人教新教材“细胞是生命活动的基本单位”教学参考

人教新教材“细胞是生命活动的基本单位”教学参考

1.本章思维导图

2.教学目标

2.1.分析细胞学说的建立过程，归纳出植物和动物在结构上具有一致性，认同

细胞学说的重大意义，认同细胞学说的建立是一个不断修正和发展的过程。

2.2.通过实验设计和案例分析，能够基于观察到的细胞与生命活动之间关系的

生物学事实和证据，认识细胞是生物体生命活动的基本单位。

2.3.运用结构与功能、局部与整体相统一的观点，认识生命系统的结构层次和

细胞是基本的生命系统。

2.4.通过分析细胞学说建立的过程，说出科学发现的基本特点，举例说出归纳

法在科学研究中的作用。

3.教材旁栏问题和练习及答案

问题探讨

1.如果让你提供证据说明大熊猫和冷箭竹都是由细胞构成的，你将如何获

取和提供证据？

【答案】可以将大熊猫和冷箭竹几种器官、组织制成装片或切片，在显微镜

下观察这些组织是否由细胞构成；或者查阅科学研究文献，利用科学家已

经获得的研究结果为证据。

2.与同学相互评价各自的证据是否正确和充分。

【答案】评价时注重证据获取的可行性和科学性。

思考讨论

1.科学家是如何通过获得证据来说明动植物体由细胞构成这一结论的？

【答案】通过对动植物体的解剖和显微观察获得证据，通过归纳概括形成结

论。

2.施莱登和施旺只是观察了部分动植物的组织，却归纳出“所有的动植物都

是由细胞构成的”。这一结论可信吗？为什么？这一结论对生物学研究有什

么意义？

【答案】可信。因为在细胞学说建立过程中，科学家不仅运用了不完全归纳

法，还揭示了动植物的个体与细胞的内在规律性关系(如细胞是动植物生

命活动的基本单位，动物体是由受精卵这个细胞发育而成的)，这样的科

学归纳比一般的不完全归纳更具可信度。这一结论，实际上是阐释了植物

和动物在结构上的一致性，由此突破了植物学和动物学之间的壁垒，也推

动了人们对细胞深入地开展研究。

3.“所有的细胞都来源于先前存在的细胞”，这是否暗示着你身体的每个细胞

都凝聚着漫长的进化史？细胞学说主要阐明了细胞的多样性还是生物界的

统一■性？

【答案】“所有的细胞都来源于先前存在的细胞”，这暗示着人的身体的每个

细胞都凝聚着漫长的进化史；细胞学说主要阐明了生物界的统一性，因为

它揭示了动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性。

4.通过分析细胞学说建立的过程，你领悟到科学发现具有哪些特点？

［答案］通过分析细胞学说建立的过程，领悟到的科学发现具有以下的特点。

⑴科学发现需从观察入手。

(2)科学发现的过程离不开技术的支持。

(3)科学理论的形成需要观察与归纳概括的结合。

(4)科学学说的建立是一个不断修正和发展的过程。

思考

一个分子或一个原子，也是一个系统吗？如果是，它们是不是生命系统？

如果不是，请说明理由。

【答案】一个分子或一个原子是一个系统，但不是一个生命系统。不同层次

的生命系统都要有多个组成成分，每个组成成分都执行一定的功能，它们

之间相互配合完成生命活动，而一个分子或原子不具有生命系统的功能。

思考•讨论

请结合图1-3,分析讨论以下问题。

1.叶的表皮细胞和心肌细胞各有什么功能？

【答案】叶的表皮细胞主要起保护作用；心肌细胞是心脏的重要组成部分，

众多心肌细胞收缩、舒张使心脏得以搏动。

2.冷箭竹的光合作用是在哪些细胞中进行的？大熊猫的血液运输氧的功能

是靠哪种细胞完成的？

【答案】冷箭竹的光合作用发生在叶肉细胞中，因为这些细胞中含有叶绿

体；大熊猫的血液运输氧的功能靠红细胞完成。

3.大熊猫和冷箭竹繁殖后代关键是靠什么细胞？

【答案】大熊猫和冷箭竹繁殖后代关键是靠生殖细胞完成的。

（通过上面3个问题的讨论可以看出，动植物体的生命活动是靠一个个细

胞完成的。）

4.生物圈的碳氧平衡是不是与地球上所有生物细胞的生命活动都有关系？

为什么？

【答案】生物圈的碳氧平衡与地球上所有生物细胞的生命活动都有关系，因

为基本上每个细胞都要进行呼吸作用，消耗氧气和释放二氧化碳，而绿色

植物细胞和蓝细菌能进行光合作用，吸收二氧化碳和释放氧气。正因为有

