《細胞是生物體結構的基本單位》知識清單一、細胞學說的建立過程1、早期探索在古代，人們就對生物有一定的觀察。比如說，古希臘的學者亞里士多德，他就對動植物進行了很多的描述。他觀察到動物和植物有不同的形態和結構，這可以算是對生物結構認識的早期萌芽。不過那時候，他還不知道細胞這種東西呢。隨著顯微鏡的發明，人們才開始真正進入到微觀世界的探索。1665年，羅伯特·虎克用自制的顯微鏡觀察軟木薄片，他看到了一個個像小房間一樣的結構，就把它們命名為“cell”，也就是細胞。這就像是我們打開了一扇通往微觀世界的小窗戶，第一次看到了細胞的模樣。當時虎克看到的其實是死細胞的細胞壁，但是這已經是非常了不起的發現了。荷蘭的列文虎克也很厲害，他用自制的顯微鏡觀察到了很多活細胞，像細菌、紅細胞等。這就好比我們之前只看到了房子的框架（細胞壁），現在看到房子里還有各種各樣的小居民（活細胞里的各種結構和物質）在活動呢。2、細胞學說的提出德國的植物學家施萊登和動物學家施旺共同提出了細胞學說。他們通過對植物和動物細胞的大量研究，總結出了以下幾點重要內容：細胞是一個有機體，一切動植物都由細胞發育而來。這就像我們建房子，不管是高樓大廈（復雜的動植物體）還是小茅屋（簡單的生物結構），都是由一塊一塊的小磚頭（細胞）堆砌起來的。比如說我們吃的蘋果，從一個小小的蘋果種子開始，這個種子里的細胞不斷分裂、分化，最后長成了一個大大的蘋果，這個蘋果里有果肉細胞、果皮細胞等各種細胞。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。就像我們身體里的每個細胞，都有自己的工作。比如紅細胞負責運輸氧氣，白細胞負責抵御病菌。它們自己有自己的小生活（細胞內部的代謝等活動），但是又和其他細胞一起合作，讓我們的身體這個大整體正常運轉。如果紅細胞罷工了（比如出現貧血等疾?。?，我們的身體就會出現問題，就像一個團隊里有人不干活了，整個團隊的工作效率就會下降。新細胞可以從老細胞中產生。就像家里的小動物繁殖一樣，老的細胞會產生新的細胞。比如說我們皮膚受傷了，傷口周圍的老細胞就會分裂產生新的細胞來修復傷口，這就像老母雞孵小雞，老細胞孕育出新細胞來保持生物體的完整性。3、細胞學說的修正和發展后來，德國的魏爾肖提出“細胞通過分裂產生新細胞”，這對細胞學說進行了重要的修正和補充。這就好比我們之前知道新細胞是從老細胞來的，但是不知道具體怎么來的，現在知道是通過分裂這種方式了。就像一棵大樹，樹干上的老細胞不斷分裂，產生新的樹枝和樹葉的細胞，讓大樹不斷生長。二、細胞是生物體結構的基本單位的證據1、單細胞生物單細胞生物是由一個細胞構成的生物，它們能獨立完成各種生命活動。比如說草履蟲，這是一種很常見的單細胞生物。它就像一個小小的工廠，雖然只有一個細胞，但是什么都能干。它有纖毛，可以在水中游動，就像小船的槳一樣；它還有口溝，可以攝食，把食物吞進細胞里；在細胞內有食物泡，就像我們的胃一樣，可以消化食物；有伸縮泡，可以調節細胞內的水分平衡，就像我們身體里的泌尿系統一樣。這說明一個細胞就可以構成一個完整的生命體，能夠進行運動、攝食、消化、排泄等生命活動，所以細胞是生物體結構的基本單位。還有變形蟲，它可以通過改變自己的形狀來移動和捕食。