2019最新蘇教版生物必修1第一節(jié)《生命活動的基本單位——細(xì)胞》學(xué)案

1、2019 最新蘇教版生物必修1 第一節(jié)生命活動的基本單位細(xì)胞學(xué)案細(xì)胞學(xué)案細(xì)胞學(xué)案細(xì)胞學(xué)習(xí)目標(biāo)：1. 簡述細(xì)胞學(xué)說建立的過程。2. 概述細(xì)胞學(xué)說的內(nèi)容及意義。3. 使用顯微鏡觀察各種各樣的細(xì)胞。學(xué)習(xí)提示：使用顯微鏡觀察各種各樣的細(xì)胞是本節(jié)的重點(diǎn)。學(xué)習(xí)資料：一、回眸歷史細(xì)胞學(xué)說的建立與發(fā)展1. 細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)英國物理學(xué)家R.Hooke 利用自己制造的顯微鏡作了許多觀察, 他把得到的結(jié)果寫成了一本書 , 書名為顯微圖譜, 發(fā)表于 1665 年。他在該書中描述了他所見到的木栓是由許多盒狀的小室所組成的, 他在書中所說的小室用了“cell”一詞。雖然R.Hooke 在這里所用的小室一詞實(shí)際上代表了植物死細(xì)胞

2、的細(xì)胞壁, 可是由此以后, 生物學(xué)家們就用“cell ”一詞來指生物體的基本構(gòu)成單位細(xì)胞了。R.Hooke 于 1665 年發(fā)表的木栓顯微圖像, 現(xiàn)在看起來很簡單 , 歷史上卻有著重要的意義。真正觀察到活細(xì)胞的是與R.Hooke 同時代的荷蘭科學(xué)Antonie Van Leeuwenkoek,他于1677 年用自制的顯微鏡觀察到了池塘水中的原生動物、人和哺乳動物的精子, 后又看到了鮭魚紅血細(xì)胞的核。1683 年 , 他又在牙垢中看到了細(xì)菌。2. 細(xì)胞學(xué)說的建立與發(fā)展早在 1808 1809 年 ,Mirbel就指出：“植物是由有膜的細(xì)胞性組織所構(gòu)成。”14 年以后 , 德國植物學(xué)家 M.Sch

3、leidon 根據(jù)自己的觀察 , 論證了所有的植物體都是由細(xì)胞組合而成的。一年以后 , 德國動物學(xué)家 T.Schwann 根據(jù)自己獨(dú)立的工作 , 認(rèn)為動物體也是由細(xì)胞所組成。 T.Schwann 總結(jié)了前人的工作 , 正式提出了細(xì)胞學(xué)說 , 肯定了“一切生物體都是由細(xì)胞組成的”?，F(xiàn)在雖說細(xì)胞學(xué)說的創(chuàng)始人是M.Schleidon 和 T.Schwann, 可是細(xì)胞學(xué)說的基本1 / 5觀點(diǎn)在其30 年前就提出來了。細(xì)胞學(xué)說的建立, 明確了動物和植物之間的統(tǒng)一性。恩格斯曾給予細(xì)胞學(xué)說以高度評價, 把它與進(jìn)化論和能量守恒與轉(zhuǎn)化定律并列為19 世紀(jì)的三大發(fā)現(xiàn)。M.Schleidon和 T.Schwann

4、 正確地提出了細(xì)胞學(xué)說, 面對細(xì)胞的來源卻認(rèn)識不清。他們錯誤地認(rèn)為, 細(xì)胞是通過所謂的“自由細(xì)胞形成”結(jié)晶而成的。后來, 德國病理學(xué)家R.Virchow明確提出：“細(xì)胞只能來自細(xì)胞?！爆F(xiàn)今所稱的細(xì)胞學(xué)說包括三個內(nèi)容：（1）細(xì)胞是多細(xì)胞生物的最小結(jié)構(gòu)單位, 對單細(xì)胞生物來說, 一個細(xì)胞就是一個個體；（2）多細(xì)胞生物的每一個細(xì)胞為一代謝活動單位, 執(zhí)行特定的功能；（3）細(xì)胞只能通過細(xì)胞分裂而來。其中第（ 3）點(diǎn)顯然是R.Virchow的貢獻(xiàn)。細(xì)胞學(xué)說的建立把生物學(xué)家的注意力引導(dǎo)到細(xì)胞上來了 , 有力地推動了對細(xì)胞的研究。二、生物科學(xué)研究的重要工具顯微鏡細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)和顯微鏡的發(fā)明是分不開的。（一）光學(xué)

