1細胞學CONTENTS第6章近代生物學學及其發(fā)展生物進化論26.1課程標準

1.知識目標了解施旺、施萊登簡介。

了解細胞的形狀和大小。

理解細胞的結(jié)構(gòu)和各種細胞器的功能。

掌握細胞分裂的種類和作用。2.能力目標具備初步批判性思維能力。3.素質(zhì)目標弘揚科學家精神，博學德清，鼎新致用。

引言

（一）上帝完創(chuàng)世說根據(jù)《圣經(jīng)》記載，上帝“七天”創(chuàng)造了世界。第一天：上帝創(chuàng)造了光，并將光與暗分開，稱光為晝，稱暗為夜。第二天：上帝創(chuàng)造了空氣和水，并將水分為上下。第三天：上帝創(chuàng)造了陸地、海洋和植物，旱地和水便分開了，上帝稱旱地為大陸，稱眾水聚積之處為海洋。第四天：上帝創(chuàng)造了日月星辰，用以分管晝夜，作記號，定節(jié)令、日子、年歲，并要發(fā)光普照全地。第五天：上帝創(chuàng)造了水中的生命和飛鳥，使它們在水中和空中繁衍生息。第六天：上帝創(chuàng)造了地上的生靈和人，使人按照上帝的形象和樣式被造，賦予管理海里的魚、空中的鳥、地上的牲畜和地上爬行的一切昆蟲的權(quán)利。第七天：上帝完成了創(chuàng)世之功，歇息了，并賜福給第七日，定為圣日，因為他在那一天完成了創(chuàng)造，歇工休息。

第一節(jié)細胞學

第一節(jié)1669年，列文虎克用放大近300倍的顯微鏡觀察了一個不刷牙的老人的口腔，發(fā)現(xiàn)“在一個人口腔的牙垢里生活的生物，比整個王國的居民還多”。這種生物就是微生物。后來人們在探討顯微鏡下看到的這些微小的生命體來自何處的問題時形成了“自然發(fā)生說”，

認為微生物是由非生命物質(zhì)在發(fā)酵或腐敗過程中自發(fā)生成的。牙垢里生活的微生物顯微鏡放大圖

（二）生生說

1796年，英國醫(yī)生詹納發(fā)現(xiàn)得過牛痘的人，幾乎沒有得過天花。于是他嘗試將牛逗的痘皰接種到人的體內(nèi)，果然取得了成功，從而開啟了人類的疫苗學。法國科學家巴斯德（1822～1895）在1857年通過密封煮沸過的肉湯得以長期保鮮不腐的實驗，證明了微生物不能自然產(chǎn)生，生命只能來自生命。巴斯德的這一發(fā)現(xiàn)推翻了自然發(fā)生說，為微生物學奠定了基礎(chǔ)。巴斯德（1822—1895）

一、細胞學的創(chuàng)立

德國植物學家施萊登（1804～1881）和動物學家施旺（1810～1882）先后于1838年和1839年著文，分別側(cè)重闡述植物細胞和動物細胞的系統(tǒng)理論，從而共同建立了細胞學說?；居^點如下：（1）各種生物都有共同的結(jié)構(gòu)單元——細胞；

（2）細胞來自于細胞。（3）細菌和有些藻類為單細胞生物；植物、動物包括人類都屬于多細胞生物。

（4）細胞是生命體最基本的結(jié)構(gòu)單位和功能單位。二、細胞的特征（一）細胞的形態(tài)和大小

細胞的形態(tài)是多種多樣的，不同形態(tài)細胞其功能也不同。如單細胞藻類的細胞多為球形；高等植物體內(nèi)行使運輸功能的導管細胞多為圓筒形，起支持作用的細胞多為圓柱形，貯藏養(yǎng)料薄壁細胞常為多面體等。

細胞大小的單位通常用微米（1微米等于千分之一毫米）。如細菌的直徑僅1微米左右，人的紅細胞7.5微米，白細胞8微米～10微米等。

細胞的形態(tài)和大小

（二）細胞的結(jié)構(gòu)和功能1.細胞膜

細胞最外層包著一層極薄的膜，稱為細胞膜。

細胞膜主要由蛋白質(zhì)和磷脂分子組成，膜上還有少量多糖。

由雙層磷脂分子有規(guī)則地排列形成骨架，蛋白質(zhì)分子鑲嵌在磷脂雙分子層中。磷脂雙分子層是半流動性的，蛋白質(zhì)分子也可作移動運動。

細胞膜是一種選擇性透過膜，它具有保護作用和控制、調(diào)節(jié)物質(zhì)進出細胞的作用。細胞的形態(tài)和大小

2.細胞質(zhì)

