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第1章

走进细胞

第1节

从生物圈到细胞

一、生命活动离不开细胞

1.生命活动与细胞的关系：

(1)单细胞生物依赖单个细胞就可以完成各项生命活动

Eg：草履虫的运动和分裂依赖单个细胞就可以完成。

(2)多细胞生物依赖各种分化的细胞密切合作，共同完成一系列复杂的生命活动

Eg：人体的生殖与发育、缩手反射等生命活动都需要不同类型的分化细胞协同完成。

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温馨提示：

反射的结构基础是反射弧，反射是兴奋在反射弧(感受器→传入神经→神经中枢→传出神经→效应器)中传导，最后使效应器做出规律性的应答过程，而兴奋的传导离不开神经细胞(神经元)。

(3)病毒的生命活动离不开细胞

Eg：SARS病毒和HIV病毒没有细胞结构，单独存在时没有生命特征，只有寄生在宿主细胞内才能表现生命现象。（SARS病毒主要攻击患者的呼吸系统，最终导致患者呼吸困难，缺氧而死；HIV主要寄生在灵长类T淋巴细胞中，导致T细胞大量死亡，从而使免疫功能低下，最终感染病原体或患恶性肿瘤死亡。）

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知识拓展：[病毒知识] 许多生物学家认为病毒是处于生命与非生命体的交叉区域的存在物。这是因为病毒是无细胞结构的生物；病毒只能寄生于活细胞内才能进行新陈代谢和繁殖，进行完全寄生生活，但是中国高中生物学中，病毒是一种生物一种无细胞结构和不能进行独立新陈代谢和繁殖活动的生物体。病毒的主要成分是蛋白质和核酸（有的还含有囊膜——某些病毒粒子具脂蛋白或糖蛋白成分的外层膜状结构）。T2噬菌体只含有核酸和蛋白质，HIV除此外含有囊膜。

其实除了病毒外，类病毒(一种不具有蛋白质外壳、仅由一个裸露的环状单链RNA病原体，能自主复制。)和朊病毒(不含核酸分子而只有蛋白质分子构成的病原体，可以引起同种或异种蛋白质构象改变，从而具有致病性和感染性。)也是非常特殊的非细胞结构生物。但是，高中阶段对此不做要求。除朊病毒外，一种病毒只含一种核酸——DNA或RNA。

①病毒的结构

蛋白质：决定病毒的抗原特异性

核酸：只含一种核酸（DNA或RNA）

②病毒的分类：

(1)按宿主细胞分

植物病毒：烟草花叶病毒等

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动物病毒：HIV、乙肝病毒、流感病毒等

噬菌体（细菌病毒）：T2噬菌体等

(2)按遗传物质分

DNA病毒：T2噬菌体、天花病毒、乙肝病毒等

RNA病毒：烟草花叶病毒、SARS病毒、HIV、流感病毒车前草病毒、狂犬病毒、Rous肉瘤病毒等

③生活方式：寄生，病毒必须寄生在活细胞中才能生存，不能用培养基培养（如H1N1型流感病毒用活鸡胚培养，不能直接用配制好的培养基培养）。对抗生素不敏感，对干扰素敏感。

④繁殖方式：增殖（吸附→注入→合成（用宿主细胞中的氨基酸、核苷酸合成自身蛋白质、核酸）→组装→释放）

⑤变异类型：只会发生基因突变，不会发生基因重组和染色变异。RNA病毒的遗传物质是RNA，RNA为单链结构，不稳定，容易发生基因突变这是RNA病毒的疫苗比较难以研制的原因之一。

⑥应用：疫苗、运载体、诱导动物细胞融合（灭活的病毒）。

2.细胞是生物体结构和功能的基本单位。

二、生命系统的结构层次

1.系统：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.结构层次：细胞→组织→器官→系统→个体→种群→群落→生态系统→生物圈

一定的自然区域内：

同种生物的集合——种群 如：苍山上所有的蝴蝶兰构成一个种群

所有生物种群的集合——群落 如：苍山上所有的生物构成一个群落

群落 +无机环境——生态系统 如：苍山上所有的生物和无机环境相互作用的有机整体

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温馨提示：

①单细胞生物，一个细胞就是一个个体，无组织、器官、系统层次；植物个体无系统层次。

②病毒因为不能进行独立的代谢，所以不属于生命系统层次。

③“一片池塘里的所有鱼，既不是种群也不是群落。”

