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高中生物苏教版 (2019)必修1《分子与细胞》第二章 细胞的结构和生命活动第一节 细胞学说——现代生物学的“基石”导学案及答案
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这是一份高中生物苏教版 (2019)必修1《分子与细胞》第二章 细胞的结构和生命活动第一节 细胞学说——现代生物学的“基石”导学案及答案，共13页。学案主要包含了细胞学说的建立与发展，生物学研究的重要工具——显微镜，细胞的大小和形态，显微镜的使用等内容，欢迎下载使用。
一、细胞学说的建立与发展
1．建立者：施莱登和施旺。
2．发展过程
(1)1830年前后，英国植物学家布朗命名了“细胞核”。
(2)之后，德国植物学家施莱登证实了“细胞核”的存在。
(3)1838年，施莱登提出：“植物，不论发展到多么高级，都是由充分个体化的、各自独立的、分离的物体组成的聚合体，这些物体就是细胞。”
(4)1839年，德国动物学家施旺指出：“细胞是有机体，整个动物和植物都是细胞的集合物，它们依照一定的规律排列在动物和植物体内。”
(5)1854年前后，一些德国科学家，证明了生物个体发育的过程就是细胞不断增殖和分化的连续过程。
(6)1858年，德国科学家魏尔肖指出：“细胞是先前存在的细胞通过分裂产生的，细胞是一个相对独立的生命活动的基本单位。”
3．内容
一切动物和植物都是由细胞组成的，细胞是一切动物和植物体的基本单位。
4．意义
将动物和植物统一到细胞水平，这对现代生物学的发展具有重要意义。
二、生物学研究的重要工具——显微镜
1．光学显微镜
(1)定义：光学显微镜是由一个或几个透镜以及其他机械结构组成的光学仪器。
(2)构造
①光学部分由目镜、物镜、聚光器和反光镜组成。
②机械部分由镜筒、载物台、物镜转换器、粗准焦螺旋、细准焦螺旋、镜臂和镜座等组成。
(3)成像过程：在观察玻片标本时，被观察的物体经过物镜和目镜的两次放大，所以，物像的放大倍数是物镜放大倍数与目镜放大倍数的乘积。
2．电子显微镜
(1)20世纪30年代初，德国青年科学家卢斯卡等利用高能电子束波长很短的特点，制造出能够放大10 000倍的电子显微镜，并于1986年获得诺贝尔物理学奖。
(2)常用的电子显微镜有透射电子显微镜和扫描电子显微镜。
三、细胞的大小和形态
1．生物体的构成：除了病毒外，所有生物体都是由细胞构成的。
2．细胞的形态和大小
(1)不同生物的细胞形态和大小不同。
(2)同一生物不同组织的细胞形态和大小不同。
(3)在同一生物的相同组织中，细胞的大小也不一样。
(4)同一个细胞，处在不同的发育阶段，其大小也会改变。
(5)细胞的形态多种多样，有球体、多面体、纺锤体和柱状体等。
3．细胞的大小、形态与其生理功能是相适应的。
四、显微镜的使用
1．正确使用光学显微镜的高倍镜
(1)若需要将物像进一步放大，可使用高倍物镜观察。首先在低倍镜下移动玻片标本，将要观察的目标移到视野中央，再转动转换器，直到高倍物镜与镜筒成一直线。“嘀嗒”一声表示物镜旋转到位。
(2)调节聚光器。聚光器一般由聚光透镜、光圈和升降螺旋组成。调节升降螺旋，聚光透镜将由反光镜反射过来的光线聚焦在样品上，再调节光圈的大小，物像将变得更加明亮、清晰。
(3)调节细准焦螺旋，进一步观察物像。
(4)整理显微镜：每次观察结束后，先移去玻片标本，清理好载物台；转运转换器，使物镜偏向两侧；将镜筒下降到最低处，再将反光镜竖立。
2．使用光学显微镜观察各种各样的细胞
(1)实验目的：掌握显微镜的使用方法。
(2)实验步骤
①观察菠菜叶表皮细胞
ⅰ.将载玻片擦拭干净，在其中央滴一滴清水。
ⅱ.用镊子夹取菠菜叶下表皮，将其浸入载玻片中央的水滴中并展平，以防止由于细胞的重叠而影响观察效果。
ⅲ.用镊子夹起盖玻片，使其一边先接触载玻片中央的水滴边缘，然后轻轻盖在菠菜叶下表皮上，避免产生气泡，用吸水纸吸去盖玻片周围多余的水。
ⅳ.将制作好的玻片标本放到显微镜下观察，记录所观察到的现象。
②观察人口腔上皮细胞
ⅰ.将载玻片擦拭干净，在其中央滴一滴质量分数为0.9%的生理盐水。
ⅱ.用牙签轻轻刮取自己的口腔内侧，将牙签上的刮取物涂布在生理盐水中，盖上盖玻片。
ⅲ.口腔上皮细胞无色，为便于观察，需要染色。染色时，在盖玻片的一侧滴一滴稀碘液，在另一侧用吸水纸吸引。
ⅳ.将制作好的临时玻片标本放到显微镜下观察，记录所观察到的现象。
③观察人的骨组织、肌肉组织和神经组织的永久玻片标本，并绘制所观察到的细胞物像。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．细胞学说认为“一切动物和植物都是由细胞组成的”。( )
2．细胞学说主要阐明了细胞的多样性。( )
3．显微镜下成的是倒像，上下、左右都倒置。( )
4．显微镜的目镜带螺纹，放大倍数越大，就越短。( )
5．显微镜的放大倍数指的是面积的放大。( )
6．显微镜放大倍数越大，观察到的细胞数目越多。( )
提示：1.√
2．× 细胞学说主要阐明了细胞的统一性和生物体结构的统一性。
3．√
4．× 显微镜的目镜是不带螺纹的，放大倍数越大，就越短。
5．× 显微镜的放大倍数指的是长度或宽度的放大。
