 分離;食鹽水濃 度較低時,包圍在 DNA 外的 Na+可中和負 電荷,減少 DNA 間的排斥力,故適當濃 度的食鹽水可使 DNA 聚集析出(圖 2-1)。

器材清單

水果刀

Na+

果汁機

Na+

Na+ Na+ Na+

1把 □

Na+

Na+

1 10 mins

果汁製備 將一顆削皮後的奇異果放入果汁機 中, 加 100mL 蒸餾 水攪 碎,並 將打 好的果汁倒入 200mL 的燒杯中。

1個 □

50mL 量筒

1個 □

DNA接近電中性 200mL 燒杯

2個 □

滴管

1支 □

玻棒

1支 □

注意事項:

3張 □

削皮、操作果汁機時應留意安全。

1個 □

奇異果

1顆 □

新鮮鳳梨汁

5mL □

5M 食鹽水

95% 冰酒精(冷凍) ▲ 圖 2-1 食鹽水濃度對 DNA 的影響

打破細胞

5mL □ 30mL □

2019/2/12 下午 02:35:04

以蒸餾水漱口時,應該已有部分細胞破裂,可在試管中加入約 0.2mL 1 )的洗碗精,再以玻棒攪拌 1 分鐘,使口腔上皮 (約漱口水總量 40 細胞加速破裂。

ch2

主題名稱

場地需求

1-1 細胞形態與構造的觀察 如何觀察生物的微小構 造?

生物 實驗室

1-2 顯微測量技術 如何測量生物的微小構 造?

生物 實驗室

1-3 染色體的觀察 有絲分裂過程中染色體如 何變化?

生物 實驗室

2-1DNA 粗萃取 細胞中的遺傳物質看得到 嗎?

生物 實驗室

影片

探究

溶解 DNA

加入新鮮鳳梨汁 0.5mL(約漱口水總量

2 20 mins

3-1 胡椒蛾的體色變化 天擇是否可觀察?

1 ),持續攪拌 1 分鐘。 20

破壞蛋白質

DNA 粗萃取─加入試劑 加入 2.5mL 的洗碗精,用玻棒攪拌 5 分鐘,接著加入 5mL 的 5M 食鹽水, 再攪拌 5 分鐘,最後再加入新鮮鳳梨 汁 5mL,持續攪拌至少 5 分鐘。 依順序加入

奇異果汁

1 洗碗精 2 5M食鹽水 3 新鮮鳳梨汁

注意事項:

應有順序的加入各項試劑。

8

用 5mL 清水漱口 1 分鐘,將漱口水吐在乾淨的試管中,以牙籤側面 刮取口腔黏膜的細胞,再將細胞置入漱口水中。

1 將 5M 食鹽水 0.5mL(約漱口水總量 )沿玻棒緩慢加入試管中。 20

1 支/每人 □

7

20

◎ 請以口腔皮膜細胞為材料,按照以下表格,設計粗萃取動物細胞 DNA 的步驟。 步驟目的 步 驟 取得細胞

10mL 量筒

ch1

探究活動

1臺 □ 1塊 □

DNA帶負電 試管架

介紹為達實驗目的,而採 用後續實驗步驟的原因。

萃取植物細胞的 DNA

小組使用

試管

生物(全)探討活動記錄簿(推廣).indd 7

粗萃取植物細胞 DNA 時,我們依序打破細胞壁、細胞膜與核膜等構造,並使用 5M 食鹽水、 鳳梨汁與 95% 冰酒精提高粗萃取 DNA 的純度,動物細胞與植物細胞的構造有何不同?我們是 否可以同樣的概念粗萃取動物細胞的 DNA 呢?

雙層紗布(10×10 公分)

標籤紙

1瓶 □ 1桶 □

Na+

Na+

步驟 數量 

配套資源

探討活動紀錄簿

析出 DNA

ch3

取 10mL 的 95% 冰酒精(與漱口水總量相同),沿玻棒緩慢加入試管 中。

12 生物(全)探討活動記錄簿(推廣).indd 12

3-2 病毒在生物分類系統的 歸類問題 病毒是否為生物?

一般教室

一般教室

2019/2/12 下午 02:35:06

以課綱實驗為基礎,提供可 做為探究與實作驗證的教 案,操作有彈性又好上手!

21


GO!

2

多元活動及評量

配套資源

素養活動手冊

探究×趣味×生活,素養評量、學習歷程一本齊備

透過任務及議題,培養解決問題的能力

GO! 10

生物(全)素養活動手冊

從知識與技能之學習, 到素養試題之訓練 P10

生物(全)素養活動手冊

素養模擬題

給我脂蛋白! 教學模式

學習單、黑板

配合章節

1-1.2 細胞的形態與功能

教學時數

20 分鐘

城市間有公路系統來運輸,人的器官之間有心血管系統在

說明用素養導向教案進行教 學之原因,以及解決相關問 題時學生所需擁有的能力。

協助運輸,那細胞內呢?是只要擴散就好,還是也需要有運輸 的工具呢?

仿大考素養導向紙筆測驗,讓學 生懂得應用本活動習得之知識與 能力,解決相關情境問題。

不管是人類或簡單的生物如酵母菌,細胞內都有特定功能 的胞器,胞器所製造出來的蛋白質與物質多數不能直接通過 膜,必須藉助由單層膜包裹的精細「囊泡」(vesicle)來運 輸,囊泡可融入特定的膜胞器或細胞膜。囊泡運輸的物質有兩類:一類是囊泡膜上的膜蛋白和 脂類分子,主要用於信號傳遞或細胞中膜成分的新陳代謝;另一類是囊泡的內含物,包括荷爾

活動目的

蒙、酵素、胰島素、神經傳導物質等,在細胞內膜胞器之間執行特定功能,或經分泌到細胞外

學生通常只知道個別胞器的功能,但常忽略細胞的運作需要胞器之間共同完成,故設計小

後調節其他細胞的功能。若將每個胞器想像成生產與輸出「分子貨物」的工廠,分子貨物被包

組競賽活動達到目的。

裹在囊泡內或是鑲嵌在囊泡膜上,囊泡則是貨車,在細胞內運送分子。 如果囊泡輸運機制失準,就像路上交通堵塞一樣,細胞會陷入混亂之中,就可能引發不同

素養指標

程度的問題,如神經紊亂、免疫系統紊亂、糖尿病等。 總綱核心素養

領域/學習重點

1 囊泡膜是由什麼成分構成?

▌核心素養

(B) 磷脂質+蛋白質

〔自 S-U-C2〕能從團體探究討 中,主動建立 與同儕思辯、溝通協調與包容不同意見的能 生物(全)素養活動手冊 力,進而樂於分享探究結果或協助他人解決科 學問題

6

▌學習表現

5 min 活動總結 〔Pa-Vc-2〕能運用科學原理、思考智能,形 成解釋、獲知因果關係、以解決問題。並能將 關卡三 細胞小工廠 自己的結果與其他資訊比較對照

(C) 三酸甘油酯+蛋白質

P6

(D) 磷脂質+三酸甘油酯+蛋白質 2 囊泡如何運輸物質?

學習單

牌,甚至可以讓他們根據學到的知識修改這個桌遊。 〔BDa-Vc-1〕不同的細胞具有不同的功能、

操作時機 讓學生先自行閱讀 1-1 課文,訓練學生的閱讀 理解與自學能力,再操作本活動的關卡一。

主題 1 給我脂蛋白!

這個構造的細胞付出什麼代價(可依學生程度調整討論深度)。

C

(A)囊泡能融入細胞膜 (B)囊泡能運輸蛋白質

書寫學習 單、回答 問題並參 與討論

關卡一

(C)囊泡能合成蛋白質

關卡二以 PPT 與影片講解,再進行操作。

P7

P2

主題 1 給我脂蛋白!

龍騰-必修生物素養活動手冊(65001-E1)B版-主題1-(P2-11)-1校-WW.indd 2

2019/1/17 下午 02:30:25

建議 比例

項目

(D)合成的過程需要耗能 5 下列關於運輸囊泡的敘述,何者錯誤?

