【学案】 第1章　第2节　细胞的多样性和统一性　生物学人教版（2019） 必修1

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第2节　细胞的多样性和统一性
学有目标——课标要求必明 记在平时——核心语句必背
1.使用高倍显微镜观察几种细胞，比较不同细胞的异同点。2．比较原核细胞与真核细胞，说出它们的区别和联系。3．通过比较、归纳、抽象和概括，阐明细胞有统一的结构模式。 1.原核细胞和真核细胞的主要区别是有无以核膜包被的细胞核。2．细胞的统一性表现在细胞有着细胞膜、细胞质和核糖体等相似的基本结构。3．使用显微镜的基本原则是“先低后高不动粗”，即先用低倍镜观察，再使用高倍镜，换用高倍镜后只能使用细准焦螺旋，不能使用粗准焦螺旋。
[主干知识梳理]
一、使用高倍显微镜观察细胞
1．目的要求
(1)使用高倍显微镜观察几种细胞，比较不同细胞的异同点。
(2)运用制作临时装片的方法。
2．高倍显微镜的操作步骤
二、原核细胞与真核细胞
1．分类依据：细胞内有无以核膜为界限的细胞核。
2．蓝细菌与大肠杆菌
(1)蓝细菌
(2)大肠杆菌
3．原核细胞与真核细胞的统一性：具有相似的细胞膜、细胞质，都以DNA作为遗传物质。
[边角知识发掘]
1．按照高倍显微镜使用的操作步骤，下面四幅图的操作顺序依次是____________________。
提示：图4、图2、图1、图3
2．水华是大量污水进入淡水水体造成富营养化而引起其中的蓝细菌、绿藻等生物异常增殖的一种现象(教材P11图1 5)。因为这些生物的细胞内多含有藻蓝素和叶绿素，因此它们大量繁殖后一般会使水体呈现绿色或蓝色。请回答有关问题：
(1)引起水华的蓝细菌和绿藻在结构上最大的区别是
________________________________________________________________________。
提示：蓝细菌是原核细胞，没有以核膜为界限的细胞核；绿藻是真核细胞，有以核膜为界限的细胞核。
(2)引起水华的主要原因是什么？如何减少水华的发生？
提示：其主要成因是水体中氮、磷等营养物质含量过高，在一定的温度、光照等条件下，造成以蓝细菌为主的原核生物的大量繁殖。减少向水体中排放含氮、磷的污染物是治理水华的重要措施。
3．下图为肺炎支原体结构模式图(教材P12练习“拓展应用”)，在表中填写相应结构序号。
提示： 细胞膜－①、细胞质－②、核糖体－④、DNA－③、RNA－⑤
[教材问题提示]
(一)探究·实践(教材P9)
1．使用高倍镜观察的步骤和要点是：(1)首先用低倍镜观察，找到要观察的物像，移到视野的中央；(2)转动转换器，用高倍镜观察，并轻轻转动细准焦螺旋，直到看清楚物像为止。
2．提示：这些细胞在结构上的共同点是：有细胞膜、细胞质和细胞核，植物细胞还有细胞壁。各种细胞之间的差异和产生差异的可能原因是：这些细胞的位置和功能不同，其结构与功能相适应，这是个体发育过程中细胞分化产生的差异。
3．提示：从模式图中可以看出，大肠杆菌没有明显的细胞核，没有核膜，细胞外有鞭毛，等等。
(二)旁栏思考(教材P11)
“原核细胞”中的“原”字指“原始”的含义；“真核细胞”中的“真”字指“真正”含义；从进化的视角看，真核细胞是由原核细胞进化而来的。
新知探究一　高倍显微镜的使用
[在探究中学]
[任务驱动]　
1．结合下面显微镜镜头示意图分析：
(1)目镜越短→放大倍数越大。
(2)物镜越短→放大倍数越小→镜头距装片距离越远，如H2。
2．比较高倍镜与低倍镜的视野亮度、观察细胞大小与数量差异。
