如何理解细胞的多样性和统一性？
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一、 教学目标
1.说出原核细胞和真核细胞的区别和联系。
2.分析细胞学说建立的过程。
3.使用高倍镜观察几种细胞，比较不同细胞的异同点。
4.认同细胞学说的建立是一个开拓、继承、修正和发展的过程；讨论技术进步在科学发展中的作用。
二、教学重点和难点
1.教学重点
（1）使用高倍镜观察几种细胞，比较不同细胞的异同点。
（2）分析细胞学说建立的过程。
2.教学难点
原核细胞和真核细胞的区别和联系。
三、教学策略
本节教材引导学生通过观察（大量的实验材料）和比较（原核细胞和真核细胞的异同）来认识细胞的多样性和统一性，从细胞学说的建立过程（科学史）中认识细胞的统一性。本节在教学策略上也应该体现这些思路。
本节教学建议用2课时。其中1课时完成观察细胞的实验，1课时完成原核细胞和真核细胞的比较以及细胞学说的建立过程的学习。
1.领悟原理，细心操作，学会使用高倍镜。
教师应注意提供不同的生物材料，不同生物的各种细胞可以更好地说明细胞的多样性，而不同生物的细胞共有的结构又可以说明细胞的统一性。根据材料的多样性和可行性，教师可以提供给学生下面的一些材料。
教师也可以展示这些生物细胞的图片，给学生观察时提供参考。
正确使用高倍显微镜和制作临时装片是重要的实验室操作技能。在实际教学中，学生的积极性很高，但动手能力较差，很可能找不到所要观察的细胞，制作的临时装片也不合格，因此，需要教师详细示范和指导。高倍显微镜的使用方法步骤见教材图示，但学生并不知其所以然，因此，教师可以在操作前提出问题引导学生思考，学生只有真正理解了这些操作步骤，才能更好地完成观察细胞的任务。
教师针对高倍显微镜的使用可以提出下列问题。
（1）是低倍镜还是高倍镜的视野大，视野明亮？为什么？
提示：低倍镜的视野大，通过的光多，放大的倍数小；高倍镜视野小，通过的光少，但放大的倍数高。
（2）为什么要先用低倍镜观察清楚后，把要放大观察的物像移至视野的中央，再换高倍镜观察？
提示：如果直接用高倍镜观察，往往由于观察的对象不在视野范围内而找不到。因此，需要先用低倍镜观察清楚，并把要放大观察的物像移至视野的中央，再换高倍镜观察。
（3）用转换器转过高倍镜后，转动粗准焦螺旋行不行？
提示：不行。用高倍镜观察，只需微调即可。转动粗准焦螺旋，容易压坏玻片。
另外，临时装片的制作也是难点，学生容易犯的错误是：用的材料过多；切片太厚；不盖盖玻片，或者盖盖玻片的方法不当；压片的方法不当；气泡太多而不容易观察到细胞，等等，这些都需要教师示范和指导。
使用高倍镜观察各种细胞是手段，认识细胞的多样性和统一性是目标，教师应在学生观察之后及时进行总结。
2.比较见异同，出真知——原核细胞和真核细胞的学习。
原核细胞和真核细胞的学习是本节的教学难点。教师可先采用“顾名思义”的方法，从字面上分析这两类生物的最主要区别在于细胞核。例如，“原核”是指原始的细胞核，“真核”是指真正的细胞核。这两类细胞的“核”到底有什么区别呢？还有没有其他的区别呢？教师可展示细菌细胞和蓝藻细胞的模式图，让学生识图、辨认、归纳和总结，通过比较，学生很自然地得出原核细胞的“核”叫拟核，教师可进一步提出下列问题引导学生观察和思考。
（1）细胞核和拟核在结构上有什么不同？
（2）拟核的成分是什么？与真核细胞的染色体有什么不同？
（3）原核细胞中有什么结构？植物细胞的细胞质中有哪些结构？
（4）你认为原核细胞的结构简单，还是真核细胞的结构简单？
学生回答问题后，教师可进一步列表总结：