2 引導學生討論哪個構造最重要,而自然界中為什麼會有細胞少了這個構造,少了

1 以老師習慣的方式先講課,再把本活動當

25 %

5 分:能積極參與團隊分工與討論,最 快達成目標 4 分:能積極參與團隊分工與討論,2 ∼ n/2 名達成目標 3 分:能積極參與團隊分工與討論 2 分:只由一人主導小組決策,其他人 專心觀察 1 分:只由一人主導小組決策,有人專 心觀察,但有人不參與

關卡三

各小組的 關卡參與 度

25%

3 分:能說出一種構造與它的功能,這 個功能在多數的細胞都是重要的,且反 思沒有這個構造的細胞怎麼解決問題 2 分:能說出一種構造與它的功能,這 個功能在多數的細胞都是重要的 1 分:能說出一種構造與它的功能

素養模擬題

紙本測驗

25 %

3 分:能說出可能,並有正確推理步驟 2 分:能說出可能,但推理步驟不清楚 1 分:能說出可能,但沒有附上推理步 驟

7

各小組的 關卡參與 度

關卡二 龍騰-必修生物素養活動手冊(65001-E1)B版-主題1-(P2-11)-1校-WW.indd 10

2019/1/17 下午 02:30:28

班級: 座號: 姓名:

學習單引導活動進行,並作 為多元評量的依據,同時紀 錄學習歷程。

提供教師評分依據,說明多元評 量紙筆測驗的占比與評量標準。

關卡一 細胞的任務 1-1. 每個細胞裡面的構造都一樣嗎? 請分析一下,胰島細胞與肌肉細胞主要的功能為何? 需 配備哪些發達的構造? 主要的功能

需配備哪些發達的構造

胰島細胞

製造胰島素

粗糙內質網、高基氏體、(粒線體)

肌肉細胞

肌肉收縮、運動

粒線體

評分標準

實際評分

25%

(D)囊泡膜上的膜蛋白主要用於信號傳遞

學習單

11

評量機制

(C)運輸的方向由高基氏體到內質網

1 針對程度好的學生,可進一步引導討論這個活動不符合真實科學的地方,或怎麼

作課程回顧與總結。

P11

C

(B)需要內質網參與合成

修改能讓遊戲更有趣。 2 課後操作

ABD 4 關於運輸與合成脂蛋白的敘述,何者錯誤? (A)以鑲嵌在囊泡膜上來運輸

型態及構造 2. 教師可提問:細胞在這樣的運作機制裡,哪裡壞掉最嚴重?為什麼? 〔BDa-Vc-5〕真核細胞模型的製作

教學 建議

包裹在囊泡內或是鑲嵌在囊泡膜上

3 A.蛋白質、B.葡萄糖、C.氧氣、D.鈉離子、E.酒精。上述哪些物質不能直接穿過細胞膜?

1. 結束合成脂蛋白的 PK 活動,學生是否意猶未盡?可以依照學習單的內容讓學生製作卡

▌學習內容

1 學生先行閱讀

B

(A) 磷脂質+三酸甘油酯

補充說明:

22

1 胰島素是蛋白質類激素,所以需要蛋白質合成與細胞分泌的胞器。合成須要能量,所以粒 線體可加可不加。 2 肌肉是相當耗能的構造,故需要很多粒線體。

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GO!

2

多元活動及評量

配套資源

素養活動手冊

探究×趣味×生活,素養評量、學習歷程一本齊備

透過任務及議題,培養解決問題的能力

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生物(全)素養活動手冊

從知識與技能之學習, 到素養試題之訓練 P10

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素養模擬題

給我脂蛋白! 教學模式

學習單、黑板

配合章節

1-1.2 細胞的形態與功能

教學時數

20 分鐘

城市間有公路系統來運輸,人的器官之間有心血管系統在

說明用素養導向教案進行教 學之原因,以及解決相關問 題時學生所需擁有的能力。

協助運輸,那細胞內呢?是只要擴散就好,還是也需要有運輸 的工具呢?

仿大考素養導向紙筆測驗,讓學 生懂得應用本活動習得之知識與 能力,解決相關情境問題。

不管是人類或簡單的生物如酵母菌,細胞內都有特定功能 的胞器,胞器所製造出來的蛋白質與物質多數不能直接通過 膜,必須藉助由單層膜包裹的精細「囊泡」(vesicle)來運 輸,囊泡可融入特定的膜胞器或細胞膜。囊泡運輸的物質有兩類:一類是囊泡膜上的膜蛋白和 脂類分子,主要用於信號傳遞或細胞中膜成分的新陳代謝;另一類是囊泡的內含物,包括荷爾

活動目的

蒙、酵素、胰島素、神經傳導物質等,在細胞內膜胞器之間執行特定功能,或經分泌到細胞外

學生通常只知道個別胞器的功能,但常忽略細胞的運作需要胞器之間共同完成,故設計小

後調節其他細胞的功能。若將每個胞器想像成生產與輸出「分子貨物」的工廠,分子貨物被包

組競賽活動達到目的。

裹在囊泡內或是鑲嵌在囊泡膜上,囊泡則是貨車,在細胞內運送分子。 如果囊泡輸運機制失準,就像路上交通堵塞一樣,細胞會陷入混亂之中,就可能引發不同

素養指標

程度的問題,如神經紊亂、免疫系統紊亂、糖尿病等。 總綱核心素養

領域/學習重點

1 囊泡膜是由什麼成分構成?

▌核心素養

(B) 磷脂質+蛋白質

〔自 S-U-C2〕能從團體探究討 中,主動建立 與同儕思辯、溝通協調與包容不同意見的能 生物(全)素養活動手冊 力,進而樂於分享探究結果或協助他人解決科 學問題

6

▌學習表現

5 min 活動總結 〔Pa-Vc-2〕能運用科學原理、思考智能,形 成解釋、獲知因果關係、以解決問題。並能將 關卡三 細胞小工廠 自己的結果與其他資訊比較對照

(C) 三酸甘油酯+蛋白質

P6

(D) 磷脂質+三酸甘油酯+蛋白質 2 囊泡如何運輸物質?

學習單

牌,甚至可以讓他們根據學到的知識修改這個桌遊。 〔BDa-Vc-1〕不同的細胞具有不同的功能、

操作時機 讓學生先自行閱讀 1-1 課文,訓練學生的閱讀 理解與自學能力,再操作本活動的關卡一。

主題 1 給我脂蛋白!

這個構造的細胞付出什麼代價(可依學生程度調整討論深度)。

C

(A)囊泡能融入細胞膜 (B)囊泡能運輸蛋白質

書寫學習 單、回答 問題並參 與討論

關卡一

(C)囊泡能合成蛋白質

關卡二以 PPT 與影片講解,再進行操作。

P7

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主題 1 給我脂蛋白!

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建議 比例

項目

(D)合成的過程需要耗能 5 下列關於運輸囊泡的敘述,何者錯誤?

2 引導學生討論哪個構造最重要,而自然界中為什麼會有細胞少了這個構造,少了

1 以老師習慣的方式先講課,再把本活動當

25 %

5 分:能積極參與團隊分工與討論,最 快達成目標 4 分:能積極參與團隊分工與討論,2 ∼ n/2 名達成目標 3 分:能積極參與團隊分工與討論 2 分:只由一人主導小組決策,其他人 專心觀察 1 分:只由一人主導小組決策,有人專 心觀察,但有人不參與

關卡三

各小組的 關卡參與 度

25%

3 分:能說出一種構造與它的功能,這 個功能在多數的細胞都是重要的,且反 思沒有這個構造的細胞怎麼解決問題 2 分:能說出一種構造與它的功能,這 個功能在多數的細胞都是重要的 1 分:能說出一種構造與它的功能

素養模擬題

紙本測驗

25 %

3 分:能說出可能,並有正確推理步驟 2 分:能說出可能,但推理步驟不清楚 1 分:能說出可能,但沒有附上推理步 驟

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各小組的 關卡參與 度

關卡二 龍騰-必修生物素養活動手冊(65001-E1)B版-主題1-(P2-11)-1校-WW.indd 10

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班級: 座號: 姓名:

學習單引導活動進行,並作 為多元評量的依據,同時紀 錄學習歷程。

提供教師評分依據,說明多元評 量紙筆測驗的占比與評量標準。

關卡一 細胞的任務 1-1. 每個細胞裡面的構造都一樣嗎? 請分析一下,胰島細胞與肌肉細胞主要的功能為何? 需 配備哪些發達的構造? 主要的功能

需配備哪些發達的構造

胰島細胞

製造胰島素

粗糙內質網、高基氏體、(粒線體)

