2022-2023學年蘇教版（2019）必修一 2.1　細胞學說-現代生物學的“基石”學案

第一節(jié)細胞學說——現代生物學的“基石”課標內容要求核心素養(yǎng)對接1．說明有些生物體只有一個細胞，而有的由很多細胞構成，這些細胞形態(tài)和功能多樣，但都具有相似的基本結構。2．使用光學顯微鏡觀察各種細胞，并結合電鏡照片分析細胞的亞顯微結構。1．生命觀念——通過觀察多種多樣的細胞，理解各種細胞既具有相似的基本結構，在形態(tài)與功能上又有顯著差異，進而形成細胞和生物體既具有統(tǒng)一性，又具有差異性的觀念。2．科學思維——分析細胞學說建立的過程，領悟科學發(fā)現的特點。3．科學探究——能熟練操作光學顯微鏡，增強科學實驗技能。通過觀察增加感性認識，克服對微觀結構認識的困難，領悟科學思想和方法。一、細胞學說的建立與發(fā)展1．建立者：施萊登和施旺。2．發(fā)展過程(1)1830年前后，英國植物學家布朗命名了“細胞核”。(2)之后，德國植物學家施萊登證實了“細胞核”的存在。(3)1838年，施萊登提出：“植物，不論發(fā)展到多么高級，都是由充分個體化的、各自獨立的、分離的物體組成的聚合體，這些物體就是細胞?！?4)1839年，德國動物學家施旺指出：“細胞是有機體，整個動物和植物都是細胞的集合物，它們依照一定的規(guī)律排列在動物和植物體內?！?5)1854年前后，一些德國科學家，證明了生物個體發(fā)育的過程就是細胞不斷增殖和分化的連續(xù)過程。(6)1858年，德國科學家魏爾肖指出：“細胞是先前存在的細胞通過分裂產生的，細胞是一個相對獨立的生命活動的基本單位?！?．內容一切動物和植物都是由細胞組成的，細胞是一切動物和植物體的基本單位。4．意義將動物和植物統(tǒng)一到細胞水平，這對現代生物學的發(fā)展具有重要意義。二、生物學研究的重要工具——顯微鏡1．光學顯微鏡(1)定義：光學顯微鏡是由一個或幾個透鏡以及其他機械結構組成的光學儀器。(2)構造①光學部分由目鏡、物鏡、聚光器和反光鏡組成。②機械部分由鏡筒、載物臺、物鏡轉換器、粗準焦螺旋、細準焦螺旋、鏡臂和鏡座等組成。(3)成像過程：在觀察玻片標本時，被觀察的物體經過物鏡和目鏡的兩次放大，所以，物像的放大倍數是物鏡放大倍數與目鏡放大倍數的乘積。2．電子顯微鏡(1)20世紀30年代初，德國青年科學家盧斯卡等利用高能電子束波長很短的特點，制造出能夠放大10000倍的電子顯微鏡，并于1986年獲得諾貝爾物理學獎。(2)常用的電子顯微鏡有透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡。三、細胞的大小和形態(tài)1．生物體的構成：除了病毒外，所有生物體都是由細胞構成的。2．細胞的形態(tài)和大小(1)不同生物的細胞形態(tài)和大小不同。(2)同一生物不同組織的細胞形態(tài)和大小不同。(3)在同一生物的相同組織中，細胞的大小也不一樣。(4)同一個細胞，處在不同的發(fā)育階段，其大小也會改變。(5)細胞的形態(tài)多種多樣，有球體、多面體、紡錘體和柱狀體等。3．細胞的大小、形態(tài)與其生理功能是相適應的。