表5 原核细胞与真核细胞的区别（教学用简表）
类别
原核细胞
真核细胞
细胞大小
较小 较大
细胞核
无成形的细胞核，无核膜，无核仁，无染色体 有成形的真正的细胞核，有核膜、核仁和染色体
细胞质
有核糖体 有核糖体、线粒体等，植物细胞还有叶绿体和液泡等
生物类群
细菌、蓝藻 真菌、植物、动物
为加深学生对原核生物的认识，教师应以蓝藻为例，具体说明原核生物的一些基本特征。
3.从科学史中认识细胞学说的建立是一个不断开拓、继承、修正和发展的过程。
细胞学说的内容比较简单，与义务教育阶段学过的内容相比，只增加了“新细胞可以从老细胞中产生”的要点，这一要点为第6章第1节《细胞的增殖》打基础。关于新细胞怎样从老细胞中产生的问题，细胞学说的建立者施莱登和施旺的观点是不正确的，而修正施莱登和施旺的观点的科学家是魏尔肖。魏尔肖之所以能取得这样的成绩，得益于同时代更多科学家的实验观察和材料的选择及勤奋的工作，也是他不迷信权威的结果。
细胞学说建立的过程体现了科学探究的过程，是一则很好的科学史教育的素材。学生通过认真的阅读，在教师的引导下，可以获得许多重要的启示。例如，科学发现的过程是一个长期的过程，涉及到许多科学家的辛勤工作；科学家的观点并不全是真理，还必须通过实践验证；科学学说不是一成不变的，需要不断修正和发展；科学发展与技术有很大的关系，技术的进步可以更好地促进科学的发展，等等。
四、答案和提示
（一）问题探讨
1.从图中至少可以看出5种细胞，它们分别是：红细胞、白细胞、口腔上皮细胞、正在分裂的植物细胞和洋葱表皮细胞。这些细胞共同的结构有：细胞膜、细胞质和细胞核（植物细胞还有细胞壁，人的成熟红细胞没有细胞核）。
2.提示：细胞具有不同的形态结构是因为生物体内的细胞所处的位置不同，功能不同，是细胞分化的结果。例如，红细胞呈两面凹的圆饼状，这有利于与氧气充分接触，起到运输氧气的作用；洋葱表皮细胞呈长方体形状，排列紧密，有利于起到保护作用。
（二）实验
1.使用高倍镜观察的步骤和要点是：（1）首先用低倍镜观察，找到要观察的物像，移到视野的中央。（2）转动转换器，用高倍镜观察，并轻轻转动细准焦螺旋，直到看清楚材料为止。
2.提示：这些细胞在结构上的共同点是：有细胞膜、细胞质和细胞核，植物细胞还有细胞壁。各种细胞之间的差异和产生差异的可能原因是：这些细胞的位置和功能不同，其结构与功能相适应，这是个体发育过程中细胞分化产生的差异。
3.提示：从模式图中可以看出，大肠杆菌没有明显的细胞核，没有核膜，细胞外有鞭毛，等等。
（三）思考与讨论
提示：绝大多数细胞有细胞核，只有少数细胞没有细胞核。例如，人的成熟的红细胞就没有细胞核。细菌是单细胞生物，蓝藻以单细胞或以细胞群体存在，它们的细胞与植物细胞和动物细胞比较，没有成形的细胞核，而有拟核。拟核与细胞核的区别主要有两点：（1）拟核没有核膜，没有核仁；（2）拟核中的遗传物质不是以染色体的形式存在，而是直接以DNA的形式存在。
（四）资料分析
1.提示：通过分析细胞学说的建立过程，可以领悟到科学发现具有以下特点。
（1）科学发现是很多科学家的共同参与，共同努力的结果。
（2）科学发现的过程离不开技术的支持。
（3）科学发现需要理性思维和实验的结合。
（4）科学学说的建立过程是一个不断开拓、继承、修正和发展的过程。
2.细胞学说主要阐述了生物界的统一性。
3.提示：细胞学说的建立揭示了细胞的统一性和生物体结构的统一性，使人们认识到各种生物之间存在共同的结构基础；细胞学说的建立标志着生物学的研究进入到细胞水平，极大地促进了生物学的研究进程。
（五）练习
