1.2细胞的多样性和统一性课件-2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学课件围绕细胞的多样性和统一性，通过“问题探讨”展示细胞图片引导学生观察共同结构与差异原因，结合“探究·实践”详细指导高倍显微镜使用步骤，再对比原核与真核细胞，构建从观察到理论的学习支架。 其亮点在于以探究实践为核心，通过显微镜操作“四字诀”和成像原理例题培养科学思维，用对比表格归纳原核与真核细胞特征，结合生物科技进展渗透态度责任。学生能提升实验技能与理性思维，教师可借助系统资源提高教学效率。

第2节 细胞的多样性和统一性 人教版必修第一册 第1章 走近细胞 本节聚焦 一、使用高倍显微镜观察几种细胞 二、原核细胞和真核细胞 三、细胞的多样性与统一性 四、练习与应用 五、生物科技进展 问题探讨 看看右图中的四张照片，这些细胞都是在初中生物实验课上观察过的。 讨论1：图中共有几种细胞？有哪些共同的结构？ 答案：至少4种细胞。共同结构包括细胞膜、细胞质等（成熟红细胞无核）。 讨论2：不同种类细胞的形态结构不同的原因？ 答案：细胞分化的结果。不同细胞所处位置和功能不同，形态结构随之适应。 探究·实践 使用高倍显微镜观察几种细胞 目的要求与材料用具 【目的要求】 • 使用高倍显微镜观察几种细胞，比较不同细胞的异同点。 • 运用制作临时装片的方法。 【材料用具】 • 观察材料：酵母菌、水绵、保卫细胞、鱼的红细胞等 • 器具：显微镜、载玻片、盖玻片、镊子、滴管、清水、生理盐水、染色液 方法步骤 ①：转动反光镜使视野明亮 ① 转动反光镜使视野明亮 • 转动转换器，使低倍物镜对准通光孔 • 用较大光圈对准通光孔 • 左眼注视目镜，转动反光镜，直到看到明亮圆形视野 方法步骤 ②：低倍镜观察 ② 在低倍镜下观察清楚后，把要放大观察的目标移至视野中央 • 把玻片标本放在载物台上，标本正对通光孔中心 • 转动粗准焦螺旋，使镜筒缓缓下降（眼睛从侧面看着物镜！） • 左眼向目镜内看，逆时针转动粗准焦螺旋，使镜筒上升，直到看清物像 • 再略微转动细准焦螺旋，使物像更清晰 方法步骤 ③④：换高倍镜与调焦 ③ 转动转换器，换成高倍物镜 ④ 用细准焦螺旋调焦并观察 ⚠ 关键提醒：换高倍镜后，只能用细准焦螺旋！ 严禁使用粗准焦螺旋，以免压碎装片或损坏镜头！ 高倍镜使用要点总结 四字诀：找 → 移 → 转 → 调 • 找：低倍镜下找到清晰物像 • 移：将目标移至视野中央（物像在哪里，装片就往哪里移） • 转：转动转换器，换高倍物镜 • 调：调节光圈/反光镜使视野明亮 + 转动细准焦螺旋使物像清晰 放大倍数与视野的关系 • 放大倍数越大 → 视野范围越小 → 视野越暗 → 细胞数目越少 → 细胞体积越大 • 放大倍数 = 目镜倍数 × 物镜倍数（指长度或宽度的放大） 显微镜的成像原理 • 显微镜成倒立的虚像：上下颠倒、左右相反 • 物像偏向哪个方向，装片就向哪个方向移动（同向移动） • 放大倍数指的是物体的长度或宽度的放大倍数，不是面积或体积 • 若长度放大 n 倍，则面积放大 n² 倍 例题：在10×10下看到64个细胞充满视野，转换为10×40后，可看到多少个？ 答案：放大倍数变为原来的4倍，面积放大16倍，细胞数 = 64 ÷ 16 = 4个 讨论：细胞的共同点与差异 问题：归纳所观察到的细胞在结构上的共同点，并描述它们之间的差异。 