5、顯微鏡1. 最早的一架顯微鏡是由荷蘭的眼鏡商Z.Jansen 于 1604 年創(chuàng)制的 , 這架顯微鏡沒有保存下來 , 放大倍數(shù)也不高, 約 1030倍 , 對生物學(xué)價值也不大, 與細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)無直接關(guān)系, 但這一成就的意義不可抹煞,它是技術(shù)史上把光學(xué)放大裝置提高到顯微鏡水平的標(biāo)志。2. 英國科學(xué)家 R.Hooke 創(chuàng)制了第一架有科學(xué)研究使用價值的顯微鏡, 放大倍數(shù)為40140 倍 , 并用這架顯微鏡發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞。3.Leeuwenhoek 利用自制的顯微鏡發(fā)現(xiàn)了前人所未曾見到過的一些活細(xì)胞, 他一生親手磨制了 550 個透鏡 , 裝配了247 架顯微鏡。至今保存下來的還有9 架。根據(jù)現(xiàn)存于荷蘭烏德

6、勒支大學(xué)博物館中的一架測定, 放大倍數(shù)應(yīng)為270 倍 , 分辨力應(yīng)為 1.4 m。但是 , 如果根據(jù)他的觀察記錄分析判斷, 當(dāng)時他使用的顯微鏡, 放大倍數(shù)應(yīng)為500 倍 , 分辨力應(yīng)為 1.0 m。在當(dāng)時 , 這一水平是很高的。直到19 世紀(jì)初 , 所制作的顯微鏡還沒有超過這一水平。Leeuwenhoek 的一生是刻苦奮斗的一生, 他勤奮不息 , 終于由一個布店學(xué)徒成長為一位著名學(xué)者 , 為后人樹立了一個自學(xué)成才的光輝典范。4. 光學(xué)顯微鏡的結(jié)構(gòu)普通光學(xué)顯微鏡主要由聚光鏡、目鏡、物鏡等部分組成, 其中目鏡和物鏡是顯微鏡的主體 , 目鏡和物鏡的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜 , 但它的作用相當(dāng)于一個凸透鏡 , 在觀

7、察細(xì)胞樣品時 , 被觀察的物像通過物鏡到達(dá)目鏡 , 被兩次放大 , 所以顯微鏡最終觀察到的物體的放大倍數(shù)是物鏡的放大倍數(shù)乘以目鏡的放大倍數(shù)。（二）電子顯微鏡1933 年德國科學(xué)家Rusha 在 Siemens 公司設(shè)計制造了世界上第一架電子顯微鏡, 其放2 / 5大倍數(shù)達(dá)到了 10000 倍。光學(xué)顯微鏡使用可見光為光源, 由于波長的因素使其分辨力無法突破0.2 m 這一極限。因此小于 0.2 m的一些細(xì)微結(jié)構(gòu)光學(xué)顯微鏡無法看清, 要想看清這些結(jié)構(gòu)就必須提高顯微鏡的分辨力 , 要提高顯微鏡的分辨力就得選擇波長更短的光源。電子束的波長要比可見光和紫外光的波長短得多, 電子束的波長與發(fā)射電子束的電壓

8、平方根成反比, 也就是說電壓越高 , 波長越短。這樣 , 顯微鏡學(xué)家便選中了電子束來作為光學(xué)顯微鏡分辨力極限的突破口 ,20 世紀(jì)上半葉經(jīng)過近十余年的努力, 終于研制成功透射電子顯微鏡。目前, 電鏡分辨本領(lǐng)可達(dá) 0.1 0.2 nm, 我國已能制作80 萬倍、分辨力為 0.144 nm 的電鏡。電鏡和光學(xué)顯微鏡的成像原理基本上是一樣的, 但所選用的光源和使用的透鏡卻和光學(xué)顯微鏡大大不同了。它用的是電子束和電磁場透鏡。由于電子束不能透過玻璃, 因此用于電鏡觀察的標(biāo)本與光學(xué)顯微鏡也有所不同, 電鏡觀察的標(biāo)本要求切成厚度約0.05m的切片 ,這種切片要用超薄切片機(jī)制作。透射式電鏡是用來觀察標(biāo)本內(nèi)部細(xì)