基础题
1.B。
2.提示：
（1）人体皮肤：本切片图中可见上皮组织的细胞、角质保护层细胞（死亡）和皮下结缔组织中的多种细胞。
迎春叶：表皮细胞（保护）、保卫细胞（控制水分蒸发和气体进出）、叶肉细胞（光合作用）、导管细胞（运输水和无机盐）、筛管细胞（运输有机物），等等。
（2）动植物细胞的共同点为：都有细胞膜、细胞质和细胞核；不同点为：植物细胞有细胞壁、有液泡，植物细胞一般还有叶绿体。
（3）因为它们都是由多种组织构成的，并能行使一定的功能。例如，人体皮肤由上皮组织、肌肉组织、结缔组织和神经组织共同构成，人体皮肤有保护、感受环境刺激等功能；迎春叶由保护组织（表皮）、营养组织、机械组织和输导组织等构成，有进行光合作用、运输营养物质等功能。
3.原核细胞和真核细胞的根本区别是：有无成形的细胞核。即真核细胞有核膜包围的细胞核；原核细胞没有细胞核，只有拟核，拟核的结构比细胞核要简单。
它们的区别里包含着共性：细胞核和拟核的共同点是都有遗传物质DNA，体现了彼此之间在生物进化上的联系。
五、参考资料
1.原核细胞和真核细胞
细胞分为原核细胞和真核细胞两种类型，由原核细胞构成的生物称为原核生物，包括细菌、蓝藻、支原体、衣原体，等等。原核细胞与真核细胞相比，有以下几点不同。（1）最小的原核生物支原体的直径只有100 nm，比较大的原核细胞如大肠杆菌的直径为3 μm;真核细胞的直径一般为20～30 μm,人的卵细胞的直径为100 μm。（2）原核细胞的结构比真核细胞的结构要简单得多。原核细胞没有成形的细胞核，即没有由核膜包被的细胞核，只有拟核，拟核由DNA分子构成。拟核没有明显的边界，不含有染色体。原核细胞的细胞质中除核糖体外没有其他的细胞器。有些原核细胞的细胞质中还有很小的环状DNA分子，称为质粒。
下表是原核细胞和真核细胞的比较。
表6 原核细胞与真核细胞的区别（详表）
类别
原核细胞
真核细胞
细胞大小
较小（一般为1～10 μm） 较大（一般为20～30 μm）
染色体
一个细胞只有一条DNA，与RNA、蛋白质不结合在一起 一个细胞有几条染色体，DNA与RNA、蛋白质结合在一起
细胞核
无真正的细胞核，无核膜，无核仁。有拟核 有真正的细胞核，有核膜、核仁
细胞质
除核糖体外，无其他细胞器。细菌一般有质粒 有核糖体、线粒体等多种复杂的细胞器
生物类群
细菌、蓝藻 真菌、植物、动物
2.蓝藻门
旧称蓝绿藻门，藻类植物中最简单、低级的一门。根据近些年来形成的生物分界系统，蓝藻属于原核生物界。但是，蓝藻和原绿藻与植物界又有一些相同之处，故一些文献资料将它们分别归纳为原核藻类中的两个门。藻体是单细胞或群体，不具鞭毛，不产生游动细胞。一部分丝状种类能伸缩或左右摆动。细胞壁缺乏纤维素，由黏肽（含8种氨基酸和二氨基庚二酸以及氨基葡萄糖等）组成，壁外常形成黏性胶质鞘。无真正的细胞核，拟核的组成物质集中在细胞中央，无核膜和核仁，细胞内除含叶绿素和类胡萝卜素外，还含有藻蓝素，部分种类还含有藻红素。色素不包在质体内，而是分散在细胞质的边缘部分。藻体因所含色素的种类和多寡不同而呈现不同的颜色。储藏物质为蓝藻淀粉。繁殖方式主要是分裂生殖，没有有性生殖。主要分布在含有机质较多的淡水中，部分生活在湿土、岩石、树干上和海洋中，有的同真菌共生形成地衣，或生活在植物体内形成内生植物。少数种类能生活在85 ℃以上的温泉内或终年积雪的极地。
1.说出原核细胞和真核细胞的区别和联系。
2.分析细胞学说建立的过程。
3.使用高倍镜观察几种细胞，比较不同细胞的异同点。
4.认同细胞学说的建立是一个开拓、继承、修正和发展的过程；讨论技术进步在科学发展中的作用。