四、顯微鏡的使用1．正確使用光學顯微鏡的高倍鏡(1)若需要將物像進一步放大，可使用高倍物鏡觀察。首先在低倍鏡下移動玻片標本，將要觀察的目標移到視野中央，再轉動轉換器，直到高倍物鏡與鏡筒成一直線?！班粥币宦暠硎疚镧R旋轉到位。(2)調節(jié)聚光器。聚光器一般由聚光透鏡、光圈和升降螺旋組成。調節(jié)升降螺旋，聚光透鏡將由反光鏡反射過來的光線聚焦在樣品上，再調節(jié)光圈的大小，物像將變得更加明亮、清晰。(3)調節(jié)細準焦螺旋，進一步觀察物像。(4)整理顯微鏡：每次觀察結束后，先移去玻片標本，清理好載物臺；轉運轉換器，使物鏡偏向兩側；將鏡筒下降到最低處，再將反光鏡豎立。2．使用光學顯微鏡觀察各種各樣的細胞(1)實驗目的：掌握顯微鏡的使用方法。(2)實驗步驟①觀察菠菜葉表皮細胞ⅰ.將載玻片擦拭干凈，在其中央滴一滴清水。ⅱ.用鑷子夾取菠菜葉下表皮，將其浸入載玻片中央的水滴中并展平，以防止由于細胞的重疊而影響觀察效果。ⅲ.用鑷子夾起蓋玻片，使其一邊先接觸載玻片中央的水滴邊緣，然后輕輕蓋在菠菜葉下表皮上，避免產生氣泡，用吸水紙吸去蓋玻片周圍多余的水。ⅳ.將制作好的玻片標本放到顯微鏡下觀察，記錄所觀察到的現象。②觀察人口腔上皮細胞ⅰ.將載玻片擦拭干凈，在其中央滴一滴質量分數為0.9%的生理鹽水。ⅱ.用牙簽輕輕刮取自己的口腔內側，將牙簽上的刮取物涂布在生理鹽水中，蓋上蓋玻片。ⅲ.口腔上皮細胞無色，為便于觀察，需要染色。染色時，在蓋玻片的一側滴一滴稀碘液，在另一側用吸水紙吸引。ⅳ.將制作好的臨時玻片標本放到顯微鏡下觀察，記錄所觀察到的現象。③觀察人的骨組織、肌肉組織和神經組織的永久玻片標本，并繪制所觀察到的細胞物像。判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)1．細胞學說認為“一切動物和植物都是由細胞組成的”。 ()2．細胞學說主要闡明了細胞的多樣性。 ()3．顯微鏡下成的是倒像，上下、左右都倒置。 ()4．顯微鏡的目鏡帶螺紋，放大倍數越大，就越短。 ()5．顯微鏡的放大倍數指的是面積的放大。 ()6．顯微鏡放大倍數越大，觀察到的細胞數目越多。 ()提示：1.√2．×細胞學說主要闡明了細胞的統(tǒng)一性和生物體結構的統(tǒng)一性。3．√4．×顯微鏡的目鏡是不帶螺紋的，放大倍數越大，就越短。5．×顯微鏡的放大倍數指的是長度或寬度的放大。6．×顯微鏡放大倍數越大，觀察到的細胞數目越少。細胞學說的建立與發(fā)展1．細胞學說的建立過程列文虎克→制作顯微鏡，觀察描述了運動的原生動物、游動的精子和細菌↓布朗→命名了“細胞核”↓施萊登→證實了“細胞核”的存在↓指出細胞是構成植物的基本單位↓施旺→指出：“細胞是有機體，整個動物和植物都是細胞的集合物，它們依照一定的規(guī)律排列在動物和植物體內?！薄┤R登和施旺→共同創(chuàng)建細胞學說↓一些德國科學家→證明了生物個體發(fā)育的過程就是細胞不斷增殖和分化的連續(xù)過程↓魏爾肖→指出：“細胞是先前存在的細胞通過分裂產生的，細胞是一個相對獨立的生命活動的基本單位?！?．細胞學說的三個“未涉及”和兩個“統(tǒng)一”(1)三個“未涉及”①未涉及原核細胞；②未涉及病毒；③未涉及生物或細胞間的“差異性”。