9、微構(gòu)造的,而掃描電鏡則是用來觀察標(biāo)本的表面形態(tài)結(jié)構(gòu)的。電子束掃射到表面上以后, 表面上發(fā)射次級電子 , 用帶陽電荷的柵極收集到電子后, 即向電子顯像管發(fā)送信號。這樣, 顯像管的熒光屏上即顯示出與電子束同步掃描圖像。這種圖像和肉眼看到的形象基本一樣, 呈立體形象。我國已能生產(chǎn)分辨力較高的掃描電子顯微鏡。三、細(xì)胞的大小和形態(tài)1. 細(xì)胞的大小生物體各種細(xì)胞的體積差別很大, 大的如鴕鳥卵 , 直徑可達(dá)5 cm, 最小的支原體只有0.1m。一般說來 , 真核細(xì)胞的體積要大于原核細(xì)胞, 高等動物的卵細(xì)胞大于體細(xì)胞。對大多數(shù)高等動物、植物的細(xì)胞來說, 其體積一般在20 30 m 之間。多細(xì)胞有機(jī)體的細(xì)胞的大

10、小同生物體的大小無關(guān)。細(xì)胞體積的最小極限決定于細(xì)胞獨(dú)立生活所需的最基本成分的體積。2. 細(xì)胞的形態(tài)各種細(xì)胞盡管都具有一些共同的屬性, 但由于各類細(xì)胞的機(jī)構(gòu)、功能和所處的環(huán)境不同,在形狀上便產(chǎn)生了千差萬別的變化, 有圓形、方形、多角形、棱形, 甚至不定形等等。單細(xì)胞生物 , 往往是單個細(xì)胞獨(dú)立生活, 即便是成群體存在, 它們彼此的關(guān)系也不密切,所以每種單細(xì)胞生物都有自己的固定形狀, 如細(xì)菌細(xì)胞 , 有成棒狀的桿菌, 也有球形的球菌,彎曲的弧菌等。單細(xì)胞動物或植物的形狀就更復(fù)雜一些, 如草履蟲像鞋底狀；眼蟲帶鞭毛呈棱形 , 而游捕蟲和鐘形蟲則呈袋狀。高等生物是多種細(xì)胞的有機(jī)體, 細(xì)胞構(gòu)成了組織。各

11、種細(xì)胞發(fā)生了結(jié)構(gòu)和功能上的分化,細(xì)胞的形狀往往和細(xì)胞所執(zhí)行的功能有一定的關(guān)系。如動物體內(nèi)具有收縮功能的肌肉細(xì)胞3 / 5呈條形或長梭形；紅細(xì)胞為圓盤狀, 有利于O2 和 CO2的氣體交換；神經(jīng)細(xì)胞的職能是傳遞神經(jīng)沖動 , 它具有很長的細(xì)胞突, 有的可長達(dá)1 米多。高等植物細(xì)胞的形狀也因所擔(dān)負(fù)的功能不同而有很大的差別。例如植物莖部起支持和輸導(dǎo)作用的細(xì)胞常呈條形, 而在葉表皮的保衛(wèi)細(xì)胞 , 則呈半月形 , 兩個細(xì)胞圍成一個氣孔, 以利呼吸和蒸騰。形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一是生物細(xì)胞的一個重要特征。四、邊做邊學(xué)：使用光學(xué)顯微鏡觀察各種各樣的細(xì)胞討論1. 正確使用顯微鏡的基本步驟是：（ 1）安放打開鏡箱 ,