它沒有固定的形態，就像一團會變形的小果凍。它伸出偽足，把食物包裹起來，然后在細胞內進行消化。這也是單細胞生物能夠獨立完成生命活動的很好的例子。2、多細胞生物在多細胞生物中，各種細胞分工合作，共同構成生物體。就拿我們人類來說吧，我們的身體里有各種各樣的細胞。皮膚細胞構成了我們身體的第一道防線，防止病菌入侵；肌肉細胞可以收縮和舒張，讓我們能夠運動，就像發動機一樣；神經細胞可以傳遞信息，就像電話線一樣，把我們身體各個部分連接起來，讓我們能夠感知外界的刺激并且做出反應。如果把我們的身體比作一個復雜的機器，那么細胞就是這個機器里的一個個小零件，缺了任何一個都不行。植物也是一樣，植物的根細胞負責吸收水分和礦物質，就像小吸管一樣；葉肉細胞里有葉綠體，可以進行光合作用，制造有機物，就像小工廠里的生產車間；莖中的導管細胞可以運輸水分和無機鹽，篩管細胞可以運輸有機物，它們就像植物體內的運輸管道。這些細胞共同協作，讓植物能夠生長、繁殖、適應環境等。三、細胞的大小、形態和功能多樣性1、細胞的大小細胞的大小差別很大。最小的細胞是支原體，它的大小只有0.10.3微米，小得我們用肉眼根本看不見，得用高倍顯微鏡才能看到。這就像一粒超級微小的塵埃，在微觀世界里默默存在著。而最大的細胞是鴕鳥蛋的卵黃，它的直徑可以達到5厘米左右。這就像一個小乒乓球那么大，和支原體相比，簡直是一個巨無霸。不過，一般來說，細胞的大小是在1100微米之間。細胞的大小為什么會有這么大的差別呢？這和它們的功能是有關系的。比如說，支原體這種非常小的細胞，它的結構比較簡單，功能相對單一，不需要太大的空間。而像鴕鳥蛋的卵黃，它里面儲存了很多營養物質，是為了給胚胎發育提供能量和營養，所以比較大。2、細胞的形態細胞的形態也是多種多樣的。有球形的，像我們的紅細胞，它是雙凹圓盤狀的，這種形狀有利于它在血管里快速流動，還能增加表面積，更好地進行氣體交換。就像一個小小的扁扁的飛碟，在血管這個“宇宙通道”里穿梭。還有柱狀的細胞，像植物的葉肉細胞，這種形狀有利于它們排列整齊，接受陽光照射，進行光合作用。就像一個個小柱子整齊地排列在葉片里，等待陽光的“檢閱”。還有神經細胞，它有長長的突起，就像樹枝一樣，有的突起可以長達1米多呢。這些突起可以把神經信號快速傳遞到很遠的地方，就像電線一樣，把電信號從發電廠（神經中樞）傳輸到各個用電設備（身體的各個器官和組織）。3、細胞的功能多樣性細胞的功能是多種多樣的。除了前面提到的紅細胞運輸氧氣、白細胞抵御病菌、葉肉細胞進行光合作用等功能外，還有很多細胞有特殊的功能。比如說胰島細胞，它可以分泌胰島素，調節我們身體里的血糖水平。當我們吃了很多糖之后，血糖升高，胰島細胞就會分泌胰島素，讓血糖降低到正常水平。這就像一個小小的血糖管理員，時刻監控著我們身體里的血糖情況。還有生殖細胞，像精子和卵細胞，它們的功能是把親代的遺傳信息傳遞給子代，就像傳遞生命的接力棒一樣。精子像一個小小的蝌蚪，它有長長的尾巴，可以游動，去尋找卵細胞。卵細胞則比較大，里面儲存了很多營養物質，為受精卵的發育提供能量和營養。四、細胞的基本結構1、細胞膜細胞膜是細胞的邊界，就像一個國家的邊境線一樣，把細胞內部和外部環境分隔開來。它有控制物質進出細胞的功能，就像邊境的海關一樣。