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1.1感受(真核)细胞的多样性
教材提及的观察材料,我会把它们简单归类:酵母菌归为真菌,水绵和叶保卫细胞归为植物,鱼的红细胞归为动物,再加上问题探讨中初中学过的细胞:血细胞、口腔上皮细胞(动物),根尖分生区细胞、洋葱表皮细胞(植物),以及教材选择性遗忘的:草履虫、眼虫、变形虫等(原生生物)。实验时,并不一定局限于教材给定的材料,可以准备易于获取的其它生物细胞,尽量涵盖动物、植物、真菌和原生生物,通过对这些细胞的观察(回忆),学生可以亲身体会(真核)细胞的多样性。
1.2归纳(真核)细胞的统一性
实验观察时,引导学生在多种多样的细胞中发现统一性。比如上述细胞都有细胞膜,细胞质和细胞核(注:人成熟红细胞例外,但是该细胞小时候是有细胞核的)。细胞核在一些细胞中不容易找到,需要仔细调节细准焦螺旋才能观察到。实验室也可以准备好碘液等染液,让学生对细胞核进行染色,这样更容易看到细胞核。
1.3引出原核细胞和真核细胞
前述的观察和归纳,主要是让学生体会(真核)细胞的多样性和统一性。紧接着放出教材中的大肠杆菌电镜图。这样我们很自然地就可以过渡到真核细胞和原核细胞。
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真核细胞和原核细胞
这一部分有几个值得关注的地方。
2.1蓝藻改称蓝细菌
这个修改是与时俱进的。我本科阶段的植物学中把蓝藻和其它藻类一起归为植物。从进化来看,蓝藻和其它藻类有着显著的不同:蓝藻是原核生物,在进化中出现较早;而其它藻类则属于真核生物,进化上出现较晚。两者在系统分类上差别太大,不宜放在一起,现在分类学大多已将蓝藻门从植物界中划出来归到细菌之中。
蓝藻没有改名为蓝细菌之前,教师还需要专门给学生讲:俗名带“藻”的生物有些是真核的,有些是原核的。现在明确地将蓝藻正名为蓝细菌,所有藻类就都是真核生物了,学生掌握起来也容易许多。
附带多说一句,教辅们喜欢补充介绍的支原体、衣原体、立克次氏体等在分类上也属于细菌界。原核生物直接对应细菌界(三域系统则对应细菌域和古菌域)。
2.2细菌没有染色体
原核细胞没有染色体——这样的表述多见于高中阶段的教材和教辅中。生物学专业书籍中普遍会提到细菌染色体。新教材正文说原核细胞没有染色体,可能与全国科学技术名词审定委员会(以后均简称名词委)的审定结果有关,名词委的词条中将染色体限定在真核生物中。需要注意的是,名词委的微生物专业词汇中没有收入染色体这个词条。
2.3原核生物的DNA是完全裸露的吗?
新教材提到原核细胞“没有染色体,但有环状的DNA分子”,这样的表述常被解读成“原核生物的DNA完全裸露,不与蛋白质结合在一起”,实际上现行教材和新教材中都没有这么说过。
与真核细胞中DNA和组蛋白结合相似,原核细胞拟核中的DNA也会和蛋白质结合。类似组蛋白的拟核结合蛋白(NAPs,包括HU、H-NS、Fis、CbpA和Dps等)与拟核DNA结合,帮助拟核DNA紧缩起来,从而将有序紧缩的DNA组织在拟核部位(细胞内有限的空间难以容下未有序紧缩的DNA)。也就是说,不管是原核细胞还是真核细胞,其DNA都会与蛋白质结合组装成有序的结构。
2.4蓝细菌可以以群体形式存在
新教材提到蓝细菌可以“以细胞群体的形式存在”。有人认为含有很多细胞的生物就是多细胞生物,这种观念在初学生物的学生中比较流行。生物学中多细胞生物不仅仅由多个细胞构成,更重要的是强调多种细胞相互协作形成的统一整体。
对于蓝细菌细胞群体来说,虽然大到肉眼可见,但是蓝细菌群体中的每个细胞仍然各自独立完成生命活动,相互之间缺乏分化细胞之间的协作。典型的多细胞生物应该有细胞分化,并且分化的细胞之间要相互协作来完成个体的各项生命活动,我们可以看一下最简单的动物——海绵动物,其细胞分化类型很少,不同细胞之间存在明显的分工协作,共同完成海绵的生命活动。
这里额外提一下,有人可能说原核生物也存在细胞分化呀,比如逆境时有些细菌细胞会形成芽孢。在细胞生物学中,这种情况确实属于细胞分化,只是这种分化和多细胞生物的细胞分化有着显著的差异,此处分化的目的是为了让细胞生存下去,是针对环境改变的一种适应,其分化之后并不会和其它细胞之间形成相互协作的关系。因此,原核生物中没有真正意义上的多细胞生物。
教材提及的观察材料,我会把它们简单归类:酵母菌归为真菌,水绵和叶保卫细胞归为植物,鱼的红细胞归为动物,再加上问题探讨中初中学过的细胞:血细胞、口腔上皮细胞(动物),根尖分生区细胞、洋葱表皮细胞(植物),以及教材选择性遗忘的:草履虫、眼虫、变形虫等(原生生物)。实验时,并不一定局限于教材给定的材料,可以准备易于获取的其它生物细胞,尽量涵盖动物、植物、真菌和原生生物,通过对这些细胞的观察(回忆),学生可以亲身体会(真核)细胞的多样性。
