生物せいぶつを学まなぶ

この章しょうで学まなぶこと

高校こうこうの 生物せいぶつ は、 中学ちゅうがく理科りかで学まなんだ 「生いき物ものの体からだのつくりとはたらき」 を土ど台だいに、 「生命せいめいとは何なにか」 を分子ぶんし・細さい胞ぼうレベルで理り解かいし、 「なぜ多た様ような生いき物ものがいるのか」 を進化しんかの視し点てんでとらえ直なおす科か目もくです。

第だい 1 章しょうでは、 高校こうこう生物せいぶつの全ぜん単元たんげんに通つうじる 共きょう通つうの視し点てん を学まなびます。

• すべての生物せいぶつに共きょう通つうする 5 つの特とく徴ちょうを言いえる
• 細胞説さいぼうせつ がどのように確かく立りつされたかを知しる
• 光学顕微鏡こうがくけんびきょう と 電子顕微鏡でんしけんびきょう のしくみと倍ばい率りつ・分ぶん解かい能のうの違ちがいを理り解かいする
• 高校こうこう生物せいぶつの 探究たんきゅう (仮か説せつ - 実験じっけん - 考察こうさつ) の流ながれをつかむ
• 顕微鏡けんびきょう観察かんさつと実験じっけんの 安あん全ぜん配はい慮りょ (生命せいめい尊重そんちょう・薬品やくひん取とり扱あつかい) を守まもる

ポイント: 中学ちゅうがくでは 「植物しょくぶつ・動物どうぶつの体からだのつくり」 を別々べつに学まなんだが、 高校こうこう生物せいぶつでは 「すべての生いき物ものが細胞さいぼうからできており、 同おなじ仕組しくみで動うごいている」 という統一とういつ的てきな視点してんを持もちます。

1. 生物せいぶつの共通きょうつう性せいと多様たよう性せい

地球ちきゅう上じょうには現在げんざい 約やく 175 万まん種しゅ が名前なまえをつけられており、 未発みはつ見けんを含ふくめると 3 千せん万まん種しゅ 以上いじょういると推すい定ていされます。 これらの生いき物ものは形かたちも大おおきさも暮くらし方かたもまったく違ちがいますが、 すべて 共きょう通つうの特とく徴ちょう を持もっています。

生物せいぶつの 5 つの共通きょうつう特徴とくちょう

特とく徴ちょう	内ない容よう	例れい
① 細胞さいぼうからなる	すべての生物せいぶつは 1 つ以上いじょうの細胞さいぼうでできている	大だい腸ちょう菌きん (1 細さい胞ぼう)・ヒト (約やく 37 兆ちょう細さい胞ぼう)
② 代謝たいしゃを行おこなう	外そとから物質ぶっしつとエネルギーえねるぎーを取とり入いれ、 化か学がく反はん応のうで体からだを維い持じする	光合成こうごうせい・呼吸こきゅう
③ 自己じこ複製ふくせいを行おこなう	DNAを複ふく製せいし、 子こを残のこす	細胞分裂さいぼうぶんれつ・生殖せいしょく
④ 恒常性こうじょうせいを保たもつ	体内たいないを一いっ定ていの状じょう態たいに保たもつ	体温たいおん・血糖値けっとうちの調ちょう節せつ
⑤ 進化しんかする	突然変異とつぜんへんいと自然選択しぜんせんたくで世せ代だいを重かさねて変化へんかする	キリンの首くびが長ながくなった過程かてい

大事だいじ: この 5 特とく徴ちょうを すべて 持もつものだけが生物せいぶつとみなされます。 ウイルスういるすは ④ と ① を持もたない (細さい胞ぼう構こう造ぞうがない) ため、 生物せいぶつと非生せい物ぶつの 境きょう界かい に位置いちするとされます。

共通きょうつう性せいがある理由りゆう — 共通祖先きょうつうそせん

すべての生物せいぶつが同おなじ仕組くみを持もつのは、 約やく 38 億おく年ねん前まえの 共通祖先きょうつうそせん から進化しんかした からです。 その証しょう拠こ:

• 遺伝いでん情報じょうほうが すべての生物せいぶつでDNA (またはRNA) で書かかれている
• タンパク質たんぱくしつを作つくる 遺伝暗号いでんあんごう (コドンこどん) がほぼ全ぜん生物せいぶつで共きょう通つう
• ATPをエネルギーえねるぎー通貨つうかとして使つかう仕組くみが共きょう通つう

