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第二章 细胞的结构和生命活动
第一节 细胞学说——现代生物学的“基石”
大熊猫和冷箭竹形态迥异,但它们的生命活动的基本单位都是细胞。
讨论:
1、如果让你提供证据说明大熊猫和冷箭竹都是由细胞构成的,你将如何获取和提供证据?
2、与同学互相评价各自的证据是否正确和充分。
针对特定的生物学现象,进行观察、提问。体现了科学探究的核心素养。
1.通过观察多种多样的细胞,理解各种细胞既具有相似的基本结构,在形态与功能上又有显著差异,进而形成细胞和生物体既具有统一性,又具有差异性的观念。
(生命观念)
2.分析细胞学说建立的过程,领悟科学发现的特点。(科学思维)
3.能熟练操作光学显微镜,增强科学实验技能,领悟科学思想和方法。(科学探究)
1.说明有些生物体只有一个细胞,而有的由很多细胞构成,这些细胞形态和功能多样,但都具有相似的基本结构。
2.使用光学显微镜观察各种细胞,并结合电镜照片分析细胞的亚显微结构。
体会课堂探究的乐趣,
汲取新知识的营养,
让我们一起 吧!
进
走
课
堂
1.建立过程:
一、细胞学说的建立与发展
列文虎克→制作显微镜,观察描述了运动的原生动物、游动的精子和细菌
↓
布朗 →命名了“细胞核”
↓
施莱登 →证实了“细胞核”的存在
↓
指出细胞是构成植物的基本单位
↓
施旺 →指出:“细胞是有机体,整个动物和植物都是细胞的集合物,它们依照一定的规律排列在动物和植物体内。”
↓
施莱登和施旺 →共同创建细胞学说
↓
一些德国科学家 →证明了生物个体发育的过程就是细胞不断增殖和分化的连续过程
↓
魏尔肖 →指出:“细胞是先前存在的细胞通过分裂产生的,细胞是一个相对独立的生命活动的基本单位。”
主要是
(1)一切动物和植物都由细胞组成,细胞是一切动物和植物的基本单位;
(2)细胞是一个相对独立的生命活动的基本单位;
(3)细胞是由先前存在的细胞通过分裂产生的。
2.建立者:
3.内容要点:
施莱登和施旺
不是“一切生物”,未涉及原核生物、病毒等
不是所有新细胞都由老细胞分裂产生,新细胞也可由老细胞相互融合形成,如受精卵来源于精子和卵细胞的融合。
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。
4.意义:
(1)细胞学说使人们认识到植物和动物有着共同的结构基础----细胞,催生了生物学的问世。
(2)细胞学说中关于细胞是生命活动基本单位的观点,使生物学的研究从器官、组织水平进入细胞水平,并为后来进入分子水平打下基础。
(3)细胞学说中细胞分裂产生新细胞的结论,不仅解释了个体发育,也为生物进化论的确立埋下了伏笔。
思维拓展:细胞学说对生物学发展具有哪些重要意义?
注意:没有阐明生物界的多样性(差异性)
【拓展延伸】
1.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。
2.观察法和归纳法
(1)观察法:
人们在自然发生的条件下,通过感官或借助于仪器,有目的、有计划地考察研究对象,从而获得有关经验性材料的方法。
(2)归纳法的两种类型
①完全归纳法:把某类事物的全部个体都研究一番,再经归纳得出结论,这种方法实际应用中工作量大,并且有时相当困难。
②不完全归纳法:最常用的是最简单的枚举法,在进行归纳时不可能穷尽所有的个别,因此归纳出来的结论不一定是正确的,还需要演绎推理进行论证。
对观察法和归纳法进行比较,体现了科学思维的核心素养。
【例1】细胞学说的建立已经大约200年的时间,但科学家们在细胞学说建立之前却付出了近300年的努力。下列关于细胞学说及其内容的叙述,不正确的是( )
A.细胞学说揭示了生物体结构的统一性和多样性
B.细胞学说认为所有生物都是由一个或多个细胞组成的
C.新细胞必定是由已存在的细胞产生的
D.细胞学说的建立者主要是德国科学家施莱登和施旺
A
细胞学说揭示了生物体结构的统一性,并没有揭示多样性。
