第一章 第1节　细胞是生命活动的基本单位 学案 人教版生物学 必修1

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第1节　细胞是生命活动的基本单位
学有目标——课标要求必明 记在平时——核心语句必背
1.分析细胞学说的建立过程，形成生物界是统一的观念，认同细胞学说的建立是一个不断修正和发展的过程。2．说出生命系统的结构层次，阐明细胞是基本的生命系统。3．通过分析细胞学说建立的过程，说出科学发现的基本特点，举例说出归纳法在科学研究中的作用。 1.细胞学说阐明了动植物都是由细胞和细胞产物构成的，并且都以细胞为生命活动的基本单位。2．细胞学说揭示了动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性。3．细胞、组织、器官、系统、个体、种群、群落、生态系统和生物圈是不同层次的生命系统。4．各层次生命系统的形成、维系和运转都是以细胞为基础的，细胞是最基本的生命系统。
[主干知识梳理]
一、细胞学说及其建立过程
1．建立者：主要由德国的植物学家施莱登和动物学家施旺建立。
2．建立过程[填图]
3．主要内容
(1)细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成。
(2)细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体生命起作用。
(3)新细胞是由老细胞分裂产生的。
4．意义
(1)揭示了动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性。
(2)对生物学发展的意义：
①使生物学的研究进入细胞水平，并为后来进入分子水平打下基础。
②为生物进化论的确立埋下了伏笔。
二、细胞是基本的生命系统
1．生物体与细胞的关系
(1)单细胞生物：依赖单个细胞就能完成各项生命活动的生物。
(2)多细胞生物：依赖各种分化的细胞密切合作共同完成各项生命活动的生物。
2．生理活动与细胞的联系
(1)生物与环境之间物质和能量交换的基础：细胞代谢。
(2)生物生长发育的基础：细胞增殖、分化。
(3)生物遗传与变异的基础：细胞内基因的传递和变化。
3．生命系统的结构层次
(1)系统的含义
系统是指彼此间相互作用、相互依赖的组分有规律地结合而形成的整体。
(2)生命系统的结构层次
从小到大依次为：细胞→组织→器官→系统→个体→种群→群落→生态系统→生物圈。
(3)各层次的相互关系
①无论从结构上还是功能上看，细胞属于生命系统最基本的层次，各层次生命系统的形成、维持和运转都是以细胞为基础。
②细胞是最基本的生命系统，生物圈是地球上最大的生命系统。
③生命系统的各个层次各自具有特定的组成、结构和功能，但又层层相依、相互联系。
[边角知识发掘]
1．下图展示了三个不同时代的显微镜，请据此说出科学的发展与技术进步有什么关系？
提示：科学的发展依赖于技术和方法的进步与改进，即科学的技术化，技术的科学化。虎克自制的显微镜和普通光学显微镜只能放大几百倍，而数码液晶显微镜的放大倍数可达1 000倍。数码液晶显微镜既可看生物切片、装片和涂片，也可以看实物；既可双目观察，也可以直接观察屏幕。可拍照、录像、测量，外接投影机等设备。
2．按照生命系统结构层次的顺序，下面的5幅图示由低到高的排列顺序是________________________。
提示：图4、图5、图2、图3、图1
[教材问题提示]
思考·讨论
(一)分析细胞学说建立的过程(教材P3)
1．通过对动植物体的解剖和显微观察获得证据，通过归纳概括形成结论。
2．可信。因为在细胞学说的建立过程中，科学家不仅运用了不完全归纳法，还揭示了动植物的个体与细胞的内在规律性关系(如细胞是动植体生命活动的基本单位，动物体是由受精卵这个细胞发育而成的)，这样的科学归纳比一般的不完全归纳更具可信度。这一结论，实际上是阐释了植物和动物在结构上的一致性，由此突破了植物学和动物学之间的壁垒，也推动了人们对细胞深入地开展研究。