6．× 显微镜放大倍数越大，观察到的细胞数目越少。
细胞学说的建立与发展
1．细胞学说的建立过程
列文虎克→制作显微镜，观察描述了运动的原生动物、游动的精子和细菌
↓
布朗→命名了“细胞核”
↓
施莱登→证实了“细胞核”的存在
↓
指出细胞是构成植物的基本单位
↓
施旺→指出：“细胞是有机体，整个动物和植物都是细胞的集合物，它们依照一定的规律排列在动物和植物体内。”
↓
施莱登和施旺→共同创建细胞学说
↓
一些德国科学家→证明了生物个体发育的过程就是细胞不断增殖和分化的连续过程
↓
魏尔肖→指出：“细胞是先前存在的细胞通过分裂产生的，细胞是一个相对独立的生命活动的基本单位。”
2．细胞学说的三个“未涉及”和两个“统一”
(1)三个“未涉及”
①未涉及原核细胞；
②未涉及病毒；
③未涉及生物或细胞间的“差异性”。
(2)两个“统一”
①统一了“动植物”——均由细胞和细胞产物构成。
②统一了“细胞”——均有自己的生命又对整体生命起作用；新细胞均来自老细胞。
观察法和归纳法
(1)观察法
①概念：人们在自然发生的条件下，通过感官或借助于仪器，有目的、有计划地考察研究对象，从而获得有关经验性材料的方法。
②要求：观察时要全面、细致和实事求是，并及时记录下来。
(2)归纳法的两种类型
①完全归纳法：把某类事物的全部个体都研究一番，再经归纳得出结论，这种方法实际应用中工作量大，并且有时相当困难。
②不完全归纳法：最常用的是最简单的枚举法，在进行归纳时不可能穷尽所有的个别，因此归纳出来的结论不一定是正确的，还需要演绎推理进行论证。
深化探究：1.新细胞只能通过老细胞分裂产生吗？
提示：不是。除了细胞分裂会产生新细胞外，细胞融合也会导致新细胞的形成，如精子与卵细胞结合形成受精卵。
2.下图1是几种病毒的结构，图2是噬菌体侵染大肠杆菌的过程图，请分析回答下列问题：
(1)上面几种病毒有没有细胞结构？它们在结构上有什么共同点？
(2)结合图2分析，病毒的生活方式如何？为什么病毒不能独立完成生命活动？
提示：(1)病毒没有细胞结构；它们主要由蛋白质外壳和遗传物质构成。
(2)寄生。因为病毒没有细胞结构，没有实现新陈代谢所必需的基本系统，所以只有依靠宿主细胞才能产生子代，并完成正常的生命活动。
1．细胞学说的建立过程，是一个在科学探究中开拓、继承、修正和发展的过程，充满了耐人寻味的曲折，下列说法正确的是( )
A．魏尔肖是细胞的命名者
B．德国科学家施莱登和施旺是细胞的发现者和命名者
C．细胞是先前细胞通过分裂产生的，这是魏尔肖对细胞学说的重要补充
D．细胞是一个绝对独立的单位
C [英国科学家罗伯特·胡克是细胞的命名者；德国科学家施莱登和施旺是细胞学说的主要建立者；细胞是一个相对独立的生命活动的基本单位。]
2．下列与细胞学说相关的叙述，错误的是( )
A．揭示了细胞的统一性和生物体结构的统一性
B．使人们认识到一切生物都是由细胞构成的
C．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
D．该学说的创立标志着生物学的研究进入细胞水平，极大地促进了生物学的研究进程
B [细胞学说主要阐明了细胞的统一性和生物体结构的统一性，A正确；病毒无细胞结构，细胞学说指出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，B错误；由细胞学说的内容可知，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正确；细胞学说的创立标志着生物学的研究进入了细胞水平，极大地促进了生物学的研究进程，D正确。]
生物学研究的重要工具——显微镜
1．放大倍数相关分析
2．显微镜的成像特点及装片的移动规律
(1)显微镜下所成的像是倒立且放大的虚像。倒立是指上下、左右均是颠倒的，相当于将观察物水平旋转180度。
(2)装片的移动规律：相对于视野中央，物像偏向哪个方向，装片就移向哪个方向，即“偏向哪儿向哪儿移”。
3．高倍镜使用的“四字诀”
(1)找：在低倍镜下“找”到目标
⇓
(2)移：“移”动装片，使目标位于视野中央
⇓
(3)转：“转”动转换器，换用高倍镜
⇓
(4)调：“调”节细准焦螺旋，使物像清晰
4．视野中污点的位置判断
(1)污物可能存在的位置是：物镜、目镜和装片。
(2)污物位置的快速确认方法：分别移动载玻片、物镜和转动目镜，观察污物是否移动，来判断污物所处的位置。
转动装片eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(动→在装片上,不动→转动目镜\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(动→在目镜上,不动→在物镜上))))
5．特殊情况
(1)若视野中出现一半亮一半暗则可能是反光镜的调节角度不对。
(2)若观察花生切片标本材料一半清晰一半模糊不清，则可能是由花生切片厚薄不均匀造成的。
(3)显微镜视野中气泡与细胞的判定：在显微镜的视野中，气泡有粗而黑的边缘，形状呈圆形、椭圆形或不规则形，里面往往一片空白，用镊子尖轻轻压一下盖玻片，气泡就会变形或移动。而细胞则不会变形，且具有一定的形态结构。
6．电子显微镜的类型和成像原理