1.2归纳(真核)细胞的统一性
实验观察时,引导学生在多种多样的细胞中发现统一性。比如上述细胞都有细胞膜,细胞质和细胞核(注:人成熟红细胞例外,但是该细胞小时候是有细胞核的)。细胞核在一些细胞中不容易找到,需要仔细调节细准焦螺旋才能观察到。实验室也可以准备好碘液等染液,让学生对细胞核进行染色,这样更容易看到细胞核。
1.3引出原核细胞和真核细胞
前述的观察和归纳,主要是让学生体会(真核)细胞的多样性和统一性。紧接着放出教材中的大肠杆菌电镜图。这样我们很自然地就可以过渡到真核细胞和原核细胞。
2
真核细胞和原核细胞
这一部分有几个值得关注的地方。
2.1蓝藻改称蓝细菌
这个修改是与时俱进的。我本科阶段的植物学中把蓝藻和其它藻类一起归为植物。从进化来看,蓝藻和其它藻类有着显著的不同:蓝藻是原核生物,在进化中出现较早;而其它藻类则属于真核生物,进化上出现较晚。两者在系统分类上差别太大,不宜放在一起,现在分类学大多已将蓝藻门从植物界中划出来归到细菌之中。
蓝藻没有改名为蓝细菌之前,教师还需要专门给学生讲:俗名带“藻”的生物有些是真核的,有些是原核的。现在明确地将蓝藻正名为蓝细菌,所有藻类就都是真核生物了,学生掌握起来也容易许多。
附带多说一句,教辅们喜欢补充介绍的支原体、衣原体、立克次氏体等在分类上也属于细菌界。原核生物直接对应细菌界(三域系统则对应细菌域和古菌域)。
2.2细菌没有染色体
原核细胞没有染色体——这样的表述多见于高中阶段的教材和教辅中。生物学专业书籍中普遍会提到细菌染色体。新教材正文说原核细胞没有染色体,可能与全国科学技术名词审定委员会(以后均简称名词委)的审定结果有关,名词委的词条中将染色体限定在真核生物中。需要注意的是,名词委的微生物专业词汇中没有收入染色体这个词条。
2.3原核生物的DNA是完全裸露的吗?
新教材提到原核细胞“没有染色体,但有环状的DNA分子”,这样的表述常被解读成“原核生物的DNA完全裸露,不与蛋白质结合在一起”,实际上现行教材和新教材中都没有这么说过。
与真核细胞中DNA和组蛋白结合相似,原核细胞拟核中的DNA也会和蛋白质结合。类似组蛋白的拟核结合蛋白(NAPs,包括HU、H-NS、Fis、CbpA和Dps等)与拟核DNA结合,帮助拟核DNA紧缩起来,从而将有序紧缩的DNA组织在拟核部位(细胞内有限的空间难以容下未有序紧缩的DNA)。也就是说,不管是原核细胞还是真核细胞,其DNA都会与蛋白质结合组装成有序的结构。
2.4蓝细菌可以以群体形式存在
新教材提到蓝细菌可以“以细胞群体的形式存在”。有人认为含有很多细胞的生物就是多细胞生物,这种观念在初学生物的学生中比较流行。生物学中多细胞生物不仅仅由多个细胞构成,更重要的是强调多种细胞相互协作形成的统一整体。
对于蓝细菌细胞群体来说,虽然大到肉眼可见,但是蓝细菌群体中的每个细胞仍然各自独立完成生命活动,相互之间缺乏分化细胞之间的协作。典型的多细胞生物应该有细胞分化,并且分化的细胞之间要相互协作来完成个体的各项生命活动,我们可以看一下最简单的动物——海绵动物,其细胞分化类型很少,不同细胞之间存在明显的分工协作,共同完成海绵的生命活动。
这里额外提一下,有人可能说原核生物也存在细胞分化呀,比如逆境时有些细菌细胞会形成芽孢。在细胞生物学中,这种情况确实属于细胞分化,只是这种分化和多细胞生物的细胞分化有着显著的差异,此处分化的目的是为了让细胞生存下去,是针对环境改变的一种适应,其分化之后并不会和其它细胞之间形成相互协作的关系。因此,原核生物中没有真正意义上的多细胞生物。
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蓝藻是原核生物,又叫蓝绿藻 蓝细菌;大多数蓝藻的细胞壁外面有胶质衣,因此又叫粘藻。在所有藻类生物中,蓝藻是最简单、最原始的一种。蓝藻是单细胞生物,没有细胞核,但细胞中央含有核物质,通常呈颗粒状或网状,染色质和色素均匀的分布在细胞质中。该核物质没有核膜和核仁,但具有核的功能,故称其为原核(或拟核)。在蓝藻中还有一种环状DNA——质粒,在基因工程中担当了运载体的作用。和细菌一样,蓝藻属于“原核生物”。
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能进行光合作用,但不是植物,属于原核生物。
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