了细胞的呼吸作用和光合作用，才能保持生物圈中的碳氧平衡。

练习与应用

一、概念检测

1.判断下列事实或证据是否支持细胞是生命活动的基本单位。

（1）草履虫是单细胞生物，能进行运动和分裂。（弋）

C2）人体发育离不开细胞的分裂和分化。（7）

（3）离体的叶绿体在一定的条件下能释放氧气。（x）

（4）用手抓握物体需要一系列神经细胞和肌肉细胞的协调配合。（4）

2.下列叙述与细胞学说不相符的是（C）

A.植物和动物都是由细胞构成的，这反映了生物界的统一性

B.植物和动物有着共同的结构基础

C.人体每个细胞都能单独完成各项生命活动

D.新细胞是通过已存在的细胞分裂产生的

3.观察人体皮肤纵切片和迎春叶横切片的光学显微镜图像，回答问题。

（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。

人体皮肤纵切（局部）迎春叶横切（局部）

【答案】人体皮肤：本切片图中可见上皮组织的细胞、角质保护层细胞（死

亡）和皮下结缔组织中的多种细胞；迎春叶：表皮细胞（保护）、保卫细

胞（控制水分蒸发和气体进出）、叶肉细胞（光合作用）、导管细胞（运

输水和无机盐）、筛管细胞（运输有机物），等等。

（2）比较动物细胞和植物细胞，描述它们的共同点和区别。

【答案】植物细胞和动物细胞的共同点是：有细胞膜、细胞质、细胞核；区

别是：植物细胞有细胞壁、液泡，有些植物细胞还有叶绿体。

（3）为什么把人体皮肤和迎春叶都称为器官？

【答案】因为人体皮肤和迎春叶都是由多种组织组成的。例如：人体皮肤由

上皮组织、结缔组织、神经组织和肌肉组织组成，这些不同的组织按照一

定的次序结合在一起构成行使保护等功能的器官。

二、拓展应用

1.某同学在显微镜下观察了菠菜、天竺葵、柳树叶片中的叶肉细胞，发现

这些叶肉细胞中都有叶绿体，于是得出了植物叶肉细胞都有叶绿体的结论。

他得出这个结论应用了不完全归纳法。你还能列举不完全归纳法其他应用

的例子吗？在使用这种方法时，要注意什么问题？

【答案】提示：可用已学过的植物或动物的分类、细胞所具有的结构进行举

例，也可以结合生活经验进行举例。运用不完全归纳法时，要审慎地接受

所得出的结论，归纳时需要注意抓住所归纳对象的本质特征。

2.病毒没有细胞结构，一般由核酸和蛋白质组成。但是，病毒的生活离不

开细胞，请查阅资料，说明病毒的生活为什么离不开细胞。

（张白质）英种病#模式图

【答案】病毒尽管没有细胞结构，但病毒必须寄生在细胞中生活，依靠细胞

中的物质来合成自己需要的物质，离开了细胞，病毒就不能长时间生存，

因此说，病毒的生活是离不开细胞的。

3.如果“新细胞都是从老细胞中产生的”不成立，细胞一直可以从无机环境

中自然发生，生物进化的观点还能被人们普遍接受吗？请用自己的语言简

要阐述细胞学说是否支持生物进化的观点。

【答案】如果“新细胞都是从老细胞中产生的”不成立，细胞一直可以从无机

环境中自然发生，生物进化论中生物都起源于共同原始祖先的观点就会受

到质疑。一切动植物都是由细胞发育而来的，并由细胞和细胞产物所构成，

说明动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性，这也支持生物有

着共同起源的观点。

7.教学参考

7.1为什么细胞是生命活动的基本单位这一节弱化了病

毒I，J:？•

1.问题探讨

1.1前后联系，强调主题

新教材重写了（以下“现行教材”均指代2007版的人教高中生物教材）

的问题探讨。现行教材中SARS病毒的例子对现在的高中生有些陌生；同时，

这一章的主题是细胞，用病毒来引入也有喧宾夺主之嫌。此处用大熊猫为

例引入问题探讨，学生的（国家）自豪感会油然而生，也能激发学生的兴

趣。

大熊猫和冷箭竹的例子初中生物教材有所涉及，这样将初高中衔接起来

的设计，学生接受起来也更相对容易。同时，本节随后生命系统结构层次

又再次回到大熊猫和冷箭竹的例子上，有前后呼应。

1.2直接证据与间接证据

教材让学生提供证据说明大熊猫和冷箭竹都是由细胞构成的。这个问题

是开放性的，起初我对这个问题很不解，因为我个人觉得最直接的证据应

该是显微镜观察。