3．“所有的细胞都来源于先前存在的细胞”，这暗示着人的身体的每个细胞都凝聚着漫长的进化史；细胞学说主要阐明了生物界的统一性，因为它揭示了动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性。
4．通过分析细胞学说建立的过程，领悟到的科学发现具有以下的特点。
(1)科学发现需从观察入手。
(2)科学发现的过程离不开技术的支持。
(3)科学理论的形成需要观察与归纳概括的结合。
(4)科学学说的建立是一个不断修正和发展的过程。
(二)从细胞的视角看生命世界(教材P7)
1．叶的表皮细胞主要起保护作用；心肌细胞是心脏的重要组成部分，众多心肌细胞收缩、舒张使得心脏得以搏动。
2．冷箭竹的光合作用发生在叶肉细胞中，因为这些细胞含有叶绿体；大熊猫的血液运输氧的功能靠红细胞完成。
3．大熊猫和冷箭竹繁殖后代关键是靠生殖细胞完成的。
(通过上面3个问题的讨论可以看出，动植物体的生命活动是靠一个个细胞完成的。)
4．生物圈的碳氧平衡与地球上所有生物细胞的生命活动都有关系，因为基本上每个细胞都要进行呼吸作用消耗氧气和释放二氧化碳，而绿色植物的一些细胞和蓝细菌能进行光合作用吸收二氧化碳和释放氧气。正因为有了细胞的呼吸作用和光合作用，才能保持生物圈中的碳氧平衡。
新知探究一　分析细胞学说的建立过程
[在探究中学]
[任务驱动]　
1．你能否从结构、功能和来源三个方面简要归纳概括细胞学说的主要内容？
提示：(1)细胞是结构单位，一切动植物都由细胞和细胞产物所构成；(2)细胞是功能单位，细胞对生命活动起作用；(3)细胞都是通过分裂产生的。
2．细胞学说没有涉及哪些生物？细胞学说主要揭示了什么问题？
提示：细胞学说没有涉及原核生物和病毒；细胞学说主要揭示了动植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性。
3．“所有的细胞都来源于先前存在的细胞”，这是否暗示着你身体的每一个细胞都凝聚着漫长的进化史？细胞学说主要阐明了细胞的多样性还是生物界的统一性？
提示：现代生物的细胞都是远古生物细胞的后代，小小的细胞内部凝聚着数十亿年基因的继承和改变。细胞学说揭示了动物和植物的统一性，主要阐明了生物界的统一性。
[师说重难]　
细胞学说的三个“未涉及”和两个“统一”
(1)三个“未涉及”
①未涉及原核细胞；
②未涉及病毒；
③未涉及生物或细胞间的“差异性”。
(2)两个“统一”
①统一了“动植物”——均由细胞和细胞产物构成。
②统一了“细胞”——均有自己的生命又对整体生命起作用；新细胞均来自老细胞。
[在应用中悟]
[典例]　(2020·临沂高一期末)细胞学说与能量守恒和转化定律、自然选择学说被誉为19世纪自然科学的三大发现。下列关于细胞学说及其内容的叙述，正确的是(　　)
A．细胞学说将细胞划分为真核细胞和原核细胞
B．施莱登和施旺提出了细胞既有多样性又有统一性的观点
C．细胞是一个有机体，一切生物体都是由细胞和细胞产物构成的
D．魏尔肖提出“细胞通过分裂产生新细胞”的观点是对细胞学说的重要补充
[解析]　细胞学说揭示了动物和植物的统一性，没有将细胞划分为真核细胞和原核细胞，A错误；施莱登和施旺没有提出细胞多样性的观点，B错误；细胞是一个有机体，一切动植物都是由细胞和细胞产物构成的，C错误；魏尔肖提出“细胞通过分裂产生新细胞”的观点是对细胞学说的重要补充，D正确。
[答案]　D
[在训练中评]
1．(2020·青岛检测)下列关于细胞学说及其建立过程的叙述，错误的是(　　)
A．它揭示了动植物细胞的统一性和多样性
B．建立者主要是施莱登和施旺
C．显微镜的发明是细胞学说建立过程的重要一环
D．细胞学说是多位科学家在探索中开拓、继承、修正和发展而建立的
解析：选A　细胞学说揭示了动植物细胞的统一性，并未揭示动植物细胞的多样性，A错误；细胞学说建立者主要是施莱登和施旺，B正确；显微镜的发明让人们直接观察到了组成动植物的结构单位——细胞，进而得出一切动植物都由细胞和细胞产物构成，都是由细胞发育而来的，C正确；细胞学说是多位科学家在探索中开拓、继承、修正和发展而建立的，D正确。