二、教学重点和难点
1.教学重点
（1）使用高倍镜观察几种细胞，比较不同细胞的异同点。
（2）分析细胞学说建立的过程。
2.教学难点
原核细胞和真核细胞的区别和联系。
三、教学策略
本节教材引导学生通过观察（大量的实验材料）和比较（原核细胞和真核细胞的异同）来认识细胞的多样性和统一性，从细胞学说的建立过程（科学史）中认识细胞的统一性。本节在教学策略上也应该体现这些思路。
本节教学建议用2课时。其中1课时完成观察细胞的实验，1课时完成原核细胞和真核细胞的比较以及细胞学说的建立过程的学习。
1.领悟原理，细心操作，学会使用高倍镜。
教师应注意提供不同的生物材料，不同生物的各种细胞可以更好地说明细胞的多样性，而不同生物的细胞共有的结构又可以说明细胞的统一性。根据材料的多样性和可行性，教师可以提供给学生下面的一些材料。
教师也可以展示这些生物细胞的图片，给学生观察时提供参考。
正确使用高倍显微镜和制作临时装片是重要的实验室操作技能。在实际教学中，学生的积极性很高，但动手能力较差，很可能找不到所要观察的细胞，制作的临时装片也不合格，因此，需要教师详细示范和指导。高倍显微镜的使用方法步骤见教材图示，但学生并不知其所以然，因此，教师可以在操作前提出问题引导学生思考，学生只有真正理解了这些操作步骤，才能更好地完成观察细胞的任务。
教师针对高倍显微镜的使用可以提出下列问题。
（1）是低倍镜还是高倍镜的视野大，视野明亮？为什么？
提示：低倍镜的视野大，通过的光多，放大的倍数小；高倍镜视野小，通过的光少，但放大的倍数高。
（2）为什么要先用低倍镜观察清楚后，把要放大观察的物像移至视野的中央，再换高倍镜观察？
提示：如果直接用高倍镜观察，往往由于观察的对象不在视野范围内而找不到。因此，需要先用低倍镜观察清楚，并把要放大观察的物像移至视野的中央，再换高倍镜观察。
（3）用转换器转过高倍镜后，转动粗准焦螺旋行不行？
提示：不行。用高倍镜观察，只需微调即可。转动粗准焦螺旋，容易压坏玻片。
另外，临时装片的制作也是难点，学生容易犯的错误是：用的材料过多；切片太厚；不盖盖玻片，或者盖盖玻片的方法不当；压片的方法不当；气泡太多而不容易观察到细胞，等等，这些都需要教师示范和指导。
使用高倍镜观察各种细胞是手段，认识细胞的多样性和统一性是目标，教师应在学生观察之后及时进行总结。
2.比较见异同，出真知——原核细胞和真核细胞的学习。
原核细胞和真核细胞的学习是本节的教学难点。教师可先采用“顾名思义”的方法，从字面上分析这两类生物的最主要区别在于细胞核。例如，“原核”是指原始的细胞核，“真核”是指真正的细胞核。这两类细胞的“核”到底有什么区别呢？还有没有其他的区别呢？教师可展示细菌细胞和蓝藻细胞的模式图，让学生识图、辨认、归纳和总结，通过比较，学生很自然地得出原核细胞的“核”叫拟核，教师可进一步提出下列问题引导学生观察和思考。
（1）细胞核和拟核在结构上有什么不同？
（2）拟核的成分是什么？与真核细胞的染色体有什么不同？
（3）原核细胞中有什么结构？植物细胞的细胞质中有哪些结构？
（4）你认为原核细胞的结构简单，还是真核细胞的结构简单？
学生回答问题后，教师可进一步列表总结：
表5 原核细胞与真核细胞的区别（教学用简表）
类别
原核细胞
真核细胞
细胞大小
较小 较大
细胞核
无成形的细胞核，无核膜，无核仁，无染色体 有成形的真正的细胞核，有核膜、核仁和染色体
细胞质
有核糖体 有核糖体、线粒体等，植物细胞还有叶绿体和液泡等
生物类群
细菌、蓝藻 真菌、植物、动物