选冷箭竹的根、茎、叶等部位进行观察，寻找其中的细胞，这没有问题。

但是这个方法对大熊猫却不适用，毕竟熊猫是保护动物，我们不可能去解

剖大熊猫，更不用说看到大熊猫的心脏，然后再取其心脏的不同部位制成

切片进行观察了。我们没有办法获得直接证据，此时可以求助于大熊猫研

究中心的帮助，他们那里可能存在非正常死亡大熊猫的解剖资料和显微观

察结果，这些资料可以作为证据说明大熊猫是由细胞构成的。对于这样的

间接证据，我们要保证证据来源的可靠性。如果我给你提供几张大熊猫不

同部位的显微照片，那么这些资料的可信度就值得怀疑，因为我目前最接

近大熊猫的一次还是在成都熊猫基地距离它们1米开外，而且我也从来没

有研究过大熊猫。好在初中时学生学过大熊猫和冷箭竹由细胞组成，出现

在初中教材的信息虽然也是间接证据，但比我这个间接证据要靠谱多了。

2细胞学说及其建立过程

2.1细胞学说的主要内容

细胞学说的内容中提到“一切动植物都由细胞发育而来”，现行教材也

有这个表述。教辅们普遍对这句话的解读是：施莱登和施旺分别研究了动

物和植物，并且过分点的还明示他们没有研究过微生物。这一说法听着很

有道理，但却是站不住脚的。在施莱登和施旺的年代，对于生物分类的认

识，还是建立在林奈分类学的基础之上。我们知道林奈把生物统分为两界，

在这个两界系统中，一种生物，要么是动物，要么是植物，不存在第三种

选择；直到1866年，海克尔才提出三界的分类系统，将原生生物界独立出

来。施莱登和施旺早在海克尔提出原生生物界之前就已经形成了细胞学说

的主要内容，我们有理由相信施莱登和施旺研究细胞学说中的“一切动植

物”实际上就是当时认识的“所有生物”，并不是局限于我们现在分类学

上的动物和植物。

新教材明确了新细胞是老细胞通过分裂产生的，与现行教材比，这是一

个变化，也更突出了魏尔肖的贡献。我个人觉得这仅仅是编者在表述取舍

上的一种选择。当然对于应试得分来说，老师教学时可能需要特别强调一

下了。

2.2分析细胞学说建立的过程

这部分内容的知识相对较散，理不清其中的逻辑关系就很容易导致教学

内容碎片化。

在细胞学说的建立过程中，先介绍了生物研究从宏观逐渐走向微观。维

萨里和比夏将对生物的研究从个体水平分别带到了器官水平和组织水平；

随后显微镜的发明和使用，使科学家观察到了细胞，推动生物研究进入细

胞水平。接下来两位主角施莱登和施旺登场，他们归纳概括自己和他人的

显微观察结果，提出了细胞学说的主要内容。不过他们的观点有点瑕疵，

魏尔肖根据耐格里（此人就是一棍子打趴下孟德尔的那个植物学家，等读

到孟德尔的时候，我们再提这段往事吧）等的观察结果，修正了施莱登和

施旺有关新细胞形成的观点。

通过上面的方式捋一下，细胞学说建立过程中的大事就能理出一个大致

的脉络。另外这一部分内容除了教材设计的问题之外，教师还可以提醒学

生去体会显微镜在细胞学说建立中的作用，从而明确技术进步对科学发现

的影响；还可以从细胞学说的建立、修正和完善中体会科学发展的曲折性。

2.3细胞学说的意义

现行教材只介绍细胞学说揭示了动物和植物的统一性，以及生物体结构

的统一性。新教材这一部分着墨较多。细胞学说还促进了生物学不同分支

的融合，从而催生了生物学的问世，更使生物学的研究进入细胞水平。细

胞学说不仅解释了个体发育，也为进化论的确立埋下了伏笔。

2.4归纳法

细胞学说的提出用到不完全归纳法，新教材这里专门设计了有关归纳法

的简介。科学研究中归纳是一种跟演绎“相反”的思维方法，两者在科学

研究中都具有重要价值。科学研究始于对研究对象的观察，随后人们根据

大量的观察结果进行归纳，形成一般性的“结论”，促使科学研究从资料

累积走向理论概括。

新教材将归纳法表述为“由一系列具体事实推出一般结论的思维方法”。

我们知道归纳法有完全归纳法和不完全归纳法，完全归纳法是对针对所有

研究对象得出的“结论”，这个“结论”是可靠的。但是科学研究中通常

是无法穷尽研究对象的，这时我们的归纳仅仅是针对部分研究对象提出的，

我们不妨将此时归纳的“结论”视作推断/假设，通常需要进一步的观察来

检验其真伪。

3细胞是基本的生命系统

3.1避开病毒，有意的吗？

新教材通过单细胞和多细胞生物的例子，说明生命活动离不开细胞，这