二、生物学研究的重要工具——显微镜
1.光学显微镜
(1)定义:光学显微镜是由____或________以及其他________组成
的________。
(2)构造
①光学部分由____、____、______和______组成。
②机械部分由____、______、__________、__准焦螺旋、__准焦螺
旋、镜臂和镜座等组成。
一个
几个透镜
机械结构
光学仪器
目镜
物镜
聚光器
反光镜
镜筒
载物台
物镜转换器
粗
细
(3)成像过程:在观察玻片标本时,被观察的物体经过____和____的__次放大,所以,物像的放大倍数是____放大倍数与____放大倍数的____。
2.电子显微镜
(1)20世纪30年代初,德国青年科学家______等利用高能电子束________的特点,制造出能够放大______倍的__________,并于1986年获得诺贝尔物理学奖。
(2)常用的电子显微镜有____电子显微镜和____电子显微镜。
物镜
目镜
两
物镜
目镜
乘积
卢斯卡
波长很短
10 000
电子显微镜
透射
扫描
【归纳提升】
1.物镜和目镜的特征比较
镜头
种类 有无
螺纹 长度 放大
倍数 视野大小、明亮
物镜
有 长 大 小而暗
短 小 大而亮
目镜
无 长 小 大而亮
短 大 小而暗
2.高倍镜和低倍镜比较
物象
大小 看到的细胞数目多少 视野
亮度 物镜与玻片距离 视野
范围
高倍镜
大
少
暗
近
小
低倍镜
小
多
亮
远
大
对高倍镜和低倍镜进行对比,体现了科学思维的核心素养。
3.显微镜使用的常见考点归纳
(1)成像问题
(3)亮度问题
使亮度增大:
使亮度减弱:
使用凹面镜,或用低倍镜观察
使用平面镜,或用高倍镜观察
成倒像(上下倒立,左右相反)如“b”,成像则是:“q”,旋转180度。
(2)物像移动与实物关系
显微镜下成的是倒像,所以要把左上方的图像移至视野中央,应把装片向左上方移动,即偏向哪移向哪。
(4)放大倍数
显微镜的放大倍数=物镜倍数×目镜倍数。
放大倍数指的是物体的宽度或长度的倍数,而不是面积或体积的放大倍数。
(5)放大倍数的变化与视野中细胞数量的变化关系
A:若是单行细胞数目的变化:
看到的细胞数与放大倍数成反比(若细胞呈直线排布,换了镜头后看到的细胞数目是原来的1/放大倍数。)
B:若是充满视野内细胞数目的变化:
看到的细胞数与放大倍数的平方成反比(若细胞充满视野,换了镜头后看到的细胞数目是原来的1/放大倍数2。)
【例2】如图所示,图甲中①②表示目镜,③④表示物镜,⑤⑥表示物镜与载玻片之间的距离,图乙和图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.①比②的放大倍数大,
③比④的放大倍数小
B.把视野里的标本从图中的乙转为丙时,应选用③,同时提升镜筒
C.从图中的乙转为丙,正确调节顺序:转动转换器→调节光圈→移动标本→转动细准焦螺旋
D.若使物像放大倍数最大,图甲中的组合一般是②③⑤
①②为目镜,目镜越短,放大倍数越大,所以①比②的放大倍数小;③④为物镜,物镜越长,放大倍数越大,所以③比④的放大倍数大,A错误;把视野里的标本从图中的乙转为丙后,放大倍数增大,应选用③高倍物镜,转换时不应随意提升镜筒,B错误;从图中的乙转为丙,即低倍镜换成高倍镜,移动标本的操作应在转动转换器之前进行,C错误;由于物镜与玻片标本之间的距离越短,放大倍数越大,所以⑤比⑥的放大倍数大,因此要使物像放大倍数最大,应选择图甲中的组合一般是②③⑤,D正确。
D
1.生物体的构成:除了病毒外,所有生物体都是由____构成的。
2.细胞的形态和大小
(1)不同生物的细胞形态和大小____。
(2)同一生物不同组织的细胞形态和大小____。
(3)在同一生物的相同组织中,细胞的大小________。
(4)同一个细胞,处在不同的发育阶段,其大小________。
(5)细胞的形态多种多样,有____、______、纺锤体和柱状体等。
