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第一章走进细胞高中生物一轮复习讲课文稿
第一章走进细胞
高中生物一轮复习讲课文稿

开场导入
同学们好,欢迎来到高中生物一轮复习课堂。今天我们正式开启第一章——走进细胞的复习。这一章是整个高中生物的基石,后面我们要学的代谢、遗传、调节,归根结底都要落到细胞这个层面上来。所以第一章虽然难度不高,但它是地基,地基打不牢,后面的高楼就建不稳。
本章我们分三大板块来复习:第一,细胞学说及其建立过程,搞清楚科学家是怎么一步步认识细胞的;第二,细胞是基本的生命系统,把生命系统的九个层次理清楚;第三,生物的分类,重点攻克原核生物、真核生物和病毒这三大类。最后我们用一讲的时间来刷题,把高频考点和易错点全部过一遍。好,废话不多说,我们开始。
第一讲细胞学说及其建立过程
一、细胞学说的建立者
首先大家要记住,细胞学说的创立者是两位德国人——施莱登和施旺。一个是植物学家,一个是动物学家。怎么记呢?教大家一个口诀:施旺,"旺"谐音"汪",小狗怎么叫?汪汪汪,所以施旺是研究动物的。那剩下的施莱登自然就是植物学家了。这个小技巧考试的时候能帮你快速判断。
二、细胞学说建立的科学史
细胞学说不是一下子蹦出来的,它经历了漫长的过程,是很多科学家前赴后继的结果。我们按时间顺序来捋一遍,这个科学史也是高考常考的点。
最早的时候,维萨里和比夏通过解剖,发现人体是由器官构成的,器官又是由组织构成的。这是在器官和组织层面的认识,还没到细胞。
接下来是关键人物——英国科学家罗伯特·虎克。他用显微镜观察植物的木栓组织,发现木栓是由很多小室构成的,他把这些小室命名为"细胞"(cell)。注意,罗伯特·虎克观察到的是死细胞的细胞壁,他是细胞的发现者和命名者。这个点经常考,大家一定要记牢。
再后来,列文虎克——这位是荷兰的磨镜师,他能自制显微镜,而且倍数很高。他用自制显微镜观察了很多活细胞,比如狗的精子、人的红细胞、细菌等等。所以列文虎克是观察到活细胞的人。和罗伯特·虎克要区分开:罗伯特·虎克发现并命名细胞(死的),列文虎克观察到活细胞。
同时期还有马尔比基,也观察到了活细胞。
再往后,就到了我们的创立者施莱登和施旺。施莱登研究植物,提出植物是由细胞构成的;施旺在施莱登的启发下研究动物,发现动物也是由细胞构成的。两人共同提出:一切动植物都是由细胞发育而来的。
最后,纳格里和魏尔肖对细胞学说进行了修正和补充。特别是魏尔肖,他提出"细胞通过分裂产生新细胞",他的名言是"所有的细胞都来源于先前存在的细胞"。这句话非常重要,后面我们会反复用到。
【记忆口诀】维萨里比夏看器官,虎克命名死细胞,列文虎克看活的,施莱登施旺创学说,魏尔肖补充分裂来。
三、细胞学说的内容
好了,科学史捋完了,我们来看细胞学说的具体内容,一共三条,条条都是考点。
第一条:细胞是一个有机体,一切动植物都是由细胞发育而来,并由细胞和细胞产物所构成。注意这里的关键词是"一切动植物",不是"一切生物",这个区别我们后面讲易错点的时候会重点说。
第二条:细胞是一个相对独立的单位,既有它自己的生命,又对与其他细胞共同组成的整体的生命起作用。什么意思呢?就是说每个细胞自己能干活,比如一个心肌细胞能收缩;但多细胞生物的细胞又要互相配合,比如你的手要抓东西,需要神经细胞、肌肉细胞、骨细胞一起配合。所以是"相对独立",不是绝对独立。
第三条:新细胞是由老细胞分裂产生的。这是魏尔肖补充的。他的名言"所有的细胞都来源于先前存在的细胞",大家要记住。
四、细胞学说的意义
细胞学说的意义是什么?一句话:揭示了细胞的统一性和生物体结构的统一性。注意,只有统一性,没有多样性!细胞学说只说了动植物都由细胞构成,大家结构上是统一的,但没有说细胞和细胞之间有什么不同。考试经常在这里挖坑,说细胞学说揭示了生物界的多样性,那是错的。
另外,细胞学说被恩格斯列为19世纪自然科学三大发现之一,这个常识大家了解一下。它还为后来的进化论埋下了伏笔,因为新细胞来自老细胞,说明生物之间有亲缘关系。
还有一点,细胞学说的建立使生物学的研究进入了细胞水平,但还没有到分子水平。分子水平是后来DNA双螺旋结构发现之后的事。这个层次的递进大家要清楚:器官组织水平→细胞水平→分子水平。
五、三大易错点辨析
这部分是重中之重,我给大家总结了三个最容易错的地方,一定要听仔细。
易错点一:"一切动植物都由细胞构成"不等于"一切生物都由细胞构成"。为什么?因为病毒没有细胞结构!病毒是生物,但它不是由细胞构成的。所以如果选项里说"一切生物都由细胞和细胞产物构成",那就是错的,因为病毒例外。但是病毒必须依赖活细胞才能生存,这个我们后面会详细讲。
易错点二:细胞学说只研究了动物和植物,没有涉及原核生物、真菌和病毒。所以它只强调了不同细胞的统一性,没有强调差异性。如果题目说细胞学说揭示了真核生物和原核生物的共同结构基础,那也是错的,因为那时候原核生物还没被纳入研究范围。
易错点三:不是所有的新细胞都是由老细胞分裂产生的。比如受精卵,它是精子和卵细胞结合形成的,不是分裂来的。但是魏尔肖的名言"所有的细胞都来源于先前存在的细胞"是对的,因为受精卵也来源于先前存在的精子和卵细胞。所以大家要区分:"新细胞由老细胞分裂产生"这句话有例外(受精卵),但"所有细胞都来源于先前存在的细胞"是绝对正确的。
六、归纳法
最后我们来讲一个科学方法——归纳法。什么是归纳法?就是由一系列具体事实推出一般结论的思维方法。它分为两种:完全归纳法和不完全归纳法。
完全归纳法就是把所有对象都考察了一遍,得出结论。比如你把全班同学的身高都量了,得出全班平均身高,这就是完全归纳。
不完全归纳法就是只考察了一部分对象,就得出了一般结论。细胞学说的建立用的就是不完全归纳法——施莱登和施旺不可能把世界上所有的动植物都观察一遍,他们只观察了一部分,就得出了"一切动植物都由细胞构成"的结论。
不完全归纳法有局限性,因为你没观察的那部分可能有例外。但它得出的结论不一定就是错的,细胞学说就是用不完全归纳法得出的,而且被证明是正确的。所以考试的时候说"由不完全归纳法得出的结论不可信",那是错的,应该说"可能可信,但需要注意例外"。
七、典型例题精讲
我们来看几道题巩固一下。
例题1:关于细胞学说的内容及意义,描述错误的是?