答案： • 共同点：都有细胞膜、细胞质和细胞核（真核细胞）→ 反映了细胞的统一性 • 差异：形态、大小、功能不同 → 反映了细胞的多样性 • 原因：细胞分化及生物对不同环境的适应 讨论：与大肠杆菌的主要区别 问题：你在本实验中观察到的细胞与大肠杆菌有什么主要区别？ 答案： • 实验中观察到的细胞（洋葱表皮细胞、口腔上皮细胞等）都有以核膜为界限的细胞核 → 真核细胞 • 大肠杆菌没有以核膜为界限的细胞核 → 原核细胞 • 这是原核细胞与真核细胞最根本的区别！ 原核细胞和真核细胞 分类依据 科学家根据细胞内有无以核膜为界限的细胞核，把细胞分为两大类： 真核细胞 (eukaryotic cell) 有以核膜为界限的细胞核 原核细胞 (prokaryotic cell) 无以核膜为界限的细胞核 真核生物 • 植物：如冷箭竹、洋葱、水绵等，细胞具有细胞壁（纤维素和果胶）、叶绿体、液泡 • 动物：如大熊猫、鱼、人等，细胞无细胞壁，有中心体 • 真菌：如酵母菌、霉菌、食用菌等，细胞有细胞壁（几丁质），无叶绿体，营异养生活 共同特征：都有以核膜包被的细胞核，核内有染色体；有多种复杂细胞器。 原核生物——细菌 • 分布广泛，是原核生物的主要类群 • 细胞结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、核糖体、拟核（环状DNA） • 无核膜包被的细胞核，无染色体 • 多数为异养生物（营腐生或寄生生活） • 名称特征：常带“杆”“球”“弧”“螺旋”等字样 例如：大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、霍乱弧菌、幽门螺旋杆菌 大肠杆菌的电镜照片 大肠杆菌细胞模式图 • 鞭毛：运动器官 • 菌毛：附着作用 • 细胞壁：保护和支持 • 细胞膜：控制物质进出 • 细胞质：代谢主要场所 • 核糖体：合成蛋白质 • 拟核：环状DNA集中区域 原核生物——蓝细菌（旧称蓝藻） • 细胞比其它细菌大，直径约10μm，有的可达70μm • 常见种类：色球蓝细菌、颤蓝细菌、念珠蓝细菌、发菜 • 细胞内含有叶绿素和藻蓝素，能进行光合作用 → 自养生物 • 无叶绿体！光合色素分布在细胞质中的光合片层上 • 淡水富营养化时大量繁殖，形成水华 ⚠ 注意：蓝细菌不是藻类！藻类（绿藻、褐藻、红藻）属于真核生物。 几种蓝细菌（图1-4） • 色球蓝细菌：球形或半球形，常成群体 • 颤蓝细菌：丝状，能颤动 • 念珠蓝细菌：丝状，细胞呈念珠状排列 水华与发菜的保护 水华 淡水水域污染后富营养化，导致蓝细菌和绿藻等大量繁殖，影响水质和水生动物生活。 发菜 属于蓝细菌，细胞群体呈黑蓝色，状如发丝。因与“发财”谐音被过度采挖，已列为国家一级重点保护生物。 蓝细菌细胞模式图 • 细胞壁：保护和支持 • 细胞膜：控制物质进出 • 细胞质：含有光合片层 • 拟核：环状DNA集中区域 • 核糖体：合成蛋白质 • 无叶绿体！