3.细胞的大小、形态与其________是相适应的。
细胞
不同
不同
也不一样
也会改变
球体
多面体
生理功能
三、细胞的大小和形态
1.细胞既是生物体的基本结构单位,又是基本功能单位。
2.一般来说,动植物细胞的体积大于微生物细胞,高等动物的卵细胞大于体细胞。
【归纳提升】
对细胞进行拓展延伸,体现了科学思维的核心素养。
【例3】下列关于细胞形态与功能的叙述中,错误的是( )
A.肌肉细胞呈长条形或梭形,有利于收缩和舒张,产生运动
B.人的红细胞呈两面凹的圆饼状,增大了细胞质膜面积,有利于气 体交换
C.神经细胞的突起呈纤维状,有利于提高神经冲动的传递效率
D.植物的叶表皮细胞呈半圆状,有利于控制叶片的呼吸和蒸腾作用
形态与功能的统一是有机体细胞的一个重要特征,并且分化程度越高的细胞此特征越明显,比如叶表皮的保卫细胞呈哑铃状,有利于控制叶片的呼吸和蒸腾作用,但不是所有叶表皮细胞都有此特点。
D
四、显微镜的使用
1.正确使用光学显微镜的高倍镜
(1)若需要将物像进一步放大,可使用高倍物镜观察。首先在______下____________,将要观察的目标移到________,再转动______,直到________与____成一直线。“嘀嗒”一声表示物镜旋转到位。
(2)调节______。聚光器一般由________、光圈和________组成。调节________,________将由______反射过来的光线聚焦在样品上,再调节____的大小,物像将变得更加__________。
低倍镜
移动玻片标本
视野中央
转换器
高倍物镜
镜筒
聚光器
聚光透镜
升降螺旋
升降螺旋
聚光透镜
反光镜
光圈
明亮、清晰
(3)调节__准焦螺旋,进一步观察物像。
(4)整理显微镜:每次观察结束后,先移去________,清理好______;
转动转换器,使____偏向两侧;将镜筒下降到______,再将反光
镜____。
细
玻片标本
载物台
物镜
最低处
竖立
2.使用光学显微镜观察各种各样的细胞
(1)实验目的:掌握显微镜的使用方法。
(2)实验步骤
①观察菠菜叶表皮细胞
ⅰ.将载玻片擦拭干净,在其中央滴一滴____。
ⅱ.用镊子夹取菠菜叶______,将其浸入载玻片中央的水滴中并展平,以防止由于__________而影响观察效果。
清水
下表皮
细胞的重叠
ⅲ.用镊子夹起盖玻片,使其一边先接触______________________,
然后轻轻盖在菠菜叶下表皮上,避免产生____,用吸水纸吸去盖玻片
周围多余的水。
ⅳ.将制作好的玻片标本放到显微镜下观察,记录所观察到的现象。
载玻片中央的水滴边缘
气泡
②观察人口腔上皮细胞
ⅰ.将载玻片擦拭干净,在其中央滴一滴质量分数为_____的生理盐水。
ⅱ.用牙签轻轻刮取自己的口腔内侧,将牙签上的__________在生理盐水中,盖上盖玻片。
0.9%
刮取物涂布
ⅲ.口腔上皮细胞____,为便于观察,需要____。染色时,在盖玻片的一侧滴一滴稀____,在另一侧用吸水纸吸引。
ⅳ.将制作好的临时玻片标本放到显微镜下观察,记录所观察到的现象。
③观察人的骨组织、肌肉组织和神经组织的永久玻片标本,并绘制所观察到的细胞物像。
无色
染色
碘液
高倍镜的使用步骤是找→移→转→调,能否将“移”和“转”颠倒顺序?为什么?
提示:不能,因为高倍镜的视野范围小,如果不先将物像移到视野中央就直接换成高倍镜,可能在高倍镜下找不到物像。
针对高倍镜的使用进行分析并提出问题,体现了科学探究的核心素养。
1.是低倍镜还是高倍镜的视野范围大,视野明亮?为什么?
提示:低倍镜的视野范围大,视野明亮,因为通过的光多,放大的倍数小。
2.为什么要先用低倍镜观察清楚后,把要放大观察的物像移至视野的中央,再换高倍镜观察
提示:如果直接用高倍镜观察,往往由于观察的对象不在视野范围内而找不到。因此,需要先用低倍镜观察清楚,并把要放大观察的物像移至视野的中央,再换高倍镜观察。
思考
3.换用高倍镜后,转动粗准焦螺旋行不行?