12、 右手握鏡臂 , 左手托鏡座 , 將顯微鏡放在自己前方稍偏左、離實(shí)驗(yàn)臺邊緣約10 15 cm 的位置上 , 右方留出一定的位置以便繪圖。（ 2）對光轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器 , 使低倍物鏡對著光孔。在鏡筒的上方裝上目鏡, 用左眼接近目鏡并注視目鏡內(nèi) , 用手來回轉(zhuǎn)動反光鏡, 當(dāng)轉(zhuǎn)到某一角度時, 左眼看到了一個圓形的、明亮的視野, 對光就完成了。（ 3）壓片是指將裝片或永久切片、涂片等標(biāo)本用金屬夾固定在載物臺上。壓片時, 要使玻片上的標(biāo)本對準(zhǔn)通光孔的中心, 標(biāo)本小時尤其應(yīng)當(dāng)這樣做, 否則 , 標(biāo)本會偏出視野, 調(diào)焦時會找不到標(biāo)本。（ 4）調(diào)焦調(diào)焦時 , 要先使用低倍物鏡。下降鏡筒并用眼從側(cè)面注視物鏡下端使其接

13、近玻片, 然后左眼從目鏡往下看, 右手逆時針方向緩緩升高鏡筒, 當(dāng)升至某一高度時, 即能看到標(biāo)本的圖像。如果物像不清晰, 可以調(diào)節(jié)細(xì)準(zhǔn)焦螺旋, 直至物像清晰。如果需用高倍物鏡繼續(xù)放大, 需在低倍鏡下將觀察的目標(biāo)移到視野的中心, 然后轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器, 使高倍物鏡對著通光孔, 這時左眼從目鏡看時 , 一般能看到模糊或清晰的物像, 來回轉(zhuǎn)動細(xì)準(zhǔn)焦螺旋, 可使模糊的物像清晰。（ 5）觀察觀察時 , 要用左眼看目鏡, 右眼也要睜著以便邊觀察邊繪圖。2. 細(xì)胞的形態(tài)與其功能是統(tǒng)一的。如具有收縮功能的肌肉細(xì)胞呈條形或長梭形；神經(jīng)細(xì)胞的職能是傳遞神經(jīng)沖動, 它具有很長的細(xì)胞突, 有的可長達(dá)1 米多；植物葉表皮的保

14、衛(wèi)細(xì)胞,則呈半月形 , 兩個細(xì)胞圍成一個氣孔, 以利呼吸和蒸騰。知識閱讀顯微鏡的分辨力4 / 5影響顯微鏡成像清晰度最關(guān)鍵的問題是顯微鏡的分辨力。分辨力是指顯微鏡將物體放大成像后 , 能將物體相近兩點(diǎn)分辨清楚的距離極限。通常用 D 來代表兩點(diǎn)之間的距離 , 可通過公式換算出：0.61DN A式中 代表光波波長；N A 為鏡口率 , 亦稱數(shù)字孔徑 , 是 numerical aperture的縮寫 ,或簡寫為A。 D 值越小 , 分辨力越高。顯微鏡的物鏡和聚光鏡上都注有鏡口率的數(shù)值, 如低倍鏡的為 0.28, 高倍鏡的為1.25, 放大倍數(shù)越大, 要求鏡口率越大。從上面的分辨力公式我們可以看出,

15、 要想得到高分辨力則要縮短波長和加大鏡口率。在普通光學(xué)顯微鏡中我們使用的光源為可見光（白光）, 波長為400 700 nm, 取其平均值為550 nm, 這個數(shù)值無法改變, 因而唯一能改變的數(shù)值為鏡口率（NA） , 鏡口率的計算公式如下：N A n sin 2式中： n=物鏡至標(biāo)本間的介質(zhì)折射率（index of refraction）； =物鏡的鏡口角（標(biāo)本在光軸的一點(diǎn)對物鏡口的張角）。因此鏡口率和n 及 sin /2 成正比。空氣的折射率為 1；水為 1.33 ；香柏油為1.515 。鏡口角總是要小于180 , 所以 sin /2 的最小值小于 1。空氣的折射率為1, 故對干燥物鏡來說, 鏡口率一般為0.05 0.95 ；而用香柏油的油鏡頭可接近于1.5 。如果用溴萘浸