《细胞是生物体结构的基本单位》知识清单

《细胞是生物体结构的基本单位》知识清单一、细胞学说的建立过程1、早期探索在古代，人们就对生物有一定的观察。比如说，古希腊的学者亚里士多德，他就对动植物进行了很多的描述。他观察到动物和植物有不同的形态和结构，这可以算是对生物结构认识的早期萌芽。不过那时候，他还不知道细胞这种东西呢。随着显微镜的发明，人们才开始真正进入到微观世界的探索。1665年，罗伯特·虎克用自制的显微镜观察软木薄片，他看到了一个个像小房间一样的结构，就把它们命名为“cell”，也就是细胞。这就像是我们打开了一扇通往微观世界的小窗户，第一次看到了细胞的模样。当时虎克看到的其实是死细胞的细胞壁，但是这已经是非常了不起的发现了。荷兰的列文虎克也很厉害，他用自制的显微镜观察到了很多活细胞，像细菌、红细胞等。这就好比我们之前只看到了房子的框架（细胞壁），现在看到房子里还有各种各样的小居民（活细胞里的各种结构和物质）在活动呢。2、细胞学说的提出德国的植物学家施莱登和动物学家施旺共同提出了细胞学说。他们通过对植物和动物细胞的大量研究，总结出了以下几点重要内容：细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来。这就像我们建房子，不管是高楼大厦（复杂的动植物体）还是小茅屋（简单的生物结构），都是由一块一块的小砖头（细胞）堆砌起来的。比如说我们吃的苹果，从一个小小的苹果种子开始，这个种子里的细胞不断分裂、分化，最后长成了一个大大的苹果，这个苹果里有果肉细胞、果皮细胞等各种细胞。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。就像我们身体里的每个细胞，都有自己的工作。比如红细胞负责运输氧气，白细胞负责抵御病菌。它们自己有自己的小生活（细胞内部的代谢等活动），但是又和其他细胞一起合作，让我们的身体这个大整体正常运转。如果红细胞罢工了（比如出现贫血等疾病），我们的身体就会出现问题，就像一个团队里有人不干活了，整个团队的工作效率就会下降。新细胞可以从老细胞中产生。就像家里的小动物繁殖一样，老的细胞会产生新的细胞。比如说我们皮肤受伤了，伤口周围的老细胞就会分裂产生新的细胞来修复伤口，这就像老母鸡孵小鸡，老细胞孕育出新细胞来保持生物体的完整性。3、细胞学说的修正和发展后来，德国的魏尔肖提出“细胞通过分裂产生新细胞”，这对细胞学说进行了重要的修正和补充。这就好比我们之前知道新细胞是从老细胞来的，但是不知道具体怎么来的，现在知道是通过分裂这种方式了。就像一棵大树，树干上的老细胞不断分裂，产生新的树枝和树叶的细胞，让大树不断生长。二、细胞是生物体结构的基本单位的证据1、单细胞生物单细胞生物是由一个细胞构成的生物，它们能独立完成各种生命活动。比如说草履虫，这是一种很常见的单细胞生物。它就像一个小小的工厂，虽然只有一个细胞，但是什么都能干。它有纤毛，可以在水中游动，就像小船的桨一样；它还有口沟，可以摄食，把食物吞进细胞里；在细胞内有食物泡，就像我们的胃一样，可以消化食物；有伸缩泡，可以调节细胞内的水分平衡，就像我们身体里的泌尿系统一样。这说明一个细胞就可以构成一个完整的生命体，能够进行运动、摄食、消化、排泄等生命活动，所以细胞是生物体结构的基本单位。还有变形虫，它可以通过改变自己的形状来移动和捕食。它没有固定的形态，就像一团会变形的小果冻。它伸出伪足，把食物包裹起来，然后在细胞内进行消化。这也是单细胞生物能够独立完成生命活动的很好的例子。2、多细胞生物在多细胞生物中，各种细胞分工合作，共同构成生物体。就拿我们人类来说吧，我们的身体里有各种各样的细胞。皮肤细胞构成了我们身体的第一道防线，防止病菌入侵；肌肉细胞可以收缩和舒张，让我们能够运动，就像发动机一样；神经细胞可以传递信息，就像电话线一样，把我们身体各个部分连接起来，让我们能够感知外界的刺激并且做出反应。如果把我们的身体比作一个复杂的机器，那么细胞就是这个机器里的一个个小零件，缺了任何一个都不行。植物也是一样，植物的根细胞负责吸收水分和矿物质，就像小吸管一样；叶肉细胞里有叶绿体，可以进行光合作用，制造有机物，就像小工厂里的生产车间；茎中的导管细胞可以运输水分和无机盐，筛管细胞可以运输有机物，它们就像植物体内的运输管道。这些细胞共同协作，让植物能够生长、繁殖、适应环境等。三、细胞的大小、形态和功能多样性1、细胞的大小细胞的大小差别很大。