肌肉細胞

肌肉收縮、運動

粒線體

評分標準

實際評分

25%

(D)囊泡膜上的膜蛋白主要用於信號傳遞

學習單

11

評量機制

(C)運輸的方向由高基氏體到內質網

1 針對程度好的學生,可進一步引導討論這個活動不符合真實科學的地方,或怎麼

作課程回顧與總結。

P11

C

(B)需要內質網參與合成

修改能讓遊戲更有趣。 2 課後操作

ABD 4 關於運輸與合成脂蛋白的敘述,何者錯誤? (A)以鑲嵌在囊泡膜上來運輸

型態及構造 2. 教師可提問:細胞在這樣的運作機制裡,哪裡壞掉最嚴重?為什麼? 〔BDa-Vc-5〕真核細胞模型的製作

教學 建議

包裹在囊泡內或是鑲嵌在囊泡膜上

3 A.蛋白質、B.葡萄糖、C.氧氣、D.鈉離子、E.酒精。上述哪些物質不能直接穿過細胞膜?

1. 結束合成脂蛋白的 PK 活動,學生是否意猶未盡?可以依照學習單的內容讓學生製作卡

▌學習內容

1 學生先行閱讀

B

(A) 磷脂質+三酸甘油酯

補充說明:

22

1 胰島素是蛋白質類激素,所以需要蛋白質合成與細胞分泌的胞器。合成須要能量,所以粒 線體可加可不加。 2 肌肉是相當耗能的構造,故需要很多粒線體。

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調控性狀表現的基因數量

Super 教學講義

遺傳模式

完全顯性

不完全顯性

單基因

GO!

精要統整×圖表分析 第 2 章 生殖與遺傳

特性

實例

1. 基因具顯隱性之分 2. 當基因型為異型合子時,只表 現出顯性表徵的遺傳

豌豆花色遺傳 的紫花

1. 基因無顯隱性之分 2. 當基因型為異型合子時,表現 出中間型表徵

紫茉莉花色遺 傳的粉紅花

幫助課文二次理解、充分吸收

二 DNA 與 RNA 比較

DNA 五碳醣

共顯性

1. 基因具顯隱性之分 2. 兩 個 顯 性 等 位 基 因 同 時 存 在 時,其調控的性狀均可被表現

人類ABO血型 遺傳的AB型

複等位基因

1. 某性狀在族群中具有超過兩個 以上的等位基因可調控此基因 表現 2. 個體僅有其中兩個等位基因, 組成一基因來控制性狀表現

人類ABO血型 遺傳由I A、I B、 i決定

多基因

1. 基因一詞的發展(圖 2-8)。

遺傳種類

多等位基因

相關影響力 2. 有累加作用,表徵呈現不同程 度的連續性差異

鈫 異型合子:基因型中的 Pp 有兩個不同型式的等位基因,稱為異型合子。 糍 表現型:基因所表現的表徵稱為表現型。

C

與性別的關係

男性與女性表現性狀表徵的機會相 同

男性與女性表現性狀表徵的機會可能 不同

實例

耳垂緊貼或分離、美人尖的有無、 能否捲舌等

紅綠色覺異常、血友病、肌肉萎縮 症、蠶豆症

A

儲存、攜帶遺傳訊息

協助基因的表現(蛋白質的合成)

第 2 章 生殖與遺傳

C

1. 若 DNA 一股其含氮鹼基順序為 GAAACTG,請問其互補 DNA 的含氮鹼基順序為何? (A)CTTTGAG (B)CUUUGAC (C)CTTTGAC (D)CUUUGAC 2. 關於一個基因、一條染色體、一條 DNA、一個核苷酸分子的大小比較,何者正確? (A) 一個核苷酸最小 (B) 複製好的一條染色體由一條 DNA 組成 (C) 一基因由一核苷 酸組成 (D) 一條 DNA 有一個基因 解 2. (B) 複製好的一條染色體由兩條 DNA 組成 (C) 一基因不可能僅有一個核苷酸,因為三個核 苷酸為一組才能對應決定一胺基酸 (D) 一條 DNA 分子上往往有好多個基因

第 6 ∼ 8 題為題組 研究特定基因所扮演的角色,過往我們可以透過基因剔除 (knockout) 技術,但其最大的問題

3. 在學過高中生物課程後,幾位高中生在網路上觀看了華生的演講影片,而每位同學各

在於複雜的工序、過高的技術門檻以及龐大資金的需求。而 CRISPR/Cas9 技術解決了上述的問 題,讓基因研究變得更加平易近人。基因剔除技術的兩項重要關鍵,分別為 (1) 具有找到目標基 因的方式;(2) 具有破壞或取代目標基因的方法。過往科學家使用的工具主要有兩種,一是 ZFN(Zinc Finger Nuclease);另一種是 TALEN。這兩者都是利用蛋白質來標定 DNA 的位置,然 位置的蛋白質都不容易製作,即便可運用於各種生物,但科學家往往要費九牛二虎之力才能修 改一個基因。這些困難要等到 CRISPR/Cas 出現才得以解決。

罹患疾病

而近年來的新興技術稱為基因編輯,主要是利用源自原核生物體內的一些 DNA 內切酶(如

男性

基因型 異型合子

表現型

女性

第 2 章 生殖與遺傳

圖號

譜系圖

圖2-21

校學過細胞的結構,和做過 DNA 的粗萃取實驗,剛好廚房有一顆洋蔥、一顆木瓜、嫩精(可軟 2019/2/12 上午 09:43:59

化肉質的材料)、食鹽、洗碗精、果汁機等器材,請協助他設計實驗並回答問題:

圖2-23

合適的 ZFN,此時只要合成適合的導引 RNA 便可,合成特定核酸序列對現今科學家可不是難事,

27

答 ABC

65201_SUPER必生分冊講義【CH2】-推廣用書(成書後複制一份刪註解).indd 27

這使得實驗操作成本得以大幅度的降低。這套簡單廉價的基因編輯工具被運用在各種原核與真 核模式生物上,使得基因的研究更加容易。

B

1. 不論是使用洋蔥和木瓜作為材料,某生能萃取到的 DNA 可能來自細胞內的何處?(應選 3 項) (A) 細胞核 (B) 葉綠體 (C) 粒線體 (D) 內質網 (E) 高基氏體 2019/2/12 上午 09:44:01

解 1. 細胞核、葉綠體、粒線體內皆具有 DNA

2

答案

2. 某生想到 DNA 應該是位在細胞的內部,而植物細胞由外到內包含細胞壁、細胞膜、細胞核 及各類胞器,所以他認為需要依序破壞這些結構,才能取得 DNA,請一起幫他回顧這些細胞 結構,進而思考使用哪些器材? 細胞結構

主成分

可使用何種器材破壞

細胞壁

纖維素

果汁機

細胞膜與胞器膜

磷脂質

洗碗精

3. 某生在處理完細胞外部構造後,只記得要加食鹽進入溶液中,結果在加入食鹽過程中,燒杯 裡曾短暫出現絲狀物,然而繼續加入食鹽後,絲狀物卻又消失了,請解釋為何會造成這樣的 現象變化?

1. 顯性遺傳 2. 體染色體遺傳

答 適當濃度的正離子,可中和負電荷,減少 DNA 間的互斥力而析出;但繼續加入食鹽後,較高濃度的食 鹽溶液,則因 DNA 被大量 Na +包圍而略帶正電荷,又使 DNA 互斥而溶於水中 圖2-22

所給予的導引 RNA 去辨認目標基因,進一步進行特定 DNA 切割,以往必須曠日廢時才能得到

第 1 ∼ 7 題為題組 某生想要使用生活中的材料與藥品來觀察 DNA,正思考要準備哪些材料,他想起曾經在學

9 2019/2/12 上午 09:43:55

的免疫系統,是用來對抗外來 DNA(如噬菌體)的入侵,Cas 蛋白會辨認外來 DNA 上的特徵, 然後將其水解消滅。CRISPR/Cas9 技術之所以會受到青睞,主要的理由是因為它可以藉由外界

以下譜系圖是何種顯隱性遺傳?