部分叙述跟现行教材相比，最大的不同是大量删去了有关病毒的内容（课

后练习中给病毒留了点地位）。病毒在国外普生教材中大都不作为生命处

理，将病毒视作生物会导致很多生物学一般规律的叙述变得罗嗦冗长。国

外普生等教材大都是单列一章介绍病毒，但是其它部分的叙述基本不考虑

病毒这一特例。另一方面，现代的生物进化研究中病毒的进化一直是一个

难题，按照进化对生物进行分类时，不管是二域系统或三域系统，还是五

界系统，都不涉及病毒，只有六界系统讲了病毒。但是与其它界相比，病

毒难以理清其进化树，这些都表明我们对病毒所知甚少，不妨就放一放，

何况病毒本身也不能表现生命特征。

3.2生命系统的不同层次以细胞为基础回

新教材讲生命系统的结构层次时，再次用到开篇大熊猫和冷箭竹的例

子。初中时学生已有动植物体结构层次的基础，种群、群落、生态系统的

内容后续还要详细学习，此处没有必要过度介绍。另外需要明确，这部分

内容的主旨并不是停留在对生命系统结构层次本身的介绍上。新教材在设

问上花费了很多的心思，其目的是让学生认识到：不管什么水平的结构层

次，其形成、维持和运转都是以细胞为基础的，从而让学生形成重要的概

念：细胞是最基本的生命系统，是生命活动的基本单位。

4.建构概念，发展素养

本节教学应该围绕“细胞是生物体结构和与生命活动的基本单位”这一

概念进行。从问题探讨到细胞学说，都是在强调这一概念。介绍生命系统

结构层次时，教材通过设问引导学生，使其体会到生命系统的不同结构层

次也是细胞为基础的，细胞是基本的生命系统。

教学中我会引导学生分析细胞学说建立的过程，让学生在分析中认同科

学发现的基本特点：在观察的基础上归纳形成理论概括；技术进步促进科

学的发现；理论概括需要经过实证的检验；科学理论的建立需要不断地修

正完善。

7.2细胞是生命活动的基本单位管窥

本节内容来源于老教材中“从生物圈到细胞”和“细胞学说建立的过程”。

新教材编写体现了聚焦核心概念和科学方法的特点。

本节的核心概念是“细胞是生命活动的基本单位”。细胞学说的建立过

程侧重讲“细胞”，细胞是基本的生命系统侧重讲“基本单位”。本节以

科学方法“归纳法”为线索，展示了核心概念的生成过程。

1什么是归纳法？

归纳法是指由一系列具体事实推出一般结论的思维方法。简单来说就是

“从个别到一般”。这只乌鸦是黑色的，那只乌鸦也是黑色的，推出天下

乌鸦都是黑色的。

同理，施莱登和施旺通过观察部分植物细胞和动物细胞，得出一切动植

物都是由细胞构成的。科学家不可能观察完所有的细胞，只能从部分推测

全貌，这属于归纳法中的不完全归纳法。

2.不完全归纳法得出的结论很可能是可信的？

因为天下乌鸦都是黑色的，你是一只乌鸦，所以你是黑色的。这种“从

一般到个别”的方法是必修2中的演绎法。不完全归纳法可用于提出假说，

可是，假说是否正确，就需要演绎法来进行实证。举例来看。

先利用不完全归纳法，得出推论：

Rob、Karl和Eli是渣男，

推出天下男人都是渣男。

（美剧《致命女人》了解一下）

再利用演绎法来进行证明或证伪：

因为天下男人都是渣男，

你是男人，

所以你是渣男。

可见，”很可能可信”不等于“一定可信”。

3.不完全归纳法与“获取和提供证据”

课前“问题探讨”中点出“如何获取和提供证据”的重要性。那么，“细

胞是生命活动基本单位”的证据又从哪里获得呢？

证据可分为直接证据和间接证据。学生可在第2节的显微镜实验中获取

直接证据，第1节提供的文献资料则可作为间接证据。

教材提供的间接证据有单细胞生物、多细胞生物、病毒（弱化调整到课

后练习）。有意思的是，这部分内容在老教材作为具体事实出现，是归纳

法的素材；新教材中则作为间接证据出现，用于支撑归纳法的结论。

4归纳法的再次应用

教材通过对比动物和植物的结构层次，归纳出生命系统的结构层次，再

次展示了归纳法的应用。教师可接着运用演绎法的思路，引导学生写出细

菌的生命系统结构层次。

1.细胞学说第三点“新细胞可以从老细胞中产生”被更正为“新细胞是由老

细胞分裂产生”。可是，明明是三个人的细胞学说，魏尔肖却还是没有姓

名。

2.课后练习中的某种病毒模式图中标出了蛋白质外壳上的“神经氨酸酶”