3．下图1～3为显微镜视野中观察到的物像图，请探究以下问题：
(1)图1实物的形状为q。
(2)图2物像要移到视野中央，装片移动的方向为右上方。
(3)图3物质的实际流动方向：逆时针(填“顺时针”或“逆时针”)。
4．下图1和图2分别是在目镜放大倍数为10×、物镜放大倍数为10×时观察到的细胞数，若将物镜转换为40×，观察到的细胞数分别是多少？
提示：将物镜转换为40×，图1观察到的细胞是2个，图2观察到的细胞是1个。
[师说重难]　
1．显微镜的放大倍数
[注]　放大倍数指放大的长度或宽度，并非是体积或面积。
2．视野中细胞数目的相关计算
(1)若视野中细胞成单行排列，则计算时只考虑长度或宽度，可根据放大倍数与实物长度或宽度成反比的规律计算。如在显微镜放大倍数为40×时看到m个细胞，放大倍数变为400×时看到的细胞数目＝m÷＝个。
(2)若视野中充满细胞，计算时应考虑面积的变化，可根据看到的实物范围与放大倍数的平方成反比的规律计算。如在显微镜放大倍数为40×时看到m个均匀分布的细胞，放大倍数变为400×时看到的细胞数目＝m÷2＝个。
[在应用中悟]
[典例]　如图所示，甲图中有目镜、物镜，乙和丙分别表示不同物镜下观察到的图像。下列描述正确的是(　　)
A．观察物像丙时应选用甲中①④⑥组合
B．从图中的乙转为丙，正确的调节顺序为：转动转换器→调节光圈→移动装片→转动细准焦螺旋
C．若丙是由乙放大10倍后的物像，则细胞的面积增大为原来的10倍
D．若丙图观察到的细胞是位于乙图右上方的细胞，从图中的乙转为丙时，应向右上方移动装片
[解析]　丙图是乙图放大后的物像，应选用甲图中②③⑤组合；由低倍物镜转换成高倍物镜的操作为：移动装片→转动转换器→调节光圈或反光镜→转动细准焦螺旋；显微镜的放大倍数是指长度或宽度的放大倍数，而不是面积的放大倍数；物像偏向哪个方向，则应向哪个方向移动装片才能使其居于视野中央。
[答案]　D
■易错提醒
显微镜使用中的3个易错点
(1)调节粗准焦螺旋使镜筒下降时，双眼要注视物镜与玻片标本之间的距离，当物镜快接近玻片标本时(距离约为0.5 cm)停止下降。
(2)换用高倍物镜后，若视野太暗，应先调节遮光器(换大光圈)或反光镜(用凹面反光镜)使视野明亮，再调节细准焦螺旋。
(3)观察颜色深的材料，视野应适当调亮，反之则应适当调暗。
[在训练中评]
1．下列有关观察细胞结构时的说法，正确的是(　　)
A．低倍镜下物像清晰，换高倍镜后视野变暗，应首先调节细准焦螺旋
B．观察无色的洋葱鳞片叶外表皮细胞中的液泡，应把视野调亮
C．视野中有异物，转动目镜发现异物不动，移动装片也不动，则异物在物镜上
D．若观察到的视野一半亮一半暗，则需要调节光圈
解析：选C　换高倍镜后视野变暗，可调节光圈；观察无色的洋葱鳞片叶外表皮细胞中的液泡，应把视野调暗；异物只可能在物镜、目镜或装片上，移动装片和转动目镜，异物不动，则异物在物镜上；若观察到的视野一半亮一半暗，则需要调节反光镜。
2. (2020·南京统考)在低倍显微镜下观察到一细胞之后，欲换用高倍显微镜进一步观察，下列操作步骤中错误的是(　　)
A．将要观察的细胞移至视野的中央
B．将小光圈调整为大光圈
C．转动转换器，将高倍物镜正对通光孔
D．先使用粗准焦螺旋，后使用细准焦螺旋将物像调整清晰
解析：选D　高倍镜的使用过程为：①先用低倍镜找到所要观察的物像；②将物像移至视野中央；③转动转换器，换成高倍镜；④增大光圈或者用凹面镜聚光，增加视野亮度；⑤将物像调整清晰，注意只需要调节细准焦螺旋即可。
新知探究二　原核细胞和真核细胞
[在探究中学]
[任务驱动]　