♂高莖TT × ♀矮莖tt ♂矮莖tt × ♀高莖TT

Cas9 蛋白)攻擊特定 DNA 所產生的破壞來達到類似的效果。CRISPR/Cas9 主要是源自細菌身上

實驗探究題

此顯性個體的基因型

雌雄表徵交換的交配,可用於檢測精卵對子代的影響是否相等, 若兩種結果相同,則代表性別不影響此性狀的遺傳

2

後利用 FokI 核酸酶剪斷要修改的基因,再進行插入或移除。不過 ZFN 和 TALEN 用來辨識 DNA

因,其可多次轉錄而產生數量眾多之 RNA,而 DNA 在核中數量固定且有限

▲ 圖 2-20 譜系圖

5. 關於真核生物進行 DNA 複製的時機及流程說明,下列敘述何者正確? (A)DNA 複製開始前,核膜及核仁會暫時瓦解消失 (B)DNA 複製過程中,DNA 聚合 酶以鹼基配對原則進行核糖核酸的聚合 (C)DNA 複製完成後,形成一股新、一股舊 的 DNA 分子,稱為半保留複製 (D) 可依 DNA 複製次數的差異,分辨出細胞進行有 絲分裂或減數分裂 解 5. (A)DNA 複製開始後進入分裂期,核膜及核仁才會瓦解消失 (B) 並非進行核糖核酸的聚合,而 是去氧核糖核苷酸的聚合 (D) 有絲分裂或減數分裂皆進行一次的 DNA 複製,故無法以 DNA 複製次數分辨兩者

解 3. (B)DNA 與 RNA 的骨架是由五碳醣與磷酸交互連結而成 (C) 並非所有轉錄產生的 RNA 皆 進行轉譯作用,有些 RNA 轉錄後執行其他功能,如攜帶胺基酸 (D) 一條 DNA 上有多種基

18

65201_SUPER必生分冊講義【CH2】-推廣用書(成書後複制一份刪註解).indd 9

功能

2

自發表對影片中有關遺傳物質的看法,下列何者的敘述正確? (A) 甲生:生物的遺傳物質必為 DNA (B) 乙生:不論 DNA 或 RNA 的骨架皆為五碳 醣與含氮鹼基連結而形成 (C) 丙生:所有轉錄產生的 RNA 皆進行轉譯作用 (D) 丁生: 真核細胞的 DNA 數目通常比 RNA 多

2. 以反證法排除不可能的遺傳方式。 𥺼𥺼 通常先測試是顯性或隱性遺傳。 彍 可以先找找看有無「父母皆正常」或「父母皆得病」的那一組。 鈫 範例一:若「父母皆正常」但「子代有人生病」,就可排除為顯性遺傳。因為 若為顯性遺傳,則子代的顯性生病因子必來自父母,故父母應該至少有一人生 65201_SUPER必生分冊講義【CH2】-推廣用書(成書後複制一份刪註解).indd 18 病,代表此為隱性遺傳。 𤊄𤊄 範例二:若「父母皆得病」但「子代有人正常」,可排除隱性遺傳。因為若為 隱性遺傳,生病的父母 (aa×aa),則子代基因型也必定全部為 aa 而生病,代表 百科 𣈴𣈴遺傳實驗的設計方法 此為顯性遺傳。 知識 例子 𥺦𥺦 確定是顯性或隱性遺傳後,接著再測試是體染色體遺傳或性聯遺傳。 名稱 定義 (以孟德爾實驗為例) 彍 假設此疾病為 X 性聯遺傳,若發現與譜系圖不合,則排除 X 性聯遺傳的可能, 代表此為體染色體遺傳。 AA×aa 雜交 意指不同基因型個體間的交配 鈫 Y 性聯遺傳的機率較低,其特徵為女性一定不會得病。 來自同一親代的子代互相交配,後來亦引用為同基因型的個體互 Aa×Aa 自交 3. 若譜系圖的資訊無法用反證法排除,則可能代表不能確定是否為體染色體遺傳或性聯 相交配 遺傳。 表型顯性但未知其基因型個體與表型隱性個體交配,可用為推測 4. 判斷時,盡量先把確定的基因型填入比較容易解出。 A█×aa 試交 互交

多為單股

2 解題技巧

正常

同型合子

A

位於性染色體上

𤧹𤧹 不同基因名詞的比較。 等位基因

多為雙股

基礎練習

性聯遺傳

遺傳疾病譜系圖的思考方式 如何透過譜系圖判斷此遺傳疾病為顯性或隱性遺傳、體染色體 遺傳或性聯遺傳?以圖 2-20 為例說明。 1. 先看懂譜系圖符號代表的含意。

彍 同型合子:基因型中的 PP 與 pp,其兩個等位基因的型式相同,稱為同型合子。

分子構造

實驗探究×情境應用

人類的身高與 膚色遺傳

位於體染色體上

▲ 圖 2-8 從孟德爾到基因

𥺦𥺦 基因型:決定性狀的等位基因組合稱為基因型。

腺嘌呤(A) 鳥糞嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 尿嘧啶(U)

解 1. (A)(B)(D)DNA 中鹼基互補配對是 AT 配對,CG 配對

體染色體遺傳

基因的位置

𥺼𥺼 等位基因:控制同一性狀的成對基因分別位於兩條同源染色體的相對位置上,互為等位基 因,同一基因的等位基因控制相同性狀的表現。

核糖

腺嘌呤(A) 鳥糞嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 胸腺嘧啶(T)

GO!含氮鹼基

四 體染色體遺傳與性聯遺傳的比較

2. 基因一詞的延伸。

RNA

去氧核糖

針對常見複雜題型同步提供解題對策 1. 每個等位基因對性狀表現均具

快速掌握課文核心重點

𡠪𡠪從遺傳因子到基因

鹼基配對的連結 DNA的鹼基配對,是以氫鍵連結,A與T以2條氫鍵連結,C與G以3條氫鍵連結。

配套資源

概念整合好理解

延伸補充

三 各種遺傳模式的比較

1. 隱性遺傳 2. 體染色體遺傳

4. 某生發現整杯溶液中除了曾經短暫出現的絲狀物外,都顯得相當混濁,跟在學校操作 DNA 粗萃取的狀況(溶液較為澄清)有些不同,你會建議他加入什麼器材或操作,可得到較佳的 實驗結果,為什麼?

6. 下列有關基因編輯的相關敘述,何者錯誤 ? (A)DNA 編 輯 系 統 包 含 CRISPR 和 Cas9 (B)CRISPR 和 Cas9 皆 為 一 段 特 定 序 列 的 DNA (C) Cas9 利用導引 RNA 得到辨認目標 DNA 序列的能力 (D)CRISPR 和 Cas9 為細菌抵抗外界攻擊的一種免疫能力 解 6. (B) 文中提及 Cas9 為一種核酸內切酶

D

7. 下列本文的相關敘述,何者正確? (A)CRISPR 和 Cas9 限制用在原核生物的基因編輯 (B)CRISPR 和 Cas9 雖方便使用但 其價格昂貴 (C) 若使用 CRISPR 和 Cas9 修改胎兒基因,而產生愛滋免疫寶寶對人類 社會將百利而無一害,是人類遺傳技術的新里程碑 (D) 只需修改導引 RNA 的序列便 可改變基因編輯的目標序列 解 7. (A) 也可運用於真核生物 (B) 價格便宜是其優點之一 (C) 尚有太多社會倫理值得討論

C

8. 過往基因研究所遇到的困境,下列何者錯誤 ? (A)TALEN 用來辨識 DNA 位置的蛋白質不容易製作 (B)ZFN 用來辨識 DNA 位置的 蛋白質不容易製作 (C)ZFN 和 TALEN 僅能用於真核生物的基因研究 (D) 複雜的工 序和過高的技術門檻 解 8. (C) 兩者皆可用在原核與真核生物上

多元素養試題即時紮實演練

33

答 加入嫩精分解蛋白質、使用適當的器材(如紗布)過濾、加入冰酒精得到較佳的凝聚效果等

1. 隱性遺傳 2. 由圖中資訊無法判斷為體 染色體遺傳或性聯遺傳

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5. 當某生把上述實驗器材都加入時,卻只看到很微量的絲狀物,他記得在學校操作時,最後緩 緩倒入某液體,會得到較純淨的絲狀物,你會建議他怎麼做? (A) 加入水,稀釋該杯溶液的食鹽濃度 (B) 過濾後,加入冰酒精 (C) 繼續加入食鹽,提高 該杯溶液的實驗濃度 (D) 加入更多嫩精 答 B 解 5. (A) 可能讓 DNA 析出,但 DNA 純度可能下降 (B) 可讓 DNA 析出,得到較純淨絲狀物 (C) 會讓

DNA 溶解 (D) 嫩精僅能分解蛋白質,無法析出 DNA

6. 承上題,請解釋如此操作的原理?