但有叶绿素和藻蓝素 原核细胞与真核细胞的比较（一） 比较项目 原核细胞 真核细胞 细胞大小 较小（1~10μm） 较大（1~100μm） 细胞核 无以核膜为界限，无核仁、染色体，有拟核 有以核膜为界限，有核仁、染色体 细胞器 仅有核糖体 有核糖体、线粒体、叶绿体等多种 细胞壁 肽聚糖（支原体无） 植物：纤维素和果胶；真菌：几丁质；动物：无 遗传物质 环状DNA，位于拟核 DNA与蛋白质结合成染色体，位于细胞核 原核细胞与真核细胞的比较（二） 比较项目 原核细胞 真核细胞 光合作用 蓝细菌含叶绿素和藻蓝素（无叶绿体） 植物在叶绿体中进行 增殖方式 二分裂 有丝分裂、无丝分裂、减数分裂 代表生物 细菌、蓝细菌、放线菌、支原体 植物、动物、真菌 统一性 都有细胞膜、细胞质、DNA、核糖体 都有细胞膜、细胞质、DNA、核糖体 细胞的统一性 原核细胞和真核细胞具有相似的细胞膜和细胞质，它们都以DNA作为遗传物质，这让我们再一次看到了原核细胞和真核细胞的统一性。 • 都有细胞膜：控制物质进出 • 都有细胞质：代谢主要场所 • 都以DNA为遗传物质 • 都有核糖体：合成蛋白质的场所 • 都能进行新陈代谢 细胞的统一性说明：所有细胞可能来源于共同的祖先。 细胞的多样性 • 真核细胞多种多样，原核细胞多种多样 • 真核细胞和原核细胞又不一样 • 同一生物体内的细胞也因分化而呈现多样性（如人体200多种细胞） • 细胞的多样性是生物适应不同环境、执行不同功能的基础 产生多样性的原因： • 进化过程中自然选择导致细胞分化 • 不同细胞承担不同功能 • 不同生物适应不同环境 练习与应用 概念检测 1：判断正误 基于对原核生物和真核生物的理解，判断下列表述是否正确。 （1）真菌和细菌是原核生物。（ ） 解析：真菌（酵母菌、霉菌）属于真核生物，细菌属于原核生物。 （2）原核生物中既有自养生物，又有异养生物。（ ） 解析：蓝细菌是自养生物，大多数细菌是异养生物。 （3）原核生物是单细胞生物，真核生物既有单细胞也有多细胞。（ ） 解析：原核生物均为单细胞；真核生物中酵母菌、变形虫等为单细胞，植物动物为多细胞。 × √ √ 概念检测 2：选择题 草履虫、衣藻、变形虫和细菌都是单细胞生物。尽管它们的大小和形状各不相同，但它们都有相似的结构，即都具有（ ） • A. 细胞膜、细胞质、细胞核、液泡 • B. 细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核 • C. 细胞膜、细胞质、细胞核、染色体 • D. 细胞膜、细胞质、储存遗传物质的场所 答案：D 解析：细菌为原核生物，无成形细胞核、无染色体、无液泡，故A、B、C均错；但它们都有细胞膜、细胞质和储存遗传物质的场所（拟核或细胞核）。 D 概念检测 3：简答题 根瘤菌（属于细菌）与豆科植物共生形成根瘤。在对根瘤菌进行分离时，如何根据细胞的形态结构特点，来区分根瘤菌细胞与植物细胞？ 答案： • 根瘤菌是细菌，属于原核细胞，没有以核膜为界限的细胞核 • 植物细胞是真核细胞，有以核膜为界限的细胞核 • 根瘤菌细胞较小，无叶绿体等复杂细胞器，而植物细胞有叶绿体、液泡等 拓展应用 1 细胞虽然形态多种多样，但是基本结构具有高度的统一性。细胞为什么会有统一性？细胞的多样性又是怎样产生的？ 答案： • 统一性：细胞来源于细胞，即新细胞是从老细胞通过分裂而形成的，所有细胞都来自一类共同的祖先，所以具有统一性 • 多样性：在进化过程中，由于自然选择等原因，细胞出现结构分化，分别承担不同功能而产生的；同时，不同生物适应不同环境也导致了细胞的多样性 拓展应用 2：支原体肺炎 支原体肺炎是一种常见的传染病，其病原体是一种称为肺炎支原体的单细胞生物。请据图分析回答。 • （1）支原体与动物细胞的区别 支原体无成形的细胞核（无核膜），无染色体，只有核糖体一种细胞器；动物细胞有成形的细胞核、染色体和多种细胞器 • （2）支原体与细菌的区别 支原体没有细胞壁，细菌有细胞壁（肽聚糖） • （3）支原体是真核生物还是原核生物？ 原核生物 生物科技进展 人工合成生命的探索 人工合成生命的探索（一） 20世纪90年代，美国科学家文特尔（C. Venter）领导的小组研究了某种支原体的基因，从中筛选出生命活动必不可少的300多个基因，并进行人工合成。 • 将人工合成的基因进行拼接、处理 • 注入去掉DNA的支原体细胞中，组成一个新的细胞 • 这样的新细胞具有进行基本生命活动的能力和繁殖能力 思考：人工合成支原体的意义是什么？ 答案：证明了生命活动所必需的基因可以被人工合成和替换，为理解生命本质和合成生物学奠定了基础。 人工合成生命的探索（二） • 2014年：科学家对酿酒酵母的一条染色体进行重新设计和人工合成 • 2017年3月：科学家宣布人工合成了5条酿酒酵母染色体，其中4条由我国科学家完成 • 2018年8月：我国科学家将酿酒酵母16条染色体重新设计并人工合成为1条染色体 • 这是国际上首次人工创建单条染色体的真核细胞，是合成生物学领域的里程碑式突破 思考与讨论 人工合成生命的研究有什么意义？上述研究成果是否标志着人工合成生命的设想已经实现？你赞成进行这方面的研究吗？ 答案提示： • 意义：有助于深入理解生命的本质，推动合成生物学、生物制药等领域的发展 • 尚未完全实现：生命系统的复杂性远超现有技术所能完全模拟的水平 • 研究态度：应在伦理框架内进行，既要推动科学进步，也要防范潜在风险 当堂检测 1 下列关于高倍镜使用的叙述，错误的是（ ） • A. 换用高倍镜前，应先在低倍镜下找到目标并移至视野中央 • B. 换用高倍镜后，视野变暗，可换用凹面镜或调大光圈 • C. 换用高倍镜后，只能用细准焦螺旋调焦 • D. 换用高倍镜后，应提升镜筒以免压碎装片 答案：D 解析：换高倍镜时直接转动转换器即可，不需要提升镜筒。现代显微镜设计为“同焦面”，低倍镜清晰后换高倍镜只需微调细准焦螺旋。 D 当堂检测 2 下列生物中，都属于真核生物的一组是（ ） • A. 颤藻、念珠藻、香菇 • B. 烟草、草履虫、大肠杆菌 • C. 小麦、番茄、大豆 • D. 酵母菌、乳酸菌、流感病毒 答案：C 解析：颤藻、念珠藻属于蓝细菌（原核）；大肠杆菌、乳酸菌属于细菌（原核）；流感病毒无细胞结构；小麦、番茄、大豆均为植物（真核）。 C 当堂检测 3~4 3. 判断：原核细胞结构简单，所以不具有多样性。（ ） 解析：原核细胞尽管结构简单，但形态、结构多种多样，具有多样性。 4. 判断：蓝细菌细胞内含有叶绿体，是能进行光合作用的自养生物。（ ） 解析：蓝细菌是原核细胞，没有叶绿体，由于细胞内含有藻蓝素和叶绿素，所以它是能进行光合作用的自养生物。 × × 课堂小结 使用高倍显微镜的步骤：找 → 移 → 转 → 调 原核细胞与真核细胞的根本区别：有无以核膜为界限的细胞核 原核生物：细菌、蓝细菌（杆、球、弧、螺旋） 真核生物：植物、动物、真菌 蓝细菌：无叶绿体，含叶绿素和藻蓝素，能光合作用 细胞的统一性：都有细胞膜、细胞质、DNA、核糖体 细胞的多样性：形态、结构、功能不同——分化与进化的结果 细胞的多样性与统一性 ——生命科学的基石 下课 $