(2)兩個“統(tǒng)一”①統(tǒng)一了“動植物”——均由細胞和細胞產物構成。②統(tǒng)一了“細胞”——均有自己的生命又對整體生命起作用；新細胞均來自老細胞。觀察法和歸納法(1)觀察法①概念：人們在自然發(fā)生的條件下，通過感官或借助于儀器，有目的、有計劃地考察研究對象，從而獲得有關經驗性材料的方法。②要求：觀察時要全面、細致和實事求是，并及時記錄下來。(2)歸納法的兩種類型①完全歸納法：把某類事物的全部個體都研究一番，再經歸納得出結論，這種方法實際應用中工作量大，并且有時相當困難。②不完全歸納法：最常用的是最簡單的枚舉法，在進行歸納時不可能窮盡所有的個別，因此歸納出來的結論不一定是正確的，還需要演繹推理進行論證。深化探究：1.新細胞只能通過老細胞分裂產生嗎？提示：不是。除了細胞分裂會產生新細胞外，細胞融合也會導致新細胞的形成，如精子與卵細胞結合形成受精卵。2.下圖1是幾種病毒的結構，圖2是噬菌體侵染大腸桿菌的過程圖，請分析回答下列問題：(1)上面幾種病毒有沒有細胞結構？它們在結構上有什么共同點？(2)結合圖2分析，病毒的生活方式如何？為什么病毒不能獨立完成生命活動？提示：(1)病毒沒有細胞結構；它們主要由蛋白質外殼和遺傳物質構成。(2)寄生。因為病毒沒有細胞結構，沒有實現新陳代謝所必需的基本系統(tǒng)，所以只有依靠宿主細胞才能產生子代，并完成正常的生命活動。1．細胞學說的建立過程，是一個在科學探究中開拓、繼承、修正和發(fā)展的過程，充滿了耐人尋味的曲折，下列說法正確的是()A．魏爾肖是細胞的命名者B．德國科學家施萊登和施旺是細胞的發(fā)現者和命名者C．細胞是先前細胞通過分裂產生的，這是魏爾肖對細胞學說的重要補充D．細胞是一個絕對獨立的單位C[英國科學家羅伯特·胡克是細胞的命名者；德國科學家施萊登和施旺是細胞學說的主要建立者；細胞是一個相對獨立的生命活動的基本單位。]2．下列與細胞學說相關的敘述，錯誤的是()A．揭示了細胞的統(tǒng)一性和生物體結構的統(tǒng)一性B．使人們認識到一切生物都是由細胞構成的C．細胞是一個相對獨立的單位，既有它自己的生命，又對與其他細胞共同組成的整體的生命起作用D．該學說的創(chuàng)立標志著生物學的研究進入細胞水平，極大地促進了生物學的研究進程B[細胞學說主要闡明了細胞的統(tǒng)一性和生物體結構的統(tǒng)一性，A正確；病毒無細胞結構，細胞學說指出一切動植物都由細胞發(fā)育而來，并由細胞和細胞產物所構成，B錯誤；由細胞學說的內容可知，細胞是一個相對獨立的單位，既有它自己的生命，又對與其他細胞共同組成的整體的生命起作用，C正確；細胞學說的創(chuàng)立標志著生物學的研究進入了細胞水平，極大地促進了生物學的研究進程，D正確。]生物學研究的重要工具——顯微鏡1．放大倍數相關分析2．顯微鏡的成像特點及裝片的移動規(guī)律(1)顯微鏡下所成的像是倒立且放大的虛像。倒立是指上下、左右均是顛倒的，相當于將觀察物水平旋轉180度。(2)裝片的移動規(guī)律：相對于視野中央，物像偏向哪個方向，裝片就移向哪個方向，即“偏向哪兒向哪兒移”。3．高倍鏡使用的“四字訣”(1)找：在低倍鏡下“找”到目標?