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第一章：走近细胞第1节从生物圈到细胞（一）问题探讨1.提示：病毒尽管不具有细胞结构，但它可以寄生在活细胞中，利用活细胞中的物质生活和繁殖。2.提示：SARS病毒侵害了人体的上呼吸道细胞、肺部细胞，由于肺部细胞受损，导致患者呼眩颊咭蚝粑芩ソ叨劳觥４送猓琒ARS病毒还侵害人体其他部位的细胞。（二）资料分析1.提示：草履虫除能完成运动和分裂外，还能完成摄食、呼吸、生长、应激性等生命活动。如果没有完整的细胞结构，草履虫不可能完成这些生命活动。2.提示：在子女和父母之间，精子和卵细胞充当了遗传物质的桥梁。父亲产生的精子和母亲产生的卵细胞通过受精作用形成受精卵，受精卵在子宫中发育成胚胎，胚胎进一步发育成胎儿。胚胎发育通过细胞分裂、分化等过程实现。3.提示：完成一个简单的缩手反射需要许多种类的细胞参与，如由传入神经末梢形成的感受器、传入神经元、中间神经元、传出神经元、相关的骨骼肌细胞，等等。人的学习活动需要种类和数量繁多的细胞参与。由细胞形成组织，由各种组织构成器官，由器官形成系统，多种系统协作，才能完成学习活动。学习活动涉及到人体的多种细胞，但主要是神经细胞的参与。4.提示：例如，胰岛细胞受损容易导致胰岛素依赖型糖尿病；脊髓中的运动神经元受损容易导致相应的肢体瘫痪；大脑皮层上的听觉神经元受损可导致听觉发生障碍，等等。5.提示：例如，生物体的运动离不开肌细胞；兴奋的传导离不开神经细胞；腺体的分泌离不开相关的腺（上皮）细胞，等等。（三）思考与讨论1.提示：如果把龟换成人，图中其他各层次的名称不变，但具体内容会发生变化。例如，心脏应为二心房、二心室；种群应为同一区域的所有人，等等。应当指出的是，生物圈只有1个。如果换成一棵松树，图中应去掉“系统”这个层次，细胞、组织、器官、种群的具体内容也会改变。如果换成一只草履虫，细胞本身就是个体，没有组织、器官、系统等层次。2.提示：细胞层次；其他层次都是建立在细胞这一层次的基础之上的，没有细胞就没有组织、器官、系统等层次。另一方面，生物体中的每个细胞具有相对的独立性，能独立完成一系列的生命活动，某些生物体还是由单细胞构成的。3.提示：一个分子或一个原子是一个系统，但不是生命系统，因为生命系统能完成一定的生命活动，单靠一个分子或一个原子是不可能完成生命活动的。（四）练习基础题1.（1）活细胞：A、D、G、I；（2）死细胞：B、E；（3）细胞的产物：C、F、H。2.（1）细胞层次（也是个体层次，因为大肠杆菌是单细胞生物）；（2）种群层次；（3）群落层次。拓展题1.提示：不是。病毒不具有细胞结构，不能独立生活，只能寄生在活细胞中才能生活，因此，尽管人工合成脊髓灰质炎病毒，但不意味着人工制造了生命。2.提示：人工合成病毒的研究，其意义具有两面性，用绝对肯定或绝对否定的态度都是不全面的。从肯定的角度看，人工合成病毒可以使人类更好地认识病毒，例如，研制抵抗病毒的药物和疫苗，从而更好地为人类的健康服务；从否定的角度看，人工合成病毒的研究也可能会合成某些对人类有害的病毒，如果这些病毒传播开来，或者被某些人用做生物武器，将给人类带来灾难。第2节细胞的多样性和统一性四、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。自我检测的答案和提示一、概念检测判断题1.×。2.×。3.√。选择题1.C。2.D。3.B。画概念图3个问号分别表示的连接词是：不具有、具有、具有。二、技能应用提示：假定人脑每个细胞完全充满水，一个脑细胞的平均大小为1.5×10-15m3。如果脑细胞是简单的立方体，那么平均大小的脑细胞每边长度约为1.14×10-5m。三、思维拓展学生可以有不同的回答，略。第二章：组成细胞的分子第1节细胞中的元素和化合物四、答案和提示（一）思考与讨论1.提示：有机化合物和无机化合物的区别主要看它们的分子组成中是否有碳元素，如糖类是有机化合物，由碳、氢、氧三种元素组成；水是无机化合物，由氢、氧两种元素组成。当然这不是严格意义上的区别。对这两类化合物的严格区分，请参照化学教科书。2.提示：细胞中最多的有机化合物是蛋白质，无机化合物是水。蛋白质是组成生物体的重要物质，在生命活动中起重要作用；水是生命之源，离开水，生命活动就无法进行。3.提示：植物的叶肉细胞、果实细胞和种子的细胞中通常含有较多的糖类、脂质和蛋白质。如禾谷类的果实、种子中含淀粉（多糖）较多；甘蔗的茎和甜菜的根含蔗糖多；花生、芝麻种子中含脂质多；大豆种子中含蛋白质多，等等。