最小的细胞是支原体，它的大小只有0.10.3微米，小得我们用肉眼根本看不见，得用高倍显微镜才能看到。这就像一粒超级微小的尘埃，在微观世界里默默存在着。而最大的细胞是鸵鸟蛋的卵黄，它的直径可以达到5厘米左右。这就像一个小乒乓球那么大，和支原体相比，简直是一个巨无霸。不过，一般来说，细胞的大小是在1100微米之间。细胞的大小为什么会有这么大的差别呢？这和它们的功能是有关系的。比如说，支原体这种非常小的细胞，它的结构比较简单，功能相对单一，不需要太大的空间。而像鸵鸟蛋的卵黄，它里面储存了很多营养物质，是为了给胚胎发育提供能量和营养，所以比较大。2、细胞的形态细胞的形态也是多种多样的。有球形的，像我们的红细胞，它是双凹圆盘状的，这种形状有利于它在血管里快速流动，还能增加表面积，更好地进行气体交换。就像一个小小的扁扁的飞碟，在血管这个“宇宙通道”里穿梭。还有柱状的细胞，像植物的叶肉细胞，这种形状有利于它们排列整齐，接受阳光照射，进行光合作用。就像一个个小柱子整齐地排列在叶片里，等待阳光的“检阅”。还有神经细胞，它有长长的突起，就像树枝一样，有的突起可以长达1米多呢。这些突起可以把神经信号快速传递到很远的地方，就像电线一样，把电信号从发电厂（神经中枢）传输到各个用电设备（身体的各个器官和组织）。3、细胞的功能多样性细胞的功能是多种多样的。除了前面提到的红细胞运输氧气、白细胞抵御病菌、叶肉细胞进行光合作用等功能外，还有很多细胞有特殊的功能。比如说胰岛细胞，它可以分泌胰岛素，调节我们身体里的血糖水平。当我们吃了很多糖之后，血糖升高，胰岛细胞就会分泌胰岛素，让血糖降低到正常水平。这就像一个小小的血糖管理员，时刻监控着我们身体里的血糖情况。还有生殖细胞，像精子和卵细胞，它们的功能是把亲代的遗传信息传递给子代，就像传递生命的接力棒一样。精子像一个小小的蝌蚪，它有长长的尾巴，可以游动，去寻找卵细胞。卵细胞则比较大，里面储存了很多营养物质，为受精卵的发育提供能量和营养。四、细胞的基本结构1、细胞膜细胞膜是细胞的边界，就像一个国家的边境线一样，把细胞内部和外部环境分隔开来。它有控制物质进出细胞的功能，就像边境的海关一样。一些小分子物质，像氧气、二氧化碳等，可以自由通过细胞膜；而一些大分子物质，像蛋白质、多糖等，进出细胞膜就需要细胞膜上的一些特殊结构来帮忙了。比如说，细胞膜上有载体蛋白，就像小卡车一样，可以把一些物质运输到细胞里面或者运出细胞。细胞膜还具有进行细胞间信息交流的功能。就像人与人之间需要交流一样，细胞与细胞之间也需要交流。比如说，当我们的身体受到病菌入侵的时候，免疫细胞之间会通过细胞膜上的一些信号分子来传递信息，然后一起去对抗病菌。2、细胞质细胞质是细胞膜以内、细胞核以外的部分。它就像一个大的活动场地，里面有很多重要的结构和物质。细胞质里有细胞质基质，这是一种透明的胶状物质，里面有很多酶，这些酶就像小工人一样，在细胞质基质里进行着各种各样的化学反应，为细胞的生命活动提供能量和物质。细胞质里还有细胞器，细胞器就像场地里的各种小工厂一样，每个细胞器都有自己的功能。比如说线粒体，它是细胞进行有氧呼吸的主要场所，就像细胞里的发电厂一样，为细胞提供能量。还有叶绿体，它是植物进行光合作用的场所，就像一个绿色的小工厂，把光能转化为化学能，制造出有机物。3、细胞核细胞核是细胞的控制中心，就像一个军队的司令部一样。细胞核里有遗传物质DNA，DNA就像一本本的遗传密码手册，里面记录了细胞应该怎么生长、发育、繁殖等各种信息。细胞核可以控制细胞的代谢、生长、分化等生命活动。比如说，当我们的身体需要产生更多的红细胞时，细胞核就会接收到信号，然后控制细胞进行分裂和分化，产生更多的红细胞。细胞核还有核膜，核膜把细胞核和细胞质分隔开来，但是核膜上有核孔，就像城门一样，可以让一些物质进出细胞核，像mRNA（信使RNA）就可以通过核孔从细胞核到细胞质，把遗传信息传递出去，指导蛋白质的合成。五、细胞结构与功能的统一性1、结构决定功能细胞的结构和功能是相统一的。比如说线粒体，它的内膜向内折叠形成嵴，这种结构大大增加了内膜的表面积。为什么要这样呢？因为线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，有氧呼吸的很多反应都需要在内膜上进行，内膜表面积增大了，就可以容纳更多的酶和反应物质，从而提高有氧呼吸的效率。这就像我们建工厂，如果要生产更多的产品，就需要更大的厂房面积来放置设备和原料一样。