结核杆菌可以导致人患肺结核，酵母菌可以运用酿酒、食品加工。请思考回答以下问题：
(1)结核杆菌和酵母菌的名称中都带有“菌”，它们是否是一类生物？
提示：结核杆菌属于原核生物，酵母菌属于真核生物。
(2)结核杆菌和酵母菌在结构上主要的区别是什么？
提示：结核杆菌和酵母菌在结构上主要的区别是有无以核膜为界限的细胞核。
[师说重难]　
1．原核细胞与真核细胞的比较
项目 原核细胞 真核细胞
本质区别 无以核膜为界限的细胞核 有以核膜为界限的真正的细胞核
大小 较小 较大
细胞壁 有(支原体除外) 植物细胞和真菌细胞都有，动物细胞无
细胞质 有核糖体，无其他细胞器 有核糖体和其他细胞器
细胞核 拟核，无核膜，该区域有一个环状DNA分子，无染色体 有核膜，核内有染色体(质)
2．常见原核、真核生物从属关系辨析
[在应用中悟]
[典例1]　下列关于原核细胞与真核细胞的叙述，错误的是(　　)
A．蓝细菌和水绵细胞中都含有核糖体
B．细菌细胞膜与真菌细胞膜相似
C．发菜与草履虫都有染色体
D．原核生物与真核生物细胞结构的主要区别是前者没有成形的细胞核
[解析]　发菜属于原核生物，没有成形的细胞核，没有染色体及复杂的细胞器。
[答案]　C
[典例2]　对下列生物分类错误的是(　　)
①颤蓝细菌　②酵母菌　③变形虫　④小球藻　⑤水绵　⑥HIV　⑦大肠杆菌　⑧甲型H1N1流感病毒　⑨肺炎链球菌
A．无核糖体的生物是⑥⑧
B．具核膜的生物只有③④⑤
C．①⑦⑨有核糖体但无染色体
D．①④⑤是自养型生物
[解析]　原核生物和真核生物都有核糖体，病毒无核糖体，⑥⑧为病毒；真核生物有核膜，②③④⑤都是真核生物；原核生物有核糖体，但无染色体，①⑦⑨为原核生物；蓝细菌和植物为自养生物，①属于蓝细菌，④⑤属于植物。
[答案]　B
■易错提醒
正确区分“两类菌”的归属
[在训练中评]
1．下列属于原核生物的一组是(　　)
①发菜　②酵母菌　③草履虫　④小球藻　⑤水绵
⑥青霉菌　⑦葡萄球菌　⑧乳酸链球菌
A．①⑦⑧　　　　　　 B．①②⑥⑧
C．①③④⑦ D．①②⑥⑦⑧
解析：选A　发菜属于蓝细菌，葡萄球菌、乳酸链球菌属于细菌，都是原核生物；酵母菌、青霉菌属于真菌，是真核生物；草履虫、小球藻、水绵都为真核单细胞或多细胞生物。
2．下列关于大肠杆菌和蓝细菌的说法，正确的是(　　)
A．大肠杆菌是不能进行光合作用的原核生物，而蓝细菌是能进行光合作用的真核生物
B．蓝细菌和大肠杆菌都以DNA作为遗传物质
C．二者细胞中都没有成形的细胞核，但都有拟核，拟核中有染色体
D．二者都属于原核生物，与真核生物相比，细胞中都没有核膜，没有细胞器
解析：选B　蓝细菌和大肠杆菌都是原核生物，但蓝细菌能进行光合作用，而大肠杆菌不能进行光合作用；原核细胞和真核细胞都以DNA作为遗传物质；蓝细菌和细菌都没有细胞核，有拟核，但没有染色体，只有核糖体一种细胞器。
新知探究三　归纳概括细胞的多样性和统一性
[在探究中学]
1．细胞结构统一性和差异性的图解
2．从“结构与功能观”分析原核细胞与真核细胞
(1)不属于真核生物的不一定就是原核生物，病毒没有细胞结构，既非原核生物也非真核生物。
(2)原核细胞不一定都有细胞壁，如支原体。
(3)能进行光合作用的细胞不一定都含有叶绿体，如蓝细菌细胞。
(4)没有细胞核的细胞不一定都是原核细胞，如哺乳动物的成熟红细胞。
[在应用中悟]
[典例1]　 (2020·淄博高一检测)细胞的统一性体现在(　　)
①一切生物都由细胞和细胞产物组成　②细胞都有相似的基本结构，如细胞膜、细胞质等　③真核细胞细胞核内有染色体，原核细胞无染色体，但有拟核，其中都含有 DNA　④真核细胞和原核细胞都多种多样