2．恩格斯曾经把能量转化和守恒定律、细胞学说和进化论并称为19世纪自然科学的三大发现。其中细胞学说创立的重要意义在于(　　)
①将千变万化的生物界通过细胞结构统一起来
②证明了生物之间存在着亲缘关系
③为达尔文的进化论奠定了唯物主义基础
④证明了生物界和非生物界之间存在着统一性和差异性
A．①②③④　　　　　 B．①②③
C．①② D．③④
解析：选B　细胞学说归纳阐明了动植物在结构上的统一性，没有证明生物界与非生物界之间的统一性和差异性。
新知探究二　细胞是基本的生命系统
[在探究中学]
[任务驱动]　
1．根据生命系统的结构层次图解完善相关内容：
(1)变形虫既属于[①]细胞层次，也属于个体层次。
(2)植物没有[③]系统层次；单细胞生物没有[②]组织、器官、系统这三个层次。
(3)一个池塘中的所有鲤鱼属于[④]种群，一片森林属于生态系统，其是由[⑤]群落及其所处的无机环境构成的。
(4)最基本的生命系统是[①]细胞，最大的生命系统是[⑥]生物圈。
2．神经元、肌纤维和一块骨骼肌分别属于生命系统的哪一结构层次？
提示：神经元即神经细胞，肌纤维即肌细胞，它们都属于细胞层次；一块骨骼肌包括肌肉、神经等，应属于器官层次。
3．一个池塘中的所有的鱼是否是一个种群？为什么？
提示：不是。种群是一定自然区域中同种生物的所有个体形成的整体，而池塘中的鱼并不只有一种鱼。
4．据新冠病毒模式图和其传播途径示意图分析有关问题：
新冠病毒是由蛋白质外壳和内部的遗传物质组成的，它没有细胞结构。该病毒主要侵害人体的呼吸道细胞和肺部细胞，导致患者发热、呼吸困难，进而因呼吸功能衰竭而死亡，但病毒一旦离开活细胞就不能表现生命现象。
(1)从材料说明新冠病毒与细胞的关系是什么？你得出结论运用的是什么科学方法？
提示：该资料说明病毒这类非细胞生物只有依赖活细胞才能生活，病毒的生命活动离不开细胞。运用的是不完全归纳法。
(2)新冠病毒是否属于生命系统的结构层次？请说出你的理由。
提示：不属于。新冠病毒只能寄生在活细胞内才能生活，不能独立进行生命活动，而生命系统是指独立进行生命活动的系统。
[师说重难]　
1．生命系统结构层次的相互关系
(1)细胞→个体：体现了高等多细胞生物个体的发育历程，同时也体现了生命的进化历程，即由单细胞生物进化到多细胞生物。
(2)个体→种群→群落：体现了生物与生物之间的关系。
(3)群落→生态系统→生物圈：体现了生物与其生活环境之间的关系。
(4)从个体到生态系统：
2．病毒相关知识归纳
(1)结构：病毒不具细胞结构，一般由核酸和蛋白质组成，是一种体积非常微小、结构极其简单的生物，因没有细胞结构，故不属于生命系统的层次。
(2)分类：按照宿主类型划分为：动物病毒、植物病毒和细菌病毒(噬菌体)，按照含有的核酸类型划分为DNA病毒和RNA病毒。
(3)生活方式：病毒有高度的寄生性，完全依赖宿主细胞的能量和代谢系统，获取生命活动所需的物质和能量，具有遗传、复制等生物特征。
[在应用中悟]
[典例1]　下列各项组合中，能体现生命系统由简单到复杂的正确层次的是(　　)
①肺　②胃黏膜　③神经元　④酵母菌　⑤细胞内蛋白质等化合物　⑥HIV　⑦同一片草地上的所有山羊
⑧一片果园　⑨地球上的所有生物
A．⑤⑥③②①④⑦⑧⑨ B．③②①④⑦⑨⑧
C．③②①④⑦⑧⑨ D．⑤②①③④⑦⑨⑧
[解析]　①肺属于呼吸器官；②胃黏膜属于上皮组织；③神经元属于细胞；④酵母菌是单细胞生物，既是一个细胞，又是一个个体；⑤细胞内蛋白质等化合物不属于生命系统的结构层次；⑥HIV是病毒，不具备细胞结构，不属于生命系统的结构层次；⑦同一片草地上(一定区域内)的所有山羊(同一物种)属于种群；⑧一片果园，包括其中全部的生物及无机环境，属于生态系统；⑨地球上的所有生物属于群落。
[答案]　B
[典例2]　下列哪项不属于生命系统的结构层次(　　)
A．一只青蛙
B．青蛙的表皮细胞