細胞膜與細胞核之間的整個區(qū)域，均為透明膠狀的物質(zhì)稱為細胞質(zhì)。

細胞質(zhì)里懸浮著許多具有特定功能的微細結(jié)構(gòu)，稱為細胞器，如線粒體、核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和液泡等。

（1）線粒體

線粒體呈粒狀或桿狀，具有內(nèi)外兩層膜，內(nèi)膜向內(nèi)腔折疊形成嵴，內(nèi)膜上分布著許多帶小柄的基粒。嵴的周圍充滿液態(tài)的基質(zhì)。在內(nèi)膜、基粒和基質(zhì)中含有多種與細胞呼吸有關(guān)的酶。高等動物的肝細胞中，大約有2000個線粒體。

線粒體是進行有氧呼吸、產(chǎn)生大量高能物質(zhì)的細胞器，它能釋放能量，供給生命活動需要，因此人們把它比喻為細胞的“供能中心”或“動力工廠”。線粒體有氧呼吸示意圖

（2）核糖體

核糖體是懸浮在細胞質(zhì)里和附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的最小結(jié)構(gòu)，呈葫蘆形。

核糖體的數(shù)量很多，如人體每個細胞中約有15000個核糖體。

核糖體是細胞中合成蛋白質(zhì)的唯一場所。核糖體是細胞中合成蛋白質(zhì)的唯一場所

（3）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是由膜連接起來的網(wǎng)絡狀結(jié)構(gòu)，廣泛分布于細胞質(zhì)中，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜成對地圍成扁平囊狀、管狀或泡狀。在靠近細胞膜處，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與細胞膜內(nèi)褶部相通；在靠近細胞核處，與核膜相通。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與脂類的合成有關(guān)，同時又是細胞內(nèi)物質(zhì)運輸?shù)木W(wǎng)絡通道。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形態(tài)示意圖

（4）高爾基體

高爾基體是囊泡狀的結(jié)構(gòu)。在動物細胞內(nèi)它參與蛋白質(zhì)的加工和分泌。植物細胞形成細胞壁的纖維素也是由高爾基體產(chǎn)生的。人們把高爾基體比喻為細胞里的“加工包裝車間”。

（5）液泡

細胞中的泡狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部液體中含水、糖、有機酸、無機鹽類和各種色素等。液泡是細胞中營養(yǎng)物質(zhì)的儲存器和廢物排泄器，好像生產(chǎn)材料供應站和廢物處理站。此外，綠色植物還有專門進行光合作用的細胞器——葉綠體；動物細胞和某些低等植物還有跟細胞分裂有關(guān)的細胞器——中心體。3.細胞核

通常每個細胞只有一個細胞核，少數(shù)細胞有1個以上的細胞核，細胞核好像工廠的指揮中心。細胞核呈球形和橢球形，主要包括核膜、核液、染色質(zhì)和核仁。

（1）核膜核膜是細胞核外的雙層膜，膜上的核孔用于細胞核與細胞質(zhì)之間的物質(zhì)交換。

（2）核液包含蛋白質(zhì)、酶分子、無機鹽和水的透明膠態(tài)物質(zhì)

核液是細胞核內(nèi)的代謝場所。細胞核結(jié)構(gòu)示意圖細胞核次級結(jié)構(gòu)的功能

（4）核仁

核仁是圓球小體，外面沒有膜包被，是合成核糖體和RNA的場所，好像物資和人力供應站。

（3）染色質(zhì)染色質(zhì)是細胞核里易被堿性染料染色的部分，呈顆粒狀或網(wǎng)狀，主要有DNA和蛋白質(zhì)。染色體結(jié)構(gòu)示意圖核仁是合成核糖體和RNA的場所

三、細胞的分裂

1.無絲分裂

所有原核生物和低等的單細胞真核生物都是以無絲分裂來實現(xiàn)個體增殖的。

分裂開始時先是細胞核變長，中部收縮，然后分裂成兩個細胞核，在細胞核伸長分裂時，整個細胞也隨著伸長，中間收縮，最后縊縮處斷裂，分裂成各含一個細胞核的兩個子細胞。

無絲分裂結(jié)束，每個子細胞都能獲得一份相同的遺傳物質(zhì)。細菌繁殖一代只需20—30分鐘2.有絲分裂

（1）分裂間期

是從細胞在一次分裂結(jié)束到下一次分裂之前的一個階段。

這個時期，細胞除體積稍有增大外，看不出有什么變化，但實際上間期細胞內(nèi)部，正在完成DNA分子的復制和蛋白質(zhì)的合成，為細胞分裂的到來作準備。

（2）分裂期

細胞核發(fā)生明顯的一系列連續(xù)變化，按照變化的規(guī)律，人為地將分裂期分為：前期、中期、后期和末期。細胞有絲分裂過程示意圖

（3）減數(shù)分裂

在整個細胞分裂過程中，染色體只復制一次，而細胞連續(xù)分裂兩次。結(jié)果是一個二倍體親本細胞，即兩組染色體（2n），產(chǎn)生4個單倍體的子細胞，即各含一組染色體（n）。如精原細胞（2n）經(jīng)過有絲分裂產(chǎn)生具有4分體的初級精母細胞（2n）；