(2)移：“移”動裝片，使目標位于視野中央?(3)轉：“轉”動轉換器，換用高倍鏡?(4)調：“調”節(jié)細準焦螺旋，使物像清晰4．視野中污點的位置判斷(1)污物可能存在的位置是：物鏡、目鏡和裝片。(2)污物位置的快速確認方法：分別移動載玻片、物鏡和轉動目鏡，觀察污物是否移動，來判斷污物所處的位置。轉動裝片eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(動→在裝片上,不動→轉動目鏡\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(動→在目鏡上,不動→在物鏡上))))5．特殊情況(1)若視野中出現一半亮一半暗則可能是反光鏡的調節(jié)角度不對。(2)若觀察花生切片標本材料一半清晰一半模糊不清，則可能是由花生切片厚薄不均勻造成的。(3)顯微鏡視野中氣泡與細胞的判定：在顯微鏡的視野中，氣泡有粗而黑的邊緣，形狀呈圓形、橢圓形或不規(guī)則形，里面往往一片空白，用鑷子尖輕輕壓一下蓋玻片，氣泡就會變形或移動。而細胞則不會變形，且具有一定的形態(tài)結構。6．電子顯微鏡的類型和成像原理類型透射電子顯微鏡掃描電子顯微鏡原理將樣品制成超薄切片，讓電子穿透切片，經過電磁透鏡放大成像利用高能電子束在細胞等樣品的表面掃描，最終形成反映樣品表面形態(tài)和結構特征的圖像應用觀察細胞內部的細微結構觀察細胞等樣品的表面形態(tài)和結構目前使用的電子顯微鏡已經能把觀察的物體放大上百萬倍。正是由于顯微鏡和相關技術的不斷發(fā)展，細胞內部和表面的精細結構才不斷被揭示和認識。深化探究：下圖①②分別是在高倍鏡和低倍鏡下看到的細胞，③④⑤⑥分別是放大倍數不同的目鏡和物鏡，請分析回答下列問題：1．結合圖①～⑥所示，從以下方面比較低倍鏡和高倍鏡，完成以下表格：項目目鏡長度物鏡長度物鏡與玻片的距離細胞數目細胞大小視野范圍視野亮度放大倍數低放大倍數高提示：長短遠多小大亮短長近少大小暗2．高倍鏡的使用步驟是找→移→轉→調，能否將“移”和“轉”顛倒順序？為什么？提示：不能，因為高倍鏡的視野范圍小，如果不先將物像移到視野中央就直接換成高倍鏡，可能在高倍鏡下找不到物像。3．高倍鏡下，為使物像清晰，應該調節(jié)細準焦螺旋而不是粗準焦螺旋，為什么？提示：高倍鏡下，物鏡與玻片的距離近，因調節(jié)粗準焦螺旋會導致鏡筒調節(jié)幅度過大，容易壓碎裝片或損壞物鏡鏡頭，且容易錯過清晰物像。4．甲、乙兩圖分別為10×物鏡和10×目鏡下的觀察結果，若將物鏡換為40×，則能觀察到的細胞數目分別為多少？試總結規(guī)律。提示：甲為4個，乙為4個。相關規(guī)律：①細胞在視野中呈單行或單列排布，計算時只考慮長度或寬度：放大后視野中的細胞數＝放大前視野中的細胞數×eq\f(放大前放大倍數,放大后放大倍數)。②細胞在視野中呈充滿排布狀況時，計算時要考慮面積的變化：放大后視野中的細胞數＝放大前視野中的細胞數×(eq\f(放大前放大倍數,放大后放大倍數))2。1．如下圖所示，圖甲中①②表示目鏡，③④表示物鏡，⑤⑥表示物鏡與載玻片之間的距離，圖乙和圖丙分別表示不同物鏡下觀察到的圖像。