再比如说叶绿体，它有双层膜结构，内部还有类囊体堆叠形成基粒。这种结构有利于捕获光能，因为类囊体薄膜上有很多光合色素，基粒的结构可以让光合色素更有效地吸收和传递光能，从而提高光合作用的效率。这就像我们给太阳能板设计一个特殊的结构，让它能够更好地吸收阳光一样。2、功能影响结构细胞的功能也会影响它的结构。比如说肌肉细胞，因为它的功能是收缩和舒张，所以它里面有很多肌纤维，这些肌纤维的排列和结构都是为了能够更好地实现肌肉的收缩和舒张功能。如果肌肉细胞不需要进行收缩和舒张功能，它就不会有这样的结构了。就像一个专门用来装水的容器，如果它不需要装水了，可能就会被改造成其他的形状或者结构。六、典型问题1、细胞学说的意义是什么？细胞学说的建立揭示了细胞的统一性和生物体结构的统一性。这就像我们发现了世界上所有的房子（生物体）虽然外观和用途不同，但是都是由砖头（细胞）组成的一样。它使人们认识到各种生物之间存在着共同的结构基础，为生物的进化研究提供了依据。比如说，我们知道所有的生物都是由细胞构成的，那么在研究生物进化的时候，就可以从细胞这个基本单位出发，去探究生物是如何从简单到复杂、从低等到高等进化的。细胞学说的建立还推动了生物学的发展，让更多的科学家开始关注细胞这个微观世界，对细胞的结构、功能、代谢等方面进行更深入的研究。2、如何理解细胞是生物体结构的基本单位？从单细胞生物来看，一个细胞就可以完成所有的生命活动，像前面提到的草履虫和变形虫。这说明细胞本身就是一个完整的生命结构。在多细胞生物中，虽然细胞有了分工，但是它们仍然是构成生物体的基本单位。就像一个庞大的建筑工程，虽然有各种各样的工人（不同类型的细胞），但是都是从一块块砖头（细胞）开始的。而且细胞之间的联系非常紧密，共同协作来维持生物体的生命活动。如果细胞结构被破坏，生物体的生命活动就会受到影响。比如说，如果我们的皮肤细胞受到严重损伤，我们的身体就会失去保护，容易受到病菌入侵等危害。3、细胞的大小、形态和功能多样性之间有什么联系？细胞的大小、形态和功能多样性是相互关联的。细胞的大小和形态往往是适应其功能的。比如说，红细胞的双凹圆盘状形态和较小的体积，是为了更好地在血管里运输氧气和二氧化碳，增加表面积，便于气体交换。而植物的根毛细胞，它的细胞壁向外突出形成根毛，这种形态可以增加它与土壤的接触面积，有利于吸收水分和矿物质，这也是和它的功能相适应的。细胞功能的多样性也决定了细胞大小和形态的多样性。不同的功能需要不同的结构来支持，而大小和形态是结构的一部分。例如，神经细胞需要长距离传递信息，所以有长长的突起，这种形态是为了满足它的功能需求，而这种功能需求也导致了神经细胞在大小和结构上与其他细胞的不同。一、选择题1、最早观察到细胞的科学家是（）A.亚里士多德B.罗伯特·虎克C.列文虎克D.施莱登答案：B。罗伯特·虎克在1665年用自制显微镜观察软木薄片时首次看到了细胞。2、细胞学说的内容不包括（）A.细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来B.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C.新细胞可以从老细胞中产生D.细胞通过有丝分裂产生新细胞答案：D。细胞学说最初提出新细胞可以从老细胞中产生，后来魏尔肖提出细胞通过分裂产生新细胞，但这不是细胞学说最初的内容。3、下列关于单细胞生物的叙述，正确的是（）A.单细胞生物不能独立完成生命活动B.单细胞生物的细胞结构简单，不具有细胞膜C.草履虫是单细胞生物，能进行摄食、消化等生命活动D.单细胞生物对人类都是有害的答案：C。草履虫是单细胞生物，它能独立完成摄食、消化等生命活动。单细胞生物有的对人类有益，有的有害。单细胞生物都有细胞膜。4、细胞的控制中心是（）A.细胞膜B.细胞质C.细胞核D.细胞器答案：C。细胞核是细胞的控制中心，里面有遗传物质DNA，控制着细胞的代谢、生长、分化等生命活动。二、简答题1、简述细胞学说建立的过程及意义。过程：1665年，罗伯特·虎克观察软木薄片发现细胞；之后列文虎克观察到很多活细胞。19世纪，施莱登和施旺共同提出细胞学说，内容包括细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来；细胞是一个相对独立的单位，既有自己的生命，又对整体生命起作用；新细胞可以从老细