答 加入冰酒精,因 DNA 不溶於其中而析出,且酒精與水溶液密度不同,可於交界面見到析出的 DNA

24

19

7. 某生看到的絲狀物是什麼? (A) 一條純 DNA 分子 (B) 一大團純 DNA (C) 一大團 DNA 與部分胞內物質的混合物 (D) 一大團核苷酸

25


調控性狀表現的基因數量

Super 教學講義

遺傳模式

完全顯性

不完全顯性

單基因

GO!

精要統整×圖表分析 第 2 章 生殖與遺傳

特性

實例

1. 基因具顯隱性之分 2. 當基因型為異型合子時,只表 現出顯性表徵的遺傳

豌豆花色遺傳 的紫花

1. 基因無顯隱性之分 2. 當基因型為異型合子時,表現 出中間型表徵

紫茉莉花色遺 傳的粉紅花

幫助課文二次理解、充分吸收

二 DNA 與 RNA 比較

DNA 五碳醣

共顯性

1. 基因具顯隱性之分 2. 兩 個 顯 性 等 位 基 因 同 時 存 在 時,其調控的性狀均可被表現

人類ABO血型 遺傳的AB型

複等位基因

1. 某性狀在族群中具有超過兩個 以上的等位基因可調控此基因 表現 2. 個體僅有其中兩個等位基因, 組成一基因來控制性狀表現

人類ABO血型 遺傳由I A、I B、 i決定

多基因

1. 基因一詞的發展(圖 2-8)。

遺傳種類

多等位基因

相關影響力 2. 有累加作用,表徵呈現不同程 度的連續性差異

鈫 異型合子:基因型中的 Pp 有兩個不同型式的等位基因,稱為異型合子。 糍 表現型:基因所表現的表徵稱為表現型。

C

與性別的關係

男性與女性表現性狀表徵的機會相 同

男性與女性表現性狀表徵的機會可能 不同

實例

耳垂緊貼或分離、美人尖的有無、 能否捲舌等

紅綠色覺異常、血友病、肌肉萎縮 症、蠶豆症

A

儲存、攜帶遺傳訊息

協助基因的表現(蛋白質的合成)

第 2 章 生殖與遺傳

C

1. 若 DNA 一股其含氮鹼基順序為 GAAACTG,請問其互補 DNA 的含氮鹼基順序為何? (A)CTTTGAG (B)CUUUGAC (C)CTTTGAC (D)CUUUGAC 2. 關於一個基因、一條染色體、一條 DNA、一個核苷酸分子的大小比較,何者正確? (A) 一個核苷酸最小 (B) 複製好的一條染色體由一條 DNA 組成 (C) 一基因由一核苷 酸組成 (D) 一條 DNA 有一個基因 解 2. (B) 複製好的一條染色體由兩條 DNA 組成 (C) 一基因不可能僅有一個核苷酸,因為三個核 苷酸為一組才能對應決定一胺基酸 (D) 一條 DNA 分子上往往有好多個基因

第 6 ∼ 8 題為題組 研究特定基因所扮演的角色,過往我們可以透過基因剔除 (knockout) 技術,但其最大的問題

3. 在學過高中生物課程後,幾位高中生在網路上觀看了華生的演講影片,而每位同學各

在於複雜的工序、過高的技術門檻以及龐大資金的需求。而 CRISPR/Cas9 技術解決了上述的問 題,讓基因研究變得更加平易近人。基因剔除技術的兩項重要關鍵,分別為 (1) 具有找到目標基 因的方式;(2) 具有破壞或取代目標基因的方法。過往科學家使用的工具主要有兩種,一是 ZFN(Zinc Finger Nuclease);另一種是 TALEN。這兩者都是利用蛋白質來標定 DNA 的位置,然 位置的蛋白質都不容易製作,即便可運用於各種生物,但科學家往往要費九牛二虎之力才能修 改一個基因。這些困難要等到 CRISPR/Cas 出現才得以解決。

罹患疾病

而近年來的新興技術稱為基因編輯,主要是利用源自原核生物體內的一些 DNA 內切酶(如

男性

基因型 異型合子

表現型

女性

第 2 章 生殖與遺傳

圖號

譜系圖

圖2-21

校學過細胞的結構,和做過 DNA 的粗萃取實驗,剛好廚房有一顆洋蔥、一顆木瓜、嫩精(可軟 2019/2/12 上午 09:43:59

化肉質的材料)、食鹽、洗碗精、果汁機等器材,請協助他設計實驗並回答問題:

圖2-23

合適的 ZFN,此時只要合成適合的導引 RNA 便可,合成特定核酸序列對現今科學家可不是難事,

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答 ABC

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這使得實驗操作成本得以大幅度的降低。這套簡單廉價的基因編輯工具被運用在各種原核與真 核模式生物上,使得基因的研究更加容易。

B

1. 不論是使用洋蔥和木瓜作為材料,某生能萃取到的 DNA 可能來自細胞內的何處?(應選 3 項) (A) 細胞核 (B) 葉綠體 (C) 粒線體 (D) 內質網 (E) 高基氏體 2019/2/12 上午 09:44:01

解 1. 細胞核、葉綠體、粒線體內皆具有 DNA

2

答案

2. 某生想到 DNA 應該是位在細胞的內部,而植物細胞由外到內包含細胞壁、細胞膜、細胞核 及各類胞器,所以他認為需要依序破壞這些結構,才能取得 DNA,請一起幫他回顧這些細胞 結構,進而思考使用哪些器材? 細胞結構

主成分

可使用何種器材破壞

細胞壁

纖維素

果汁機

細胞膜與胞器膜

磷脂質

洗碗精

3. 某生在處理完細胞外部構造後,只記得要加食鹽進入溶液中,結果在加入食鹽過程中,燒杯 裡曾短暫出現絲狀物,然而繼續加入食鹽後,絲狀物卻又消失了,請解釋為何會造成這樣的 現象變化?

1. 顯性遺傳 2. 體染色體遺傳

答 適當濃度的正離子,可中和負電荷,減少 DNA 間的互斥力而析出;但繼續加入食鹽後,較高濃度的食 鹽溶液,則因 DNA 被大量 Na +包圍而略帶正電荷,又使 DNA 互斥而溶於水中 圖2-22

所給予的導引 RNA 去辨認目標基因,進一步進行特定 DNA 切割,以往必須曠日廢時才能得到

第 1 ∼ 7 題為題組 某生想要使用生活中的材料與藥品來觀察 DNA,正思考要準備哪些材料,他想起曾經在學

9 2019/2/12 上午 09:43:55

的免疫系統,是用來對抗外來 DNA(如噬菌體)的入侵,Cas 蛋白會辨認外來 DNA 上的特徵, 然後將其水解消滅。CRISPR/Cas9 技術之所以會受到青睞,主要的理由是因為它可以藉由外界

以下譜系圖是何種顯隱性遺傳?

♂高莖TT × ♀矮莖tt ♂矮莖tt × ♀高莖TT

Cas9 蛋白)攻擊特定 DNA 所產生的破壞來達到類似的效果。CRISPR/Cas9 主要是源自細菌身上

實驗探究題

此顯性個體的基因型

雌雄表徵交換的交配,可用於檢測精卵對子代的影響是否相等, 若兩種結果相同,則代表性別不影響此性狀的遺傳

2

後利用 FokI 核酸酶剪斷要修改的基因,再進行插入或移除。不過 ZFN 和 TALEN 用來辨識 DNA

因,其可多次轉錄而產生數量眾多之 RNA,而 DNA 在核中數量固定且有限

▲ 圖 2-20 譜系圖

5. 關於真核生物進行 DNA 複製的時機及流程說明,下列敘述何者正確? (A)DNA 複製開始前,核膜及核仁會暫時瓦解消失 (B)DNA 複製過程中,DNA 聚合 酶以鹼基配對原則進行核糖核酸的聚合 (C)DNA 複製完成後,形成一股新、一股舊 的 DNA 分子,稱為半保留複製 (D) 可依 DNA 複製次數的差異,分辨出細胞進行有 絲分裂或減數分裂 解 5. (A)DNA 複製開始後進入分裂期,核膜及核仁才會瓦解消失 (B) 並非進行核糖核酸的聚合,而 是去氧核糖核苷酸的聚合 (D) 有絲分裂或減數分裂皆進行一次的 DNA 複製,故無法以 DNA 複製次數分辨兩者