C．表皮细胞中的水和蛋白质分子
D．池塘中的水、阳光等环境因素以及生活在池塘中的青蛙等各种生物
[解析]　青蛙属于个体层次；青蛙的表皮细胞属于细胞层次；池塘中的水、阳光等环境因素以及生活在池塘中的青蛙等各种生物属于生态系统层次；表皮细胞中的水和蛋白质分子不属于生命系统的结构层次。
[答案]　C
■易错提醒
关于生命系统的结构层次的5点提醒
(1)原子、分子属于系统，但不属于生命系统的层次。
(2)病毒虽然不属于生命系统的结构层次，但因其能繁殖产生后代，故仍属于生物。
(3)最小的生命系统层次是细胞，比细胞更小的核酸、蛋白质等不能独立完成生命活动，因此不属于生命系统的层次。
(4)种群是对于某一区域的同一物种而言的。要判断某区域的某种生物(如羊、鱼、蛇等)是否为一个种群，就要看其是否为同一个品种(物种)。如某草地的“一群羊”，其中山羊、绵羊等，就不能看作一个种群。
(5)全部生物包括全部的动植物和微生物，因此一个池塘所有的鱼不能看作一个群落。
[在训练中评]
1．一段朽木，上面长满了苔藓、地衣，朽木凹处聚积的雨水中还生活着水蚤等多种生物，树洞中还有老鼠、蜘蛛等。下列各项中，与这段朽木的生命系统结构层次水平相当的是(　　)
A．一块稻田里的全部害虫
B．一个池塘中的全部鲤鱼
C．一片松林里的全部生物
D．一间充满生机的温室大棚
解析：选D　一间充满生机的温室大棚既包括大棚里的所有生物，又包括无机环境，故为一个生态系统。
2．新冠肺炎是由新冠病毒引起的呼吸道传染病，下列关于新冠病毒的说法，正确的是(　　)
A．没有细胞结构，不属于生物
B．没有细胞结构，必须寄生在活细胞内
C．能引发传染病，在人工配制的培养基上可以生存
D．能引发传染病，通过细胞分裂繁衍后代
解析：选B　新冠病毒能够繁殖，属于生物；病毒没有细胞结构，只有寄生在活细胞内才能进行生命活动；病毒只能寄生在活细胞内，不能在人工配制的培养基上生存；病毒没有细胞结构，不能通过细胞分裂繁衍后代。
科学思维——归纳法
(一)由教材初识“归纳法”
科学事实 理论归纳
1.施莱登观察到花粉、胚珠和柱头组织都是由细胞构成的，且细胞中都有细胞核 植物体都是由细胞构成的，细胞是植物体的基本单位
2.施旺在接受施莱登关于植物体都是由细胞构成的理论基础上，研究动物细胞的形成机理和个体发育过程 动物体也是由细胞构成的，一切动物都是由受精卵发育而来的；动植物细胞结构具有一致性
3.耐格里用显微镜观察多种植物分生区，发现新细胞是老细胞分裂产生的；其他学者观察了动物受精卵的分裂 魏尔肖总结出“细胞通过分裂产生新细胞”的结论
(二)解读“归纳法”
归纳法是指由一系列具体事实推出一般结论的思维方法。根据依据事实的不同可分为完全归纳法和不完全归纳法，两者之间的区别如下：
项目 完全归纳法 不完全归纳法
考察的对象范围　　　 考察了某类事物的所有对象 考察了某一类事物的部分对象
结论的可靠程度　　　 结论是真实可靠的 结论不一定真实可靠，有时存在例外的可能
[素养评价]
1．(多选)科学的发展依赖于技术和研究方法的进步，科学的研究方法是成功的前提。下列有关归纳法的说法错误的是(　　)
A．归纳法分为不完全归纳法和完全归纳法
B．施莱登和施旺提出细胞学说运用的是不完全归纳法
C．只有完全归纳法得出的结论才是可信的
D．根据“绿色植物都能进行光合作用，鸟类不能进行光合作用”的事实，得出“鸟类不是绿色植物”结论，运用的是归纳法
解析：选CD　不完全归纳法得出的结论大多是可信的，只是需要注意有时存在例外的可能；根据“绿色植物都能进行光合作用，鸟类不能进行光合作用”的事实，得出“鸟类不是绿色植物”结论，运用的是演绎推理的方法。
2．某同学在显微镜下观察了菠菜、天竺葵、柳树叶片中的叶肉细胞，发现这些叶肉细胞中都有叶绿体，于是得出了植物叶肉细胞都有叶绿体的结论。他得出这个结论运用的研究方法是________________。
答案：不完全归纳法
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