和“血凝素”。由这两个细节推测，该病毒属于流感病毒。因为，甲流病

毒H1N1中的，“H”表示血凝素，“N”表示神经氨酸酶。

3.“人工合成脊髓灰质炎病毒”的课后题没有被删除，而是移动到了本章末

的习题，“病毒是生物，但没有生命”的表述还在继续。

4.不完全归纳法为生物考题创造了无穷的发挥空间。出现绝对化的词语，

如“一定”“都”“全部”等，一般是错的。作为开学第一课，新生可能

还没意识到，不完全归纳法的魔咒将萦绕在高中三年的生物考试中。

7.3归纳与演绎

归纳法

归纳法是指由一系列具体事实推出一般结论的思维方法。广义上

的归纳法是指从许多同类的个别事物中找出它们的共同点的方法，既

包括归纳推理，也包括从实验观察的经验材料出发得出理论和原理的

方法；狭义上，归纳法就是归纳推理的简称。

在逻辑学上，归纳法按照被归纳的对象是否是全部对象，可以划

分为不完全归纳法和完全归纳法。不完全归纳法又分为简单枚举法和

科学归纳法。

完全归纳法又称为穷举法。

【例1】房间里有3个小孩：小明，小红，小强。

小明有2颗糖。

小红有3颗糖。

小强有1颗糖。

=＞房间里的孩子们都有糖。

简单枚举法。

【例2】我见过一只黑羊。=＞所有的羊都是黑的。

简单枚举法没有穷举全部对象，不能保证在没有考察的对象中不

出现例外，因而是一种可靠性不大的推理方式。而根据某类事物的部

分对象的本质分析，找出它们的内在联系，推出该事物的一般性结论,

称为科学归纳法，它是优于简单枚举法的一种不完全归纳法，其结论

一般是可靠的。

【例3】解剖了一些人，发现人的心脏长在左边。=＞所有人的心

脏都长在左边。

1843年，英国学者穆勒在《逻辑学体系》中运用归纳法，创造了

五种用于研究自然界因果关系的逻辑方法，称为“穆勒五法”，包括求

同法（契合法）、求异法（差异法）、求同求异并用法（契合差异并

用法）、共变法、剩余法。这五种方法既可以单独使用，也可综合运

用。这些方法在生物学的研究中有着广泛应用。例如，某医疗队为了

了解地方性甲状腺肿的原因，先到这种病流行的几个地区巡回调查。

发现这些地区地理环境、经济水平都各不相同，但有一点是共同的，

即居民常用食物和饮用水中缺碘。医疗队又到一些不流行该病的地区

去调查，发现这些地区地理环境、经济水平也各不相同，但有一点是

共同的，即居民常用食物和饮用水中不缺碘。医疗队综合上述调查情

况后，认为缺碘是产生地方性甲状腺肿的原因。这一结论就是通过求

同求异并用法而得出来的。后来对病人进行补碘治疗，果然疗效甚佳。

共变法是探求现象因果联系的方法之一。在被研究的现象发生变

化的若干场合中，如果只有一种发生变化的先行情况，那么这种情况

就是该现象的原因。如水稻的产量不断提高，其他情况都相同，只有

肥料的数量增加了。由此认为多施肥是水稻增产的原因。共变法得出

的结果有或然性，有时除了所发现的发生变化的先行情况之外，还有

发生变化的先行情况未被发现，而后者才是被研究的现象的真正的原

因。

剩余法也是探求现象因果联系的方法之一。已知被研究的某一复

杂现象由某种复杂情况引起，将其中已确认有因果联系的部分除开，

则剩余的部分也有因果联系。例如，在艾弗里肺炎双球菌的体外转化

实验中，要确定转化因子是哪种物质，通过加入酶来逐一排除，最后

确认DNA是转化因子。

运用“穆勒五法”得到的结论有可能是错的，这是不完全归纳法的必然局限。

“穆勒五法”虽然不等于经验主义，但却是以经验为依据，带有科学主体一一人

的主观因素的干扰，其结果往往也受人主观认识的制约。再者，现代科学研究已

经表明，外部世界的规律具有概率性质，它对于局部现象和结果没有指导意义和

决定性作用。在现代科学活动中，单独运用“穆勒五法”的情况越来越少了，但

“穆勒五法”与其他方法联合起来使用，仍然有十分重要的作用。

演绎法

与归纳法相反，演绎是从一般到个别的推理方法，作为出发点的

一般性判断称为“大前提”，作为演绎中介的判断称为“小前提”，把由“大

前提”和“小前提”推演出来的结果称为演绎的结论。演绎推理的主要形

式就是由大前提、小前提和结论组成的“三段论”。“三段论”有三种形式。

例如，典型格：所有的生物都是能够进行新陈代谢的，人是一种生物，

所以，人是能够进行新陈代谢的；区别格：绿色植物都是能进行光合

作用的，鸟类不能进行光合作用，所以鸟类不是绿色植物；反驳格：

蛇是一种爬行动物，蛇是要冬眠的，所以，有些需要冬眠的动物是爬

行动物。

演绎推理在科学研究中十分重要。首先，它是逻辑证明的重要工

具，这一点在数学和物理学上有丰富的体现；其次，演绎推理是提出

