§2—4　　细胞

〖教学目标〗 1、学会使用显微镜，学会制作简单装片，绘制细胞结构简图； 2、认识细胞的基本结构； 3、区分动植物细胞； 4、了解细胞的分裂、生长和分化； 5、知道细胞是生命活动的基本单位； 〖教学重要和难点〗 重点：细胞的基本结构，动植物细胞的区别，细胞不说。 难点：显微镜的使用。 〖教学准备〗 显微镜、橡皮泥，各种细胞装片、洋葱表皮细胞装片，人口腔上皮细胞装片、动植物细胞结构图。 多媒体课件7 〖教学过程〗 （一）引言 平时生活中我们用肉眼观察各种事物，其实在我们的地球上还有另外一个我们肉眼看不到的世界，微观世界。比如说植物和动物到底是由什么组成的，这是17世纪之前，人们试图回答的一个问题。当然，我们现在已经知道了所有生物除了病毒之外都是由细胞构成的。所以我们说细胞是构成生物最基本的结构和单位。就像砖瓦是房子的建筑原料一样，细胞是生命的“建筑材料”，所以你是生物体，你也是由细胞构成的。但是现在仔细观察一下你手臂上的皮肤。无论怎么努力，光用肉眼是没有办法看到单个皮肤细胞的。什么原因呢？这是因为细胞非常微小，其实在你的皮肤表面，每平方厘米含有的细胞超过10万个。 （二）新课 1.显微镜的发明史 在16世纪末之前，人们并没有什么方法可以观察到细胞，甚至还没有人知道细胞的存在，当时的研究只停留在动物和植物的形态、内部结构或生活方式等方面。直到1590年左右，显微镜的发明使人们发现和认识细胞成为可能。没有显微镜，就不可能发现细胞。从发明显微镜至今的400年来，显微镜在许多方面得到了改进： A、第一台显微镜是由荷兰密得尔堡一个眼镜店的老板詹森和他的父亲罕斯发明的。细说起来，詹森父子发明显微镜，还带有一定的偶然性呢！事情的经过是这作的：1590年，一个晴朗无风的早晨，詹森在楼顶上闲玩。无意中，他把两片凸玻璃片装到一个金属管子里，并用这个管子去看街道上的建筑物，奇怪的事情发生了，教堂高塔上大公鸡的雕塑比原来大了好几倍，这个意外的发现，使詹森兴奋起来，他高兴地跑下楼去，把父亲也拉上楼来观看，一起和他分享这种新发现带来的愉快。当然，偶然性的发现代替不了科学上的发明。值得强调的是，詹森父子俩的修养起了决定作用，他们抓住这个偶然的发现，认真思索，反复实践，用大大小小的凸玻璃片做各种距离不等的配合，终于发明了世界上第一台显微镜。当然，这台显微镜只能称为显微镜家族中的“始祖”，无论是放大倍数，还是分辨能力都是相当低的。 B、1660年，罗伯特。胡克对复合显微镜进行了改良。它的右侧有一个带油灯的支架，用来为显微镜下的标本照明。 1683年，列文虎克在显微镜中加了一块透镜。虽然只加了一块透镜，但是它能把标本放大266倍。列文虎克是第一个看到许多单细胞的人。 D、1886年，德国科学家恩斯特。阿贝和卡尔。蔡斯制作了一台与此图相似的显微镜。马蹄形的底座增加了显微镜的稳固性。底部的镜子能会聚并反射光线使光线透过上放的标本。现代复合光学显微镜已经能把标本放大到1000倍了。 E、1933年，德国物理学家恩斯特。卢斯卡创造了第一台电子显微镜（TEM）。这种显微镜是通过发射电子穿过极薄的标本切片来成像的。对于观察细胞的内部结构非常有用，TEM能把标本放大50万倍。 F、1965年，第一台商用的扫描电子显微镜（SEM）问世了。它把电子束发射到标本的表面（而不是穿过标本），然后形成标本外观的精细三维图像。SEM能把标本放大15万倍。 G、1981年，隧道扫描显微镜（STM）是通过检测从标本表面逸出的电子来成像的。科学家用它可以观察到细胞外层上的单个分子。STM能把标本放大100万倍。 随着科学技术的进一步发展，显微镜的结构也越来越复杂，其观察的功能也越来越完善，当然，我们最常使用的还是现代复合显微镜了。……通过显微镜，人们发现了细胞。 1665年，英国物理学家罗伯特。