摘要:
该高中生物学课件以“细胞是基本的生命系统”为核心,从细胞学说的建立过程切入,通过单细胞生物、多细胞生物及病毒的生命活动实例,层层递进地构建起生命观念与结构层次的认知框架,为后续学习奠定坚实基础。
其亮点在于深度融合科学思维与探究实践,如通过分析施莱登和施旺运用不完全归纳法得出结论的过程,引导学生理解科学推理的逻辑性与局限性,体现批判性思维;借助草履虫、缩手反射等真实情境案例,强化结构与功能观和物质能量观,提升学生解释生命现象的能力;同时设置“一鲸落万物生”等跨学科问题,激发学生社会责任意识。该设计既帮助学生建立系统化知识体系,又培养理性思维与实践能力,教师可据此开展高效互动教学,实现核心素养落地。
内容正文:
1.1细胞是生命活动的基本单位
第1章 走近细胞
高一生物备课组:程晓雅
问题探讨
大熊猫和冷箭竹形态迥异,但它们生命活动的基本单位都是细胞。
讨论:
如果让你提供证据说明大熊猫和冷箭竹都是由细胞构成的,你将如何获取和提供证据?
①将大熊猫和冷箭竹几种器官、组织制成装片或切片,在显微镜下观察这些组织是否由细胞构成;
②查阅科学研究文献,利用科学家已经获得的研究结果为证据。
大熊猫吃冷箭竹
2
细胞学说内容
1.建立者:
2.主要内容:
1)细胞是一个有机体,一切 都由细胞发育而来,并由 所构成;
2)细胞是一个 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;
3)新细胞是由 产生的。
细胞和细胞产物
动植物
相对独立
老细胞分裂
施莱登 、施旺
施旺
施莱登
阅读课本第2-3页,填空
4
细胞学说内容
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;
绝大多数动植物由受精卵发育而来,克隆羊“多莉”则由体细胞发育而来。
细胞产物:有的细胞新陈代谢产物具有调节、催化、免疫等功能,如激素、消化酶、抗体等,是生物体的组成部分。
细胞学说内容
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生命起作用;
动植物细胞既要完成自己的生命活动,又要彼此协作,共同完成生物体整体的生命活动。
3)新细胞是由老细胞分裂产生的。
生物体主要通过分裂的方式产生新细胞。
eg:受精卵不是
细胞学说的建立过程
2-3min阅读教材“思考.讨论”,思考:
在显微镜发明之前,科学家是如何对生物进行观察和研究的?
在显微镜出现后科学家又有了什么新发现?
对细胞及细胞与生物体的关系进行归纳和概括的科学家是谁?他们做了哪些研究?有什么发现?进行了哪些理论概括?
细胞学说建立后又有哪些学者进行了修正?
分析细胞学说建立的过程
维萨里
比夏
列文虎克
罗伯特·胡克
马尔比基
施莱登
施旺
耐格里
魏尔肖
维萨里:通过大量的尸体解剖研究,揭示了人体在器官水平的结构。
比夏:经过对器官的解剖观察,指出器官由低一层次的组织构成。
用显微镜观察植物的木栓组织,发现木栓组织由许多规则的小室组成,并把“小室”成为cell——细胞。
(人类首次发现并命名了细胞)
用自制显微镜观察到不同形态的细菌、红细胞和精子等。(人类首次观察到活细胞)
广泛观察了动植物细胞的细微结构,如细胞壁和细胞质。
植物学家施莱登提出了植物细胞学说;动物学家施旺认为动物体也是由细胞构成的。二者共同建立了细胞学说。
发现细胞的产生是细胞分裂的结果。
总结出细胞通过分裂产生新细胞。
活动1
(1)从人体的解剖和观察入手——从器官到组织
(2)显微观察资料的积累——认识细胞
(3)科学观察和归纳概括的结合——形成理论
(4)细胞学说在修正中前进
维萨里《人体构造》插图
罗伯特·胡克 胡克绘制的木栓 胡克时代
细胞图 的显微镜
列文虎克自制的显微镜
魏尔肖
施莱登 施旺
科学家 主要贡献 不足
维萨里、比夏 从器官、组织水平研究生命 未深入到细胞水平
罗伯特·胡克 用显微镜发现细胞并命名细胞 观察到的是死细胞
列文虎克 用显微镜观察到了活细胞 未上升到理论水平
马尔比基 用显微镜观察了动植物的微细结构 未用细胞来描述
施莱登 首先提出细胞是构成植物体的基本单位 未与动物界联系
施旺 与施莱登共同提出:一切动植物都是由细胞发育而来的 未搞清细胞的来源
耐格里 发现新细胞的产生是细胞分裂的结果 未上升到理论水平
魏尔肖 总结出“细胞通过分裂产生新细胞” 未考虑非细胞结构生命的增殖
分析细胞学说建立的过程
活动1
讨论:
1.科学家是如何通过获得证据来说明动植物体由细胞构成这一结论的?
