自然科学概要（第二版）（微课版）课件 第6章 近代生物学学及其发展

1细胞学CONTENTS第6章近代生物学学及其发展生物进化论26.1课程标准

1.知识目标了解施旺、施莱登简介。

了解细胞的形状和大小。

理解细胞的结构和各种细胞器的功能。

掌握细胞分裂的种类和作用。2.能力目标具备初步批判性思维能力。3.素质目标弘扬科学家精神，博学德清，鼎新致用。

引言

（一）上帝完创世说根据《圣经》记载，上帝“七天”创造了世界。第一天：上帝创造了光，并将光与暗分开，称光为昼，称暗为夜。第二天：上帝创造了空气和水，并将水分为上下。第三天：上帝创造了陆地、海洋和植物，旱地和水便分开了，上帝称旱地为大陆，称众水聚积之处为海洋。第四天：上帝创造了日月星辰，用以分管昼夜，作记号，定节令、日子、年岁，并要发光普照全地。第五天：上帝创造了水中的生命和飞鸟，使它们在水中和空中繁衍生息。第六天：上帝创造了地上的生灵和人，使人按照上帝的形象和样式被造，赋予管理海里的鱼、空中的鸟、地上的牲畜和地上爬行的一切昆虫的权利。第七天：上帝完成了创世之功，歇息了，并赐福给第七日，定为圣日，因为他在那一天完成了创造，歇工休息。

第一节细胞学

第一节1669年，列文虎克用放大近300倍的显微镜观察了一个不刷牙的老人的口腔，发现“在一个人口腔的牙垢里生活的生物，比整个王国的居民还多”。这种生物就是微生物。后来人们在探讨显微镜下看到的这些微小的生命体来自何处的问题时形成了“自然发生说”，

认为微生物是由非生命物质在发酵或腐败过程中自发生成的。牙垢里生活的微生物显微镜放大图

（二）生生说

1796年，英国医生詹纳发现得过牛痘的人，几乎没有得过天花。于是他尝试将牛逗的痘疱接种到人的体内，果然取得了成功，从而开启了人类的疫苗学。法国科学家巴斯德（1822～1895）在1857年通过密封煮沸过的肉汤得以长期保鲜不腐的实验，证明了微生物不能自然产生，生命只能来自生命。巴斯德的这一发现推翻了自然发生说，为微生物学奠定了基础。巴斯德（1822—1895）

一、细胞学的创立

德国植物学家施莱登（1804～1881）和动物学家施旺（1810～1882）先后于1838年和1839年著文，分别侧重阐述植物细胞和动物细胞的系统理论，从而共同建立了细胞学说。基本观点如下：（1）各种生物都有共同的结构单元——细胞；

（2）细胞来自于细胞。（3）细菌和有些藻类为单细胞生物；植物、动物包括人类都属于多细胞生物。

（4）细胞是生命体最基本的结构单位和功能单位。二、细胞的特征（一）细胞的形态和大小

细胞的形态是多种多样的，不同形态细胞其功能也不同。如单细胞藻类的细胞多为球形；高等植物体内行使运输功能的导管细胞多为圆筒形，起支持作用的细胞多为圆柱形，贮藏养料薄壁细胞常为多面体等。