下列描述正確的是()A．①比②的放大倍數大，③比④的放大倍數小B．把視野里的標本從圖中的乙轉為丙時，應選用③，同時提升鏡筒C．從圖中的乙轉為丙，正確調節(jié)順序：轉動轉換器→調節(jié)光圈→移動標本→轉動細準焦螺旋D．若使物像放大倍數最大，圖甲中的組合一般是②③⑤D[①②為目鏡，目鏡越短，放大倍數越大，所以①比②的放大倍數??；③④為物鏡，物鏡越長，放大倍數越大，所以③比④的放大倍數大，A項錯誤；把視野里的標本從圖中的乙轉為丙后，放大倍數增大，應選用③高倍物鏡，轉換時不應隨意提升鏡筒，B項錯誤；從圖中的乙轉為丙，即低倍鏡換成高倍鏡，移動標本的操作應在轉動轉換器之前進行，C項錯誤；由于物鏡與玻片標本之間的距離越短，放大倍數越大，所以⑤比⑥的放大倍數大，因此要使物像放大倍數最大，應選擇圖甲中的組合一般是②③⑤，D項正確。]2．(多選)下列關于使用光學顯微鏡的敘述錯誤的是()A．因為蘚類植物的葉片大，在高倍顯微鏡下容易找到，所以可以直接使用高倍物鏡觀察B．若目鏡放大倍數是10×，物鏡放大倍數是40×，則被觀察的細胞面積放大400倍C．換用高倍鏡后，必須先用粗準焦螺旋調焦，再用細準焦螺旋調至物像最清晰D．為了使高倍鏡下的視野亮一些，可以調節(jié)聚光器或使用凹面反光鏡ABC[使用顯微鏡觀察時，必須先在低倍鏡下找到觀察對象，再換用高倍鏡觀察，A錯誤；顯微鏡放大的是物體的長度或寬度，故被觀察的細胞的長度或寬度放大400倍，B錯誤；換用高倍鏡后，只能用細準焦螺旋調至物像清晰，C錯誤；聚光器可以調節(jié)光線強弱，凹面反光鏡集中光線的能力更強，D正確。](1)顯微鏡使用中的2個易錯點①使用顯微鏡的基本原則是“先低后高不動粗”，即先用低倍鏡觀察，找到要觀察的物像，移到視野中央，再使用高倍鏡；換用高倍鏡后只能使用細準焦螺旋，不能使用粗準焦螺旋。②若看到的視野一半亮一半暗時，應調反光鏡，不能調光圈。(2)高倍顯微鏡使用中容易出現的錯誤操作①移動裝片方向錯誤，導致物像沒有移向視野中央，反而移向視野之外。②總是選用大光圈和凹面鏡，錯誤地認為視野亮度越大越好。實際上，在標本染色較深、透光性較差、視野相對較暗的情況下，宜選用凹面鏡和大光圈以增大通光量。但在觀察沒有染色的透明對象時，選用平面鏡和小光圈，視野亮度更適宜。細胞的大小和形態(tài)1．細胞的大小和形態(tài)(1)生物體的結構單位①除了病毒外，所有生物體都是由細胞構成的。②細胞既是生物體的基本結構單位，又是基本功能單位。(2)細胞的大小各不相同不同生物的細胞大小不同；同一生物個體不同組織器官的細胞大小也不同。①有的細胞用肉眼就能看見，如鳥類的卵細胞。②大多數細胞的直徑在10～100μm范圍內，可用低倍光學顯微鏡觀察。③有些細胞的直徑只有0.5～5.0μm，要用高倍光學顯微鏡或電子顯微鏡才能觀察到，如細菌。一般來說，動植物細胞的體積大于微生物細胞，高等動物的卵細胞大于體細胞。(3)細胞的形態(tài)各種各樣不同生物的細胞形態(tài)不同；同一生物個體的不同組織器官的細胞形態(tài)也不相同。(4)細胞的大小、形態(tài)與其生理功能是相適應的。2．使用光學顯微鏡觀察各種各樣的細胞深化探究：1.觀察人口腔上皮細胞時，為什么需要染色？