提示:不行。用高倍镜观察,只需微调即可。转动粗准焦螺旋,容易压坏玻片。
【归纳提升】
高倍镜观察的使用方法总结
一找、二移、三转、四调
①找:调节光圈和反光镜,使视野亮度适宜,在低倍镜下找到物像
②移:移动玻片,将物像移到视野正中央。
③转:转动转换器,移走低倍物镜,换上高倍物镜
④调:调节光圈和反光镜,使视野明亮适宜。 调细准焦螺旋,使物像清晰,切不可转动粗准焦螺旋。
【例4】在“观察人口腔上皮细胞”实验中,下列操作正确的是( )
A.在洁净的载玻片中央上滴一滴清水
B.取材前不必漱口
C.把一滴浓碘液滴在盖玻片一侧,用吸水纸从另一侧吸引
D.将做好的临时玻片标本放在低倍物镜下观察
D
本实验用的是生理盐水;刮取口腔上皮细胞前应漱口;用于染色的碘液应是稀碘液。
研究工具
细胞
细胞的大小和形态
细胞学说
创立者
内容
意义
光学显微镜
电子显微镜
使用光学显微镜观察各种各样的细胞
1.细胞学说指出:一切动植物都由细胞发育而来。这个学说的科学价值
主要是( )
A.告诉人们所有的生物均由细胞构成
B.证明了生物彼此间存在着亲缘关系
C.说明了动植物的细胞是一样的
D.使人们对生物体的认识进入分子水平
C
“所有的生物”不等同于“所有的动物和植物”,“均由细胞构成”不同于“动、植物细胞一样”,几乎所有的生物都具有细胞这一共同的结构基础,根据这一共性的存在,我们可以推断,这些生物之间存在着亲缘关系,此时,对于生物体的认识只是存在于细胞水平。
2.下列关于显微镜的叙述正确的是( )
A.显微镜下放大的是物像的面积或体积
B.视野中看到细胞质在逆时针流动,实际上在顺时针流动
C.高倍镜下看不清楚物像,可以调节粗准焦螺旋至清晰
D.10×的目镜比40×的目镜长
D
显微镜下放大的是物体的长度或宽度,并不是面积或体积,A错误;显微镜成放大倒立的虚像,视野中看到细胞质在逆时针流动,实际上也是在逆时针流动,B错误;高倍镜下只能调节细准焦螺旋,不能调节粗准焦螺旋,C错误;目镜长度与放大倍数成反比,即目镜越短,放大倍数越大,所以10×的目镜比40×的目镜长,D正确。
3.下列关于使用显微镜观察各种各样的细胞的叙述中,错误的是( )
A.可选用菠菜叶的下表皮或人口腔上皮细胞为实验材料
B.可直接观察生物细胞的永久玻片标本
C.用镊子夹取菠菜叶的下表皮,将其浸入载玻片中央的生理盐水中并展平
D.用牙签刮取口腔内侧,将刮取物涂布在质量分数为0.9%的生理盐水中
C
用镊子夹取菠菜叶的下表皮,将其浸入载玻片中央的清水中并展平。
4.下图为洋葱表皮细胞临时装片的制作步骤(顺序被打乱),请回答下列问题:
(1)请写出洋葱表皮细胞临时装片的制作步骤的正确顺序___________________________________。(用字母和箭头表示)
(2)图D滴的液体是____________,如果制作人的口腔上皮细胞临时装片这一步骤滴的液体是____________,图G滴的液体是____________。
(3)图E这样盖盖玻片的目的是避免___________________。
B→D→C→A→E→G→F
清水
生理盐水
稀碘液
产生气泡
(4)结合下图1~4回答问题:显微镜观察时,图1中,转动________________(填序号和文字)时,镜筒的升降范围较大;看到的细胞数目最少的目镜和物镜组合是图2中的__________。显微镜下观察到的洋葱表皮细胞是图________,想把图4中的细胞A移到视野的正中央,玻片标本将向________移动。
(5)用显微镜观察洋葱表皮细胞临时装片时,在视野中找到细胞物像后,为使物像更加清晰,需要调节显微镜的___________。
粗准焦螺旋
⑤⑥
3
左下方
细准焦螺旋
人生像海,自己像船,朋友是桨,没有双桨,船不是完整的船,没有前进的动力,会被命运所趋,感谢今生有你做知己。