细胞大小的单位通常用微米（1微米等于千分之一毫米）。如细菌的直径仅1微米左右，人的红细胞7.5微米，白细胞8微米～10微米等。

细胞的形态和大小

（二）细胞的结构和功能1.细胞膜

细胞最外层包着一层极薄的膜，称为细胞膜。

细胞膜主要由蛋白质和磷脂分子组成，膜上还有少量多糖。

由双层磷脂分子有规则地排列形成骨架，蛋白质分子镶嵌在磷脂双分子层中。磷脂双分子层是半流动性的，蛋白质分子也可作移动运动。

细胞膜是一种选择性透过膜，它具有保护作用和控制、调节物质进出细胞的作用。细胞的形态和大小

2.细胞质

细胞膜与细胞核之间的整个区域，均为透明胶状的物质称为细胞质。

细胞质里悬浮着许多具有特定功能的微细结构，称为细胞器，如线粒体、核糖体、内质网、高尔基体和液泡等。

（1）线粒体

线粒体呈粒状或杆状，具有内外两层膜，内膜向内腔折叠形成嵴，内膜上分布着许多带小柄的基粒。嵴的周围充满液态的基质。在内膜、基粒和基质中含有多种与细胞呼吸有关的酶。高等动物的肝细胞中，大约有2000个线粒体。

线粒体是进行有氧呼吸、产生大量高能物质的细胞器，它能释放能量，供给生命活动需要，因此人们把它比喻为细胞的“供能中心”或“动力工厂”。线粒体有氧呼吸示意图

（2）核糖体

核糖体是悬浮在细胞质里和附着在内质网膜上的最小结构，呈葫芦形。

核糖体的数量很多，如人体每个细胞中约有15000个核糖体。

核糖体是细胞中合成蛋白质的唯一场所。核糖体是细胞中合成蛋白质的唯一场所

（3）内质网

内质网是由膜连接起来的网络状结构，广泛分布于细胞质中，内质网膜成对地围成扁平囊状、管状或泡状。在靠近细胞膜处，内质网与细胞膜内褶部相通；在靠近细胞核处，与核膜相通。

内质网与脂类的合成有关，同时又是细胞内物质运输的网络通道。

内质网形态示意图

（4）高尔基体

高尔基体是囊泡状的结构。在动物细胞内它参与蛋白质的加工和分泌。植物细胞形成细胞壁的纤维素也是由高尔基体产生的。人们把高尔基体比喻为细胞里的“加工包装车间”。

（5）液泡

细胞中的泡状结构，内部液体中含水、糖、有机酸、无机盐类和各种色素等。液泡是细胞中营养物质的储存器和废物排泄器，好像生产材料供应站和废物处理站。此外，绿色植物还有专门进行光合作用的细胞器——叶绿体；动物细胞和某些低等植物还有跟细胞分裂有关的细胞器——中心体。3.细胞核

通常每个细胞只有一个细胞核，少数细胞有1个以上的细胞核，细胞核好像工厂的指挥中心。细胞核呈球形和椭球形，主要包括核膜、核液、染色质和核仁。

（1）核膜核膜是细胞核外的双层膜，膜上的核孔用于细胞核与细胞质之间的物质交换。

（2）核液包含蛋白质、酶分子、无机盐和水的透明胶态物质

核液是细胞核内的代谢场所。细胞核结构示意图细胞核次级结构的功能

（4）核仁

核仁是圆球小体，外面没有膜包被，是合成核糖体和RNA的场所，好像物资和人力供应站。

（3）染色质染色质是细胞核里易被碱性染料染色的部分，呈颗粒状或网状，主要有DNA和蛋白质。染色体结构示意图核仁是合成核糖体和RNA的场所

三、细胞的分裂

1.无丝分裂

所有原核生物和低等的单细胞真核生物都是以无丝分裂来实现个体增殖的。

分裂开始时先是细胞核变长，中部收缩，然后分裂成两个细胞核，在细胞核伸长分裂时，整个细胞也随着伸长，中间收缩，最后缢缩处断裂，分裂成各含一个细胞核的两个子细胞。

无丝分裂结束，每个子细胞都能获得一份相同的遗传物质。细菌繁殖一代只需20—30分钟2.有丝分裂

（1）分裂间期

是从细胞在一次分裂结束到下一次分裂之前的一个阶段。

这个时期，细胞除体积稍有增大外，看不出有什么变化，但实际上间期细胞内部，正在完成DNA分子的复制和蛋白质的合成，为细胞分裂的到来作准备。

（2）分裂期

细胞核发生明显的一系列连续变化，按照变化的规律，人为地将分裂期分为：前期、中期、后期和末期。细胞有丝分裂过程示意图

（3）减数分裂

在整个细胞分裂过程中，染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次。结果是一个二倍体亲本细胞，即两组染色体（2n），产生4个单倍体的子细胞，即各含一组染色体（n）。如精原细胞（2n）经过有丝分裂产生具有4分体的初级精母细胞（2n）；