科学预见的重要手段，如门捷列夫通过对元素周期表的研究，预见了

“稼”元素的比重；最后，演绎推理是假说成为理论的过程中重要的一

环。在生物学研究中广泛运用的“假说演绎法”，大致分为三步：提出

假说；由假说推出一些结论；设计实验，验证这些结论。其中第二步，

就用到了演绎推理，如果演绎推理得到的结论与第三步的实验结论相

符，那么假说就是正确的；若不相符，则说明假说（演绎推理的大前

提）中存在错误或不足，进而通过修正假说，进一步演绎和验证，最

终得出正确结论。孟德尔遗传定律、DNA半保留复制原理等，均是假

说演绎法的成功运用。

7.4细胞学说的建立

细胞学说（Celltheory）揭示了生物体结构的统一性。有了细胞学

说，生物体产生、成长和结构的秘密被揭开了。细胞学说被恩格斯誉

为打破形而上学自然观的三大发现之一，它同达尔文进化论、能量守

恒定律一起奠定了辩证唯物主义的自然科学基础。它和进化论一同成

为19世纪生物学的两个丰碑。

细胞学说的建立经历了很长的时间，我们需要从以下几个方面探

究细胞学说的建立过程：对人体的解剖研究；显微镜下的发现；对生

物体结构统一性的推测；显微镜下对动植物组织的观察；施莱登和施

旺的工作；新细胞是怎样产生的。

（一）对人体的解剖研究

12世纪末期，欧洲还处于中世纪的封建制度以及教皇拥有绝对权

威的时期。随后不久，欧洲进入文艺复兴时期（14〜16世纪）。文艺复

兴时期是联系中世纪和现代社会的桥梁，此时，古希腊的思想重新得

到重视，“人文主义”(也可称为人本主义)思想逐渐占优势地位。人文主

义者关心古代的经典著作，喜爱自然，提倡以人为核心的世俗世界观

来反对以神为核心的宗教哲学和禁欲主义。但是，这段时期也弥漫着

教条主义和不容异端出现的气氛。

在文艺复兴时期，医学和艺术的发展都需要精确的解剖学知识。

当时出现了一种新的观点：人体是美丽的，是值得研究的。为了精确

地描述自然，艺术家除解剖人体外也进行动物解剖，甚至在大学进行

公开的解剖演示或者给私人上解剖课。达•芬奇(LeonardodaVinci,

1452-1519)是这些艺术家中的代表人物，他认为完全有必要用关于肌

肉系统和内部器官的解剖知识来指导艺术创作。在这种思潮的影响下，

随着一批学者投身解剖研究，16世纪，解剖学和医学获得长足进步。

以下几位学者在这方面的贡献尤为突出。

维萨里是一个艺术家、人文主义者和博物学家。他在解剖时，不

仅观察内脏器官，而且还注意研究肌肉、神经、血管和骨骼。1543年，

他发表了著作《人体的构造》。该书的第一卷论述了支持整个身体的

骨骼，第二卷论述了“运动的执行者”一一肌肉，这两部分是16世纪

解剖学上最成功的部分。但是，他对血液循环系统的认识仍然摆脱不

掉盖仑的观点和“灵气、灵魂”等宗教神学思想的束缚。在维萨里之后，

血液循环系统有了进一步研究：塞尔维特(MichaelServetus,约

1511—1553)提出了肺循环理论(他由于与宗教权威的斗争而被宗教裁

判所活活烧死)；哥伦布(RealdusColumbus,1516—1559)明确地描述

了肺循环；法布里修斯(HieronymusFabricius,约1537—1619)发现了

静脉瓣膜，认识到瓣膜有防止血液从心脏倒流回周围血管的作用，在

推测瓣膜的功能时，应用了水力学原理来做类比，从而激发了用机械

论观点来解释循环系统的思想。

17世纪，哈维成功地综合了心脏和整个循环系统的作用和功能。

他于1628年发表了重要著作《论动物心脏和血液运动的解剖学》专

题论文。他把实验和定量方法应用于医学研究，这是一个显著的进步。

他的唯一不足是没有直接观察到毛细血管，这使他没有认识到动脉和

静脉之间是怎样沟通的。1660年意大利组织学家马尔比基(M•

Malpighi,1628-1694)应用显微镜发现毛细血管的结构后，人们才弄清

血液循环的线路。

18世纪的许多解剖学家把注意力集中在器官以及器官、系统的结

构和功能上。比夏(MarieFrancoisXavierBichat,1771—1802),法

国解剖学家，他的大部分时间是在解剖室中度过的，一年中至少要解

剖600具尸体。比夏打算验证那些表现出类似特性的器官是@否具

有共同的结构组成，但没有成功，因此他想在更深一层的结构中寻找这

种相似性。他开始从各个器官来了解整个人体，把器官分解成组成它

们的“原始结构”——组织。他把人体分解成21种组

织。

(二)显微镜下的发现

16世纪末，约在1590年，荷兰的眼镜制造商——詹森(Z.Janssen)