虎克（Robert Hooks）把软木切成极薄的薄片放在自己制造的一架复式显微镜下观察，在显微镜的视野里发现竟有许多蜂窝状的小室，他给这些小室取名为细胞（cell）。实际上，虎克当时所看到的只是一些死细胞的细胞壁，对细胞里的内含物，虎克当时并不清楚。 在Robert Hooks发现细胞的同时， Leeuwen Hooks也开始用显微镜观察微小的物体。Leeuwen Hooks是一名荷兰商人，也是一名自己制造透镜的业余科学家。他用这些透镜制造出了许多简易的显微镜。Leeuwen Hooks曾经观察过一个池塘里的水，他惊讶地的发现水中有些单细胞的生物。由此他成为第一个看到细菌等的微小单细胞生物的人。这两位科学家发现了细胞，为后人开启了通往微观世界的大门。   1674年，荷兰布商列文·虎克(Antonie van Leeuwenhoek, 1632～1723) 为了检查布的质量，亲自磨制透镜，装配了高倍显微镜（300倍左右）， 并观察到了血细胞、池塘水滴中的原生动物、人类和哺乳类动物的精 子，这是人类第一次观察到完整的活细胞。列文·虎克把他的观察结 果写信报告给了英国皇家学会，得到英国皇家学会的充分肯定，并很 快成为世界知名人士。 列文·虎克的一生致力于在微观世界中探索，发表论文402篇，其 中《列文·虎克发现的自然界的秘密》是人类关于微生物研究的最早 专著。    所有的生物都是由细胞组成的，只是不同的生物体细胞的大小和形状有所不同。有圆的、立方形的、柱形的、菱形的、多边形的等多种形状。这些形状与它们所处的位置和所担负的功能有着密切的关系。分散游离的细胞一般接近与球形，如卵细胞；相互排列紧密的细胞大多是扁形、立方形、柱形的，例如上皮细胞；接受刺激并传导冲动的神经细胞形成许多长的突起；具有收缩功能的肌肉细胞则为纺锤形或长纤维形。细胞不仅形态各异，它们的大小也不一样。大多数细胞的直径是一到几十微米。最小的细胞是一种叫做支原体的微生物，最大的细胞可能就是鸵鸟蛋的卵黄了。有些细胞人的肉眼可以看到，比如一根棉花纤维就是一个细胞，鸡蛋的卵黄也是细胞。虽然不同的细胞形态、大小，各不相同，但是其基本的结构是一致的。        第二课时: 观察一下动物细胞和植物细胞，寻找他们的异同点？动物细胞和植物细胞都是由细胞膜、细胞质和细胞核组成的。细胞膜、细胞质、细胞核是组成细胞的基本结构。植物细胞比动物细胞多了细胞壁、液泡和叶绿体。 下面，我们要对细胞进行一个观光旅游。首先，要进入植物细胞有一点困难，因为我们首先得通过细胞壁。细胞壁（cell wall）是包裹在植物细胞外面的一曾层坚硬无生命的物质，是由结实而富有弹性的纤维素组成，具有支持和保护的作用，并使细胞具有一定的形状。 当我们穿过细胞壁后，遇到的下一个结构就是细胞膜。所有的细胞都有细胞膜。在具有细胞壁的细胞里，细胞膜紧贴于它的内壁。而对于没有细胞壁的细胞而言，细胞膜就成了把细胞和环境分隔的边界。当我们的船靠近细胞膜的时候。你会注意到膜上面有一些小孔。这时候你猜想一下细胞膜的主要功能：保护和控制物质进出的作用。细胞所需要的每一样的东西---从食物到氧气---都是从细胞膜进入细胞的。有害的代谢废物也从细胞膜排出。细胞膜必须能够让这些物质通过，细胞才能生存。但是细胞膜是有选择性的，小分子的物质能够通过，比如说水，大分子的物质比如说淀粉通不过，所以从某种意义上说，细胞膜像一道纱窗：纱窗能把昆虫挡在外面，但同时，纱窗上的小洞又能让空气进出。当我们进入细胞之后，一个又大又圆的物体进入眼帘。这个就是细胞核了，细胞的“大脑”。你可以把细胞核看成是细胞的控制中心，它指挥着细胞的一切活动。细胞核内含有遗传物质，与生物体的传宗接代有关。离开细胞核，你会发现自己正置身于细胞质当中。细胞质是细胞膜和细胞核之间的区域里，这里漂浮着一种透明而粘稠的胶状液体。细胞质是细胞生命活动的主要场所，内含有许多重要的细胞器（线粒体、内质网、核糖体等等）。