解 3. (B)DNA 與 RNA 的骨架是由五碳醣與磷酸交互連結而成 (C) 並非所有轉錄產生的 RNA 皆 進行轉譯作用,有些 RNA 轉錄後執行其他功能,如攜帶胺基酸 (D) 一條 DNA 上有多種基

18

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功能

2

自發表對影片中有關遺傳物質的看法,下列何者的敘述正確? (A) 甲生:生物的遺傳物質必為 DNA (B) 乙生:不論 DNA 或 RNA 的骨架皆為五碳 醣與含氮鹼基連結而形成 (C) 丙生:所有轉錄產生的 RNA 皆進行轉譯作用 (D) 丁生: 真核細胞的 DNA 數目通常比 RNA 多

2. 以反證法排除不可能的遺傳方式。 𥺼𥺼 通常先測試是顯性或隱性遺傳。 彍 可以先找找看有無「父母皆正常」或「父母皆得病」的那一組。 鈫 範例一:若「父母皆正常」但「子代有人生病」,就可排除為顯性遺傳。因為 若為顯性遺傳,則子代的顯性生病因子必來自父母,故父母應該至少有一人生 65201_SUPER必生分冊講義【CH2】-推廣用書(成書後複制一份刪註解).indd 18 病,代表此為隱性遺傳。 𤊄𤊄 範例二:若「父母皆得病」但「子代有人正常」,可排除隱性遺傳。因為若為 隱性遺傳,生病的父母 (aa×aa),則子代基因型也必定全部為 aa 而生病,代表 百科 𣈴𣈴遺傳實驗的設計方法 此為顯性遺傳。 知識 例子 𥺦𥺦 確定是顯性或隱性遺傳後,接著再測試是體染色體遺傳或性聯遺傳。 名稱 定義 (以孟德爾實驗為例) 彍 假設此疾病為 X 性聯遺傳,若發現與譜系圖不合,則排除 X 性聯遺傳的可能, 代表此為體染色體遺傳。 AA×aa 雜交 意指不同基因型個體間的交配 鈫 Y 性聯遺傳的機率較低,其特徵為女性一定不會得病。 來自同一親代的子代互相交配,後來亦引用為同基因型的個體互 Aa×Aa 自交 3. 若譜系圖的資訊無法用反證法排除,則可能代表不能確定是否為體染色體遺傳或性聯 相交配 遺傳。 表型顯性但未知其基因型個體與表型隱性個體交配,可用為推測 4. 判斷時,盡量先把確定的基因型填入比較容易解出。 A█×aa 試交 互交

多為單股

2 解題技巧

正常

同型合子

A

位於性染色體上

𤧹𤧹 不同基因名詞的比較。 等位基因

多為雙股

基礎練習

性聯遺傳

遺傳疾病譜系圖的思考方式 如何透過譜系圖判斷此遺傳疾病為顯性或隱性遺傳、體染色體 遺傳或性聯遺傳?以圖 2-20 為例說明。 1. 先看懂譜系圖符號代表的含意。

彍 同型合子:基因型中的 PP 與 pp,其兩個等位基因的型式相同,稱為同型合子。

分子構造

實驗探究×情境應用

人類的身高與 膚色遺傳

位於體染色體上

▲ 圖 2-8 從孟德爾到基因

𥺦𥺦 基因型:決定性狀的等位基因組合稱為基因型。

腺嘌呤(A) 鳥糞嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 尿嘧啶(U)

解 1. (A)(B)(D)DNA 中鹼基互補配對是 AT 配對,CG 配對

體染色體遺傳

基因的位置

𥺼𥺼 等位基因:控制同一性狀的成對基因分別位於兩條同源染色體的相對位置上,互為等位基 因,同一基因的等位基因控制相同性狀的表現。

核糖

腺嘌呤(A) 鳥糞嘌呤(G) 胞嘧啶(C) 胸腺嘧啶(T)

GO!含氮鹼基

四 體染色體遺傳與性聯遺傳的比較

2. 基因一詞的延伸。

RNA

去氧核糖

針對常見複雜題型同步提供解題對策 1. 每個等位基因對性狀表現均具

快速掌握課文核心重點

𡠪𡠪從遺傳因子到基因

鹼基配對的連結 DNA的鹼基配對,是以氫鍵連結,A與T以2條氫鍵連結,C與G以3條氫鍵連結。

配套資源

概念整合好理解

延伸補充

三 各種遺傳模式的比較

1. 隱性遺傳 2. 體染色體遺傳

4. 某生發現整杯溶液中除了曾經短暫出現的絲狀物外,都顯得相當混濁,跟在學校操作 DNA 粗萃取的狀況(溶液較為澄清)有些不同,你會建議他加入什麼器材或操作,可得到較佳的 實驗結果,為什麼?

6. 下列有關基因編輯的相關敘述,何者錯誤 ? (A)DNA 編 輯 系 統 包 含 CRISPR 和 Cas9 (B)CRISPR 和 Cas9 皆 為 一 段 特 定 序 列 的 DNA (C) Cas9 利用導引 RNA 得到辨認目標 DNA 序列的能力 (D)CRISPR 和 Cas9 為細菌抵抗外界攻擊的一種免疫能力 解 6. (B) 文中提及 Cas9 為一種核酸內切酶

D

7. 下列本文的相關敘述,何者正確? (A)CRISPR 和 Cas9 限制用在原核生物的基因編輯 (B)CRISPR 和 Cas9 雖方便使用但 其價格昂貴 (C) 若使用 CRISPR 和 Cas9 修改胎兒基因,而產生愛滋免疫寶寶對人類 社會將百利而無一害,是人類遺傳技術的新里程碑 (D) 只需修改導引 RNA 的序列便 可改變基因編輯的目標序列 解 7. (A) 也可運用於真核生物 (B) 價格便宜是其優點之一 (C) 尚有太多社會倫理值得討論

C

8. 過往基因研究所遇到的困境,下列何者錯誤 ? (A)TALEN 用來辨識 DNA 位置的蛋白質不容易製作 (B)ZFN 用來辨識 DNA 位置的 蛋白質不容易製作 (C)ZFN 和 TALEN 僅能用於真核生物的基因研究 (D) 複雜的工 序和過高的技術門檻 解 8. (C) 兩者皆可用在原核與真核生物上

多元素養試題即時紮實演練

33

答 加入嫩精分解蛋白質、使用適當的器材(如紗布)過濾、加入冰酒精得到較佳的凝聚效果等

1. 隱性遺傳 2. 由圖中資訊無法判斷為體 染色體遺傳或性聯遺傳

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5. 當某生把上述實驗器材都加入時,卻只看到很微量的絲狀物,他記得在學校操作時,最後緩 緩倒入某液體,會得到較純淨的絲狀物,你會建議他怎麼做? (A) 加入水,稀釋該杯溶液的食鹽濃度 (B) 過濾後,加入冰酒精 (C) 繼續加入食鹽,提高 該杯溶液的實驗濃度 (D) 加入更多嫩精 答 B 解 5. (A) 可能讓 DNA 析出,但 DNA 純度可能下降 (B) 可讓 DNA 析出,得到較純淨絲狀物 (C) 會讓

DNA 溶解 (D) 嫩精僅能分解蛋白質,無法析出 DNA

6. 承上題,請解釋如此操作的原理?

答 加入冰酒精,因 DNA 不溶於其中而析出,且酒精與水溶液密度不同,可於交界面見到析出的 DNA

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19

7. 某生看到的絲狀物是什麼? (A) 一條純 DNA 分子 (B) 一大團純 DNA (C) 一大團 DNA 與部分胞內物質的混合物 (D) 一大團核苷酸

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GO!

搭配課本難度,幫助理解及記憶

課本 PPT

GO!

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䫔 8 ⚆! CH2! 䥹⬠教嬨柴

最懂您要什麼

不用備課, 跟著就知道怎麼教

配套資源

課後作業、評量

習作 • 分冊卷

試題設計 多元嚴謹、有層次

與課本搭配性高

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將示意圖逐層拆解,讓 圖片動起來

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各章末一回,強 化閱讀能力訓練

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GO!

