高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第1节 细胞是生命活动的基本单位学案

第1节　细胞是生命活动的基本单位

必备知识·夯实双基

一、细胞学说及其建立过程

1．建立者：主要是德国科学家__施莱登__和__施旺__。

2．内容

(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)新细胞是由老细胞__分裂__产生的。

3．意义

(1)揭示了动物和植物的__统一性__，从而阐明了__生物界__的统一性。

(2)对生物学发展的意义：

①使生物学的研究进入__细胞__水平，并为后来进入__分子__水平打下基础。

②为__生物进化论__的确立埋下了伏笔。

二、细胞是基本的生命系统

(一)生命活动离不开细胞

1．生物体与细胞的关系

(1)单细胞生物：依赖__单个细胞__就能完成各项生命活动的生物。

(2)多细胞生物：依赖__各种分化的细胞__密切合作共同完成各项生命活动的生物。

2．生理活动与细胞的联系

(1)生物与环境之间物质和能量交换的基础：__细胞代谢__。

(2)生物生长发育的基础：__细胞增殖、分化__。

(3)生物遗传与变异的基础：__细胞内基因的传递和变化__。

(二)生命系统的结构层次

1．写出图中各数字表示的生命系统结构层次名称

①__细胞__；②__组织__；③__系统__；

④__种群__；⑤__群落__；⑥__生物圈__。

2．种群、群落和生态系统

(1)种群和群落：在一定的空间范围内，__同种生物__的所有个体形成的一个整体是种群，__不同种群__相互作用形成的更大整体是群落。

(2)生态系统：在一定的空间范围内，__群落和无机环境__相互作用形成的整体。

┃┃活学巧练__■

(1)细胞学说阐明了生物界的统一性。(√)

(2)一切动植物都是由细胞和细胞产物构成的。(√)

(3)施旺的名言是“所有的细胞都来源于先前存在的细胞”。(× )

(4)所有生物都具有生命系统的所有结构层次。(×)

(5)病毒属于生命系统的结构层次。(×)

(6)一个池塘中的所有鱼、所有生物分别属于生命系统的种群、群落。(×)

(7)德国的魏尔肖总结出细胞通过分裂产生新细胞，完善和发展了细胞学说。(√)

(8)由归纳得出的结论一定是可信的，因此可以用来预测和判断。(×)

思考：

1．细胞学说主要阐明了细胞的多样性还是生物界的统一性？

提示：现代生物的细胞都是远古生物细胞的后代，小小的细胞内部凝聚着数十亿年基因的继承和改变。细胞学说揭示了动物和植物的统一性，从而阐明了生物界的统一性。

2．通过分析细胞学说的建立过程，你领悟到科学发现具有哪些特点？

提示：(1)重视观察和实证；(2)科学发现需要归纳和概括；(3)科学的发现依赖于技术的进步；(4)科学学说的建立往往要经历不断修正和完善的过程。

3．核酸、蛋白质等生物大分子及它们构成的病毒是一个系统吗？如果是，它们是不是生命系统？如果不是，说明理由。

提示：生物大分子和病毒是系统但不是生命系统。生物大分子及病毒不能独立完成生命活动，因此不是生命系统。

课内探究·名师点睛

知识点

细胞学说

1．细胞学说建立的过程

2．细胞学说建立过程的启示

通过分析细胞学说建立的过程，可以领悟到科学发展具有以下特点：科学发现是很多科学家共同参与、共同努力的结果；科学的发现依赖于技术的进步；科学发现需要理性思维与实验的结合；科学理论的建立过程是一个不断开拓、继承、修正和发展的过程。

拓展

(1)细胞学说仅涉及动植物细胞，不涉及原核生物、真菌和病毒等。

(2)新细胞并非全部来自老细胞，如通过细胞融合的方法也可以产生新细胞。

(3)归纳法是指由一系列具体事实推出一般结论的思维方法。归纳法的分类见下表：

┃┃典例剖析__■

典例1　(2021·山东淄博七中段考)下列关于细胞学说建立过程的叙述，错误的是(　B　)

A．科学家维萨里和比夏分别揭示了人体在器官和组织水平的结构

B．列文虎克用显微镜观察木栓组织，把显微镜下观察到的“小室”命名为细胞

C．德国的植物学家施莱登和动物学家施旺共同创建了细胞学说

D．魏尔肖提出细胞通过分裂产生新细胞，丰富和完善了细胞学说

解析：科学家维萨里和比夏分别揭示了人体在器官和组织水平的结构，A正确；英国的罗伯特·虎克发现并命名了细胞，B错误；德国的植物学家施莱登和动物学家施旺共同创建了细胞学说，C正确；魏尔肖提出细胞通过分裂产生新细胞，丰富和完善了细胞学说，D正确。

