思考与讨论) 细胞一定要有细胞核吗?一定要有染色俸吗?图1-4和图1-5中的拟核是什么物质呢? 原核细胞具有与真核细胞相似的细胞膜和细胞质,没 有由核膜包被的细胞核,也没有染色体,但有一个环状的 DNA分子,位于无明显边界的区域,这个区域叫做拟核。真 核细胞染色体的主要成分也是DNA。DNA与细胞的遗传和 代谢关系十分密切。这让我们再一次看到了真核细胞和原 核细胞的统一性 细胞学说建立的过程 通过对动植物细胞的研究而揭示细胞统一性和生物体 结构统一性的,是建立于19世纪的细胞学说( cell theory), 它是自然科学史上的一座丰碑。 细胞学说的建立者主要是两位德国科学家施莱登 ( M.J. Schleiden,1804-1881)和施旺( T Schwann,1810 1882)(图1-6)。后人根据他们分别于1838年和1839年发 施莱登 表的研究结果,综合为以下要点。 1.细胞是一个有机体,一切动植物都由细胞发育 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。 施旺 细胞学说的建立过程,是一个在科学探究中开拓、继 图1-6施莱登和施旺 承、修正和发展的过程,充满了耐人寻味的曲折。 资料分析 细胞学说建立的过程 阅读和分析下面的资料,讨论相关问题,表 人体是怎样构成的?这个问题首先引起了 达你的见解 解剖学家的注意。1543年,比利时的维萨里 1.从人体的解剖和观察入手 (A. Vesalius)通过大量的尸体解剖研究,发表了 10第1章走近细胞
巨著《人体构造》,揭的一致性 示了人体在器官水平 3.理论思维和科学实验的结合 的结构。法国的比夏 18世纪,德国一位研究海洋生物的自然哲 M. F.X. Bichat)指出 学家提出,复杂的有机体都是一种球状小泡似 器官由低一层次的结 的纤毛虫的聚合体。这些纤毛虫失去了自己的 构——组织构成,并 把组织分为21种。在 独立性而将其生命从属于一个整体。这一理论 虽然缺乏实验依据,却唤起了实验科学家的注 此期间,人们已经发 意。施莱登、施旺也由此受到了启发 k 明了显微镜,可以进 施莱登通过研究植物的生长发育,首先提 行显微观察。可惜比 出细胞是构成植物体的基本单位,并把研究情 维萨里解剖工作图夏不相信显微镜,认 况告诉了施旺。当时施旺正在研究脊椎动物脊 为显微镜下观察到的是光影的假像,只相信“眼 索和软骨的结构,受到施莱登的启发后,决意要 见为实”。 证明两大有机界最本质的联系”,并发表了研 2.显微镜下的重大发现 究报告《关于动植物的结构和一致性的显微研 显微镜观察植物的木栓组织,发现由许多规则植物界的巨大屏障”,我们已推倒了分隔动 1665年,英国科学家虎克(R. Hooke)用究》。施旺还说:“现在 的小室组成,他把观察到的图像画了下来,并把 4.细胞学说在修正中前进 小室”称为cell——细胞。他既是细胞的发现 施莱登和施旺所说的“新细胞从老细胞中 者,也是命名者。 产生”,被描述为从老细跑核中长出一个新细 胞,或者是在细胞质中像结晶那样产生新细胞。 后来,施莱登的朋友耐格里( K Nageli)用显微 镜观察了多种植物生长点上新细胞的形成,发 现新细胞的产生原来是细胞分裂的结果。还有 些学者观察了动物受精卵的分裂。在此基础上, 1858年,德国的魏尔肖( R LC. Virchow)总结 出“细胞通过分裂产生新细胞”。他的名言是 所有的细胞都来源于先前存在的细胞”,这个 断言,至今仍未被推翻。 虎克时代的显微镜 虎克绘制的 木栓细胞图 在17世纪,许多显徵镜的制造者,同时 也是生物体微观结构的研究者。“工欲善其事, 必先利其器”。荷兰著名磨镜技师列文虎克 ( A, van leeuwenhoek)用自制的显微镜,观察 到不同形态的细菌、红细胞和精子等。意大利的 马尔比基( M. Malpighi)用显微镜广泛观察了 动植物的微细结构。但是,他们并没有用“细胞 来描述其发现,也没有进一步考虑生物体结构 魏尔肖在讲演 第2节组胞的多样性和统一性11
4讨论: 1.通过分桁细胞学说的建立过程,你领 3.恩格斯把细胞学说、能量转化和守恒 悟到科学发现具有哪些特点? 定律、达尔文进化论并列为19世纪自然科学 2.鈿胞学说主要是阐明了细胞的多样性·的三大发现。细胞学说的地位和意义为什么 还是生物界的统一性? 如此重要?说说你的理解。 历史上,科学家就这样“走近细胞”。但是人类的认识 永无止境,科学的脚步从未停息。今天,人们已经在分子 水平上研究细胞,在生物技术和医疗实践等广阔领域中应 用其成果。 ,练习 、基础题 1.下列关于高倍镜使用的描述,错误的是: A.先在低倍镜下看清楚,再转至高倍镜 B.先用粗准焦螺旋调节,再用细准焦螺旋调节 C.把视野调亮,图像才清晰 D.高倍镜缩小了观察的视野,放大了倍数。 答[ 人体皮肤纵切(局部)迎春叶片横切(局部) 2.观察人体皮肤纵切片和迎春叶横切片的光 3.原核细胞和真核细胞的根本区别是什么? 学显微镜图像,回答问题。 