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設定中等程度兩卷, 可配合上下對開需求使用

順序吻合現場教學習慣

學習單 P5-1 生物(全)學習卷

5

2-1 性狀的遺傳

一、單選題(每題 3 分,共 36 分) A

B

示綠色種皮;R 則為圓形種子,r 為皺皮種子。若選取種子為黃色圓形植株與另

子代(F1)皆為紫花,F1 再自花授粉產生 F2,何者可能為 F2 子代表徵數量的分布?

一綠色皺皮種子植株雜交後,子代種子數量約一半為黃色圓形,另一半為綠色

選項

F2 表徵(單位:株) 紫花 白花

C

B

(A)

(B)

(C)

(D)

705 225

278 834

496 508

360 718

圓形,則其親代的基因型為下列何者? (A)YYRR×yyRr D

2. 孟德爾以豌豆進行雜交實驗,何者說明了豌豆為遺傳實驗材料的主要優點?

(A)白眼為顯性性狀

異花授粉以進行植株間的雜交 (D)自花授粉數代後不易獲得純品系

爾的遺傳法則 實驗流程

(B)兒子有一半機率為色覺正常

(C)女兒與另

(D)兒子與另一名色覺異

常女子婚配,則下一代兒子皆為色覺正常 4. 已知紫茉莉的花色遺傳方式為不完全顯性遺傳,若親代為紅花與白花純品系進 行雜交實驗,則第一子代的表現型最可能為下列何者? (A)全為紅花

(B)全為白花

(C)全為粉紅花

B

6. 某夫妻雙方血型皆為 A 型,卻生下了 1 位 O 型男嬰,推測該家庭成員紅血球表 無 A 抗原

D

(C)夫有 A 抗原,妻與小孩則無 A 抗原

(B)夫妻有 A 抗原,小孩則

(A)AABBCC (B)AaBBCc (C)AabbCC (D)aabbcc 8. 人體 ABO 血型遺傳方式為 3 種等位基因組合成 1 對基因來決定, 附圖表示某人紅血球細胞膜上具有 A 抗原與 B 抗原,有關其遺傳 基因的敘述,下列何者錯誤? (A)此人為 AB 型

(B)其父方或母方必不帶有 i 基因

(C)此人血型為顯性表徵

(D)此紅血球基因型為異型合子

12. 承上題,有關甲~庚基因型的敘述,下列哪些正確? (A)甲、乙皆帶有 1 個正常等位基因

(D)皆無 A 抗原

成黑色素的顯性基因,假設親代之一的膚色基因型為 AaBbCc,與下列哪一種基

26

11. 附圖為某家庭遺傳譜系圖,方形表示男性,圓形表示

(D)紅綠辨色力異常遺傳模式與此相同 A

(C)戊基因型為同型合子

7. 已知至少有 3 對基因會控制人類膚色的深淺,若以 A、B、C 來代表控制細胞合 因型組合所生下的子代,所表現的膚色最淺?

B

適時增加圖文,深入 解釋課文背後邏輯

(A)為一種顯性遺傳 (B)該病發生機率與性別無關 (C)若丙與另一患病女子結婚,有1 2 機率生下正常子代

色體攜帶的基因種類較 Y 染色體少 (D)X 染色體數目在正常男性體細胞只有 1 條 (A)皆有 A 抗原

(C)此不遵守孟德

於體染色體上,有關此遺傳疾病的敘述,哪些正確?

5. 有關人類性染色體的敘述,下列何者正確?

面抗原的敘述,下列何者正確?

(B)雌果蠅表現白眼的機率大於雄果蠅

女性,實心則表示罹患某一遺傳疾病,已知該基因位

(D)紅花、白花和粉紅花 3 種都有

(A)Y 染色體的長度比 X 染色體長 (B)蠶豆症基因僅存在於 Y 染色體上 (C)X 染 B

(D)YyRr×yyrr

(D)互交實驗結果不同,顯示果蠅眼色的遺傳可能與性別有關 第一次 第二次 純品系 純品系 親代(P) 白眼雄果蠅×紅眼雌果蠅 白眼雌果蠅×紅眼雄果蠅 第一子代(F1) 皆為紅眼 雌果蠅皆為紅眼,雄果蠅皆為白眼 F1 雌、雄果蠅自交 3 4 為紅眼,1 4 為白眼,且白眼 雌、雄果蠅的紅眼與白眼皆各占半數 第二子代(F2) 果蠅皆為雄性

3. 已知紅綠色覺異常為性聯遺傳,若母親色覺正常但為紅綠色覺異常基因的攜帶

一名色覺異常男子婚配,則下一代女兒皆為色覺正常

(C)YYRr×yyRr

流程簡述如表。根據實驗結果,下列推論何者正確?

者,而父親色覺正常,有關其子代的敘述,下列何者正確?

D

(B)YyRR×yyrr

10. 生物學家摩根想了解果蠅眼色的遺傳模式,因此以果蠅進行互交實驗,其實驗

(A)具葉綠體可行光合作用,為生產者 (B)生長期長,可產生大量子代 (C)便於人工

(A)女兒有一半機率為色覺異常

C

9. 以豌豆種子顏色與形狀進行雙性雜交實驗,其中等位基因 Y 表示黃色種皮,y 表

1. 孟德爾以豌豆花色進行單性狀雜交實驗,親代(P)為紫花和白花純品系,雜交後

(B)丙、丁基因型為異型合子

(D)己、庚的 X 染色體上皆帶有 1 個患病基因

圖表、情境、混合全收 錄,符合大考趨勢 代產生的配子,下列哪些配子的示意圖是正確的?

二、多選題(每題 5 分,共 50 分) DE

1. 依據孟德爾遺傳學「獨立分配律」 ,以豌豆為遺傳材料,研究 3 種不同性狀,其 控制基因皆分布於不同的染色體,假設現有一親代基因型為 AaBbCC,有關此親 (A)

(B)

(C)

(D)

(E)

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搭配課本難度,幫助理解及記憶

課本 PPT

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䫔 8 ⚆! CH2! 䥹⬠教嬨柴

最懂您要什麼

不用備課, 跟著就知道怎麼教

配套資源

課後作業、評量

習作 • 分冊卷

試題設計 多元嚴謹、有層次

與課本搭配性高

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將示意圖逐層拆解,讓 圖片動起來

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各章末一回,強 化閱讀能力訓練

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設定中等程度兩卷, 可配合上下對開需求使用

順序吻合現場教學習慣

學習單 P5-1 生物(全)學習卷

5

2-1 性狀的遺傳

一、單選題(每題 3 分,共 36 分) A

B

示綠色種皮;R 則為圓形種子,r 為皺皮種子。若選取種子為黃色圓形植株與另

子代(F1)皆為紫花,F1 再自花授粉產生 F2,何者可能為 F2 子代表徵數量的分布?

一綠色皺皮種子植株雜交後,子代種子數量約一半為黃色圓形,另一半為綠色

選項

F2 表徵(單位:株) 紫花 白花

C

B

(A)

(B)

(C)

(D)

705 225

278 834

496 508

360 718

圓形,則其親代的基因型為下列何者? (A)YYRR×yyRr D

2. 孟德爾以豌豆進行雜交實驗,何者說明了豌豆為遺傳實驗材料的主要優點?

(A)白眼為顯性性狀

異花授粉以進行植株間的雜交 (D)自花授粉數代後不易獲得純品系

爾的遺傳法則 實驗流程

(B)兒子有一半機率為色覺正常

(C)女兒與另

(D)兒子與另一名色覺異

常女子婚配,則下一代兒子皆為色覺正常 4. 已知紫茉莉的花色遺傳方式為不完全顯性遺傳,若親代為紅花與白花純品系進 行雜交實驗,則第一子代的表現型最可能為下列何者? (A)全為紅花

(B)全為白花

(C)全為粉紅花

B

6. 某夫妻雙方血型皆為 A 型,卻生下了 1 位 O 型男嬰,推測該家庭成員紅血球表 無 A 抗原

D

(C)夫有 A 抗原,妻與小孩則無 A 抗原

(B)夫妻有 A 抗原,小孩則

(A)AABBCC (B)AaBBCc (C)AabbCC (D)aabbcc 8. 人體 ABO 血型遺傳方式為 3 種等位基因組合成 1 對基因來決定, 附圖表示某人紅血球細胞膜上具有 A 抗原與 B 抗原,有關其遺傳 基因的敘述,下列何者錯誤? (A)此人為 AB 型

(B)其父方或母方必不帶有 i 基因

(C)此人血型為顯性表徵

(D)此紅血球基因型為異型合子

12. 承上題,有關甲~庚基因型的敘述,下列哪些正確? (A)甲、乙皆帶有 1 個正常等位基因

(D)皆無 A 抗原

成黑色素的顯性基因,假設親代之一的膚色基因型為 AaBbCc,與下列哪一種基

26

11. 附圖為某家庭遺傳譜系圖,方形表示男性,圓形表示

(D)紅綠辨色力異常遺傳模式與此相同 A

(C)戊基因型為同型合子

7. 已知至少有 3 對基因會控制人類膚色的深淺,若以 A、B、C 來代表控制細胞合 因型組合所生下的子代,所表現的膚色最淺?