┃┃变式训练__■

1．(2021·青岛检测)关于细胞学说及其建立过程的叙述，错误的是(　A　)

A．它揭示了动植物细胞的统一性和多样性

B．建立者主要是施莱登和施旺

C．显微镜的发明是细胞学说建立过程的重要一环

D．细胞学说是多位科学家在探索中开拓、继承、修正和发展而建立的

解析：细胞学说揭示了动植物细胞的统一性，并未揭示细胞的多样性，A错误；细胞学说的建立者主要是施莱登和施旺，B正确；显微镜的发明让人们直接观察到了组成动植物的结构单位——细胞，进而得出一切动植物都由细胞构成，都是由细胞发育而来，C正确；细胞学说是多位科学家在探索中开拓、继承、修正和发展而建立的，D正确。

知识点

细胞是最基本的生命系统

一、生命活动离不开细胞

1．单细胞生物能够独立完成生命活动

草履虫是单细胞生物，一个细胞就是一个生物体。草履虫细胞膜的外周具有纤毛，纤毛有规律地摆动，使其在水中游动。草履虫的细胞分裂，使其一分为二，由一个草履虫变为两个草履虫，这实际上是草履虫的繁殖。草履虫可以通过口沟吞下细菌等食物，消化后的食物残渣由胞肛排出细胞外。从以上可以看出，单细胞生物的各项生命活动都是由单个细胞完成的。

2．多细胞生物的各个细胞是怎样协同进行生命活动的？

人完成缩手反射的结构基础是反射弧，反射弧由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器五个部分构成。而这些结构的基本单位是神经细胞——神经元。没有神经细胞，感受器就不能产生兴奋，即使有兴奋也不能传导(因为神经纤维也是神经细胞的一部分)，神经中枢也是由功能相同的神经元集中在一起，共同完成人体某一生理功能的调节作用的。没有神经细胞，人体的反射就不能完成。

3．病毒的生命活动为什么离不开细胞？

病毒没有细胞结构，在它侵入宿主细胞之前，它不能繁殖，连新陈代谢活动都没有。一旦侵入宿主细胞，它的核酸分子就能与宿主细胞的核酸分子整合，借助宿主细胞的一套生命物质系统复制自己，大量繁殖，这明显表现出了生命的特点。

4．生物的生命活动离不开细胞

实例一览表

二、生命系统的结构层次

1．生命系统的各结构层次的概念

2．图解

3．生命系统各结构层次间关系的分析

①细胞→个体，体现了高等多细胞生物个体的发育历程，同时体现了生命进化历程，即由单细胞进化到多细胞。

②个体→种群→群落，体现了生物之间的关系。

③群落→生态系统→生物圈，体现了生物与其生活环境的关系。

特别提醒：(1)人们生活中对某类生物的统称并不能准确地代表某种生物。如蛇类、羊、草、树等就不属于分类学名词，再如鱼、鸟、昆虫等名词代表的也不是一种生物。但像眼镜王蛇、山羊、蒲公英、马尾松、草鱼、喜鹊、东亚飞蝗等就是明确的物种名。由此可推知“一个池塘中所有的鱼”不是一个种群，而“一片农田中的所有东亚飞蝗”就是一个种群。

(2)种群与群落的区别：群落强调的是某一区域内的全部生物构成的群体。我们容易忽视的是其中的微生物，如“一片森林中的全部动物和植物构成一个生物群落”就是典型的错误表述，正确的说法应该是“一片森林中的全部动物、植物及各种微生物共同构成了一个生物群落”，或直接说成“一片森林中的全部生物构成一个生物群落”。

(3)有关生态系统的描述，虽然字面上只带有其中最具代表性的某些生物，但它真正的含义包括该地区的生物群落和无机环境，如一片草原、一片森林、一个湖泊等，均应理解为是对生态系统的描述。

┃┃典例剖析__■

典例2　(2021·北京平谷区期末改编)下列与生物体结构层次相关的描述，正确的是(　B　)

A．绿色开花植物：细胞、组织、器官、系统、个体

B．大熊猫：细胞、组织、器官、系统、个体

C．2019新型冠状病毒：原子、分子、细胞、个体

D．大肠杆菌：细胞、组织、个体

解析：植物没有系统层次，A错误；一个大熊猫个体的结构层次为细胞、组织、器官、系统、个体，B正确；病毒没有细胞结构，不属生命系统结构层次，C错误；大肠杆菌是单细胞生物，一个细胞就是一个个体，没有组织层次，D错误。