这种区别里是否包含着共性? (1)在两张切片的图像中,尽可能多地写出你 认识的细胞名称以及它们可能的功能。 二、拓展题 (2)找出比较完整的、典型的动物、植物细胞, 目前,对基因的研究可以说如火如茶,方兴未 描述它们的共同点和区别。 艾。既然生物科学的研究已经深入到基因水平,还 (3)为什么把人体皮肤和迎春叶都称为器官? 需要硏究细胞吗?说说你的看法。 谗字前沿 组装细胞 组装细胞,实际上就是要人工组装生 1990年,科学家发现人体生殖道支原 命。因为大多数科学家将生命体定义为一:体可能是最小、最简单的细胞。1995年, 个可以独立于其他细胞而生存、生长和复美国科学家文特尔( C. Venter)领导的研究 制的细胞。 小组,对这种支原体的基因组进行了测 12第1章走近细胞
序,发现它仅有480个基因。如果在480·一个细胞膜把它和环境分隔开,在培养基 个基因中辨认出对细胞生活必不可少的·中培养,让它能够生存、生长和繁殖,组 基本基因",那么就有希望人工合成这些:装细胞就成功了。科学家现在已经能够合 基因———段不很长的DNA分子。 成长度为5000个碱基对的DNA片段,文 文特尔的方法是破坏一个又一个的基特尔估计生殖道支原体的DNA的碱基对 因,看哪些基因是绝对不可或缺的,终于筛比这要多100倍,因此,DNA的人工合成 选出了300个对生命活动必·还需要方法上的创新。怎样给DNA分子包 不可少的基因,但其中100个:上细胞膜也是一个难题。他们的设想是 基因的重要性尚不清楚。 把生殖道支原体细胞的DNA破坏掉,再把 文特尔以及人工合成的基因组“注入”支原体细胞,但 其他一些科学家是目前还没有找到好的“注入”方法 认为,如果能人 请你评价一下:文特尔等人的工作和 工合成含有这·设想的科学性怎样?假若成功了,这个细 300个基因的胞是人工的还是天然的?这样的研究工作 DNA分子,再有是否会给人类的生活带来风险? 文特尔 本章小结 除病毒以外,生物以细胞为结构和功能的基本单位,生命活动离 不开细胞。 细胞是基本的生命系统。由细胞至组织,由纽织至器官,由器官 (或系统)至个体,由个体鉏成种群,不同种群及其环境形成群落,由 群落至生态系统,生物圈是最大的生态系统。这说明了生命系统存在 着不同的层次。生物科学要研究各个不同层次的生命系统及其相互关 系,首先要研究细胞。 细胞有着相似的基本结构,如细胞膜、细胞质和与遺传有关的核 物质。但是,不同生物的细胞结构又有差别。除动植物细胞的差别外 总休上看,生物界存在着真核细胞和原核鈿胞两大类细胞,它们的主 要区别是有无核膜包被的细胞核。在同一个由多鈿胞构成的生物体 内,由于细胞结构和功能的分化,构成生物体的细胞也呈现多样性 19世纪建立的细胞学说,它的基本内容阐明了动植物都以细胞为 基本单位,论证了生物界的统一性。 本幸学习了使用高倍显微镜观察细胞;还以系统的视角,分析了 生命系统的各个层次;史在分析细胞学说建立的过程中,领悟科学发 现的特,点、。这对于增强科学实验技能,领悟科学恐想和方法都是冇益的 本章小结13
自我检测 、概念检测 接成图形,直观而形象地表示出这些概念之间的关 判断题 系。这种方法可以帮助你梳理所学的知识,建立良 好的知识结构。请你分析下图,在“?处填写适 1.人的各种反射活动都需要多个细胞的参与, 当的连接词。 不可能由一个细胞独立完成,因此,细胞不可能是 生命活动的基本单位 细胞 2.生命系统的结构层次包括从原子、分子到 生物圈的各个层次。 3.原核生物中既有自养生物,又有异养生物。 真核细胞 原核细胞 具有 具有具有 选择题 .原核细胞和真核细胞最明显的区别在于:(细胞)(细胞)Q成形的细胞核)(细胞质)(细欧) A.有无核物质:B,有无细胞质 C.有无核膜;D.有无细胞膜 技能应用 答[ 2.病毒、蓝藻和酵母菌都具有的物质或结构是: 为了得到一个关于细胞大小的印象,请尝试如 A.细胞壁 B.细胞质 下练习:人脑约重1.5kg,大约有102个细胞。假 C.细胞膜; D.遗传物质。 定每个细胞完全充满水,试计算一个脑细胞的平均 答[ 大小。如果脑细胞是简单的立方体,那么这个平均 3.细胞学说揭示了 大小的脑细胞每边长度是多少?如果这些细胞铺成 A.植物细胞与动物细胞的区别 薄薄的单细胞层,这一薄层可以覆盖本书多少页? B.生物体结构的统一性; C.细胞为什么要产生新细胞 、思维拓展 D.人们对细胞的认识是一个艰难曲折的过程 答[」 生命系统由许多层次组成,其实我们周围世界 各种事物的结构或组成与此类似。你能图示你所在 画概念图 的学校的组成层次和相互关系吗?由此,你体会到 画概念图是指将一组相关概念用线条和文字连以系统的视角分析各种事物的好处有哪些? 网站登录o http:/www.sibcb.ac.cn/ http://www.zgxl.net/sljk/imgbody/xibao.htm http://www.bookzone.comtw/book/ http://www.bioon.com/cellbio.htn 14第1章走近细胞