一個初級精母細胞，經(jīng)過減數(shù)第一次分裂產(chǎn)生兩個次級精母細胞（n），此時，細胞中染色體已減半；

兩個次級精母細胞（n）經(jīng)過減數(shù)第二次分裂，形成4個精細胞（n）。精細胞經(jīng)過變態(tài)形成精子。減數(shù)分裂過程示意圖思考與練習

1.簡答細胞的形狀和大小。2.簡答細胞的結(jié)構(gòu)和各種細胞器的功能。3.簡答細胞分裂的種類和作用。1細胞學CONTENTS第6章近代生物學學及其發(fā)展生物進化論26.2課程標準

1.知識目標了解拉馬克、達爾文的簡介。了解苔蘚植物、蕨類植物、裸子植物、被子植物之間進化的證據(jù)。

了解魚類、兩棲類、爬行類、鳥類、哺乳類動物之間進化的證據(jù)。掌握達爾文生物進化論的基本論點。2.能力目標具備初步批判性思維能力。3.素質(zhì)目標弘揚科學家精神，博學德清，鼎新致用第二節(jié)生物進化論

一、基本觀點

1809年法國生物學家拉馬克（1744～1829）出版了《動物哲學》。關(guān)于生物進化的原因,拉馬克認為是“用進廢退，獲得性遺傳。”1859年英國科學家達爾文（1809～1882）出版了《物種起源》。關(guān)于生物進化的原因，達爾文認為是“物競天擇，適者生存?！庇眠M廢退圖片物競天擇圖片二、生物進化的證據(jù)（一）古生物學證據(jù)

植物從孢子繁殖進化到種子繁殖。孢子是植物所產(chǎn)生的一種有繁殖或休眠作用的細胞，能直接發(fā)育成新個體。孢子繁殖包括最低等水生的藻類植物；原始矮小的陸生苔蘚植物以及有根莖葉分化的蕨類植物；

種子繁殖包括種子裸露的高大的裸子植物以及種子被包裹的被子植物。

1.植物進化的證據(jù)⑴藻類植物

藻類是最低等的植物，大多數(shù)生活在水中，能進行光合作用。藻類植物沒有根、莖、葉的分化，利用孢子繁殖。常見的有綠藻中的水綿、紅藻中的紫菜、褐藻中的海帶等。藻類植物圖片⑵苔蘚植物

苔蘚植物是一類小型的低等原始的陸生植物，無真根和維管束。孢子體寄生在配子體上，受精作用必須在有水的條件下才能進行，常成片生長在陰濕的土表、石面或樹干上。

常見的有葫蘆蘚、大金發(fā)蘚、地錢等。⑶蕨類植物

蕨類植物是具有維管束的最原始的維管植物。孢子體世代發(fā)達，有根、莖、葉的分化。

蕨類植物的配子體稱原葉體，雖能獨立生活，但生活期短，跟孢子體相比，不占優(yōu)勢地位。

常見的有蕨、貫眾、槐葉蘋，滿江紅等。苔蘚植物圖片蕨類植物圖片⑷裸子植物裸子植物最大的特征是植物的花粉由風力傳播，并直接進入胚珠進行受精能形成種子，因此種子是裸露的。種子植物的配子體即花粉粒和胚囊，僅由很少細胞組成，不能獨立生活，寄生在孢子體上。常見種類有松、柏、銀杏、水杉等。⑸被子植物被子植物有完善而復雜的營養(yǎng)器官（根、莖、葉），能更適應各種環(huán)境，因此在地球上占絕對優(yōu)勢。

被子植物最大的特點是：有真正的花，胚珠包在子房里，受精后胚珠發(fā)育成種子，子房發(fā)育成果實。裸子植物圖片被子植物圖片

2.動物進化的證據(jù)