3.相互关系：

(1)各生命系统层层相依，又各自有特定的组成、结构和功能；(2)细胞是最基本的生命系统。

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温馨提示：

①地球上最早出现的生命形式是原始的单细胞生物；②生物圈是地球上最大的生命系统。

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知识拓展：

导管（死细胞）：维管植物木质部由柱状细胞构成的水分与无机盐长距离运输系统，次生壁厚薄不匀地加厚，端壁穿孔或完全溶解，从而形成纵向连续通道。

筛管（活细胞）：高等植物韧皮部中的管状结构。由筛分子组成，负责光合产物和多种有机物在植物体内的长距离运输。

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基本结构：①细胞壁：主要由肽聚糖构成；②细胞膜；③细胞质：细胞质基质、核糖体、质粒（小型环状DNA分子）；④拟核：含裸露的环状DNA，无染色体；

特殊结构：鞭毛、荚膜等

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温馨提示：

①

细菌含有细胞壁，成分是肽聚糖，而不是纤维素和果胶，不能用纤维素酶和果胶酶去除其细胞壁。

②细菌在生态系统可为生产者、消费者、分解者。有些细菌需氧，有些厌氧。

③不是所有带“菌”的都是细菌，如酵母菌是真菌，属于真核生物；通常带“杆”、“球”、“弧”、“螺旋”等形状修饰词的菌属于细菌。

④细菌是一大类生物，不是一种生物。

(2)蓝藻

基本结构：①细胞壁：主要由肽聚糖构成；②细胞膜；③细胞质：细胞质基质（有光合片层，含叶绿素和藻蓝素，可以进行光合作用）和核糖体；④拟核：含裸露的环状DNA，无染色体。

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温馨提示：

①蓝藻无叶绿体，含叶绿素和藻蓝素，也能进行光合作用，是自养生物，属于生产者。蓝藻也无线粒体，但能在细胞质基质和细胞膜上进行有氧呼吸。

②原核细胞有核糖体，能合成蛋白质，但因无内质网和高尔基体，因此不存在蛋白质在他们上面加工、运输过程。

③原核细胞无核膜，转录和翻译可同时进行（边转录边翻译）；真核细胞有核膜，核基因的转录在核内，翻译在细胞质（先转录后翻译，转录和翻译具有时空的差异性）。

④蓝藻主要包括蓝球藻、颤藻、念珠藻、发菜等种类。

⑤不是所有带“藻”的生物都是蓝藻。一般除了蓝色以外其他颜色的“藻”都是植物，属于真核生物，如：黑藻、绿藻、褐藻、红藻、衣藻、团藻等是植物。

⑥不是所有的原核生物都有细胞壁，如支原体、衣原体无细胞壁。

2.真核细胞：有以核膜为界限的细胞核。

种类：植物、动物、真菌、原生生物

真核生物细胞核中含有染色体（由DNA和蛋白质构成）

3.细胞统一性的体现：

(1)结构方面：均有细胞膜、细胞质、核糖体，均含有DNA。

(2)组成方面：元素和化合物的种类基本相同。

(3)遗传方面：遗传物质都是DNA，共用同一套遗传密码。

(4)能量方面：都以ATP作为直接能源物质。

(5)增殖方式：都是通过细胞分裂的方式增殖。

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4.病毒、原核细胞、真核细胞比较：

原核细胞与真核细胞最大的区别是：有无以核膜为界限的细胞核（有无核膜包被的细胞核）。

5.生物分类：

三、细胞学说建立的过程（了解）

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1.建立过程：施莱登和施旺提出了细胞学说，魏尔肖等人发展了细胞学说。

(1)1543年，比利时的维萨里，揭示了人体器官水平的结构；法国的比夏指出器官由组织构成。

(2)1665年，[英]虎克（R.Hooke）,观察木栓组织，发现小室，命名为细胞，观察的是死细胞。

(3)17世纪，荷兰的列文虎克用显微镜观察到了活细胞，未上升到理论水平。

(4)1838年，[德]施莱登首先提出细胞是构成植物体的基本单位，未与动物界联系。

(5)1839年，[德]施旺与施莱登共同提出：一切动植物都是由细胞构成，未搞清细胞来源（他们错误的认为新细胞是从细胞核中产生的）。

(6)19世纪，耐格里发现新细胞的产生是细胞分裂的结果，未上升到理论水平。

(7)1858年，[德]魏尔肖总结出：“细胞通过分裂产生新细胞”。未考虑非细胞生物的增殖。

2.细胞学说的基本内容：

(1)细胞是一个有机体，一切动植物都是由细胞发育而来，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的生命起作用。

(3)新细胞可以从老细胞中产生。

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温馨提示：

新细胞主要是从老细胞中通过细胞分裂的方式产生的,精卵结合成受精卵，或者通过现代生物科技使细胞融合成杂种细胞等方式也可以产生新细胞。

3.