目前使用的电子显微镜已经能把观察的物体放大上百万倍。正是由于显微镜和相关技术的不断发展，细胞内部和表面的精细结构才不断被揭示和认识。
深化探究：下图①②分别是在高倍镜和低倍镜下看到的细胞，③④⑤⑥分别是放大倍数不同的目镜和物镜，请分析回答下列问题：
1．结合图①～⑥所示，从以下方面比较低倍镜和高倍镜，完成以下表格：
提示：长 短 远 多 小 大 亮 短 长 近 少 大 小 暗
2．高倍镜的使用步骤是找→移→转→调，能否将“移”和“转”颠倒顺序？为什么？
提示：不能，因为高倍镜的视野范围小，如果不先将物像移到视野中央就直接换成高倍镜，可能在高倍镜下找不到物像。
3．高倍镜下，为使物像清晰，应该调节细准焦螺旋而不是粗准焦螺旋，为什么？
提示：高倍镜下，物镜与玻片的距离近，因调节粗准焦螺旋会导致镜筒调节幅度过大，容易压碎装片或损坏物镜镜头，且容易错过清晰物像。
4．甲、乙两图分别为10×物镜和10×目镜下的观察结果，若将物镜换为40×，则能观察到的细胞数目分别为多少？试总结规律。
提示：甲为4个，乙为4个。
相关规律：①细胞在视野中呈单行或单列排布，计算时只考虑长度或宽度：放大后视野中的细胞数＝放大前视野中的细胞数×eq \f(放大前放大倍数,放大后放大倍数)。
②细胞在视野中呈充满排布状况时，计算时要考虑面积的变化：放大后视野中的细胞数＝放大前视野中的细胞数×(eq \f(放大前放大倍数,放大后放大倍数))2。
1．如下图所示，图甲中①②表示目镜，③④表示物镜，⑤⑥表示物镜与载玻片之间的距离，图乙和图丙分别表示不同物镜下观察到的图像。下列描述正确的是( )
A．①比②的放大倍数大，③比④的放大倍数小
B．把视野里的标本从图中的乙转为丙时，应选用③，同时提升镜筒
C．从图中的乙转为丙，正确调节顺序：转动转换器→调节光圈→移动标本→转动细准焦螺旋
D．若使物像放大倍数最大，图甲中的组合一般是②③⑤
D [①②为目镜，目镜越短，放大倍数越大，所以①比②的放大倍数小；③④为物镜，物镜越长，放大倍数越大，所以③比④的放大倍数大，A项错误；把视野里的标本从图中的乙转为丙后，放大倍数增大，应选用③高倍物镜，转换时不应随意提升镜筒，B项错误；从图中的乙转为丙，即低倍镜换成高倍镜，移动标本的操作应在转动转换器之前进行，C项错误；由于物镜与玻片标本之间的距离越短，放大倍数越大，所以⑤比⑥的放大倍数大，因此要使物像放大倍数最大，应选择图甲中的组合一般是②③⑤，D项正确。]
2．(多选)下列关于使用光学显微镜的叙述错误的是( )
A．因为藓类植物的叶片大，在高倍显微镜下容易找到，所以可以直接使用高倍物镜观察
B．若目镜放大倍数是10×，物镜放大倍数是40×，则被观察的细胞面积放大400倍
C．换用高倍镜后，必须先用粗准焦螺旋调焦，再用细准焦螺旋调至物像最清晰
D．为了使高倍镜下的视野亮一些，可以调节聚光器或使用凹面反光镜
ABC [使用显微镜观察时，必须先在低倍镜下找到观察对象，再换用高倍镜观察，A错误；显微镜放大的是物体的长度或宽度，故被观察的细胞的长度或宽度放大400倍，B错误；换用高倍镜后，只能用细准焦螺旋调至物像清晰，C错误；聚光器可以调节光线强弱，凹面反光镜集中光线的能力更强，D正确。]
(1)显微镜使用中的2个易错点
①使用显微镜的基本原则是“先低后高不动粗”，即先用低倍镜观察，找到要观察的物像，移到视野中央，再使用高倍镜；换用高倍镜后只能使用细准焦螺旋，不能使用粗准焦螺旋。
②若看到的视野一半亮一半暗时，应调反光镜，不能调光圈。
(2)高倍显微镜使用中容易出现的错误操作
①移动装片方向错误，导致物像没有移向视野中央，反而移向视野之外。
②总是选用大光圈和凹面镜，错误地认为视野亮度越大越好。实际上，在标本染色较深、透光性较差、视野相对较暗的情况下，宜选用凹面镜和大光圈以增大通光量。但在观察没有染色的透明对象时，选用平面镜和小光圈，视野亮度更适宜。
细胞的大小和形态
1．细胞的大小和形态
(1)生物体的结构单位
①除了病毒外，所有生物体都是由细胞构成的。
②细胞既是生物体的基本结构单位，又是基本功能单位。
(2)细胞的大小各不相同
不同生物的细胞大小不同；同一生物个体不同组织器官的细胞大小也不同。
①有的细胞用肉眼就能看见，如鸟类的卵细胞。
②大多数细胞的直径在10～100 μm范围内，可用低倍光学显微镜观察。
③有些细胞的直径只有0.5～5.0 μm，要用高倍光学显微镜或电子显微镜才能观察到，如细菌。
一般来说，动植物细胞的体积大于微生物细胞，高等动物的卵细胞大于体细胞。
(3)细胞的形态各种各样
不同生物的细胞形态不同；同一生物个体的不同组织器官的细胞形态也不相同。
(4)细胞的大小、形态与其生理功能是相适应的。
2．使用光学显微镜观察各种各样的细胞
深化探究：1.观察人口腔上皮细胞时，为什么需要染色？
提示：口腔上皮细胞无色，所以需要染色才能观察到。
2．菠菜叶下表皮细胞和人口腔上皮细胞为什么要放到不同的溶液中？
提示：为了维持各自细胞的形态，需要将不同的材料放到不同的溶液中；菠菜叶下表皮细胞放到清水中，人口腔上皮细胞则放到质量分数为0.9%的生理盐水中。
1．下列关于细胞形态与功能的叙述中，错误的是( )
A．肌肉细胞呈长条形或梭形，有利于收缩和舒张，产生运动
B．人的红细胞呈两面凹圆饼状，增大了细胞质膜面积，有利于气体交换
C．神经细胞的突起呈纤维状，有利于提高神经冲动的传递效率