科学家通过对动植物的解剖和显微观察获得证据,再通过归纳概括形成结论。
阅读教材第5页“科学方法”内容,思考问题:
(1)什么是归纳法?
(2)归纳法分为哪两种类型?
(3)施莱登和施旺只是观察了部分动植物组织,却归纳出“所有的动植物都是由细胞构成的”,由不完全归纳法得出的结论是否可信?
细胞学说的建立过程
科学方法
——归纳法
不完全归纳法
完全归纳法
概念:是由一系列具体事实推出一般结论的思维方法。
分类
分析全体对象,得到一般结论的推理方法。
归纳结论一定可靠。
分析部分对象,得到一般结论的推理方法。
科学研究中经常运用不完全归纳法,该方法得出的结论一般是可信的,因此可以用来预测和判断,归纳结论一般可靠(有可能存在例外)。
细胞学说的建立过程
科学方法
——归纳法
部分植物细胞都有细胞核
结论:植物细胞都有细胞核
不完全
归纳法
完全
归纳法
所有类型的植物细胞都有细胞核
【思考】某同学在显微镜下观察了菠菜、天竺葵、黑藻叶肉细胞,发现这些叶肉细胞中都有叶绿体,于是得出了叶肉细胞中都有叶绿体的结论。该同学得出此结论应用了________归纳法。
不完全
分析细胞学说建立的过程
活动1
讨论:
2.施莱登和施旺只是观察了部分动植物组织,却归纳出“所有的动植物都是由细胞构成的”,由不完全归纳法得出的结论是否可信?
可信。
因为在细胞学说的建立过程中,科学家不仅运用了不完全归纳法,还揭示了动植物的个体与细胞的内在规律性(如细胞是动植体生命活动的基本单位,动物体是由受精卵这个细胞发育而成的),这样的科学归纳比一般的不完全归纳更具可信度。
这一结论,实际上是阐释了植物和动物在结构上的一致性,由此突破了植物学和动物学之间的壁垒,也推动了人们对细胞深人地开展研究。
讨论:
3.所有的细胞都来源于先前存在的细胞,这是否暗示着你身体的每个细胞都凝聚着漫长的进化史?细胞学说主要阐明了细胞的多样性还是生物界的统一性?
4. 细胞学说的意义
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。
(1)使人们认识到植物和动物有着共同的结构基础,从而在思想上打破了植物学和动物学之间横亘已久的壁垒。
(2)使生物学的研究由器官、组织水平进入到细胞水平,为后来进入分子水平打下基础。
(3)为生物进化理论的确立埋下了伏笔。除了病毒,其他生物都由细胞构成,揭示了生物之间有亲缘关系。
细胞学说对生物学发展的意义:
支持生物有着共同起源的观点。
随堂检测
1.细胞学说的建立过程是科学家探究、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.德国科学家施莱登和施旺是细胞的发现者和命名者
B.列文虎克用自制显微镜观察到不同形态的细菌、精子和红细胞等
C.施旺是提出植物体都是由细胞构成的,细胞是植物体的基本单位
D.细胞学说揭示了细胞为什么要产生新细胞
B
罗伯特·胡克
施莱登:植物学家
施旺:动物学家
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。
细胞是基本的生命系统
【实例1】草履虫是单细胞的原生生物,是真核生物。虽然是单细胞生物,草履虫可以运动,能完成摄食、呼吸、生长等各种生命活动,通过分裂生殖产生新个体。
活动2
结合实例分析讨论,思考问题,理解生命活动离不开细胞。
单细胞生物能够独立完成各种生命活动,一个细胞即为一个个体。
单细胞生物的生命活动离不开细胞
问题1:通过对草履虫的介绍,你能得出什么结论?