在细胞质中你还能看到许多巨大的绿色物质漂浮着，这些就是叶绿体，只存在与植物细胞当中。叶绿体是植物进行光和作用的主要场所；植物呈现绿色也正是因为含有大量的叶绿体的缘故。经过叶绿体后，我们在细胞质里又遇到了一个充满液体的巨大的囊。它们被称之为液泡，是细胞的储存区域，只有植物细胞具有液泡。液泡好比是细胞的仓库，例如水果的酸、甜、苦、涩就是因为液泡中含有不同的物质的缘故。液泡里含有大量的细胞液。比如说西瓜汁、桃汁都是细胞液。细胞的各个部分若彼此分开，都不能存活，只有按照一定的次序结合在一起，才能执行各自的功能，可见细胞是一个有机的统一体。 思考题：1. 高大的树木之所以能够“顶天立地”跟植物细胞中的什么结构有关? 2.植物的叶为什么通常是绿色的? 高大的树木之所以能够“顶天立地”主要是因为它具有细胞壁的缘故。细胞壁只含有大量的纤维素，具有比较强的支持作用。植物的叶和幼嫩的茎中的细胞，通常含有叶绿体，叶绿体中含有叶绿素，因此植物的叶通常是绿色的。     自胡克发现细胞以后的近200年，科学家们用显微镜广泛地观察和研究了各种生物，他们一直在思考一个问题，细胞到底是什么？为之做出过突出贡献的有歌德、奥肯、布朗、施莱登等等。我们一一来看看细胞学说的创立过程。 先来看看歌德，他聪颖过人、天赋极高，是一位百科全书式的人物。歌德原本是一位德国诗人、学者。曾经写过《少年维特之烦恼》，《浮士德》 等等。同时他还是位杰出的科学家，他在颜色学、植物学和脊椎动物学方面的一些研究成果，连许多专门从事这些领域的科学家都自叹弗如。歌德从“自然哲学”的角度出发，探索是否存在着一种组成丰富多彩生命现象的原型，由这些原型构成了地球上各种各样的生物。 这仅仅是一种猜想，并没有证实。 同样是从自然哲学角度出发，还有一位德国的博物学家奥肯，他是一位创造力极为丰富的人。他的后半生主要从事海洋动物的研究，他将自然哲学与他对海洋生物的显微观察结合了起来。他提出存在一种原始的未分化的液体——“原液”，原液转变成粘液囊泡，这些粘液囊泡是组成生命的基本单位。 奥肯的书被同时代人广泛阅读，很多人在一定程度上都受到他的影响，其中包括在19世纪30年代提出细胞学说的德国科学家施莱登和施旺。 19世纪初，细胞研究的一项重大成果是细胞核的发现，这一发现也为细胞学说的创立做出了一定的贡献。 英国植物学家R．布朗（Robert Brown，1773-1858）于1831年，在研究施肥对植物的影响时，利用了一台放大倍数约为300倍的显微镜，注意到植物细胞内部还有其他的结构，通过仔细观察，他发现了植物细胞的细胞核，并发现一个植物细胞只有一个细胞核。布朗当时对于细胞核的生物学含义既不重视又不理解，因而也没有进一步研究细胞核的结构和功能 。    总之，到了19世纪初期，细胞研究领域的多项研究，已经为细胞学说的建立做好了准备，在这样的情况下，德国科学家施莱登和施旺提出了细胞学说。 在1838年，一位名叫马休斯．施莱登的德国科学家根据自己以及前人的研究的出结论：所有的植物都是由细胞构成的。第二年，另一位德国科学家西尔多．施旺总结出：所有的动物也都是由细胞构成的，因而进一步宣布，所有的动物都是由细胞构成的。 施莱登和施旺的发现很重要，但当时他们并不清楚细胞是从哪里来的。在那个时代，大部分的人还是认为生物来自于一些无生命的物质。     直到1855年，德国的医生鲁道夫．魏尔肖提出:只有已经存在的细胞才能形成新的细胞，他认为“细胞只能来自于细胞”。这不仅在更深的层次上揭示细胞作为生命活动的基本单位的本质，而且通常被认为是对细胞学说的重要补充，甚至有人认为直至于此细胞学说才全部完成。   施莱登和施旺在总结前人大量研究的事实材料和设想的基础上，通过归纳，提出了著名的细胞学说： 1、所有的生物都是由细胞构成的； 2、细胞是生物体结构和功能的基本单位； 3、所有的细胞都来自于其他细胞； 明确了什么是细胞，科学家们就开始通过对细胞的研究来认识生物的生长、繁殖及其他生命现象了。