多様たよう性せい — なぜこんなに種たねが多おおいか

共通祖先きょうつうそせんから 進しん化か によって分化ぶんかし、 多た様ような環境かんきょうに適てき応おうした結けっ果かとして現在げんざいの 生物多様性せいぶつたようせい があります。 主おもな階かい層そう:

レベル	内ない容よう
遺伝的多様性いでんてきたようせい	同おなじ種たねの中なかでの個こ体たい差 (例れい: ヒトの顔かお・髪かみ・血けつ液えき型がた)
種多様性しゅたようせい	同おなじ生態系せいたいけいの中なかに多おおくの種たねがいること
生態系多様性せいたいけいたようせい	森もり・草そう原げん・海うみ・砂さ漠ばく等とうの生態系せいたいけいそのものの多た様ようさ

生物せいぶつの分類ぶんるい — ドメインと界さかい

生物せいぶつは細さい胞ぼうの構造こうぞうや遺伝子いでんしの違ちがいによって、 大おおきく 3 ドメインどめいん に分わけられます (ウーズの提てい案あん、 1990 年ねん)。

ドメインどめいん	細さい胞ぼう型	代だい表ひょう例
細菌さいきん (Bacteria)	原核細胞げんかくさいぼう	大だい腸ちょう菌きん・乳酸菌にゅうさんきん・シアノバクテリアしあのばくてりあ
古細菌こさいきん (Archaea)	原核細胞げんかくさいぼう	メタン菌メタンきん・好熱菌こうねつきん・好塩菌こうしおきん
真核生物しんかくせいぶつ (Eukarya)	真核細胞しんかくさいぼう	動物どうぶつ・植物しょくぶつ・菌類きんるい・原生生物げんせいせいぶつ

2. 細胞さいぼう説せつ — 生物せいぶつ学がくの出発しゅっぱつ点てん

「すべての生物せいぶつは細胞さいぼうからできている」 という考かんがえ方かたを 細胞説さいぼうせつ といい、 19 世せい紀きに確かく立りつされました。 これは高校こうこう生物せいぶつの 最大さいだいの出しゅっ発ぱつ点 です。

細胞さいぼう説せつ確立かくりつの歴史れきし

年ねん	人じん物ぶつ	業ぎょう績せき
1665	フックふっく (英えい)	コルク切片へんを観察かんさつし、 小ちいさな部屋へやを 「cell」 と名なづけた (実じつは細胞壁さいぼうへきの跡あと)
1674	レーウェンフック (蘭らん)	自じ作さくの顕微鏡けんびきょうで 生いきた微生物びせいぶつ を観察かんさつ
1831	ブラウン (英えい)	植物しょくぶつ細さい胞ぼうの 核かく を発はっ見けん
1838	シュライデン (独どく)	植物しょくぶつについて 「細さい胞ぼうが単たん位い」 と提てい案あん
1839	シュワン (独どく)	動物どうぶつについても同おなじとし、 細胞説さいぼうせつ を確かく立りつ
1855	フィルヒョー (独どく)	「すべての細さい胞ぼうは細さい胞ぼうから生しょうじる」 (omnis cellula e cellula)

大事だいじ: 細胞説さいぼうせつの 3 本ほん柱はしら: ① すべての生物せいぶつは細さい胞ぼうからなる ② 細さい胞ぼうは生物せいぶつの 構造こうぞう・機き能のうの単たん位い ③ 細さい胞ぼうは 既き存そんの細さい胞ぼうの分裂ぶんれつ から生うまれる

3. 顕微鏡けんびきょうのしくみと観察かんさつ

細さい胞ぼうを見みる道どう具ぐが 顕微鏡けんびきょう です。 高校こうこう生物せいぶつでは 光学顕微鏡こうがくけんびきょう を自分じぶんで操そう作さし、 電子顕微鏡でんしけんびきょう の像ぞうを写真しゃしんで学まなびます。

光学こうがく顕微鏡けんびきょうの基本きほん構造こうぞう

部ぶ品ひん	はたらき
接眼レンズせつがんれんず	目めでのぞくレンズ。 倍ばい率りつは 5×・10×・15× 等ひとし
対物レンズたいぶつれんず	試し料りょう側がわのレンズ。 4×・10×・40×・100× 等ひとし
ステージ (載物ぶつ台)	プレパラートを置おく台うてな
しぼり (絞しぼり)	光ひかりの量りょうを調ちょう節せつ
反はん射しゃ鏡 / 光源こうげん	光ひかりを試し料りょうにあてる
粗動そどうねじ・微動びどうねじ	ピント合あわせ
レボルバー	対たい物ぶつレンズの切きり替かえ