生命活动离不开细胞
活动2
结合实例分析讨论,思考问题,理解生命活动离不开细胞。
【实例2】多细胞生物个体发育过程如下图:多细胞生物由很多细胞构成,但其生命开始于一个细胞——受精卵。
【实例3】在缩手反射中,手不小心接触到火焰,在没有意识到疼痛之前,就已经把手缩了回来,这个过程所涉及是由一系列不同的细胞(如神经细胞、肌细胞等)共同参与完成的比较复杂的生命活动。
问题2:根据人体胚胎发育及缩手反射的实例,你能得出什么结论?
细胞是基本的生命系统
活动2
结合实例分析讨论,思考问题,理解生命活动离不开细胞。
生命活动离不开细胞
问题2:根据人体胚胎发育及缩手反射的实例,你能得出什么结论?
多细胞生物依赖各种分化了的细胞密切合作,共同完成一系列复杂的生命活动。
动植物各种生理活动的细胞基础是 。
生物生长发育的细胞基础是 。
遗传与变异的细胞基础是 。
多细胞生命活动的细胞基础:
多细胞生物的生命活动离不开细胞
细胞代谢
细胞增殖和分化
细胞内基因的传递和变化
活动2
结合实例分析讨论,思考问题,理解生命活动离不开细胞。
【实例4】自2020年以来,新冠肺炎疫情在全球蔓延,给人类带来了巨大的挑战。导致新冠肺炎的病原体是新型冠状病毒,它传染性强,死亡率高。佩戴口罩和保持社交距离有助于阻断新型冠状病毒传播。
新冠病毒的结构
病毒没有细胞结构,它的生命活动是否与细胞有关呢?
离开了细胞,病毒是否能独立生活?
生活方式:寄生在活细胞中
病毒的生命活动离不开细胞
细胞是基本的生命系统
生命系统的结构层次
2
系统
指彼此间相互作用、相互依赖的组分有规律的结合而形成的整体
能够相对独立地完成生命活动的系统。
生命系统
1
一个分子或原子是一个系统吗?如果是,它们是不是生命系统?如果不是,请说明理由。
细胞是基本的生命系统
生命系统的结构层次
活动3
阅读教材P6~7,观察图1-3生命系统的结构层次模式图,思考并按照从小到大的顺序写出大熊猫、冷箭竹、草履虫的结构层次
大熊猫
冷箭竹
草履虫
细胞
组织
器官
系统
个体
细胞
组织
器官
个体
细胞(个体)
(没有组织、器官和系统)
(没有系统)
植物没有系统这个结构层次
单细胞生物没有组织、器官、系统结构层次
生命系统的结构层次
是生物体的结构和功能的基本单位,最基本的生命系统
细胞
细胞是基本的生命系统
25
生命系统的结构层次
由形态相似,结构、功能相同的细胞联合在一起形成的细胞群
组织
血液属于组织(由各种血细胞组成)
细胞是基本的生命系统
上皮组织
血液
26
生命系统的结构层次
不同的组织按照一定次序结合起来,能完成某一生理功能的结构
器官
皮肤也属于器官
细胞是基本的生命系统
27
生命系统的结构层次
能共同完成一种或几种生理功能的多个器官的组合
系统
细胞是基本的生命系统
泌尿系统
呼吸系统
消化系统
血液循环系统
神经系统
生殖系统
骨骼系统
28
生命系统的结构层次
能完成复杂的生命活动的单个生物
个体
细胞是基本的生命系统
自然界中生物个体是单独存在的吗?