D．植物的叶表皮细胞呈半圆状，有利于控制叶片的呼吸和蒸腾作用
D [形态与功能的统一是有机体细胞的一个重要特征，并且分化程度越高的细胞此特征越明显，比如叶表皮的保卫细胞呈哑铃状，有利于控制叶片的呼吸和蒸腾作用，但不是所有叶表皮细胞都有此特点。]
2．下列关于使用显微镜观察各种各样的细胞的叙述中，错误的是( )
A．可选用菠菜叶的下表皮或人口腔上皮细胞为实验材料
B．可直接观察生物细胞的永久玻片标本
C．用镊子夹取菠菜叶的下表皮，将其浸入载玻片中央的生理盐水中并展平
D．用牙签刮取口腔内侧，将刮取物涂布在质量分数为0.9%的生理盐水中
C [用镊子夹取菠菜叶的下表皮，将其浸入载玻片中央的清水中并展平。]
[课堂小结]
1．下列关于细胞学说的叙述中，错误的是( )
A．新细胞是由老细胞分裂产生的
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生命起作用
C．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
D．施莱登和施旺通过对一切生物细胞的研究，揭示了细胞的统一性和生物体结构的统一性并建立了细胞学说
D [施莱登和施旺只研究了部分生物的细胞。]
2．(多选)19世纪，德国植物学家施莱登观察植物的结构，得出细胞是构成植物的基本结构。之后，施旺将这一结论推广到动物细胞，由此共同创立了细胞学说。再之后，魏尔肖指出“细胞是先前存在的细胞通过分裂产生的，细胞是一个相对独立的生命活动的基本单位。”从而完善了细胞学说。细胞学说( )
A．是通过观察和分离细胞结构后创立的
B．是由施莱登和施旺两人创立并完善的
C．使人们对生命的认识进入细胞水平
D．使动物和植物通过细胞这一共同的结构统一起来
CD [细胞学说是通过观察动植物的结构后创立的，但是并没有观察到细胞的结构和分离细胞，A项错误；细胞学说是多位科学家共同研究的结晶，主要建立者是德国科学家施莱登和施旺，B项错误；细胞学说使人们对生命的认识进入细胞水平，C项正确；细胞学说使动物和植物通过细胞这一共同的结构统一起来，D项正确。]
3．某同学用一显微镜观察同一标本四次，每次仅调整目镜或物镜和细准焦螺旋，结果如图所示。其放大倍数最大的是( )
C [显微镜的放大倍数越大，看到的细胞数目越少，细胞越大。]
4．使用普通光学显微镜观察水中微生物时，若发现视野中微生物向图1箭头所示方向游走，要使其保持在视野中央，则应该把装片向图2所示的哪个方向移动( )
A．甲 B．乙
C．丙D．丁
C [显微镜中所成的像是上下颠倒、左右相反的，题中视野中微生物的游动方向是左下方，则实际游向是右上方，所以应把装片向左下方移动，才能使物像保持在视野中央。]
5．下图为洋葱表皮细胞临时装片的制作步骤(顺序被打乱)，请回答下列问题：
(1)请写出洋葱表皮细胞临时装片的制作步骤的正确顺序______________________________________。(用字母和箭头表示)
(2)图D滴的液体是____________，如果制作人的口腔上皮细胞临时装片这一步骤滴的液体是____________，图G滴的液体是____________。
(3)图E这样盖盖玻片的目的是避免___________________________。
(4)结合下图1～4回答问题：显微镜观察时，图1中，转动________________(填序号和文字)时，镜筒的升降范围较大；看到的细胞数目最少的目镜和物镜组合是图2中的__________。显微镜下观察到的洋葱表皮细胞是图________，想把图4中的细胞A移到视野的正中央，玻片标本将向________移动。
(5)用显微镜观察洋葱表皮细胞临时装片时，在视野中找到细胞物像后，为使物像更加清晰，需要调节显微镜的___________。
[答案] (1)B→D→C→A→E→G→F
(2)清水 生理盐水 稀碘液 (3)产生气泡
(4)①粗准焦螺旋 ⑤⑥ 3 左下方
(5)细准焦螺旋
课标内容要求
核心素养对接
1．说明有些生物体只有一个细胞，而有的由很多细胞构成，这些细胞形态和功能多样，但都具有相似的基本结构。
2．使用光学显微镜观察各种细胞，并结合电镜照片分析细胞的亚显微结构。
1．生命观念——通过观察多种多样的细胞，理解各种细胞既具有相似的基本结构，在形态与功能上又有显著差异，进而形成细胞和生物体既具有统一性，又具有差异性的观念。
2．科学思维——分析细胞学说建立的过程，领悟科学发现的特点。
3．科学探究——能熟练操作光学显微镜，增强科学实验技能。通过观察增加感性认识，克服对微观结构认识的困难，领悟科学思想和方法。
类型
透射电子显微镜
扫描电子显微镜
原理
将样品制成超薄切片，让电子穿透切片，经过电磁透镜放大成像
利用高能电子束在细胞等样品的表面扫描，最终形成反映样品表面形态和结构特征的图像
应用
观察细胞内部的细微结构
观察细胞等样品的表面形态和结构
项目
目镜长度
物镜长度
物镜与玻片的距离
细胞数目
细胞大小
视野范围
视野亮度
放大倍数低
放大倍数高
知识网络构建
核心语句背诵
1.施莱登和施旺共同提出：一切动物和植物都是由细胞组成的，细胞是一切动物和植物体的基本单位。
2.显微镜最终观察到的物像的放大倍数是物镜与目镜放大倍数的乘积。
3.光学显微镜是由一个或几个透镜以及其他机械结构组成的光学仪器。