一些小分子物質，像氧氣、二氧化碳等，可以自由通過細胞膜；而一些大分子物質，像蛋白質、多糖等，進出細胞膜就需要細胞膜上的一些特殊結構來幫忙了。比如說，細胞膜上有載體蛋白，就像小卡車一樣，可以把一些物質運輸到細胞里面或者運出細胞。細胞膜還具有進行細胞間信息交流的功能。就像人與人之間需要交流一樣，細胞與細胞之間也需要交流。比如說，當我們的身體受到病菌入侵的時候，免疫細胞之間會通過細胞膜上的一些信號分子來傳遞信息，然后一起去對抗病菌。2、細胞質細胞質是細胞膜以內、細胞核以外的部分。它就像一個大的活動場地，里面有很多重要的結構和物質。細胞質里有細胞質基質，這是一種透明的膠狀物質，里面有很多酶，這些酶就像小工人一樣，在細胞質基質里進行著各種各樣的化學反應，為細胞的生命活動提供能量和物質。細胞質里還有細胞器，細胞器就像場地里的各種小工廠一樣，每個細胞器都有自己的功能。比如說線粒體，它是細胞進行有氧呼吸的主要場所，就像細胞里的發電廠一樣，為細胞提供能量。還有葉綠體，它是植物進行光合作用的場所，就像一個綠色的小工廠，把光能轉化為化學能，制造出有機物。3、細胞核細胞核是細胞的控制中心，就像一個軍隊的司令部一樣。細胞核里有遺傳物質DNA，DNA就像一本本的遺傳密碼手冊，里面記錄了細胞應該怎么生長、發育、繁殖等各種信息。細胞核可以控制細胞的代謝、生長、分化等生命活動。比如說，當我們的身體需要產生更多的紅細胞時，細胞核就會接收到信號，然后控制細胞進行分裂和分化，產生更多的紅細胞。細胞核還有核膜，核膜把細胞核和細胞質分隔開來，但是核膜上有核孔，就像城門一樣，可以讓一些物質進出細胞核，像mRNA（信使RNA）就可以通過核孔從細胞核到細胞質，把遺傳信息傳遞出去，指導蛋白質的合成。五、細胞結構與功能的統一性1、結構決定功能細胞的結構和功能是相統一的。比如說線粒體，它的內膜向內折疊形成嵴，這種結構大大增加了內膜的表面積。為什么要這樣呢？因為線粒體是進行有氧呼吸的主要場所，有氧呼吸的很多反應都需要在內膜上進行，內膜表面積增大了，就可以容納更多的酶和反應物質，從而提高有氧呼吸的效率。這就像我們建工廠，如果要生產更多的產品，就需要更大的廠房面積來放置設備和原料一樣。再比如說葉綠體，它有雙層膜結構，內部還有類囊體堆疊形成基粒。這種結構有利于捕獲光能，因為類囊體薄膜上有很多光合色素，基粒的結構可以讓光合色素更有效地吸收和傳遞光能，從而提高光合作用的效率。這就像我們給太陽能板設計一個特殊的結構，讓它能夠更好地吸收陽光一樣。2、功能影響結構細胞的功能也會影響它的結構。比如說肌肉細胞，因為它的功能是收縮和舒張，所以它里面有很多肌纖維，這些肌纖維的排列和結構都是為了能夠更好地實現肌肉的收縮和舒張功能。如果肌肉細胞不需要進行收縮和舒張功能，它就不會有這樣的結構了。就像一個專門用來裝水的容器，如果它不需要裝水了，可能就會被改造成其他的形狀或者結構。六、典型問題1、細胞學說的意義是什么？細胞學說的建立揭示了細胞的統一性和生物體結構的統一性。這就像我們發現了世界上所有的房子（生物體）雖然外觀和用途不同，但是都是由磚頭（細胞）組成的一樣。它使人們認識到各種生物之間存在著共同的結構基礎，為生物的進化研究提供了依據。