提示：口腔上皮細胞無色，所以需要染色才能觀察到。2．菠菜葉下表皮細胞和人口腔上皮細胞為什么要放到不同的溶液中？提示：為了維持各自細胞的形態(tài)，需要將不同的材料放到不同的溶液中；菠菜葉下表皮細胞放到清水中，人口腔上皮細胞則放到質量分數為0.9%的生理鹽水中。1．下列關于細胞形態(tài)與功能的敘述中，錯誤的是()A．肌肉細胞呈長條形或梭形，有利于收縮和舒張，產生運動B．人的紅細胞呈兩面凹圓餅狀，增大了細胞質膜面積，有利于氣體交換C．神經細胞的突起呈纖維狀，有利于提高神經沖動的傳遞效率D．植物的葉表皮細胞呈半圓狀，有利于控制葉片的呼吸和蒸騰作用D[形態(tài)與功能的統(tǒng)一是有機體細胞的一個重要特征，并且分化程度越高的細胞此特征越明顯，比如葉表皮的保衛(wèi)細胞呈啞鈴狀，有利于控制葉片的呼吸和蒸騰作用，但不是所有葉表皮細胞都有此特點。]2．下列關于使用顯微鏡觀察各種各樣的細胞的敘述中，錯誤的是()A．可選用菠菜葉的下表皮或人口腔上皮細胞為實驗材料B．可直接觀察生物細胞的永久玻片標本C．用鑷子夾取菠菜葉的下表皮，將其浸入載玻片中央的生理鹽水中并展平D．用牙簽刮取口腔內側，將刮取物涂布在質量分數為0.9%的生理鹽水中C[用鑷子夾取菠菜葉的下表皮，將其浸入載玻片中央的清水中并展平。][課堂小結]知識網絡構建核心語句背誦1.施萊登和施旺共同提出：一切動物和植物都是由細胞組成的，細胞是一切動物和植物體的基本單位。2.顯微鏡最終觀察到的物像的放大倍數是物鏡與目鏡放大倍數的乘積。3.光學顯微鏡是由一個或幾個透鏡以及其他機械結構組成的光學儀器。4.常用的電子顯微鏡有透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡。5.除了病毒外，所有生物體都是由細胞構成的。6.不同生物的細胞大小各不相同，即使在同一生物體的相同組織中細胞的大小也可能不一樣。7.細胞的大小、形態(tài)與其生理功能是相適應的。1．下列關于細胞學說的敘述中，錯誤的是()A．新細胞是由老細胞分裂產生的B．細胞是一個相對獨立的單位，既有它自己的生命，又對與其他細胞共同組成的整體生命起作用C．細胞是一個有機體，一切動植物都由細胞發(fā)育而來，并由細胞和細胞產物所構成D．施萊登和施旺通過對一切生物細胞的研究，揭示了細胞的統(tǒng)一性和生物體結構的統(tǒng)一性并建立了細胞學說D[施萊登和施旺只研究了部分生物的細胞。]2．(多選)19世紀，德國植物學家施萊登觀察植物的結構，得出細胞是構成植物的基本結構。之后，施旺將這一結論推廣到動物細胞，由此共同創(chuàng)立了細胞學說。再之后，魏爾肖指出“細胞是先前存在的細胞通過分裂產生的，細胞是一個相對獨立的生命活動的基本單位。”從而完善了細胞學說。細胞學說()A．是通過觀察和分離細胞結構后創(chuàng)立的B．是由施萊登和施旺兩人創(chuàng)立并完善的C．使人們對生命的認識進入細胞水平D．使動物和植物通過細胞這一共同的結構統(tǒng)一起來CD[細胞學說是通過觀察動植物的結構后創(chuàng)立的，但是并沒有觀察到細胞的結構和分離細胞，A項錯誤；細胞學說是多位科學家共同研究的結晶，主要建立者是德國科學家施