4.常用的电子显微镜有透射电子显微镜和扫描电子显微镜。
5.除了病毒外，所有生物体都是由细胞构成的。
6.不同生物的细胞大小各不相同，即使在同一生物体的相同组织中细胞的大小也可能不一样。
7.细胞的大小、形态与其生理功能是相适应的。
一、细胞学说的建立与发展
1．建立者：施莱登和施旺。
2．发展过程
(1)1830年前后，英国植物学家布朗命名了“细胞核”。
(2)之后，德国植物学家施莱登证实了“细胞核”的存在。
(3)1838年，施莱登提出：“植物，不论发展到多么高级，都是由充分个体化的、各自独立的、分离的物体组成的聚合体，这些物体就是细胞。”
(4)1839年，德国动物学家施旺指出：“细胞是有机体，整个动物和植物都是细胞的集合物，它们依照一定的规律排列在动物和植物体内。”
(5)1854年前后，一些德国科学家，证明了生物个体发育的过程就是细胞不断增殖和分化的连续过程。
(6)1858年，德国科学家魏尔肖指出：“细胞是先前存在的细胞通过分裂产生的，细胞是一个相对独立的生命活动的基本单位。”
3．内容
一切动物和植物都是由细胞组成的，细胞是一切动物和植物体的基本单位。
4．意义
将动物和植物统一到细胞水平，这对现代生物学的发展具有重要意义。
二、生物学研究的重要工具——显微镜
1．光学显微镜
(1)定义：光学显微镜是由一个或几个透镜以及其他机械结构组成的光学仪器。
(2)构造
①光学部分由目镜、物镜、聚光器和反光镜组成。
②机械部分由镜筒、载物台、物镜转换器、粗准焦螺旋、细准焦螺旋、镜臂和镜座等组成。
(3)成像过程：在观察玻片标本时，被观察的物体经过物镜和目镜的两次放大，所以，物像的放大倍数是物镜放大倍数与目镜放大倍数的乘积。
2．电子显微镜
(1)20世纪30年代初，德国青年科学家卢斯卡等利用高能电子束波长很短的特点，制造出能够放大10 000倍的电子显微镜，并于1986年获得诺贝尔物理学奖。
(2)常用的电子显微镜有透射电子显微镜和扫描电子显微镜。
三、细胞的大小和形态
1．生物体的构成：除了病毒外，所有生物体都是由细胞构成的。
2．细胞的形态和大小
(1)不同生物的细胞形态和大小不同。
(2)同一生物不同组织的细胞形态和大小不同。
(3)在同一生物的相同组织中，细胞的大小也不一样。
(4)同一个细胞，处在不同的发育阶段，其大小也会改变。
(5)细胞的形态多种多样，有球体、多面体、纺锤体和柱状体等。
3．细胞的大小、形态与其生理功能是相适应的。
四、显微镜的使用
1．正确使用光学显微镜的高倍镜
(1)若需要将物像进一步放大，可使用高倍物镜观察。首先在低倍镜下移动玻片标本，将要观察的目标移到视野中央，再转动转换器，直到高倍物镜与镜筒成一直线。“嘀嗒”一声表示物镜旋转到位。
(2)调节聚光器。聚光器一般由聚光透镜、光圈和升降螺旋组成。调节升降螺旋，聚光透镜将由反光镜反射过来的光线聚焦在样品上，再调节光圈的大小，物像将变得更加明亮、清晰。
(3)调节细准焦螺旋，进一步观察物像。
(4)整理显微镜：每次观察结束后，先移去玻片标本，清理好载物台；转运转换器，使物镜偏向两侧；将镜筒下降到最低处，再将反光镜竖立。
2．使用光学显微镜观察各种各样的细胞
(1)实验目的：掌握显微镜的使用方法。
(2)实验步骤
①观察菠菜叶表皮细胞
ⅰ.将载玻片擦拭干净，在其中央滴一滴清水。
ⅱ.用镊子夹取菠菜叶下表皮，将其浸入载玻片中央的水滴中并展平，以防止由于细胞的重叠而影响观察效果。
ⅲ.用镊子夹起盖玻片，使其一边先接触载玻片中央的水滴边缘，然后轻轻盖在菠菜叶下表皮上，避免产生气泡，用吸水纸吸去盖玻片周围多余的水。
ⅳ.将制作好的玻片标本放到显微镜下观察，记录所观察到的现象。
②观察人口腔上皮细胞
ⅰ.将载玻片擦拭干净，在其中央滴一滴质量分数为0.9%的生理盐水。
ⅱ.用牙签轻轻刮取自己的口腔内侧，将牙签上的刮取物涂布在生理盐水中，盖上盖玻片。
ⅲ.口腔上皮细胞无色，为便于观察，需要染色。染色时，在盖玻片的一侧滴一滴稀碘液，在另一侧用吸水纸吸引。
ⅳ.将制作好的临时玻片标本放到显微镜下观察，记录所观察到的现象。
③观察人的骨组织、肌肉组织和神经组织的永久玻片标本，并绘制所观察到的细胞物像。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．细胞学说认为“一切动物和植物都是由细胞组成的”。( )
2．细胞学说主要阐明了细胞的多样性。( )
3．显微镜下成的是倒像，上下、左右都倒置。( )
4．显微镜的目镜带螺纹，放大倍数越大，就越短。( )
5．显微镜的放大倍数指的是面积的放大。( )
6．显微镜放大倍数越大，观察到的细胞数目越多。( )
提示：1.√
2．× 细胞学说主要阐明了细胞的统一性和生物体结构的统一性。
3．√
4．× 显微镜的目镜是不带螺纹的，放大倍数越大，就越短。
5．× 显微镜的放大倍数指的是长度或宽度的放大。
6．× 显微镜放大倍数越大，观察到的细胞数目越少。
细胞学说的建立与发展
1．细胞学说的建立过程
列文虎克→制作显微镜，观察描述了运动的原生动物、游动的精子和细菌
↓
布朗→命名了“细胞核”
↓
施莱登→证实了“细胞核”的存在
↓
指出细胞是构成植物的基本单位
↓
施旺→指出：“细胞是有机体，整个动物和植物都是细胞的集合物，它们依照一定的规律排列在动物和植物体内。”