A．②④　　 B．②③　　　
C．①②　　　 D．①②③
[解析]　细胞的统一性表现在都有细胞膜、细胞质和 DNA，④表现了细胞的多样性，故不符合题意；病毒无细胞结构，①错误。
[答案]　B
[典例2]　(2020·石家庄调研)下列为两种细胞亚显微结构示意图，有关说法正确的是(　　)
A．蓝细菌细胞不能进行光合作用
B．发菜、颤蓝细菌、念珠蓝细菌、小球藻等都属于蓝细菌
C．蓝细菌细胞没有核糖体，水稻叶肉细胞有核糖体
D．以上两种细胞都有细胞壁、细胞膜、细胞质和核糖体等结构，体现了细胞的统一性
[解析]　蓝细菌属于原核生物，其细胞内含有藻蓝素和叶绿素，能进行光合作用，A错误；发菜、颤蓝细菌、念珠蓝细菌等都属于蓝细菌，而小球藻属于绿藻，B错误；真核细胞和原核细胞共有的细胞器只有核糖体一种，C错误。
[答案]　D
[在训练中评]
1．(2020·苏州期末)成人身体约有1014个细胞。这些细胞大约有200种不同的类型，根据分化程度的不同，又可分为600多种，但是都有基本相似的结构，这说明(　　)
A．人体细胞既有多样性，又有统一性
B．细胞的结构和功能基本相同
C．200多种不同的细胞类型就是200多种不同的组织
D．人体细胞的基本结构与草履虫相同
解析：选A　由题意可知，人体细胞大约有200种不同的类型，表明细胞具有多样性；组成人体的细胞都有基本相同的结构，表明细胞具有统一性。不同部位的细胞的结构和功能不同。组织是由形态相似、结构和功能相同的一群细胞和细胞间质联合在一起构成的，因此200多种不同的细胞类型不等于200多种不同的组织。从题意中不能得出人体细胞和草履虫细胞基本结构的比较。
2．下列四组生物中，细胞结构最相似的是(　　)
A．变形虫、水绵、香菇
B．烟草、草履虫、大肠杆菌
C．小麦、番茄、大豆
D．酵母菌、灵芝、豌豆
解析：选C　变形虫为单细胞动物，水绵为多细胞植物，香菇为真菌；烟草为高等植物，草履虫为单细胞动物，大肠杆菌为原核生物；小麦、番茄和大豆都是高等植物，它们的细胞结构最相似；酵母菌、灵芝均为真菌，豌豆为高等植物。
科学视野——组装细胞
世界首例人造生命——完全由人造基因控制的单细胞细菌，已经在美国诞生。科学家将它命名为“辛西娅” “人造儿” 。这项研究由美国基因遗传学顶尖科学家克雷格·文特尔主持，他和他的研究团队先用4种化学物质制造出一种支原体基因，再把山羊支原体内部挖空并剔除其中的遗传物质，然后向里注入合成的人工基因组，最后新的支原体细胞开始自我繁殖，成为人造生命。“辛西娅”就是这样创造出来的。
[素养评价]
1.支原体是最小、最简单的单细胞生物。下列有关支原体的叙述错误的是(　　)
A．支原体具有与真核细胞相似的细胞膜、核糖体
B．从生命系统的结构层次来看，支原体既是细胞层次也是个体层次
C．支原体的遗传物质是DNA
D．与人体细胞相比，支原体在结构上最主要的区别是有细胞壁
解析：选D　支原体是原核细胞，但没有细胞壁。与人体细胞相比，支原体在结构上最主要的区别是没有以核膜为界限的细胞核。
2．你认为人工合成生命有哪些意义？又会给人类的生活带来哪些风险？
提示：(1)可以制造一系列新的微生物，比如可生产生物燃料的细菌、可产生有用药物的细菌、可以从空气中吸收二氧化碳和其他污染物的细菌或是制造合成疫苗所需的蛋白质的微生物等。
(2)人造的有机体如果扩散到自然界，引发生物基因变化，有可能造成环境灾难，它们还有可能被用来制造生物武器。
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