B

適時增加圖文,深入 解釋課文背後邏輯

(A)為一種顯性遺傳 (B)該病發生機率與性別無關 (C)若丙與另一患病女子結婚,有1 2 機率生下正常子代

色體攜帶的基因種類較 Y 染色體少 (D)X 染色體數目在正常男性體細胞只有 1 條 (A)皆有 A 抗原

(C)此不遵守孟德

於體染色體上,有關此遺傳疾病的敘述,哪些正確?

5. 有關人類性染色體的敘述,下列何者正確?

面抗原的敘述,下列何者正確?

(B)雌果蠅表現白眼的機率大於雄果蠅

女性,實心則表示罹患某一遺傳疾病,已知該基因位

(D)紅花、白花和粉紅花 3 種都有

(A)Y 染色體的長度比 X 染色體長 (B)蠶豆症基因僅存在於 Y 染色體上 (C)X 染 B

(D)YyRr×yyrr

(D)互交實驗結果不同,顯示果蠅眼色的遺傳可能與性別有關 第一次 第二次 純品系 純品系 親代(P) 白眼雄果蠅×紅眼雌果蠅 白眼雌果蠅×紅眼雄果蠅 第一子代(F1) 皆為紅眼 雌果蠅皆為紅眼,雄果蠅皆為白眼 F1 雌、雄果蠅自交 3 4 為紅眼,1 4 為白眼,且白眼 雌、雄果蠅的紅眼與白眼皆各占半數 第二子代(F2) 果蠅皆為雄性

3. 已知紅綠色覺異常為性聯遺傳,若母親色覺正常但為紅綠色覺異常基因的攜帶

一名色覺異常男子婚配,則下一代女兒皆為色覺正常

(C)YYRr×yyRr

流程簡述如表。根據實驗結果,下列推論何者正確?

者,而父親色覺正常,有關其子代的敘述,下列何者正確?

D

(B)YyRR×yyrr

10. 生物學家摩根想了解果蠅眼色的遺傳模式,因此以果蠅進行互交實驗,其實驗

(A)具葉綠體可行光合作用,為生產者 (B)生長期長,可產生大量子代 (C)便於人工

(A)女兒有一半機率為色覺異常

C

9. 以豌豆種子顏色與形狀進行雙性雜交實驗,其中等位基因 Y 表示黃色種皮,y 表

1. 孟德爾以豌豆花色進行單性狀雜交實驗,親代(P)為紫花和白花純品系,雜交後

(B)丙、丁基因型為異型合子

(D)己、庚的 X 染色體上皆帶有 1 個患病基因

圖表、情境、混合全收 錄,符合大考趨勢 代產生的配子,下列哪些配子的示意圖是正確的?

二、多選題(每題 5 分,共 50 分) DE

1. 依據孟德爾遺傳學「獨立分配律」 ,以豌豆為遺傳材料,研究 3 種不同性狀,其 控制基因皆分布於不同的染色體,假設現有一親代基因型為 AaBbCC,有關此親 (A)

(B)

(C)

(D)

(E)

27


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章節

2-1

節名

課文關鍵字

課本 頁數

性狀

61

性狀

61

2-2

1'57''

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3'06''

https://ltn.tw/cT9x5Bc

3'45''

https://ltn.tw/beyuhYb

5'45''

https://ltn.tw/MwIrLJM

5'23''

基因與生物

https://ltn.tw/MwIrLvM

2'41''

DNA 結構 DNA Structure "DNA 複製 DNA replication " "DNA 的複製和轉錄 DNA Replication and Transcription" " 什麼是基因 ? What is a gene?" " 從 DNA 到蛋白質 From DNA to protein " 從血液萃取染色體 DNA( 鵪鶉血 ) 基因轉殖 " 基改生物是好是壞 ? 遺傳工程與我們的食物 Are GMOs Good or Bad? Genetic Engineering & Our Food"

https://ltn.tw/gnuOPyg

4'21''

https://ltn.tw/ZGtWwvZ

3'27''

https://ltn.tw/FqC1yRF

5'40''

https://ltn.tw/ziMJBpz

4'56''

https://ltn.tw/eV52Ote

2'41''

https://ltn.tw/wQ6CHpw https://ltn.tw/CN7QPkC

4'11" 1'29''

https://ltn.tw/Dai5ekD

9'02''

94

遺傳工程將永久改變一切 - CRISPR

https://ltn.tw/5SFaMS5

16'03''

94

台灣水族王國 - 螢光魚 基改蚊子與相關疾病 ( 瘧疾、登革熱、茲卡 ) Genetic Engineering and Diseases

https://ltn.tw/xypTZCx

5'20''

https://ltn.tw/ERUfm9E

7'03''

人類的血型

72

DNA 的複製 85 DNA 的複製 85 基因的表現

2-3

28

基因的表現

86

遺傳工程

100 91

遺傳工程的 遺傳工 應用 程及其 應用 遺傳工程的 應用 科學不 設限

86

基改蚊子

94

98

獨家 龍騰首創一鍵匯入 無痛 僅需一支教師手機 這個

影片 長度

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遺傳 物質

" 什麼是性狀 ? What is a trait?-Genetics and Inherited Traits" " 你的性狀是顯性的嗎 ? Are Your Traits Dominant?"

連結

2'06''

77 染色體、 83 DNA 與基因 染色體、 83 DNA 與基因 DNA 的構造 84 CH2 生殖與 遺傳

片名

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性狀的 孟德爾的遺 遺傳 傳法則

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2-1

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性狀

61

性狀

61

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1'57''

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3'06''

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3'45''

https://ltn.tw/beyuhYb

5'45''

https://ltn.tw/MwIrLJM

5'23''

基因與生物

https://ltn.tw/MwIrLvM

2'41''

DNA 結構 DNA Structure "DNA 複製 DNA replication " "DNA 的複製和轉錄 DNA Replication and Transcription" " 什麼是基因 ? What is a gene?" " 從 DNA 到蛋白質 From DNA to protein " 從血液萃取染色體 DNA( 鵪鶉血 ) 基因轉殖 " 基改生物是好是壞 ? 遺傳工程與我們的食物 Are GMOs Good or Bad? Genetic Engineering & Our Food"

https://ltn.tw/gnuOPyg

4'21''

https://ltn.tw/ZGtWwvZ

3'27''

https://ltn.tw/FqC1yRF

5'40''

https://ltn.tw/ziMJBpz

4'56''

https://ltn.tw/eV52Ote

2'41''

https://ltn.tw/wQ6CHpw https://ltn.tw/CN7QPkC

4'11" 1'29''

https://ltn.tw/Dai5ekD

9'02''

94

遺傳工程將永久改變一切 - CRISPR

https://ltn.tw/5SFaMS5

16'03''

94

台灣水族王國 - 螢光魚 基改蚊子與相關疾病 ( 瘧疾、登革熱、茲卡 ) Genetic Engineering and Diseases

https://ltn.tw/xypTZCx

5'20''

https://ltn.tw/ERUfm9E

7'03''

人類的血型

72

DNA 的複製 85 DNA 的複製 85 基因的表現

2-3

28

基因的表現

86

遺傳工程

100 91

遺傳工程的 遺傳工 應用 程及其 應用 遺傳工程的 應用 科學不 設限

86

基改蚊子

94

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影片 長度

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62

遺傳 物質

" 什麼是性狀 ? What is a trait?-Genetics and Inherited Traits" " 你的性狀是顯性的嗎 ? Are Your Traits Dominant?"

連結

2'06''

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