↓
施莱登和施旺→共同创建细胞学说
↓
一些德国科学家→证明了生物个体发育的过程就是细胞不断增殖和分化的连续过程
↓
魏尔肖→指出：“细胞是先前存在的细胞通过分裂产生的，细胞是一个相对独立的生命活动的基本单位。”
2．细胞学说的三个“未涉及”和两个“统一”
(1)三个“未涉及”
①未涉及原核细胞；
②未涉及病毒；
③未涉及生物或细胞间的“差异性”。
(2)两个“统一”
①统一了“动植物”——均由细胞和细胞产物构成。
②统一了“细胞”——均有自己的生命又对整体生命起作用；新细胞均来自老细胞。
观察法和归纳法
(1)观察法
①概念：人们在自然发生的条件下，通过感官或借助于仪器，有目的、有计划地考察研究对象，从而获得有关经验性材料的方法。
②要求：观察时要全面、细致和实事求是，并及时记录下来。
(2)归纳法的两种类型
①完全归纳法：把某类事物的全部个体都研究一番，再经归纳得出结论，这种方法实际应用中工作量大，并且有时相当困难。
②不完全归纳法：最常用的是最简单的枚举法，在进行归纳时不可能穷尽所有的个别，因此归纳出来的结论不一定是正确的，还需要演绎推理进行论证。
深化探究：1.新细胞只能通过老细胞分裂产生吗？
提示：不是。除了细胞分裂会产生新细胞外，细胞融合也会导致新细胞的形成，如精子与卵细胞结合形成受精卵。
2.下图1是几种病毒的结构，图2是噬菌体侵染大肠杆菌的过程图，请分析回答下列问题：
(1)上面几种病毒有没有细胞结构？它们在结构上有什么共同点？
(2)结合图2分析，病毒的生活方式如何？为什么病毒不能独立完成生命活动？
提示：(1)病毒没有细胞结构；它们主要由蛋白质外壳和遗传物质构成。
(2)寄生。因为病毒没有细胞结构，没有实现新陈代谢所必需的基本系统，所以只有依靠宿主细胞才能产生子代，并完成正常的生命活动。
1．细胞学说的建立过程，是一个在科学探究中开拓、继承、修正和发展的过程，充满了耐人寻味的曲折，下列说法正确的是( )
A．魏尔肖是细胞的命名者
B．德国科学家施莱登和施旺是细胞的发现者和命名者
C．细胞是先前细胞通过分裂产生的，这是魏尔肖对细胞学说的重要补充
D．细胞是一个绝对独立的单位
C [英国科学家罗伯特·胡克是细胞的命名者；德国科学家施莱登和施旺是细胞学说的主要建立者；细胞是一个相对独立的生命活动的基本单位。]
2．下列与细胞学说相关的叙述，错误的是( )
A．揭示了细胞的统一性和生物体结构的统一性
B．使人们认识到一切生物都是由细胞构成的
C．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
D．该学说的创立标志着生物学的研究进入细胞水平，极大地促进了生物学的研究进程
B [细胞学说主要阐明了细胞的统一性和生物体结构的统一性，A正确；病毒无细胞结构，细胞学说指出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，B错误；由细胞学说的内容可知，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正确；细胞学说的创立标志着生物学的研究进入了细胞水平，极大地促进了生物学的研究进程，D正确。]
生物学研究的重要工具——显微镜
1．放大倍数相关分析
2．显微镜的成像特点及装片的移动规律
(1)显微镜下所成的像是倒立且放大的虚像。倒立是指上下、左右均是颠倒的，相当于将观察物水平旋转180度。
(2)装片的移动规律：相对于视野中央，物像偏向哪个方向，装片就移向哪个方向，即“偏向哪儿向哪儿移”。
3．高倍镜使用的“四字诀”
(1)找：在低倍镜下“找”到目标
⇓
(2)移：“移”动装片，使目标位于视野中央
⇓
(3)转：“转”动转换器，换用高倍镜
⇓
(4)调：“调”节细准焦螺旋，使物像清晰
4．视野中污点的位置判断
(1)污物可能存在的位置是：物镜、目镜和装片。
(2)污物位置的快速确认方法：分别移动载玻片、物镜和转动目镜，观察污物是否移动，来判断污物所处的位置。
转动装片eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(动→在装片上,不动→转动目镜\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(动→在目镜上,不动→在物镜上))))
5．特殊情况
(1)若视野中出现一半亮一半暗则可能是反光镜的调节角度不对。
(2)若观察花生切片标本材料一半清晰一半模糊不清，则可能是由花生切片厚薄不均匀造成的。
(3)显微镜视野中气泡与细胞的判定：在显微镜的视野中，气泡有粗而黑的边缘，形状呈圆形、椭圆形或不规则形，里面往往一片空白，用镊子尖轻轻压一下盖玻片，气泡就会变形或移动。而细胞则不会变形，且具有一定的形态结构。
6．电子显微镜的类型和成像原理
目前使用的电子显微镜已经能把观察的物体放大上百万倍。正是由于显微镜和相关技术的不断发展，细胞内部和表面的精细结构才不断被揭示和认识。
深化探究：下图①②分别是在高倍镜和低倍镜下看到的细胞，③④⑤⑥分别是放大倍数不同的目镜和物镜，请分析回答下列问题：
1．结合图①～⑥所示，从以下方面比较低倍镜和高倍镜，完成以下表格：
提示：长 短 远 多 小 大 亮 短 长 近 少 大 小 暗