一个初级精母细胞，经过减数第一次分裂产生两个次级精母细胞（n），此时，细胞中染色体已减半；

两个次级精母细胞（n）经过减数第二次分裂，形成4个精细胞（n）。精细胞经过变态形成精子。减数分裂过程示意图思考与练习

1.简答细胞的形状和大小。2.简答细胞的结构和各种细胞器的功能。3.简答细胞分裂的种类和作用。1细胞学CONTENTS第6章近代生物学学及其发展生物进化论26.2课程标准

1.知识目标了解拉马克、达尔文的简介。了解苔藓植物、蕨类植物、裸子植物、被子植物之间进化的证据。

了解鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类动物之间进化的证据。掌握达尔文生物进化论的基本论点。2.能力目标具备初步批判性思维能力。3.素质目标弘扬科学家精神，博学德清，鼎新致用第二节生物进化论

一、基本观点

1809年法国生物学家拉马克（1744～1829）出版了《动物哲学》。关于生物进化的原因,拉马克认为是“用进废退，获得性遗传。”1859年英国科学家达尔文（1809～1882）出版了《物种起源》。关于生物进化的原因，达尔文认为是“物竞天择，适者生存。”用进废退图片物竞天择图片二、生物进化的证据（一）古生物学证据

植物从孢子繁殖进化到种子繁殖。孢子是植物所产生的一种有繁殖或休眠作用的细胞，能直接发育成新个体。孢子繁殖包括最低等水生的藻类植物；原始矮小的陆生苔藓植物以及有根茎叶分化的蕨类植物；

种子繁殖包括种子裸露的高大的裸子植物以及种子被包裹的被子植物。

1.植物进化的证据⑴藻类植物

藻类是最低等的植物，大多数生活在水中，能进行光合作用。藻类植物没有根、茎、叶的分化，利用孢子繁殖。常见的有绿藻中的水绵、红藻中的紫菜、褐藻中的海带等。藻类植物图片⑵苔藓植物

苔藓植物是一类小型的低等原始的陆生植物，无真根和维管束。孢子体寄生在配子体上，受精作用必须在有水的条件下才能进行，常成片生长在阴湿的土表、石面或树干上。

常见的有葫芦藓、大金发藓、地钱等。⑶蕨类植物

蕨类植物是具有维管束的最原始的维管植物。孢子体世代发达，有根、茎、叶的分化。

蕨类植物的配子体称原叶体，虽能独立生活，但生活期短，跟孢子体相比，不占优势地位。

常见的有蕨、贯众、槐叶苹，满江红等。苔藓植物图片蕨类植物图片⑷裸子植物裸子植物最大的特征是植物的花粉由风力传播，并直接进入胚珠进行受精能形成种子，因此种子是裸露的。种子植物的配子体即花粉粒和胚囊，仅由很少细胞组成，不能独立生活，寄生在孢子体上。常见种类有松、柏、银杏、水杉等。⑸被子植物被子植物有完善而复杂的营养器官（根、茎、叶），能更适应各种环境，因此在地球上占绝对优势。