動物從卵生進化到胎生哺乳。卵生包括魚類、兩棲類、爬行類和鳥類；胎生哺乳主要是體溫恒定的哺乳類。

⑴魚類魚類全部水棲，大多數(shù)種類體表被鱗，以鰭游泳，用鰓呼吸，多數(shù)有鰾，心臟為一心房一心室，單循環(huán)，屬變溫動物。體外受精，多卵生。

魚類又分淡水魚類如鯽魚、鯉魚、青魚等淡水魚；海洋魚類，黃魚、帶魚、鯊魚等海洋魚。生物進化樹圖片魚類動物圖片⑵兩棲類兩棲類動物的幼體生活在水中，用鰓呼吸；成體在陸上生活，用肺呼吸。兩棲類動物皮膚裸露，濕潤，成體具囊狀肺，心臟有二心房一心室，為不完全雙循環(huán)，變溫動物。體外受精、卵生，個體發(fā)育有變態(tài)現(xiàn)象。

常見的有青蛙、蟾蜍、蠑螈、大鯢等⑶爬行類

多營陸生生活，皮膚干燥，體表覆蓋角質(zhì)鱗或骨板，蜂窩狀肺，心臟為二心房二心室，但心室間為不完全隔膜，變溫動物。體內(nèi)受精，多為卵生。

常見的有龜、鱉、鱷、蛇等。兩棲類動物圖片爬行類動物圖片

⑸哺乳類

多營飛行生活，全身被羽，前肢特化為翼，具海綿狀肺和氣囊，心臟四室，完全的雙循環(huán)，體溫高而恒定。無齒，有角質(zhì)喙。體內(nèi)受精，卵生。

常見有雞、鴨、鴿、鷹、鴕鳥等。體表被毛，心臟四室，體溫多數(shù)恒定，有發(fā)達的神經(jīng)系統(tǒng)；胎生、哺乳。

如鼠、蝙蝠、鯨、白鰭豚、獅、貓、狗、牛、羊、馬、猴、猿等。⑷鳥類鳥類動物圖片哺乳類動物圖片

（二）比較解剖學上的證據(jù)

1.同源器官是指胚胎發(fā)育中起源相同、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和分布位置相似，而形態(tài)和功能不同的器官。

如鳥的翼、蝙蝠的翼手、鯨的鰭、馬的前肢和人的上肢。這些器官的內(nèi)部結(jié)構(gòu)都由相似的骨塊組成，說明這些動物都起源于共同的祖先。2.痕跡器官

是指生物體在進化過程中，有些作用不大，但依然存在的器官。

如人的盲腸、闌尾、和尾椎骨等，都退化成痕跡器官。說明人類祖先體內(nèi)存在這些器官。痕跡器的存在，證明了生物進化中的親緣關(guān)系。同源器官圖片痕跡器官圖片（三）胚胎學上的證據(jù)

法國進化論者海克爾認為“個體胚胎發(fā)育是系統(tǒng)發(fā)育簡短而迅速的重演”。如果將兔、牛、豬、雞、龜、蠑螈、魚7種脊椎動物和人的胚胎發(fā)育過程進行比較，可發(fā)現(xiàn)胚胎早期都很相似，有鰓裂、有尾、頭部較大、身體彎曲。胚胎發(fā)育重演了它們祖先發(fā)育的歷史。（四）分子生物學的證據(jù)

細胞色素C是生物氧化中細胞色素酶系中的一員，是一種蛋白質(zhì)，由104～112個氨基酸組成的多肽鏈。

生物間親緣關(guān)系越近；差別越大，則親緣關(guān)系越遠的規(guī)律。

如人和黑猩猩細胞色素C的氨基酸順序完全相同；人和猴子只有一個氨基酸不同；人和馬、羊有10個不同；人和酵母菌有44個不同。細胞色素C的變化說明了生物的進化。脊椎動物胚胎發(fā)育過程比較圖細胞色素C的變化與人類親緣關(guān)系比較表

三、達爾文的進化論

1.人工選擇核心內(nèi)容包括變異、遺傳和選擇三個要素。

例如，人們養(yǎng)的雞不斷地發(fā)生變異，人類根據(jù)自己的需要（下蛋多的雞、產(chǎn)肉肥嫩的雞、美麗羽毛的雞等）進行選擇，分別留種進行繁殖。結(jié)果形成了蛋用雞、肉用雞和羽毛美麗的觀賞雞等。

變異是第一要素。

變異是形成新品種的原始材料，是人工選擇的前提。

遺傳是第二要素。

只有變異而不能遺傳仍形成不了新品種。選擇是第三要素。

單有變異和遺傳，而沒有人們對各種變異進行有目的的選擇和培育，是不可能形成人們所需要的新類型的。雞類動物圖片