制造了第一台原始的复式显微镜。这项发明也许完全出于好奇，因为

没有找到他当时把显微镜当作重要的观察工具的证据。但是，显微镜

的发明为细胞学说的建立创造了条件。1610年左右，意大利科学家

伽利略(Galileo,1564-1642)知道了詹森的设备后，自己装备了显微

镜，并观察了昆虫的复眼。这是显微镜首次用于科学研究的记载。

当英国人虎克(RobertHooke,1635—1702)意外地在显微镜下看

到木栓中的“小室”时，独特而灵敏的直觉使他觉得此物一定有什么特

殊的意义，有必要为它命名。1665年，虎克在《显微图像》这一著

作中，刊登了绘制的大量动植物显微观察的图谱。他在介绍木栓的显

微结构时，第一次使用了“细胞”一词。不过，他所说的“细胞”，实际

上只是死亡的植物细胞的细胞壁及其所包围的空间，而不是真正的细

胞。

有意思的是，在相互未通信的情况下，荷兰人列文虎克(Antony

VanLeeuwenhoek,1632—1723)＞意大利人马尔比基等人紧随其后，

也观察到一些微小的结构，并将它们命名为“气泡”“小囊”“小球体”等。

他们也不理解这些微小的结构有何意义。

格鲁(NehemiahGrew,1628—1712)把在植物中看到的微小结构

称为“细胞”或“泡囊”。他观察到植物新生部位的细胞“多汁”、壁薄、细

胞与细胞互相紧贴，格鲁把这些新生的部位称为“柔软组织，

马尔比基发现植物是由一些由壁包围的较小的结构或“椭圆囊”组

成的。

列文虎克完全是一个自学成才的科学家。他虽然是一个没有受过

良好教育的布商，但是有广泛的兴趣。他用自制的显微镜发现了前人

从未见过的大量的活细胞。晶体、矿物、植物、动物、不同来源的水、

自己的牙垢、唾液、精液，甚至火药，他都在显微镜下观察过。他对

血液循环的研究最为有名：严格地证明了毛细血管连接着动脉和静脉；

发现蝌蚪空内从动脉流入静脉的血液通路，在构造上是如此的细小，

以至每次只允许一个血细胞通过。他在观察蝌蚪尾巴的毛细血管时，

大胆地提出一一人体内发生的情况也必然如此，而我们之所以不能看

到，是因为人的皮肤太厚。

至此，科学家们发现了植物中确实存在着包围某些液体的壁，但

在动物中似乎没有与其相对应的结构，还没有发现植物与动物之间的

相似点。

1831年，布朗(RobertBrown,1773—1858)在兰科植物叶表皮细

胞中发现液态的细胞质中有一小球形结构，并且在许多类型的细胞中

都观察到有球形结构存在。他称这类球形结构为细胞核，并发现一个

植物细胞只有一个细胞核。1835年，普金叶(JohannesEvangelista

Purkinje,1787—1869)在显微镜下观察到鸡卵巢中的卵内有巨大的细

胞核。

19世纪30年代，人们已经能在植物细胞和动物发育的早期阶段

识别出细胞核来了。通常一个细胞有一个核，但是也有许多例外。例

如，原生动物如草履虫含有数个细胞核；有时几个细胞失去了把它们

分开的膜，合并起来成为包含几个核的细胞质团，黏菌就是这种情况；

人类红细胞甚至完全没有细胞核可以存活几个月。今天已经知道：每

个细胞核含有一个或几个核仁，还有被称为染色质的线状物。核仁是

一个微小的形体，富含称为核糖核酸（RNA）的物质，它常常附着

在核膜上，同时与一个或几个染色质相贴近。染色质在生物的生命过

程中是极其重要的。细胞核可以调节细胞生长、发育等许多机能，原

因是它含有遗传因子（基因），这种遗传因子（基因）是脱氧核糖核

酸（DNA）的片段，而这些基因就位于染色质（体）内。

（三）对生物体结构统一性的推测

米尔贝尔（C•B.Mirbel,1776—1854）,法国植物学家。他结合

显微镜的观察和对植物结构基本特点的推测，认为植物的每个部分都

存在着细胞。

奥肯（LoronzOken,1779—1851）,德国博物学家、自然哲学家，

歌德（JohannWolfgangvonGoethe,1749—1832）,德国诗人、学

者，他们从自然哲学的角度提出，组成有机界多样性的是生命的“原

型”，原型反映出大自然的一般形式，通过对原型的理解，可以更为深

刻地理解生命的结构和功能。

奥肯把显微镜观察与形而上学的推测相结合，假定存在一种原始的未分化的黏液

状的液体一一“原液”，原液中产生球状小泡，并形成“纤毛虫”，这些“纤毛

虫”是生命的基本单位。他进一步提出，复杂有机体实际上是“纤毛虫”的聚合

体，因此，“所有具有血肉的生物体都可分解为纤毛虫”。每个动物或植物都是

“纤毛虫”的一个“群体”，它们放弃了自己的独立性而将其生命从属于作为一

个整体的有机体。（可参考陈阅增主编的《普通生物学：生命科学通论》第1

版第533页的图18-23绿藻（团藻目）。从衣藻与盘藻、空球藻、实球藻、团

藻的形态，来理解单细胞与多细胞的关系，有助于理解奥肯的推测。）这些学

者的思想激励许多年轻的科学家去研究生命体的原型。奥肯的书被同时代的人广

泛阅读，很多人，包括施莱登和施旺受到了他的影响。

（四）显微镜下对动植物组织的观察

迪特罗谢（HenriDutrocher,1776—1847）,法国生理学家。1835

年，他在低等动物根足虫和多孔虫中发现了细胞的内含物，并称之为

“肉样质”。通过对动植物的大量研究，他提出了关于组织构成的统一

理论，该理论已经很接近施莱登、施旺的细胞学说了。他提出所有组

织都是由“极小的球状细胞”组成的，这些“极小的球状细胞”在形状和结

构上不尽相同，它们通过“黏合”聚集成组织。他还提出所有活的有机

体的生命活动基本过程是相似的。

1835年，捷克科学家普金叶利用显微镜观察到鸡卵巢中的卵内有

巨大的细胞核，他称为“胚泡”。他提出，动物的组织在胚胎阶段是由

紧密裹在一起的“细胞质块”组成的，这些细胞质块与植物的组织结构

非常相似。1837年，他把有机体描述为由几部分组成，即汁液（血液、

浆液和淋巴）、松散连接的纤维（腱）和颗粒（动物细胞）。1837和

1838丰间，他发现并描述了神经细胞一一包括神经细胞的细胞核、