他们发现人体和许多生物都是来自于一个细胞---受精卵。但这个受精卵仅是一个细胞，而生物体内有数亿个细胞，那么它是怎样发育成生物体的呢？这就是我们接下去要学习的细胞分裂、生长和分化。    一个受精细胞可以分裂成两个子细胞，两个子细胞又可以分裂成四个子细胞，经过多次分裂之后，就能形成一个由众多细胞组成的细胞团。所以，我们把这种由一个母细胞经过一系列复杂的变化后，分裂成两个子细胞的过程，就叫做是细胞分裂。细胞分裂是生物生长、发育、繁殖的基础。细胞像生物体一样，也要经过生长、衰老、死亡这几个阶段。细胞分裂对于生物体维持生命活动和延续种族都有十分重要的意义。 细胞分裂一般是细胞核先延长，从核的中部向内凹陷，缢裂成两个细胞核。接着整个细胞从中部缢裂成两部分，形成两个子细胞。在细胞分裂过程最显著的变化当属细胞核了。细胞核当中会出现染色体。染色体是一种存在与细胞核中容易被碱性染料染成深色的物质，他是生物体的遗传物质。在动物与植物细胞的分裂过程当中，母细胞核内会出现染色体，这些染色体会平均分配到两个子细胞中去。所以子细胞能保证拥有跟母细胞一样的性状。    在正常的情况下，细胞的分裂处于某种平衡状态当中，即使是能分裂的细胞也不会无休止的分裂下去。但是如果某种体内和体外的因素失调，细胞就会无休止的连续分裂，造成细胞的恶性繁殖，这就是癌症了。对于造成这种异常细胞恶性分裂的确切原因，暂时还不清楚，但是可以确切地说，寻找癌症的方法就必须研究细胞分裂的规律。 观察这张图，刚分裂出来的子细胞，体积只有母细胞大小的一半左右，但是他们会发生怎样的变化呢？会生长。细胞能吸收营养物质，合成自身的组成物质，不断的长大。这个就是细胞的生长过程了。细胞生长可以使细胞的体积变大，但是不能使细胞的数目增加。 思考一下，一个生物体在由小长大，这与细胞的什么行为有关？（一个生物体在由小变大的过程当中，它体内的细胞在增多、长大，因此生物的生长是细胞分裂和生长的结果。） 思考，长大的细胞能否再分裂呢？有的子细胞，长到与母细胞一般大小的时候能继续分裂；而有的子细胞则发生了变化，形成了具有不同形态和功能的细胞，这个过程就叫做细胞分化了。细胞分化产生的各种细胞构成了生物体的各种组织，组织又构成了器官，器官又构成了系统，系统最后组成了一个完整的生物体。所以，人体与许多生物体的结构都是受精卵不断分裂、生长和分化的结果。   板书设计:  一.细胞的发现   1665年，罗伯特.胡克发现了细胞 二.细胞的结构   细胞壁    支持和保护细胞，并使细胞具有一定的形状。 细胞膜   保护细胞并控制细胞与  外界之间的物质交换。 细胞质 细胞生命活动的主要场所，内含许多重要的细胞器。 细胞核 内含有遗传物质，跟生物体的传宗接代有关。 液泡 是细胞的储存区域，内含有细胞液。 叶绿体 是细胞的进行光合作用的主要场所，内含有叶绿素。 三.细胞学说 施莱登和施旺提出了著名的细胞学说： 1、动物和植物都是由相同的基本单位---   细胞所构成的，即细胞学说。 2、细胞是生物体结构和功能的基本单位； 3、所有的细胞都来自于其他细胞； 四.细胞的分裂、生长和分化 1．细胞分裂的特点 （1）母细胞一分为二形成两个子细胞； （2）在细胞核内出现了染色体，染色体平均      的分配到两个子细胞中去； 2．细胞分裂的意义： （1）使单细胞的生物个体数目增加； （2）使多细胞的生物体细胞数目增加； （3）实现生物繁殖； 3．细胞的生长    细胞能吸收营养物质，合成自身的组成物质，不断的长大。这个就是细胞的生长过程了。细胞生长可以使细胞的体积变大，但是不能使细胞的数目增加。 4．细胞的分化   形成了具有不同形态和功能的细胞。   〖教后反思〗 在制作简单装片，练习使用显微镜中学生会遇到许多实际困难，大家共同讨论解决，可帮助学生更好地理解与掌握。学习重点学生掌握得较好。