┃┃变式训练__■

2．(不定项)(2020·邯郸统考)小麦是我国北方的重要农作物，有关麦田中生命系统结构层次的说法正确的是(　CD　)

A．小麦是由不同系统构成的一种植物

B．麦田中的所有植物和动物构成一个群落

C．麦田中生物最基本的结构层次是细胞

D．麦田土壤中的一个酵母菌既属于细胞层次也属于个体层次

解析：植物没有系统这一结构层次，A错误；群落包括麦田中各种生物种群，B错误；麦田中生物最基本的结构层次是细胞，C正确；酵母菌是单细胞生物，故一个酵母菌既属于细胞层次也属于个体层次，D正确。

指点迷津·拨云见日

一、生命系统的结构层次的判断

1．根据生物种类进行判断

(1)病毒虽然属于生物，但不属于生命系统的任何结构层次，因为病毒无细胞结构，而细胞是生命系统最基本的结构层次。

(2)单细胞生物同时属于细胞层次和个体层次，无组织、器官、系统层次。

(3)多细胞生物中的植物体只具有细胞、组织、器官、个体四个层次，动物体除这些层次外，还具有系统。

2．看描述中是否有无机环境

在生命系统的结构层次中，除了生态系统和生物圈具有无机环境外，其他都只有生物成分。所以，可以根据有无无机环境来判断是否为生态系统或生物圈。

典例3　(2020·湖北省十堰市高一期末)研究神农架自然保护区内金丝猴的数量变化，属于研究生命系统的哪个结构层次(　B　)

A．个体　  B．种群　

C．群落　  D．生态系统

解析：在一定的自然区域内，同种生物的全部个体形成种群，神农架自然保护区内金丝猴属于一个种群，因此研究其数量变化，属于研究生命系统的种群层次。

二、关注病毒

病毒及其特征

(1)病毒无细胞结构，主要由蛋白质和核酸(每种病毒只有一种核酸，DNA或RNA)构成，在生物学分类上独立成界。

(2)病毒营寄生生活。因为缺乏细胞所具有的酶系统和能量，病毒只有在活细胞内才具有生命现象。因此，人们培养病毒只能用活的宿主细胞，如用鸡胚培养甲型H1N1禽流感病毒。

(3)根据宿主的不同，可将病毒分为植物病毒(如烟草花叶病毒)、动物病毒(如流感病毒)和细菌病毒(如T4噬菌体)。

典例4　新冠病毒曾引起人们对病毒感染的恐慌。下列关于病毒的叙述中，不正确的是(　B　)

A．病毒没有细胞结构，也不能独立生活

B．病毒没有细胞结构，所以没有生命特征

C．病毒必须在活细胞中繁殖

D．病毒一旦离开活细胞，就不再表现出生命现象

解析：病毒无细胞结构，其生活和繁殖都是在活细胞内进行的，离开了活细胞，病毒无法生存，A正确；病毒不具有细胞结构，但具有遗传变异、繁殖等生命特征，B错误；病毒没有细胞结构，只能寄生在活细胞中生存和繁殖，C正确；病毒的生命活动离不开细胞，病毒一旦离开活细胞，就不再表现出生命现象，D正确。

解疑答惑

问题探讨⇨P2

1．提示：取一定的生物组织进行显微观察。

思考·讨论⇨P3

1．提示：对细胞及其与生物体的关系进行科学的归纳与概括，进而说明动植物体由细胞构成。

2．提示：可信，除病毒外，生物都由细胞构成。这一结论使人们认识到植物和动物有着共同的结构基础，从而在思想观念上打破了植物学与动物学之间的壁垒。

3．提示：是。细胞分裂产生新细胞，不仅解释了个体发育，也为生物进化论的确立埋下了伏笔。细胞学说主要揭示了生物界的统一性。

4．提示：科学发现是很多科学家共同参与、共同研究的结果；科学发现的过程离不开技术的支持，如借助显微镜发现细胞；科学发现需要理性思维与实验的结合；细胞学说建立过程是一个不断开拓、继承、修正和发展的过程。