为加深学生对原核生物的认识，教师应以蓝藻为例，具体说明原核生物的一些基本特征。
3.从科学史中认识细胞学说的建立是一个不断开拓、继承、修正和发展的过程。
细胞学说的内容比较简单，与义务教育阶段学过的内容相比，只增加了“新细胞可以从老细胞中产生”的要点，这一要点为第6章第1节《细胞的增殖》打基础。关于新细胞怎样从老细胞中产生的问题，细胞学说的建立者施莱登和施旺的观点是不正确的，而修正施莱登和施旺的观点的科学家是魏尔肖。魏尔肖之所以能取得这样的成绩，得益于同时代更多科学家的实验观察和材料的选择及勤奋的工作，也是他不迷信权威的结果。
细胞学说建立的过程体现了科学探究的过程，是一则很好的科学史教育的素材。学生通过认真的阅读，在教师的引导下，可以获得许多重要的启示。例如，科学发现的过程是一个长期的过程，涉及到许多科学家的辛勤工作；科学家的观点并不全是真理，还必须通过实践验证；科学学说不是一成不变的，需要不断修正和发展；科学发展与技术有很大的关系，技术的进步可以更好地促进科学的发展，等等。
四、答案和提示
（一）问题探讨
1.从图中至少可以看出5种细胞，它们分别是：红细胞、白细胞、口腔上皮细胞、正在分裂的植物细胞和洋葱表皮细胞。这些细胞共同的结构有：细胞膜、细胞质和细胞核（植物细胞还有细胞壁，人的成熟红细胞没有细胞核）。
2.提示：细胞具有不同的形态结构是因为生物体内的细胞所处的位置不同，功能不同，是细胞分化的结果。例如，红细胞呈两面凹的圆饼状，这有利于与氧气充分接触，起到运输氧气的作用；洋葱表皮细胞呈长方体形状，排列紧密，有利于起到保护作用。
（二）实验
1.使用高倍镜观察的步骤和要点是：（1）首先用低倍镜观察，找到要观察的物像，移到视野的中央。（2）转动转换器，用高倍镜观察，并轻轻转动细准焦螺旋，直到看清楚材料为止。
2.提示：这些细胞在结构上的共同点是：有细胞膜、细胞质和细胞核，植物细胞还有细胞壁。各种细胞之间的差异和产生差异的可能原因是：这些细胞的位置和功能不同，其结构与功能相适应，这是个体发育过程中细胞分化产生的差异。
3.提示：从模式图中可以看出，大肠杆菌没有明显的细胞核，没有核膜，细胞外有鞭毛，等等。
（三）思考与讨论
提示：绝大多数细胞有细胞核，只有少数细胞没有细胞核。例如，人的成熟的红细胞就没有细胞核。细菌是单细胞生物，蓝藻以单细胞或以细胞群体存在，它们的细胞与植物细胞和动物细胞比较，没有成形的细胞核，而有拟核。拟核与细胞核的区别主要有两点：（1）拟核没有核膜，没有核仁；（2）拟核中的遗传物质不是以染色体的形式存在，而是直接以DNA的形式存在。
（四）资料分析
1.提示：通过分析细胞学说的建立过程，可以领悟到科学发现具有以下特点。
（1）科学发现是很多科学家的共同参与，共同努力的结果。
（2）科学发现的过程离不开技术的支持。
（3）科学发现需要理性思维和实验的结合。
（4）科学学说的建立过程是一个不断开拓、继承、修正和发展的过程。
2.细胞学说主要阐述了生物界的统一性。
3.提示：细胞学说的建立揭示了细胞的统一性和生物体结构的统一性，使人们认识到各种生物之间存在共同的结构基础；细胞学说的建立标志着生物学的研究进入到细胞水平，极大地促进了生物学的研究进程。
（五）练习
基础题
1.B。
2.提示：
（1）人体皮肤：本切片图中可见上皮组织的细胞、角质保护层细胞（死亡）和皮下结缔组织中的多种细胞。
迎春叶：表皮细胞（保护）、保卫细胞（控制水分蒸发和气体进出）、叶肉细胞（光合作用）、导管细胞（运输水和无机盐）、筛管细胞（运输有机物），等等。
（2）动植物细胞的共同点为：都有细胞膜、细胞质和细胞核；不同点为：植物细胞有细胞壁、有液泡，植物细胞一般还有叶绿体。
