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
觀察多種多樣的細(xì)胞
【實驗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的淡水藻類植物：
1.盤星球藻 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、盤星球藻為綠藻門，所以呈綠色。
1.草履蟲 2.喇叭蟲 3.太陽蟲 4.綠眼蟲 5.變形蟲
全析提示
草履蟲的樣子像草鞋，喇叭蟲是一個大型個體，體長可達(dá)3 mm。太陽蟲呈放射狀的為其細(xì)胞伸出的偽足。
變形蟲的細(xì)胞膜可以伸出偽足，靠偽足運(yùn)動和取食。綠眼蟲靠鞭毛來運(yùn)動。
【實驗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（見右圖）等。畫出你所看到的圖像（其他圖見課文）。
【實驗3】用顯微鏡觀察某種植物的分生組織、保護(hù)組織、營養(yǎng)組織、輸導(dǎo)組織切片。畫出你所看到的圖像。
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)。例如草履蟲的口溝類似于高等動物的口的功能；衣藻和綠眼蟲的鞭毛類似于高等動物的運(yùn)動器官……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)菌類的支原體是最小的細(xì)胞，直徑只有100 nm。鳥類的'卵細(xì)胞最大，是肉眼可見的細(xì)胞。鳥卵之所以大，是由于細(xì)胞質(zhì)中含有大量營養(yǎng)物質(zhì)。鳥類是卵生的，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細(xì)胞。棉花纖維長可達(dá)3～4 cm，麻纖維甚至可長達(dá)10 cm。成熟西瓜瓤和番茄果實內(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）動物細(xì)胞 雞蛋的蛋黃就是一個卵細(xì)胞（直徑為60 mm）。最大的卵為駝鳥卵（直徑為170 mm）。
哺乳動物的紅細(xì)胞內(nèi)無核，亦無其他重要的細(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0.1 mm，但從細(xì)胞體伸出的神經(jīng)纖維可長到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。參天大樹和叢生灌木在細(xì)胞的大小上并無差別；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)造及氣孔的開閉 要點提煉
保衛(wèi)細(xì)胞的形態(tài)特點與功能有關(guān)：當(dāng)水分充足時，細(xì)胞膨脹，向外彎曲，氣孔開放；當(dāng)水分不足時，細(xì)胞縮小，向內(nèi)靠攏，氣孔關(guān)閉。
氣孔是由兩個保衛(wèi)細(xì)胞圍繞而成的縫隙。保衛(wèi)細(xì)胞有兩種類型：一類存在于大多數(shù)植物中，呈腎形；另一類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)胞水勢下降，吸收鄰近細(xì)胞的水分而膨脹，這時較薄的外壁易于伸長；細(xì)胞向外彎曲，氣孔就張開。反之，當(dāng)溶質(zhì)減少，保衛(wèi)細(xì)胞水勢上升而失水縮小，內(nèi)壁伸長互相靠攏，導(dǎo)致氣孔關(guān)閉。這種自主運(yùn)動可以根據(jù)體內(nèi)水分的多少自動控制氣孔的開閉，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，有時另加各種濾光片以限制光的波長范圍。③機(jī)械和支架系統(tǒng)。對光學(xué)顯微鏡來說，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)分開兩個非常靠近的物體（或點）的能力。
空氣作為光的傳導(dǎo)介質(zhì)時，分辨率為0.3 μm。香柏油作為光的傳導(dǎo)介質(zhì)時，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
人眼的可見物體直徑在100 μm，剛好可以看見草履蟲。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)80萬倍左右，用它可以看到病毒、單個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為使用了波長比可見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，一種新的物理探測系統(tǒng)——“掃描隧道顯微鏡”已被德國學(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，最小可分辨的兩點距離為原子直徑的1/10，也就是說它的分辨率高達(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),主要是因為電子顯微鏡具有更高的分辨率,而不是通常說的“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，從而誕生了一門以0.1至100納米長度為研究對象的前沿科學(xué)，這是納米科技。
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