倍率ばいりつと分解能ぶんかいのう

• 倍率ばいりつ = 接せつ眼がんレンズの倍ばい率りつ × 対たい物ぶつレンズの倍ばい率りつ
  • 例れい: 接せつ眼がん 10× × 対たい物ぶつ 40× = 400 倍ばい
• 分解能ぶんかいのう = 区く別べつできる 2 点てんの最小さいしょう距きょ離り。 倍ばい率りつを上あげても分ぶん解かい能のう以下いかのものは見みえない

顕微鏡けんびきょう	分解能ぶんかいのう	見みえるもの
肉眼にくがん	約やく 0.1 mm (100 μm)	大おおきな細さい胞ぼう (鶏卵けいらんの黄き身み等とう)
光学顕微鏡こうがくけんびきょう	約やく 0.2 μm (200 nm)	細胞さいぼう・核かく・葉緑体ようりょくたい・ミトコンドリアみとこんどりあ
透過型電子顕微鏡とうかがたでんしけんびきょう (TEM)	約やく 0.2 nm	膜まくの二に重じゅう構こう造ぞう・リボソームりぼそーむ・DNA
走査型電子顕微鏡そうさがたでんしけんびきょう (SEM)	約やく 1 nm	細さい胞ぼう表ひょう面めんの立りっ体たい構こう造ぞう

大事だいじ: 電子顕微鏡でんしけんびきょうは光ひかりではなく 電子でんし線せん を使つかう。 真しん空くう中ちゅうで観察かんさつするため、 生いきた細さい胞ぼうは観察かんさつできない。 光学こうがく顕微鏡けんびきょうと役やく割わりが違ちがうことに注ちゅう意い。

プレパラートの作つくり方かた (タマネギ表皮ひょうひの観察かんさつ)

中学ちゅうがくで行おこなった操そう作さの復ふく習しゅう:

1. タマネギ内うち側がわの表ひょう皮ひを ピンセット ではがす
2. スライドガラス に載のせ、 酢酸さくさんカーミン または 酢酸さくさんオルセイン を 1 滴しずく
3. カバーガラス を端はじから静しずかにかぶせ、 気泡きほうを入いれない
4. ろ紙かみ ではみ出だした液えきを吸すう
5. 顕微鏡けんびきょうで観察かんさつ: 低てい倍ばい率りつ (10×) → 高こう倍ばい率りつ (40×) の順じゅん

安全あんぜん配慮はいりょ: 酢さく酸さんカーミン・酢さく酸さんオルセインは 皮ひ膚ふ・服ふくにつくと染そまる。 保護メガネほごめがねをつけ、 こぼしたらすぐぬぐう。 染せん色しょく液えきは 流ながしにそのまま捨すてない で、 廃はい液えき容よう器きに集あつめる。

観察かんさつノートの書かき方かた

項こう目もく	内ない容よう
日時にちじ・場所ばしょ	観察かんさつの条じょう件けんを記き録ろく
試し料りょう	何なにを見みたか (例れい: タマネギ表ひょう皮ひ)
倍ばい率りつ	接せつ眼がん × 対たい物ぶつの値あたい
スケッチ	輪りん郭かく線せん だけで描えがく (影かげや色いろは入いれない)
気きづき	形かたち・並ならび方かた・大おおきさのメモ

4. 高校こうこう生物せいぶつの探究たんきゅう

中学ちゅうがくで学まなんだ 探究たんきゅう の流ながれは高校こうこうでも変かわりませんが、 「仮か説せつを数値すうちや統計とうけいで検けん証しょうする」 段階だんかいに進すすみます。

探究たんきゅうの 7 ステップ (高校こうこう版ばん)

ステップ	中学ちゅうがくとのちがい
① 課か題だい設せっ定てい	「なぜ ?」 を 既き知ちの知ち識しきと結むすびつけ て立たてる
② 仮説かせつ	検けん証しょう可か能のう な形かたち (「A ならば B」) で立たてる
③ 実験じっけん計けい画かく	対照実験たいしょうじっけん を必かならず設せっ計けいする (条件制御じょうけんせいぎょ)
④ データでーた収集しゅうしゅう	複ふく数すう回かい くり返かえし、 個こ体たい差を含ふくめる
⑤ 分析ぶんせき	平均へいきん・標準偏差ひょうじゅんへんさ・グラフぐらふ で整せい理り
⑥ 考察こうさつ	仮か説せつを 支持しじ / 否ひ定てい したかを述のべる
⑦ 結論けつろん	1 文ぶんでまとめ、 次じの課か題だい を示しめす