旁栏思考⇨P6

提示：一个分子或一个原子是一个系统，但不是生命系统，因为生命系统要能完成一定的生命活动，单靠一个分子或一个原子是不可能完成生命活动的。

思考·讨论⇨P7

1．提示：叶的表皮细胞具有保护功能；心肌细胞具有收缩功能，与心脏跳动有关。

2．提示：冷箭竹的光合作用主要在叶肉细胞中进行，大熊猫的血液运输氧的功能是通过红细胞完成的。

3．提示：通过精子与卵细胞融合形成受精卵。

4．提示：是，生物圈由地球上全部生物及其生活的环境构成。

练习与应用⇨P8

一、概念检测

1．(1)√　(2)√　(3)×　不支持“细胞是生命活动的基本单位”这一观点。　(4)√　2．C

3．提示：(1)人体皮肤细胞有上皮组织的细胞、角质保护层细胞和皮下结缔组织细胞，具有保护、感受环境刺激等功能；迎春叶横切图包括具有保护功能的表皮细胞、保卫细胞、进行光合作用的叶肉细胞、具有运输功能的导管细胞和筛管细胞等。

(2)共同点：都具有细胞膜、细胞质和细胞核；区别：植物细胞具有细胞壁和叶绿体。

(3)它们都由几种组织相互结合而成，而且具有一定的形态和功能。

二、拓展应用

1．提示：部分植物细胞具有线粒体、部分动物细胞也具有线粒体，由此得出动植物细胞都具有线粒体等。应注意例外情况的可能，同时也需要对得出的一般结论进行验证。

2．提示：病毒不具有细胞结构，缺乏代谢所需的酶及能量，不能独立生存，只能寄生在活细胞内才能生存。

3．提示：新细胞是由老细胞分裂产生的，说明新细胞来源于老细胞，即由老细胞进化而来，体现了生物进化的观点。

训练巩固·课堂达标

1．(2020·广平高一期中)下列生命系统结构层次按照由简单到复杂的顺序排列的是(　A　)

A．细胞→组织→器官→系统→个体→种群→群落→生态系统→生物圈

B．细胞→组织→器官→系统→个体→种群→群落→生物圈→生态系统

C．细胞→组织→器官→系统→种群→个体→群落→生态系统→生物圈

D．细胞→组织→器官→个体→系统→种群→群落→生态系统→生物圈

解析：基本的生命系统层次是细胞，然后按照由小到大的顺序，依次是组织→器官→系统→个体→种群→群落→生态系统→生物圈。

2．(2021·湖北荆门期末)下列细胞学说的相关叙述正确的是(　D　)

A．英国科学家罗伯特·虎克建立了细胞学说

B．德国科学家施莱登和施旺是细胞的发现者和命名者

C．细胞学说揭示了生物界的统一性和多样性

D．德国科学家魏尔肖的名言是“所有的细胞都来源于先前存在的细胞”

解析：罗伯特·虎克发现并命名了细胞，施莱登和施旺建立了细胞学说，魏尔肖等人对细胞学说进行了完善，A、B错误；细胞学说揭示了生物界的统一性，但没有揭示生物界的多样性，C错误；德国科学家魏尔肖的名言是“所有的细胞都来源于先前存在的细胞”，这是对细胞学说进行的补充，D正确。

3．(2021·湖南益阳六中期中考试)下列分别属于生命系统的哪个结构层次(　A　)

①受精卵　②肝脏　③血液　④某山上所有的生物　⑤某农场所有的水稻　⑥一片森林

A．细胞　器官　组织　群落　种群　生态系统

B．细胞　组织　器官　种群　群落　生态系统

C．细胞　器官　组织　种群　群落　生态系统

D．个体　组织　组织　群落　种群　生态系统

解析：①受精卵属于细胞层次；②肝脏由多种组织组成，属于器官层次；③血液为结缔组织，属于组织层次；④某山上所有的生物为一个群落，属于群落层次；⑤某农场所有的水稻属于种群层次；⑥一片森林包括了该森林中的所有生物和它们生活的无机环境，属于生态系统层次。

4．(2020·河南信阳高一测试)湿地保护区植物茂盛，栖息着各种小鸟，水中有各种虾类、鱼类等生物，土壤中有各种细菌和真菌。从生命系统的结构层次去分析，回答下列问题。

(1)湿地湖泊中所有的鲫鱼组成了__种群__。

(2)湿地中的一只白鹭属于__个体__。

(3)湖泊属于生命系统的结构层次中的__生态系统__。

(4)与龟相比，柳树生命系统的结构层次不具有__系统__。

(5)联系亲代和子代遗传物质的桥梁是__生殖细胞__，生物体生长发育的细胞学基础是__细胞增殖与分化__。