第2節(jié) 細(xì)胞的形態(tài)和功能

教材全析
1.細(xì)胞的形態(tài)和大小
探究活動(dòng)
觀察多種多樣的細(xì)胞
【實(shí)驗(yàn)1】 一滴水中，浮游植物占浮游生物的絕大多數(shù)。以下列舉了一些常見(jiàn)的淡水藻類(lèi)植物：
1.盤(pán)星球藻　2.羽紋藻　3.柵藻　4.新月藻　5.衣藻　6.團(tuán)藻


另外還可以找到一部分原生動(dòng)物：全析提示
左圖中的浮游植物，均為淡水生。羽紋藻屬于硅藻，呈橙黃色或黃褐色。衣藻、團(tuán)藻、柵藻、新月藻、盤(pán)星球藻為綠藻門(mén)，所以呈綠色。
1.草履蟲(chóng)　2.喇叭蟲(chóng)　3.太陽(yáng)蟲(chóng)　4.綠眼蟲(chóng)　5.變形蟲(chóng)
全析提示
草履蟲(chóng)的樣子像草鞋，喇叭蟲(chóng)是一個(gè)大型個(gè)體，體長(zhǎng)可達(dá)3 mm。太陽(yáng)蟲(chóng)呈放射狀的為其細(xì)胞伸出的偽足。

變形蟲(chóng)的細(xì)胞膜可以伸出偽足，靠偽足運(yùn)動(dòng)和取食。綠眼蟲(chóng)靠鞭毛來(lái)運(yùn)動(dòng)。
【實(shí)驗(yàn)2】用顯微鏡觀察人體的上皮組織、結(jié)締組織、肌肉細(xì)胞、神經(jīng)組織切片、血涂片、蛙卵永久切片（見(jiàn)右圖）等。畫(huà)出你所看到的圖像（其他圖見(jiàn)課文）。
【實(shí)驗(yàn)3】用顯微鏡觀察某種植物的分生組織、保護(hù)組織、營(yíng)養(yǎng)組織、輸導(dǎo)組織切片。畫(huà)出你所看到的圖像。

葉片的各種組織全析提示
分生組織的細(xì)胞排列緊密，無(wú)液泡，正在進(jìn)行細(xì)胞分裂。


保護(hù)組織的細(xì)胞排列緊密，細(xì)胞核小，呈扁平狀。
從上面各種細(xì)胞的形態(tài)來(lái)看，單細(xì)胞生物的形態(tài)一般只有一些特化的結(jié)構(gòu)。例如草履蟲(chóng)的口溝類(lèi)似于高等動(dòng)物的口的功能；衣藻和綠眼蟲(chóng)的鞭毛類(lèi)似于高等動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)器官……在多細(xì)胞生物體體內(nèi)的各種組織細(xì)胞具有高度特化的形態(tài)。如哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞呈扁圓形，體積很小，是一種非常特化的形態(tài)；肌肉細(xì)胞呈梭形；上皮細(xì)胞呈扁形；結(jié)締組織細(xì)胞無(wú)規(guī)則形狀。全析提示
細(xì)胞的形態(tài)多種多樣。
屬于細(xì)菌類(lèi)的支原體是最小的細(xì)胞，直徑只有100 nm。鳥(niǎo)類(lèi)的卵細(xì)胞最大，是肉眼可見(jiàn)的細(xì)胞。鳥(niǎo)卵之所以大，是由于細(xì)胞質(zhì)中含有大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。鳥(niǎo)類(lèi)是卵生的，卵細(xì)胞中積存大量卵黃才能滿足胚胎發(fā)育之需。棉花纖維和麻的纖維都是單個(gè)細(xì)胞。棉花纖維長(zhǎng)可達(dá)3～4 cm，麻纖維甚至可長(zhǎng)達(dá)10 cm。成熟西瓜瓤和番茄果實(shí)內(nèi)有亮晶晶小粒果肉，用放大鏡可看到，它們乃是圓粒狀的細(xì)胞。
2.細(xì)胞的形態(tài)與功能的統(tǒng)一
（1）動(dòng)物細(xì)胞雞蛋的蛋黃就是一個(gè)卵細(xì)胞（直徑為60 mm）。最大的卵為駝鳥(niǎo)卵（直徑為170 mm）。
哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞內(nèi)無(wú)核，亦無(wú)其他重要的細(xì)胞器，一層細(xì)胞膜包著血紅蛋白。這些特點(diǎn)都與紅細(xì)胞交換O2與CO2的功能密切相關(guān)。細(xì)胞體積小，呈圓形，非常有利于在血管內(nèi)快速運(yùn)行，體積小則相對(duì)表面積大，有利于提高氣體交換效率。全析提示
紅細(xì)胞的形態(tài)與結(jié)構(gòu)裝置與其交換氣體的功能的關(guān)系是非常合理的。
神經(jīng)細(xì)胞的細(xì)胞體，直徑不過(guò)0.1 mm，但從細(xì)胞體伸出的神經(jīng)纖維可長(zhǎng)到1 m以上，這和神經(jīng)的傳導(dǎo)機(jī)能一致。
生物體積的加大，不是由于細(xì)胞體積的加大，而是由于細(xì)胞數(shù)目的增多。參天大樹(shù)和叢生灌木在細(xì)胞的大小上并無(wú)差別；鯨的細(xì)胞也不一定比螞蟻的細(xì)胞大。細(xì)胞大了，其相對(duì)表面積就小了。細(xì)胞靠表面接受外界信息，和外界交換物質(zhì)。表面積太小，這些任務(wù)就難以完成了。神經(jīng)細(xì)胞的這一形態(tài)與其快速傳導(dǎo)電流的功能有關(guān)。
（2）植物細(xì)胞