2．高倍镜的使用步骤是找→移→转→调，能否将“移”和“转”颠倒顺序？为什么？
提示：不能，因为高倍镜的视野范围小，如果不先将物像移到视野中央就直接换成高倍镜，可能在高倍镜下找不到物像。
3．高倍镜下，为使物像清晰，应该调节细准焦螺旋而不是粗准焦螺旋，为什么？
提示：高倍镜下，物镜与玻片的距离近，因调节粗准焦螺旋会导致镜筒调节幅度过大，容易压碎装片或损坏物镜镜头，且容易错过清晰物像。
4．甲、乙两图分别为10×物镜和10×目镜下的观察结果，若将物镜换为40×，则能观察到的细胞数目分别为多少？试总结规律。
提示：甲为4个，乙为4个。
相关规律：①细胞在视野中呈单行或单列排布，计算时只考虑长度或宽度：放大后视野中的细胞数＝放大前视野中的细胞数×eq \f(放大前放大倍数,放大后放大倍数)。
②细胞在视野中呈充满排布状况时，计算时要考虑面积的变化：放大后视野中的细胞数＝放大前视野中的细胞数×(eq \f(放大前放大倍数,放大后放大倍数))2。
1．如下图所示，图甲中①②表示目镜，③④表示物镜，⑤⑥表示物镜与载玻片之间的距离，图乙和图丙分别表示不同物镜下观察到的图像。下列描述正确的是( )
A．①比②的放大倍数大，③比④的放大倍数小
B．把视野里的标本从图中的乙转为丙时，应选用③，同时提升镜筒
C．从图中的乙转为丙，正确调节顺序：转动转换器→调节光圈→移动标本→转动细准焦螺旋
D．若使物像放大倍数最大，图甲中的组合一般是②③⑤
D [①②为目镜，目镜越短，放大倍数越大，所以①比②的放大倍数小；③④为物镜，物镜越长，放大倍数越大，所以③比④的放大倍数大，A项错误；把视野里的标本从图中的乙转为丙后，放大倍数增大，应选用③高倍物镜，转换时不应随意提升镜筒，B项错误；从图中的乙转为丙，即低倍镜换成高倍镜，移动标本的操作应在转动转换器之前进行，C项错误；由于物镜与玻片标本之间的距离越短，放大倍数越大，所以⑤比⑥的放大倍数大，因此要使物像放大倍数最大，应选择图甲中的组合一般是②③⑤，D项正确。]
2．(多选)下列关于使用光学显微镜的叙述错误的是( )
A．因为藓类植物的叶片大，在高倍显微镜下容易找到，所以可以直接使用高倍物镜观察
B．若目镜放大倍数是10×，物镜放大倍数是40×，则被观察的细胞面积放大400倍
C．换用高倍镜后，必须先用粗准焦螺旋调焦，再用细准焦螺旋调至物像最清晰
D．为了使高倍镜下的视野亮一些，可以调节聚光器或使用凹面反光镜
ABC [使用显微镜观察时，必须先在低倍镜下找到观察对象，再换用高倍镜观察，A错误；显微镜放大的是物体的长度或宽度，故被观察的细胞的长度或宽度放大400倍，B错误；换用高倍镜后，只能用细准焦螺旋调至物像清晰，C错误；聚光器可以调节光线强弱，凹面反光镜集中光线的能力更强，D正确。]
(1)显微镜使用中的2个易错点
①使用显微镜的基本原则是“先低后高不动粗”，即先用低倍镜观察，找到要观察的物像，移到视野中央，再使用高倍镜；换用高倍镜后只能使用细准焦螺旋，不能使用粗准焦螺旋。
②若看到的视野一半亮一半暗时，应调反光镜，不能调光圈。
(2)高倍显微镜使用中容易出现的错误操作
①移动装片方向错误，导致物像没有移向视野中央，反而移向视野之外。
②总是选用大光圈和凹面镜，错误地认为视野亮度越大越好。实际上，在标本染色较深、透光性较差、视野相对较暗的情况下，宜选用凹面镜和大光圈以增大通光量。但在观察没有染色的透明对象时，选用平面镜和小光圈，视野亮度更适宜。
细胞的大小和形态
1．细胞的大小和形态
(1)生物体的结构单位
①除了病毒外，所有生物体都是由细胞构成的。
②细胞既是生物体的基本结构单位，又是基本功能单位。
(2)细胞的大小各不相同
不同生物的细胞大小不同；同一生物个体不同组织器官的细胞大小也不同。
①有的细胞用肉眼就能看见，如鸟类的卵细胞。
②大多数细胞的直径在10～100 μm范围内，可用低倍光学显微镜观察。
③有些细胞的直径只有0.5～5.0 μm，要用高倍光学显微镜或电子显微镜才能观察到，如细菌。
一般来说，动植物细胞的体积大于微生物细胞，高等动物的卵细胞大于体细胞。
(3)细胞的形态各种各样
不同生物的细胞形态不同；同一生物个体的不同组织器官的细胞形态也不相同。
(4)细胞的大小、形态与其生理功能是相适应的。
2．使用光学显微镜观察各种各样的细胞
深化探究：1.观察人口腔上皮细胞时，为什么需要染色？
提示：口腔上皮细胞无色，所以需要染色才能观察到。
2．菠菜叶下表皮细胞和人口腔上皮细胞为什么要放到不同的溶液中？
提示：为了维持各自细胞的形态，需要将不同的材料放到不同的溶液中；菠菜叶下表皮细胞放到清水中，人口腔上皮细胞则放到质量分数为0.9%的生理盐水中。
1．下列关于细胞形态与功能的叙述中，错误的是( )
A．肌肉细胞呈长条形或梭形，有利于收缩和舒张，产生运动
B．人的红细胞呈两面凹圆饼状，增大了细胞质膜面积，有利于气体交换
C．神经细胞的突起呈纤维状，有利于提高神经冲动的传递效率
D．植物的叶表皮细胞呈半圆状，有利于控制叶片的呼吸和蒸腾作用
D [形态与功能的统一是有机体细胞的一个重要特征，并且分化程度越高的细胞此特征越明显，比如叶表皮的保卫细胞呈哑铃状，有利于控制叶片的呼吸和蒸腾作用，但不是所有叶表皮细胞都有此特点。]
2．下列关于使用显微镜观察各种各样的细胞的叙述中，错误的是( )
A．可选用菠菜叶的下表皮或人口腔上皮细胞为实验材料