比如說，我們知道所有的生物都是由細胞構成的，那么在研究生物進化的時候，就可以從細胞這個基本單位出發，去探究生物是如何從簡單到復雜、從低等到高等進化的。細胞學說的建立還推動了生物學的發展，讓更多的科學家開始關注細胞這個微觀世界，對細胞的結構、功能、代謝等方面進行更深入的研究。2、如何理解細胞是生物體結構的基本單位？從單細胞生物來看，一個細胞就可以完成所有的生命活動，像前面提到的草履蟲和變形蟲。這說明細胞本身就是一個完整的生命結構。在多細胞生物中，雖然細胞有了分工，但是它們仍然是構成生物體的基本單位。就像一個龐大的建筑工程，雖然有各種各樣的工人（不同類型的細胞），但是都是從一塊塊磚頭（細胞）開始的。而且細胞之間的聯系非常緊密，共同協作來維持生物體的生命活動。如果細胞結構被破壞，生物體的生命活動就會受到影響。比如說，如果我們的皮膚細胞受到嚴重損傷，我們的身體就會失去保護，容易受到病菌入侵等危害。3、細胞的大小、形態和功能多樣性之間有什么聯系？細胞的大小、形態和功能多樣性是相互關聯的。細胞的大小和形態往往是適應其功能的。比如說，紅細胞的雙凹圓盤狀形態和較小的體積，是為了更好地在血管里運輸氧氣和二氧化碳，增加表面積，便于氣體交換。而植物的根毛細胞，它的細胞壁向外突出形成根毛，這種形態可以增加它與土壤的接觸面積，有利于吸收水分和礦物質，這也是和它的功能相適應的。細胞功能的多樣性也決定了細胞大小和形態的多樣性。不同的功能需要不同的結構來支持，而大小和形態是結構的一部分。例如，神經細胞需要長距離傳遞信息，所以有長長的突起，這種形態是為了滿足它的功能需求，而這種功能需求也導致了神經細胞在大小和結構上與其他細胞的不同。一、選擇題1、最早觀察到細胞的科學家是（）A.亞里士多德B.羅伯特·虎克C.列文虎克D.施萊登答案：B。羅伯特·虎克在1665年用自制顯微鏡觀察軟木薄片時首次看到了細胞。2、細胞學說的內容不包括（）A.細胞是一個有機體，一切動植物都由細胞發育而來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的生命起作用C.新細胞可以從老細胞中產生D.細胞通過有絲分裂產生新細胞答案：D。細胞學說最初提出新細胞可以從老細胞中產生，后來魏爾肖提出細胞通過分裂產生新細胞，但這不是細胞學說最初的內容。3、下列關于單細胞生物的敘述，正確的是（）A.單細胞生物不能獨立完成生命活動B.單細胞生物的細胞結構簡單，不具有細胞膜C.草履蟲是單細胞生物，能進行攝食、消化等生命活動D.單細胞生物對人類都是有害的答案：C。草履蟲是單細胞生物，它能獨立完成攝食、消化等生命活動。單細胞生物有的對人類有益，有的有害。單細胞生物都有細胞膜。4、細胞的控制中心是（）A.細胞膜B.細胞質C.細胞核D.細胞器答案：C。細胞核是細胞的控制中心，里面有遺傳物質DNA，控制著細胞的代謝、生長、分化等生命活動。二、簡答題1、簡述細胞學說建立的過程及意義。過程：1665年，羅伯特·虎克觀察軟木薄片發現細胞；之后列文虎克觀察到很多活細胞。19世紀，施萊登和施旺共同提出細胞學說，內容包括細胞是一個有機體，一切動植物都由細胞發育而來；細胞是一個相對獨立的單位，既有自己的生命，又對整體生命起作用；新細胞可以從老細