29
叶的表皮细胞
叶的保护组织
叶(器官)
冷箭竹
(个体)
心肌细胞
心肌
(肌肉组织)
心脏
(器官)
血液循环系统
大熊猫(个体)
生物圈
以熊猫为例:
以冷箭竹为例:
生命系统的结构层次
细胞是基本的生命系统
种群
生态系统
群落
生命系统的结构层次
在一定的空间范围内,同种生物的所有个体形成一个整体
种群
一个池塘中全部的鲫鱼
一个池塘中全部的鱼
一片草地上所有的蒲公英
一片草地上所有的青草
一条小溪里同种龟的全部个体
一座山上全部的山毛榉
一座山上所有的树
细胞是基本的生命系统
大熊猫种群
冷箭竹种群
31
生命系统的结构层次
不同种群相互作用形成更大的整体(所有的生物)
群落
一个池塘中全部的鱼?
一片草地上所有的草?
一座山上所有的树?
细胞是基本的生命系统
32
生命系统的结构层次
群落和无机环境相互作用形成更大的整体
生态系统
生命系统结构层次可含非生物成分,
生态系统、生物圈包含无机环境,如水,阳光等环境因素
细胞是基本的生命系统
高黎贡山自然保护区
一个池塘
一座山
一块朽木
33
生命系统的结构层次
地球上所有的生态系统相互关联构成更大的整体
生物圈
细胞是基本的生命系统
34
1. 叶的表皮细胞和心肌细胞各有什么功能?
2. 冷箭竹的光合作用是在哪些细胞中进行的?大熊猫的血液运输氧的功能是靠那种细胞完成的?
叶表皮细胞:保护
光合作用:叶肉细胞
运输氧气:红细胞
心肌细胞:心脏搏动
3. 大熊猫和冷箭竹繁殖后代关键靠什么细胞?
生殖细胞
P7思考·讨论 从细胞的视角看世界
基因在亲子代之间传递的桥梁
4.生物圈的碳氧平衡是不是与地球上所有生物细胞的生命活动都有关系?为什么?
基本上每个细胞都要进行呼吸作用消耗O2和释放CO2,而绿色植物的一些细胞和蓝细菌能进行光合作用吸收CO2和释放O2。正因为有了细胞的呼吸作用和光合作用,才能保持生物圈中的碳氧平衡。
归纳拓展
生命系统结构层次的几点说明
①地球上基本的生命系统是 ,最大的生命系统是 。
细胞
没有系统这一结构层次。
单细胞生物:
能繁殖产生子代,属于生物,但没有细胞结构,不能独立地完成生命活动,故不属于生命系统的结构层次。但病毒参与生命系统的组成
②并非所有生物都具有生命系统的各个层次。
生物圈
既属于细胞层次,又属于个体层次。没有组织、器官、系统层次。
植物:
病毒:
③组成细胞的元素、化合物(如蛋白质、核酸等)等物质和细胞膜、细胞器等结构都不能独立表现生命特征,不属于生命系统的结构层次。
④生命系统的结构层次可包含水、阳光等“非生物成分”。
⑤种群是对于某一区域的同一物种而言的。要判断某区域的某种生物是否为一个种群,就要看其是否为同一个物种。如某池塘的鱼,因不同的鱼分属不同物种,就不能看作一个种群。
归纳拓展
系统、生命系统和生态系统的关系
②生命系统:
①系统:
③生态系统:
是指彼此间相互作用、相互依赖的组分有规律地结合而形成的整体。包括生命系统和非生命系统。其范围可大可小,小到一个分子或一个原子(但不是生命系统),大到整个生物圈。
是指生物群落及其生存的无机环境。
是指能够独立完成生命活动的系统。
系
统
生命系统
生态系统
随堂检测
2.《山海经》是一部记录了古代地理学和神话传说的文献,其中描述了一种叫做“鲲”的生物,它是一种极为庞大的鱼类,死后其尸体落入深海中孕育出无数的海洋生物,这便是人们所说的“一鲸落,万物生”。下列关于生命系统结构层次的说法,正确的是( )
A.“一鲸落,万物生”中一座鲸落属于一个群落
B.生命系统中各生物体均具有多种组织和器官