保衛(wèi)細(xì)胞的構(gòu)造及氣孔的開(kāi)閉要點(diǎn)提煉
　　保衛(wèi)細(xì)胞的形態(tài)特點(diǎn)與功能有關(guān)：當(dāng)水分充足時(shí)，細(xì)胞膨脹，向外彎曲，氣孔開(kāi)放；當(dāng)水分不足時(shí)，細(xì)胞縮小，向內(nèi)靠攏，氣孔關(guān)閉。
氣孔是由兩個(gè)保衛(wèi)細(xì)胞圍繞而成的縫隙。保衛(wèi)細(xì)胞有兩種類(lèi)型：一類(lèi)存在于大多數(shù)植物中，呈腎形；另一類(lèi)存在于禾本科與莎草科等單子葉植物中，呈啞鈴形。與其他表皮細(xì)胞不同，保衛(wèi)細(xì)胞中有葉綠體和磷酸化酶。保衛(wèi)細(xì)胞與葉肉細(xì)胞也不同，前者葉綠體較小，數(shù)目較少，片層結(jié)構(gòu)發(fā)育不良，且無(wú)基粒存在，但能進(jìn)行光合作用。保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)外壁厚度不同，內(nèi)壁厚，外壁薄，當(dāng)液泡內(nèi)溶質(zhì)增多，細(xì)胞水勢(shì)下降，吸收鄰近細(xì)胞的水分而膨脹，這時(shí)較薄的外壁易于伸長(zhǎng)；細(xì)胞向外彎曲，氣孔就張開(kāi)。反之，當(dāng)溶質(zhì)減少，保衛(wèi)細(xì)胞水勢(shì)上升而失水縮小，內(nèi)壁伸長(zhǎng)互相靠攏，導(dǎo)致氣孔關(guān)閉。這種自主運(yùn)動(dòng)可以根據(jù)體內(nèi)水分的多少自動(dòng)控制氣孔的開(kāi)閉，以調(diào)節(jié)氣體交換和蒸騰作用。
3.細(xì)胞的觀察工具??顯微鏡
（1）普通復(fù)式光學(xué)顯微鏡
光學(xué)顯微鏡的組成主要分為三部分：①光學(xué)放大系統(tǒng)，為兩組玻璃透鏡：目鏡和物鏡。②照明系統(tǒng)，包括光源、折光鏡和聚光鏡，有時(shí)另加各種濾光片以限制光的波長(zhǎng)范圍。③機(jī)械和支架系統(tǒng)。對(duì)光學(xué)顯微鏡來(lái)說(shuō)，最重要的是它的分辨率而不是放大倍數(shù)。分辨率是指區(qū)分開(kāi)兩個(gè)非�？拷�的物體（或點(diǎn)）的能力。
空氣作為光的傳導(dǎo)介質(zhì)時(shí)，分辨率為0.3 μm。香柏油作為光的傳導(dǎo)介質(zhì)時(shí)，分辨率為0.2 μm。所以光學(xué)顯微鏡的最大分辨率為0.2 μm。
（2）電子顯微鏡全析提示
人眼的可見(jiàn)物體直徑在100 μm，剛好可以看見(jiàn)草履蟲(chóng)。光學(xué)顯微鏡的分辨極限為0.2 μm，細(xì)胞膜的厚度為8 nm（0.008 μm）。
①電子顯微鏡的分辨本領(lǐng)和有效放大倍數(shù)
電子顯微鏡的最大分辨率為0.2 nm。現(xiàn)在通用式電子顯微鏡直接放大倍數(shù)可達(dá)80萬(wàn)倍左右，用它可以看到病毒、單個(gè)分子以及金屬材料的晶格結(jié)構(gòu)等。
②電子顯微鏡與光學(xué)顯微鏡的基本區(qū)別
電子顯微鏡的分辨率高主要是因?yàn)槭褂昧瞬ㄩL(zhǎng)比可見(jiàn)光短得多的電子束作為光源，電子在運(yùn)行中如遇到氣體分子將會(huì)被散射，因此電子顯微鏡筒中要求高真空。電子像是人眼看不到的，因此要用熒光屏顯示或感光膠片作記錄。
1978年，一種新的物理探測(cè)系統(tǒng)??“掃描隧道顯微鏡”已被德國(guó)學(xué)者賓尼格和瑞士學(xué)者羅爾系統(tǒng)地論證了，并于1982年制造成功。這種新型的顯微鏡，放大倍數(shù)可達(dá)3億倍，最小可分辨的兩點(diǎn)距離為原子直徑的1/10，也就是說(shuō)它的分辨率高達(dá)0.001 nm。全析提示
電子顯微鏡能看到更加細(xì)微的結(jié)構(gòu),主要是因?yàn)殡娮语@微鏡具有更高的分辨率,而不是通常說(shuō)的“放大倍數(shù)”。
思維拓展
人們可以利用掃描隧道顯微鏡窺視納米，從而誕生了一門(mén)以0.1至100納米長(zhǎng)度為研究對(duì)象的前沿科學(xué)，這是納米科技。



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