建立的意义:揭示了细胞功能的统一性和生物体结构的统一性。

4.

细胞学说的局限性：

细胞学说无法说明生物的多样性，，而进化论既能说明多样性又能说明统一性。

提出细胞学说的年代，人们只知道生物界包括植物和动物，还没有发现微生物特别是病毒。病毒没有细胞结构，所以，病毒不符合细胞学说。“细胞通过分裂产生新细胞。”这句话当然不考虑生物界的第一个细胞是从非细胞进化过来的。

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附：显微镜的结构与使用

1.显微镜的主要构造

2.显微镜的使用

(1).取镜与安放：右手握住镜臂，左手托住镜座。一般将显微镜放在距桌边5～6cm处。

(2).对光：打开光源，用镜头转换器转换成低倍物镜对准通光孔，并选择遮光器上的较大光圈。（左眼注视目镜）调节反光镜，直至看到一个明亮的视野。

(3).低倍镜观察：先将镜筒降至距离载物台较近的位置（约1cm），眼睛注视目镜，缓慢地调节粗准焦螺旋升高镜筒（注意不要反向操作），直至看到物像（一次不成功，就重复上述操作）。6

看到物象后可以调节细准焦螺旋使物象清晰，然后将最理想的观察部位移至视野中央。

说明：将观察对象移至视野中央时，遵循偏向何处就往何处移动的原则。

(4).高倍镜观察：进一步将观察目标移至视野中央，然后直接转动转换器换成高倍物镜，调节细准焦螺旋使物象清晰。

说明：使用高倍镜观察后视野将变小，亮度减弱。要重新调亮的话，需要使用更大的光圈或使用反光镜的凹面进行反光。

3.高倍镜与低倍镜观察情况比较

高倍镜

低倍镜

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温馨提示：

显微镜的特点：①显微镜成像是倒立放大的虚像，相当于观察物水平旋转180°，Eg：实物为字母“b”，则视野中观察到的为“q”。

②显微镜的放大倍数是指材料的长度、宽度、直径的放大倍数，而不是面积的放大倍数，面积的放大倍数是此值得平方。物体放大倍数＝目镜放大倍数×物镜放大倍数

呈单行或单列排布：放大后视野中的细胞数=放大前视野中的细胞数×放大倍数的倒数

呈充满视野的排布：放大后视野中的细胞数=放大前视野中的细胞数×放大倍数平方的倒数

③放大倍数与镜头长短的关系：

目镜：放大倍数越大，镜头越短；物镜：放大倍数越大，镜头越长。

④显微镜的使用是先低倍后高倍，高倍镜下不能用粗准焦螺旋，只能用细准焦螺旋；低倍视野大，通过的光线多，高倍视野小，通过光线少，视野变暗，可以用凹面镜或大光圈增加亮度。

⑤物像移动方向：显微镜下看到的物像位于哪个方向，就向哪个方向移动装片。

⑥检查“污点”的方法：依次检查载玻片、目镜、物镜。

⑦视野一半暗，一半亮的原因可能是：切片厚薄不均一；反光镜反射的光线没有对准通光孔。

⑧光学显微镜下观察到的结构称为显微结构，电子显微镜下观察到的更微小的结构称为亚显微结构。

⑨视野不是越亮越好，观察透明物体，宜调暗视野；观察深色物体，宜调亮视野。

⑩显微镜的放大倍数并不是越大越好，如果目镜倍数过大，得到的放大虚像则很不清晰。在低倍镜下能看清楚的物体，不必用高倍镜观察，如观察质壁分离现象用低倍镜即可。

植物细胞有细胞壁往往呈方形，而动物细胞没有细胞壁往往呈球形。但是当显微镜放大倍数很高时，视野可能小于一个植物细胞而看不到细胞壁，加上显微镜下的视野呈圆形，可能会把植物细胞误以为是动物细胞。物像大小

大

小

看到细胞数目

少

多

视野亮度

暗

亮

物镜与玻片的距离

近

远

视野范围

小

大

7

8