B．可直接观察生物细胞的永久玻片标本
C．用镊子夹取菠菜叶的下表皮，将其浸入载玻片中央的生理盐水中并展平
D．用牙签刮取口腔内侧，将刮取物涂布在质量分数为0.9%的生理盐水中
C [用镊子夹取菠菜叶的下表皮，将其浸入载玻片中央的清水中并展平。]
[课堂小结]
1．下列关于细胞学说的叙述中，错误的是( )
A．新细胞是由老细胞分裂产生的
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生命起作用
C．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
D．施莱登和施旺通过对一切生物细胞的研究，揭示了细胞的统一性和生物体结构的统一性并建立了细胞学说
D [施莱登和施旺只研究了部分生物的细胞。]
2．(多选)19世纪，德国植物学家施莱登观察植物的结构，得出细胞是构成植物的基本结构。之后，施旺将这一结论推广到动物细胞，由此共同创立了细胞学说。再之后，魏尔肖指出“细胞是先前存在的细胞通过分裂产生的，细胞是一个相对独立的生命活动的基本单位。”从而完善了细胞学说。细胞学说( )
A．是通过观察和分离细胞结构后创立的
B．是由施莱登和施旺两人创立并完善的
C．使人们对生命的认识进入细胞水平
D．使动物和植物通过细胞这一共同的结构统一起来
CD [细胞学说是通过观察动植物的结构后创立的，但是并没有观察到细胞的结构和分离细胞，A项错误；细胞学说是多位科学家共同研究的结晶，主要建立者是德国科学家施莱登和施旺，B项错误；细胞学说使人们对生命的认识进入细胞水平，C项正确；细胞学说使动物和植物通过细胞这一共同的结构统一起来，D项正确。]
3．某同学用一显微镜观察同一标本四次，每次仅调整目镜或物镜和细准焦螺旋，结果如图所示。其放大倍数最大的是( )
C [显微镜的放大倍数越大，看到的细胞数目越少，细胞越大。]
4．使用普通光学显微镜观察水中微生物时，若发现视野中微生物向图1箭头所示方向游走，要使其保持在视野中央，则应该把装片向图2所示的哪个方向移动( )
A．甲 B．乙
C．丙D．丁
C [显微镜中所成的像是上下颠倒、左右相反的，题中视野中微生物的游动方向是左下方，则实际游向是右上方，所以应把装片向左下方移动，才能使物像保持在视野中央。]
5．下图为洋葱表皮细胞临时装片的制作步骤(顺序被打乱)，请回答下列问题：
(1)请写出洋葱表皮细胞临时装片的制作步骤的正确顺序______________________________________。(用字母和箭头表示)
(2)图D滴的液体是____________，如果制作人的口腔上皮细胞临时装片这一步骤滴的液体是____________，图G滴的液体是____________。
(3)图E这样盖盖玻片的目的是避免___________________________。
(4)结合下图1～4回答问题：显微镜观察时，图1中，转动________________(填序号和文字)时，镜筒的升降范围较大；看到的细胞数目最少的目镜和物镜组合是图2中的__________。显微镜下观察到的洋葱表皮细胞是图________，想把图4中的细胞A移到视野的正中央，玻片标本将向________移动。
(5)用显微镜观察洋葱表皮细胞临时装片时，在视野中找到细胞物像后，为使物像更加清晰，需要调节显微镜的___________。
[答案] (1)B→D→C→A→E→G→F
(2)清水 生理盐水 稀碘液 (3)产生气泡
(4)①粗准焦螺旋 ⑤⑥ 3 左下方
(5)细准焦螺旋
课标内容要求
核心素养对接
1．说明有些生物体只有一个细胞，而有的由很多细胞构成，这些细胞形态和功能多样，但都具有相似的基本结构。
2．使用光学显微镜观察各种细胞，并结合电镜照片分析细胞的亚显微结构。
1．生命观念——通过观察多种多样的细胞，理解各种细胞既具有相似的基本结构，在形态与功能上又有显著差异，进而形成细胞和生物体既具有统一性，又具有差异性的观念。
2．科学思维——分析细胞学说建立的过程，领悟科学发现的特点。
3．科学探究——能熟练操作光学显微镜，增强科学实验技能。通过观察增加感性认识，克服对微观结构认识的困难，领悟科学思想和方法。
类型
透射电子显微镜
扫描电子显微镜
原理
将样品制成超薄切片，让电子穿透切片，经过电磁透镜放大成像
利用高能电子束在细胞等样品的表面扫描，最终形成反映样品表面形态和结构特征的图像
应用
观察细胞内部的细微结构
观察细胞等样品的表面形态和结构
项目
目镜长度
物镜长度
物镜与玻片的距离
细胞数目
细胞大小
视野范围
视野亮度
放大倍数低
放大倍数高
知识网络构建
核心语句背诵
1.施莱登和施旺共同提出：一切动物和植物都是由细胞组成的，细胞是一切动物和植物体的基本单位。
2.显微镜最终观察到的物像的放大倍数是物镜与目镜放大倍数的乘积。
3.光学显微镜是由一个或几个透镜以及其他机械结构组成的光学仪器。
4.常用的电子显微镜有透射电子显微镜和扫描电子显微镜。
5.除了病毒外，所有生物体都是由细胞构成的。
6.不同生物的细胞大小各不相同，即使在同一生物体的相同组织中细胞的大小也可能不一样。
7.细胞的大小、形态与其生理功能是相适应的。
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