被子植物最大的特点是：有真正的花，胚珠包在子房里，受精后胚珠发育成种子，子房发育成果实。裸子植物图片被子植物图片

2.动物进化的证据

动物从卵生进化到胎生哺乳。卵生包括鱼类、两栖类、爬行类和鸟类；胎生哺乳主要是体温恒定的哺乳类。

⑴鱼类鱼类全部水栖，大多数种类体表被鳞，以鳍游泳，用鳃呼吸，多数有鳔，心脏为一心房一心室，单循环，属变温动物。体外受精，多卵生。

鱼类又分淡水鱼类如鲫鱼、鲤鱼、青鱼等淡水鱼；海洋鱼类，黄鱼、带鱼、鲨鱼等海洋鱼。生物进化树图片鱼类动物图片⑵两栖类两栖类动物的幼体生活在水中，用鳃呼吸；成体在陆上生活，用肺呼吸。两栖类动物皮肤裸露，湿润，成体具囊状肺，心脏有二心房一心室，为不完全双循环，变温动物。体外受精、卵生，个体发育有变态现象。

常见的有青蛙、蟾蜍、蝾螈、大鲵等⑶爬行类

多营陆生生活，皮肤干燥，体表覆盖角质鳞或骨板，蜂窝状肺，心脏为二心房二心室，但心室间为不完全隔膜，变温动物。体内受精，多为卵生。

常见的有龟、鳖、鳄、蛇等。两栖类动物图片爬行类动物图片

⑸哺乳类

多营飞行生活，全身被羽，前肢特化为翼，具海绵状肺和气囊，心脏四室，完全的双循环，体温高而恒定。无齿，有角质喙。体内受精，卵生。

常见有鸡、鸭、鸽、鹰、鸵鸟等。体表被毛，心脏四室，体温多数恒定，有发达的神经系统；胎生、哺乳。

如鼠、蝙蝠、鲸、白鳍豚、狮、猫、狗、牛、羊、马、猴、猿等。⑷鸟类鸟类动物图片哺乳类动物图片

（二）比较解剖学上的证据

1.同源器官是指胚胎发育中起源相同、内部结构和分布位置相似，而形态和功能不同的器官。

如鸟的翼、蝙蝠的翼手、鲸的鳍、马的前肢和人的上肢。这些器官的内部结构都由相似的骨块组成，说明这些动物都起源于共同的祖先。2.痕迹器官

是指生物体在进化过程中，有些作用不大，但依然存在的器官。

如人的盲肠、阑尾、和尾椎骨等，都退化成痕迹器官。说明人类祖先体内存在这些器官。痕迹器的存在，证明了生物进化中的亲缘关系。同源器官图片痕迹器官图片（三）胚胎学上的证据

法国进化论者海克尔认为“个体胚胎发育是系统发育简短而迅速的重演”。如果将兔、牛、猪、鸡、龟、蝾螈、鱼7种脊椎动物和人的胚胎发育过程进行比较，可发现胚胎早期都很相似，有鳃裂、有尾、头部较大、身体弯曲。胚胎发育重演了它们祖先发育的历史。（四）分子生物学的证据

细胞色素C是生物氧化中细胞色素酶系中的一员，是一种蛋白质，由104～112个氨基酸组成的多肽链。

生物间亲缘关系越近；差别越大，则亲缘关系越远的规律。

如人和黑猩猩细胞色素C的氨基酸顺序完全相同；人和猴子只有一个氨基酸不同；人和马、羊有10个不同；人和酵母菌有44个不同。细胞色素C的变化说明了生物的进化。脊椎动物胚胎发育过程比较图细胞色素C的变化与人类亲缘关系比较表

三、达尔文的进化论

1.人工选择核心内容包括变异、遗传和选择三个要素。

例如，人们养的鸡不断地发生变异，人类根据自己的需要（下蛋多的鸡、产肉肥嫩的鸡、美丽羽毛的鸡等）进行选择，分别留种进行繁殖。结果形成了蛋用鸡、肉用鸡和羽毛美丽的观赏鸡等。

变异是第一要素。

变异是形成新品种的原始材料，是人工选择的前提。

遗传是第二要素。

只有变异而不能遗传仍形成不了新品种。选择是第三要素。

单有变异和遗传，而没有人们对各种变异进行有目的的选择和培育，是不可能形成人们所需要的新类型的。鸡类动物图片