（3）因为它们都是由多种组织构成的，并能行使一定的功能。例如，人体皮肤由上皮组织、肌肉组织、结缔组织和神经组织共同构成，人体皮肤有保护、感受环境刺激等功能；迎春叶由保护组织（表皮）、营养组织、机械组织和输导组织等构成，有进行光合作用、运输营养物质等功能。
3.原核细胞和真核细胞的根本区别是：有无成形的细胞核。即真核细胞有核膜包围的细胞核；原核细胞没有细胞核，只有拟核，拟核的结构比细胞核要简单。
它们的区别里包含着共性：细胞核和拟核的共同点是都有遗传物质DNA，体现了彼此之间在生物进化上的联系。
五、参考资料
1.原核细胞和真核细胞
细胞分为原核细胞和真核细胞两种类型，由原核细胞构成的生物称为原核生物，包括细菌、蓝藻、支原体、衣原体，等等。原核细胞与真核细胞相比，有以下几点不同。（1）最小的原核生物支原体的直径只有100 nm，比较大的原核细胞如大肠杆菌的直径为3 μm;真核细胞的直径一般为20～30 μm,人的卵细胞的直径为100 μm。（2）原核细胞的结构比真核细胞的结构要简单得多。原核细胞没有成形的细胞核，即没有由核膜包被的细胞核，只有拟核，拟核由DNA分子构成。拟核没有明显的边界，不含有染色体。原核细胞的细胞质中除核糖体外没有其他的细胞器。有些原核细胞的细胞质中还有很小的环状DNA分子，称为质粒。
下表是原核细胞和真核细胞的比较。
表6 原核细胞与真核细胞的区别（详表）
类别
原核细胞
真核细胞
细胞大小
较小（一般为1～10 μm） 较大（一般为20～30 μm）
染色体
一个细胞只有一条DNA，与RNA、蛋白质不结合在一起 一个细胞有几条染色体，DNA与RNA、蛋白质结合在一起
细胞核
无真正的细胞核，无核膜，无核仁。有拟核 有真正的细胞核，有核膜、核仁
细胞质
除核糖体外，无其他细胞器。细菌一般有质粒 有核糖体、线粒体等多种复杂的细胞器
生物类群
细菌、蓝藻 真菌、植物、动物
2.蓝藻门
旧称蓝绿藻门，藻类植物中最简单、低级的一门。根据近些年来形成的生物分界系统，蓝藻属于原核生物界。但是，蓝藻和原绿藻与植物界又有一些相同之处，故一些文献资料将它们分别归纳为原核藻类中的两个门。藻体是单细胞或群体，不具鞭毛，不产生游动细胞。一部分丝状种类能伸缩或左右摆动。细胞壁缺乏纤维素，由黏肽（含8种氨基酸和二氨基庚二酸以及氨基葡萄糖等）组成，壁外常形成黏性胶质鞘。无真正的细胞核，拟核的组成物质集中在细胞中央，无核膜和核仁，细胞内除含叶绿素和类胡萝卜素外，还含有藻蓝素，部分种类还含有藻红素。色素不包在质体内，而是分散在细胞质的边缘部分。藻体因所含色素的种类和多寡不同而呈现不同的颜色。储藏物质为蓝藻淀粉。繁殖方式主要是分裂生殖，没有有性生殖。主要分布在含有机质较多的淡水中，部分生活在湿土、岩石、树干上和海洋中，有的同真菌共生形成地衣，或生活在植物体内形成内生植物。少数种类能生活在85 ℃以上的温泉内或终年积雪的极地。
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细胞的多样性体现在细胞的不同结构分化上.主要表现在细胞膜细胞核和细胞质等多个方面.这是微观上的看法.在宏观方面体现在不管是原核和真核细胞.还是细化一些的动物植物细胞结构大多差不多,如植物多细胞壁.叶绿体等,而动物没有.真核和原核细胞的重要区别就是一条.但在统一性上各分类都有相近的东西,如高尔基体.内至网,细胞质等.
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