対照たいしょう実験じっけんの重要じゅうよう性せい

対照実験たいしょうじっけん とは、 「比ひ較かくのために 1 つだけ条じょう件けんを変かえ た実じっ験けん」 です。 生物せいぶつの実じっ験けんでは個こ体たい差や環境かんきょう差が大おおきいため、 これが不可ふか欠けつ。

例れい: 「光ひかりが葉はの緑化りょくかに必ひつ要ようか」 を確たしかめる実じっ験けん

• 実じっ験けん群ぐん: 光ひかりを当あてて育そだてる
• 対照たいしょう群ぐん: 暗室あんしつで育そだてる (これ以外いがいの条じょう件けんはすべて同おなじ)

両者りょうしゃの違ちがいが 光こう だけなら、 「緑化りょくかに光ひかりが関与かんよ」 と結けつ論ろんできる。

大事だいじ: 「実験じっけん群だけ行いって結果けっかを出だした」 では科か学がく的てきに不ふ十じゅう分ぶん。 必かならず対照たいしょう群ぐんを設計せっけい することが高校こうこう生物せいぶつの基き本ほん。

5. 高校こうこう生物せいぶつの全体ぜんたい像ぞう

高校こうこうで学まなぶ 「生物基礎せいぶつきそ」 と 「生物せいぶつ」 の構こう成せいを知しっておくと、 各かく章しょうのつながりが見みえます。

科か目もく	主おもな単元たんげん
生物基礎せいぶつきそ (1 年ねん・必修ひっしゅう系けい)	細さい胞ぼうと分子ぶんし・遺伝子いでんしとそのはたらき・体液たいえきと恒常性こうじょうせい・植生しょくせいとバイオームばいおーむ・生態系せいたいけい
生物せいぶつ (2-3 年ねん・選択せんたく系けい)	代謝たいしゃ詳しょう細さい・遺伝いでんと進化しんか・動物どうぶつの反はん応のう (神しん経けい・筋すじ・行こう動どう)・植物しょくぶつの反はん応のう・生態系せいたいけいと進化しんか詳しょう細さい

ポイント: 「生物基礎せいぶつきそ」 は 2 単たん位い、 「生物せいぶつ」 は 4 単たん位いが標ひょう準じゅん。 大だい学がく入にゅう試し (共きょう通つうテスト) では 基礎きそ 2 教きょう科か必ひっ須す なので、 生物基礎せいぶつきそは文系ぶんけいでも履り修しゅうすることが多おおい。

6. ふりかえり

• [ ]生物せいぶつの 5 つの共きょう通つう特とく徴ちょう (細さい胞ぼう・代謝たいしゃ・自己じこ複製ふくせい・恒常性こうじょうせい・進化しんか) が言いえる
• [ ]細胞説さいぼうせつの 3 本ほん柱はしらと主おもな研けん究きゅう者 (シュライデン・シュワン・フィルヒョー) を言いえる
• [ ]光学顕微鏡こうがくけんびきょうと電子顕微鏡でんしけんびきょうの 分解能ぶんかいのう の違ちがいを説明せつめいできる
• [ ]倍率ばいりつ = 接せつ眼がん × 対たい物ぶつの計けい算さんができる
• 対照実験たいしょうじっけん の重要じゅうよう性せいを説明せつめいできる
• [ ]生物基礎せいぶつきそと生物せいぶつの違ちがいを知しっている

この章しょうの安全あんぜん配慮はいりょ

• 顕微鏡けんびきょうは 直射ちょくしゃ日光にっこうを反はん射しゃ鏡に当あてない (失明しつめいの危険きけん)
• 染せん色しょく液えき (酢さく酸さんカーミン・オルセイン) は 皮ひ膚ふ・服ふくに注ちゅう意い、 廃はい液えきは容よう器きに
• カバーガラス・スライドガラスは 割われやすい ため、 端はじを持もつ
• 観察かんさつ後は 必かならず手てを洗あらう

次じの章しょう: 第だい 2 章しょうでは、 すべての生物せいぶつの単たん位いである 細胞さいぼうの構こう造ぞうと機き能のう を詳くわしく学まなびます。 ミトコンドリアみとこんどりあや葉緑体ようりょくたいなどの オルガネラおるがねら がどのように役やく割わり分担ぶんたんしているかを見みていきましょう。