要想从植物的果实、种子中获得糖类、脂质和蛋白质，就要设法使细胞破碎，再将这些物质提取出来。（二）实验3.生物材料中有机化合物的种类、含量不同。因此，我们应选择多种多样的食物，保证获得全面的营养。（三）练习基础题1.（1）；（2）√。3.B。拓展题1.提示：细胞是有生命的，它可以主动地从环境中获取生命活动需要的元素。这是生物与非生物的区别之一。2.提示：不能。生命系统内部有严谨有序的结构，不是物质随意堆砌而成的。五、参考资料1.研究细胞中元素和化合物的基本方法元素是对具有相同核电荷数的一类原子的总称。不同元素的发光光谱（元素的原子受到刺激时所呈现的特有颜色）是不一样的，由元素发出来的光谱，用分光器（棱镜或光栅）大体上可以辨别是什么颜色。另外，也可以由元素的吸收光谱来判断。每种化合物都有它独特的红外光谱，可以作为化合物的“指纹”。鉴定一种化合物，要先根据化合物的来源和其他性质提出有限的几个可能化合物，然后把它的光谱和这些已知化合物的光谱相比较。另外，还可以用电子光谱、旋光度、核磁共振、质谱法、X射线、衍射等方法来进行分析。2.植物体和土壤的部分元素含量的比较表7植物体和土壤部分元素含量比较表元素植物的平均组成（新鲜物重量比例）/%土壤的平均组成/%CHCaKNSiMgPSNaClFe701810.50.50.30.30.20.040.070.050.020.020.01502-1.41.50.1340.60.10.050.70.0143.检测生物组织中糖类、脂肪、蛋白质的其他简易方法（1）检测生物组织中糖类的其他简易方法Molisch反应（α-萘酚反应）此方法是鉴定糖类最常用的颜色反应。它的原理是：糖类在浓酸作用下所形成的糠醛及其衍生物可以与α-萘酚作用，形成红紫色复合物。由于在糖溶液与浓硫酸两液面间出现红紫色的环，因此又称紫环反应。α-萘酚也可用麝香草酚或其他的苯酚化合物代替，麝香草酚溶液比较稳定，其灵敏度与α-萘酚一样。除了糖类之外，各种糠醛衍生物、葡萄糖醛酸、丙酮、甲酸、乳酸等都可以呈现近似的阳性反应。因此，阴性反应证明没有糖类物质的存在；而阳性反应只能说明有糖类存在的可能。蒽酮反应糖类经浓酸水解，脱水生成的糠醛及其衍生物与蒽酮（10-酮-9，10-二氢蒽）反应生成蓝绿色复合物。Benedict反应班氏试剂是斐林试剂的改良（也是含有Cu2+的碱性溶液），能使具有自由醛基或酮基的糖类氧化，其本身则变成砖红色或黄色的Cu2O，可用来测定还原糖的存在。它利用柠檬酸作为Cu2+的络合剂，其碱性比斐林试剂弱，灵敏度高，干扰因素少，因而在实际应用中有更多的优点。Bial反应（甲基间苯二酚反应）戊糖与浓盐酸加热形成糠醛，在有Fe3+存在的条件下，它与甲基间苯二酚（地衣酚）缩合，形成深蓝色的沉淀物（此沉淀物溶于正丁醇）。己糖也能发生反应，产生灰绿色甚至棕色的沉淀物。（2）检测生物组织中脂肪的其他简易方法油点试验（spottest）将含有脂肪的混合物磨碎后擦在一片滤纸（或牛皮纸）上，然后朝向光源观看，应该有半透明的油点出现。此油点不能挥发掉。当滤纸浸过苯（或醚、异丙醇等）后，油点消失；或将混合物磨碎后溶于苯液中，然后过滤。取一滤纸放入滤液中，取出后让苯挥发，朝向光源观看，如有半透明油点存在，则证明混合物中含有脂肪。乳液形成试验（emulsiontest）将一含有脂肪的混合物溶液稍微加热，加入少量乙醇，摇匀后静置。脂肪可分散成许多微粒，形成白色乳状液。（3）检测生物组织中蛋白质的其他简易方法对各种氨基酸特异的某些颜色反应（见表8），可用来检测含有这些氨基酸的蛋白质。这些颜色反应包括Millon反应、黄蛋白反应、茚三酮反应以及Hopkins-Cole(水合乙醛酸)反应等。Millon反应米伦试剂为硝酸、亚硝酸、硝酸汞、亚硝酸汞的混合物，能与单酚及双酚和吲哚衍生物产生颜色反应，但不能检验尿蛋白。茚三酮反应蛋白质、多肽和各种氨基酸具有茚三酮反应。除无α氨基的脯氨酸和羟脯氨酸呈黄色外，其他氨基酸生成紫红色，最终为蓝色化合物。黄蛋白反应它是芳香族氨基酸，特别是酪氨酸和色氨酸蛋白质所特有的颜色反应。表8部分氨基酸的颜色反应所测定的氨基酸名称试剂颜色精氨酸半胱氨酸半胱氨酸组氨酸，酪氨酸色氨酸色氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸，色氨酸苯丙酪氨酸Sakaguchi(坂口)反应硝普盐反应Sullivan反应Pauly反应水合乙醛酸反应（Hopkins-Cole反应）Ehrli