C.病毒无细胞结构,寄生于活的宿主细胞中,可体现细胞是最基本的生命系统
D.生态系统中存在非生物的物质和能量,不属于生命系统
C
生态系统
单细胞生物无
属于生态系统的组成成分,属于生命系统。
随堂检测
1.地球上瑰丽的生命画卷在常人看来干姿百态。但是在生物学家的眼中,它们却是富有层次的生命系统。下列各种组合中,能体现生命系统的层次由简单到复杂的正确顺序是( )
①一个大西瓜 ②血液
③神经细胞 ④一个蓝细菌
⑤细胞内各种化合物 ⑥甲型H1N1病毒
⑦一片森林 ⑧某草原上的所有羊
⑨某草原上的全部荷斯坦奶牛 ⑩某农田中的所有生物
A.⑤⑥③②①④⑧⑩⑦ B.③②④①⑥⑨⑦⑩
C.③②①④⑧⑩⑦ D.③②①④⑨⑩⑦
D
组织
器官
细胞
细胞或个体
种群
群落
生态系统
细胞是基本的生命系统
资料分析
病毒
最初人们认为病毒是一种毒性药物,但是很快人们发现病毒可以实现繁殖、变异和遗传,具有生物特性,所以人们又一度认为病毒是一种更微小的生命。不过很快研究人员又注意到,病毒的繁殖并不像典型生命体行为,不是一种自身具备的能力。
病毒完全依赖宿主细胞的能量和代谢系统,来获取生命活动所需的物质和能量。离开宿主细胞,病毒停止活动,为一个非生命体;遇到宿主细胞后它会通过吸附、进入、复制、装配、释放子代病毒显示典型的生命体特征。
阅读材料,回答下列问题:
(1)从材料分析病毒与细胞的关系是什么?你得出结论运用的是什么科学方法?
(2)病毒是否属于生命系统?请说出你的理由。
(3)病毒生命活动离不开细胞。病毒是否属于生命系统的结构层次?
是否是生命系统的组成成分?
资料分析
病毒
(1)从材料分析病毒与细胞的关系是什么?你得出结论运用的是什么科学方法?
(2)病毒是否属于生命系统?请说出你的理由。
(3)病毒生命活动离不开细胞。病毒是否属于生命系统的结构层次?
是否是生命系统的组成成分?
病毒为非细胞生物、只有依赖活细胞才能生活,病毒的生命活动离不开细胞。
不完全归纳法。
不属于。病毒只能寄生在活细胞内才能生活,不能能独立进行生命活动,而生命系统是指独立进行生命活动的系统。
病毒不属于生命系统的结构层次;但病毒参与生命系统的组成,是生命系统的组成成分(如生态系统中的病毒)。
概念检测
√√×√
C
(2)共同点:有细胞膜、细胞质、细胞核等。
区别:植物细胞有细胞壁、液泡,有些植物细胞还有叶绿体。
(3)因为人体皮肤和迎春叶都是由多种组织组成的。例如,人体皮肤由上皮组织、结缔组织、神经组织和肌肉组织组成,这些不同的组织按照一定的次序结合在一起行使保护等功能的器官。
练习与应用
角质保护层细胞
皮下结缔组织
叶肉细胞
表皮细胞
表皮细胞
输导组织
练习与应用
拓展应用
2. 病毒没有细胞结构,一般由核酸和蛋白质组成。但是,病毒的生活离不开细胞,请查阅资料,说明病毒的生活为什么离不细胞。
练习与应用
病毒尽管没有细胞的结构,但病毒必须寄生在活细胞中,依靠细胞中的物质来合成自己需要的物质,进行增殖,离开了细胞,病毒就不能长时间生存,因此说,病毒的生活是离不开细胞的。
如果“新细胞都是从老细胞中产生的”不成立,细胞一直可以从无机环境中自然发生,生物进化论中生物都起源于共同原始祖先的观点就会受到质疑。一切动植物都是由细胞发育而来的,并都是由细胞和细胞产物所构成,说明动物和植物的统一性,从而阐明了生物界的统一性,这也支持生物有着共同起源的观点。
练习与应用
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