树突、髓鞘和大脑皮层中的烧瓶形大细胞（普金叶细胞）。

弥勒（JohannesPeterMuller,1801—1858）,伟大的生理学家

和比较解剖学家、现代医学的奠基人，最早在病理学研究中使用显微

镜的人。弥勒与歌德相识，并深受奥肯思辨自然哲学思想的影响，是

施旺、魏尔肖、雷马克、赫尔姆霍兹等人的良师益友。他在各种腺体、

软骨、骨和结缔组织方面进行的研究对施旺产生了深刻的影响。

（五）施莱登和施旺的工作

19世纪30年代，对生物学来说是一个具有里程碑意义的时期，

这一时期最著名的生物学家是施莱登（MatthiasJacobSchleiden,

1804—1881）和施旺（TheodorSchwann,1810—1882）o

施莱登认为，为了更好地理解植物体的结构和功能，应当研究个

别植物的发育，在植物的发育中，基本的过程是细胞的形成，这些细

胞一旦形成，便被安放在一个结构模式中。他特别重视布朗对细胞核

的发现，认为一个新细胞起源于一个老细胞的核，细胞核是“植物中普

遍存在的基本构造”，细胞核在细胞形成中起至关重要的作用。1838

年，他在弥勒主编的《解剖学和生理学文献》杂志上，发表了著名的

《植物发生论》一文。在这篇文章中，他引用了布朗关于细胞核与细

胞发育时二者有着特殊的相应关系的说法，并提出，任何植物，无论

是高等的还是低等的，无论是简单的还是复杂的，都是“各具特色的、

独立的、分离的个体的聚合体”，即都是由细胞构成的。在植物体中，

每个细胞都“一方面是独立地进行自身的生活；另一方面又是附属的，

是作为植物整体的一个组成部分而生活着”，所以植物的生命从根本上

说是细胞生命活动的表现形式。施莱登之所以提出这种观点，主要的

一个依据，就是发现植物的细胞具有相似的细胞核和细胞壁。1838年

10月，他将植物细胞发生的理论告诉了施旺。

施旺曾在脊索标本中观察到细胞核，但是在他与施莱登讨论之前，

还没有想到细胞核的意义。施旺有如下的回忆，“一天，当我和施莱登

一起用膳时，这位著名的植物学家向我指出，细胞核在植物细胞的发

生中起着重要作用。我立刻回想起曾在脊索细胞中看见过同样的结构。

在这一瞬间，我领悟到，如果我能够成功地证明脊索细胞中的细胞核

起着与植物细胞的发生中所起的相同作用，这个发现将是极其重要

的。”此时，施旺已经认识到细胞核将是统一动植物基本构造的关键结

构。

施旺选用的材料是具有类似于植物细胞壁的结构的动物脊索细胞

和软骨细胞。为什么首先选择动物脊索细胞和软骨细胞作为实验材料

呢？在当时的条件下，观察动物细胞远比观察植物细胞困难得多，一

方面，柔软细胞的切片技术还未发明；另一方面，染色技术还未发明，

所以看到的动物细胞总是透明的。

像施莱登一样，施旺从细胞核入手进行研究。他发现在众多的动

物组织细胞中，如肌肉纤维、神经管、卵细胞，它们都有细胞核存在。

施旺发现细胞核是阐明动物体细胞性质的关键。

1839年，施旺发表了论文《动植物结构和生长一致性的显微研究》。

他的目的是要证明“两大有机界中最本质的联系”。他在这一点上十分

成功，因为他提出证据证明了动物的各个部分即使在生理功能上全然

不同，仍然都是按照相同的规律发育的。

施旺的经典论文分为以下三部分。

第一部分，描述了蝌蚪的脊索和各种不同来源软骨的结构和生长

情况。他对脊索和软骨所做的仔细观察表明：“它们的结构和发生的最

重要现象与植物的对应过程相一致”。该部分的主要结论：某些动物组

织确实起源于细胞。但是，要证明某些组织是由细胞所组成，是件很

困难的事（因为有些细胞极其小，而且细胞膜与细胞内含物具有相似

的折射率，即使放大400至500倍，细胞之间的界限也分辨不清）施

旺指出：有无细胞核存在是有无细胞存在的最重要和最充足的根据,

这就给辨别真正的细胞提出了一个标准。要观察某一组织是怎样从细

胞起源的，必须追溯到该组织的早期发育情况。

第二部分，提出证据论证了一切动物组织，无论特化到什么程度，

其构成基础都是细胞。为证明所有组织都起源于细胞或都是由细胞所

组成，施旺开始把卵作为“以后发生的一切组织的共同起源”来考察，

然后研究动物体中的“永久组织”。显微研究显示了动物的整体是由细

胞或细胞产物所组成的。

施旺也看到了动物细胞的两重生涯一一每个细胞都独立地生活，

但同时又从属于有机体的整体。他描述了两类细胞的生活状态：对游

离状态的细胞来说，细胞膜与相邻的细胞是截然分开的；对于结合状

态的细胞来说，细胞膜则是完全或部分与邻近的细胞混合在一起或与

细胞间质混合在一起。

施旺特别重视对细胞的分类。他以细胞的结构为基础，把组织分

成五类：第一类，是由分离的、独立的细胞组成，如血液和淋巴细胞；

第二类，是结合成连续组织的独立细胞，如角质组织和眼球晶状体；

第三类，是细胞膜已经相互结合的组织，如软骨、骨骼和牙齿；第四

类，为纤维性细胞；第五类，是由细胞膜及其内容物相互融合形成的

组织，如肌肉、神经和毛细血管。施旺的组织学说比比夏前进了一大

步，因为它主要是以细胞的研究为基础。在新细胞发生的基础上，产

生了组织。

施旺极力主张其他科学家把寻找细胞的相似性和不同部位细胞发

生的相似性作为重要的研究方向。无论生物体的某个部分是怎样地独

特或看上去没有细胞，如果从胚胎发生的观点向上追溯，就会发现，

动物所有最复杂和最特殊化的组织都是由细胞产生的。

第三部分，施旺总结了他的全部研究，对其进行了强有力的概括，

建立了细胞学说。这部分包括以下两个论点。

第一个论点，无论有机体的各基本部分怎样不同，在它们的发生

和发育上有一个普遍的原则，那便是形成细胞的原则。

第二个论点，细胞的产生过程是：物质围绕着已有细胞，或者在

细胞的内部，依照一定的规律形成细胞。根据这种规律，各种细胞以

各种方式发育，成为生物体的各个基本部分。

施莱登和施旺发表了他们的研究成果，建立了细胞学说。该学说

是在研究植物和动物为相似性的基础上建立的。可以看到，他们关于

新细胞发生的概念（