第2节 细胞的形态和功能

教材全析
1.细胞的形态和大小
探究活动
观察多种多样的细胞
【实验1】 一滴水中，浮游植物占浮游生物的绝大多数。以下列举了一些常见的淡水藻类植物：
1.盘星球藻　2.羽纹藻　3.栅藻　4.新月藻　5.衣藻　6.团藻

另外还可以找到一部分原生动物：全析提示
左图中的浮游植物，均为淡水生。羽纹藻属于硅藻，呈橙黄色或黄褐色。衣藻、团藻、栅藻、新月藻、盘星球藻为绿藻门，所以呈绿色。
1.草履虫　2.喇叭虫　3.太阳虫　4.绿眼虫　5.变形虫
全析提示
草履虫的样子像草鞋，喇叭虫是一个大型个体，体长可达3 mm。太阳虫呈放射状的为其细胞伸出的伪足。

变形虫的细胞膜可以伸出伪足，靠伪足运动和取食。绿眼虫靠鞭毛来运动。
【实验2】用显微镜观察人体的上皮组织、结缔组织、肌肉细胞、神经组织切片、血涂片、蛙卵永久切片（见右图）等。画出你所看到的图像（其他图见课文）。
【实验3】用显微镜观察某种植物的分生组织、保护组织、营养组织、输导组织切片。画出你所看到的图像。

叶片的各种组织全析提示
分生组织的细胞排列紧密，无液泡，正在进行细胞分裂。

保护组织的细胞排列紧密，细胞核小，呈扁平状。
从上面各种细胞的形态来看，单细胞生物的形态一般只有一些特化的结构。例如草履虫的口沟类似于高等动物的口的功能；衣藻和绿眼虫的鞭毛类似于高等动物的运动器官……在多细胞生物体体内的各种组织细胞具有高度特化的形态。如哺乳动物红细胞呈扁圆形，体积很小，是一种非常特化的形态；肌肉细胞呈梭形；上皮细胞呈扁形；结缔组织细胞无规则形状。全析提示
细胞的形态多种多样。
属于细菌类的支原体是最小的细胞，直径只有100 nm。鸟类的卵细胞最大，是肉眼可见的细胞。鸟卵之所以大，是由于细胞质中含有大量营养物质。鸟类是卵生的，卵细胞中积存大量卵黄才能满足胚胎发育之需。棉花纤维和麻的纤维都是单个细胞。棉花纤维长可达3～4 cm，麻纤维甚至可长达10 cm。成熟西瓜瓤和番茄果实内有亮晶晶小粒果肉，用放大镜可看到，它们乃是圆粒状的细胞。
2.细胞的形态与功能的统一
（1）动物细胞鸡蛋的蛋黄就是一个卵细胞（直径为60 mm）。最大的卵为驼鸟卵（直径为170 mm）。
哺乳动物的红细胞内无核，亦无其他重要的细胞器，一层细胞膜包着血红蛋白。这些特点都与红细胞交换O2与CO2的功能密切相关。细胞体积小，呈圆形，非常有利于在血管内快速运行，体积小则相对表面积大，有利于提高气体交换效率。全析提示
红细胞的形态与结构装置与其交换气体的功能的关系是非常合理的。
神经细胞的细胞体，直径不过0.1 mm，但从细胞体伸出的神经纤维可长到1 m以上，这和神经的传导机能一致。
生物体积的加大，不是由于细胞体积的加大，而是由于细胞数目的增多。参天大树和丛生灌木在细胞的大小上并无差别；鲸的细胞也不一定比蚂蚁的细胞大。细胞大了，其相对表面积就小了。细胞靠表面接受外界信息，和外界交换物质。表面积太小，这些任务就难以完成了。神经细胞的这一形态与其快速传导电流的功能有关。
（2）植物细胞

保卫细胞的构造及气孔的开闭要点提炼
　　保卫细胞的形态特点与功能有关：当水分充足时，细胞膨胀，向外弯曲，气孔开放；当水分不足时，细胞缩小，向内靠拢，气孔关闭。
气孔是由两个保卫细胞围绕而成的缝隙。保卫细胞有两种类型：一类存在于大多数植物中，呈肾形；另一类存在于禾本科与莎草科等单子叶植物中，呈哑铃形。与其他表皮细胞不同，保卫细胞中有叶绿体和磷酸化酶。保卫细胞与叶肉细胞也不同，前者叶绿体较小，数目较少，片层结构发育不良，且无基粒存在，但能进行光合作用。保卫细胞内外壁厚度不同，内壁厚，外壁薄，当液泡内溶质增多，细胞水势下降，吸收邻近细胞的水分而膨胀，这时较薄的外壁易于伸长；细胞向外弯曲，气孔就张开。反之，当溶质减少，保卫细胞水势上升而失水缩小，内壁伸长互相靠拢，导致气孔关闭。这种自主运动可以根据体内水分的多少自动控制气孔的开闭，以调节气体交换和蒸腾作用。
3.细胞的观察工具??显微镜
（1）普通复式光学显微镜
光学显微镜的组成主要分为三部分：①光学放大系统，为两组玻璃透镜：目镜和物镜。②照明系统，包括光源、折光镜和聚光镜，有时另加各种滤光片以限制光的波长范围。③机械和支架系统。对光学显微镜来说，最重要的是它的分辨率而不是放大倍数。分辨率是指区分开两个非常靠近的物体（或点）的能力。
空气作为光的传导介质时，分辨率为0.3 μm。香柏油作为光的传导介质时，分辨率为0.2 μm。所以光学显微镜的最大分辨率为0.2 μm。
（2）电子显微镜全析提示
人眼的可见物体直径在100 μm，刚好可以看见草履虫。光学显微镜的分辨极限为0.2 μm，细胞膜的厚度为8 nm（0.008 μm）。
①电子显微镜的分辨本领和有效放大倍数
电子显微镜的最大分辨率为0.2 nm。现在通用式电子显微镜直接放大倍数可达80万倍左右，用它可以看到病毒、单个分子以及金属材料的晶格结构等。
②电子显微镜与光学显微镜的基本区别
电子显微镜的分辨率高主要是因为使用了波长比可见光短得多的电子束作为光源，电子在运行中如遇到气体分子将会被散射，因此电子显微镜筒中要求高真空。电子像是人眼看不到的，因此要用荧光屏显示或感光胶片作记录。
1978年，一种新的物理探测系统??“扫描隧道显微镜”已被德国学者宾尼格和瑞士学者罗尔系统地论证了，并于1982年制造成功。这种新型的显微镜，放大倍数可达3亿倍，最小可分辨的两点距离为原子直径的1/10，也就是说它的分辨率高达0.001 nm。全析提示
电子显微镜能看到更加细微的结构,主要是因为电子显微镜具有更高的分辨率,而不是通常说的“放大倍数”。
思维拓展
人们可以利用扫描隧道显微镜窥视纳米，从而诞生了一门以0.1至100纳米长度为研究对象的前沿科学，这是纳米科技。


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