A.细胞学说认为细胞是一个有机整体——正确,这是内容第一条。
B.细胞学说认为新细胞是由老细胞分裂产生的——正确,魏尔肖补充的。
C.细胞学说揭示了动物和植物的统一性——正确,都是由细胞构成。
D.细胞学说使人们认识到真核生物和原核生物有着共同的结构基础——错误!细胞学说只研究了动植物,没有涉及原核生物。所以答案选D。
例题2:下列有关细胞学说建立过程的叙述,正确的是?
A.施莱登和施旺是细胞的发现者和命名者——错误,是罗伯特·虎克。
B.列文虎克用自制显微镜观察到不同形态的红细胞、精子、细菌等——正确,他观察到了活细胞。
C.施旺提出了植物体都是由细胞构成的——错误,施旺是动物学家,应该是施莱登提出植物的。
D.细胞学说使生物学研究进入了分子水平——错误,是细胞水平。所以答案选B。
第二讲细胞是基本的生命系统
一、生命活动离不开细胞
我们先来看第一个大问题:为什么说生命活动离不开细胞?我从三个角度给大家证据。
第一,单细胞生物。比如草履虫、变形虫、衣藻,它们整个身体就一个细胞,但这一个细胞就能完成所有的生命活动——运动、摄食、呼吸、繁殖,全靠这一个细胞。所以对单细胞生物来说,细胞就是全部。
第二,多细胞生物。比如我们人,我们有很多种细胞,神经细胞管传导,肌肉细胞管收缩,红细胞管运输氧气。这些细胞各司其职,又密切配合,共同完成复杂的生命活动。比如你做一个缩手反射,需要感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器,好几种细胞配合才能完成。所以多细胞生物的生命活动也离不开细胞。
第三,病毒。病毒没有细胞结构,那它是不是就不需要细胞了呢?恰恰相反,病毒单独存在的时候什么也干不了,不能进行新陈代谢,不能繁殖。它必须寄生在活细胞里面,利用细胞的原料、能量、细胞器来合成子代。所以病毒的生命活动也离不开细胞。
结论:无论是有细胞结构的生物,还是没有细胞结构的病毒,生命活动都离不开细胞。细胞是生命活动的基本单位。
二、生命系统的结构层次
接下来是本章的核心内容之一——生命系统的结构层次。从微观到宏观,一共九个层次,我带大家一层一层往上走。
(一)细胞
最基本的生命系统就是细胞。为什么说细胞是最基本的?因为比细胞更小的结构,比如分子、原子、细胞器,它们单独存在的时候不能完成生命活动。给你一个蛋白质分子,它能新陈代谢吗?不能。给你一个线粒体,它能独立生活吗?也不能。哪怕是病毒,都要依赖细胞才能活。所以能独立完成生命活动的最小单位就是细胞,细胞是最基本的生命系统。
(二)组织
由形态相似、结构和功能相同的细胞联合在一起,加上细胞间质,就构成了组织。人体有四大组织:上皮组织(比如皮肤表皮,有保护作用;消化道上皮有分泌功能)、结缔组织(比如骨组织、血液,注意血液是结缔组织!)、肌肉组织、神经组织。
植物的组织更多,包括:分生组织、保护组织、营养组织、输导组织(导管运输水和无机盐,筛管运输有机物)、机械组织。这些大家要了解。
(三)器官
不同的组织按照一定的次序结合在一起,构成具有一定功能的器官。人的器官很多,心、肝、脾、肺、肾,还有皮肤——注意皮肤是人体最大的器官。
植物的器官分两类:营养器官包括根、茎、叶;生殖器官包括花、果实、种子。这个分类要记住,考试常考。比如问你"莲花属于什么层次?"莲花是花,属于生殖器官,不是组织。
(四)系统
能够共同完成一种或几种生理功能的多个器官,按照一定的次序组合在一起,就构成了系统。人体有八大系统:消化系统、呼吸系统、循环系统、运动系统、生殖系统、泌尿系统、神经系统、内分泌系统。
重点提醒:植物没有系统这个层次!你从来没听说过植物有什么消化系统、内分泌系统吧?植物直接由器官构成个体。这是高频考点,一定要记住。
(五)个体
由各种器官或系统协调配合,共同完成复杂的生命活动的生物,就是个体。单细胞生物比较特殊,它既是细胞层次,又是个体层次,因为一个细胞就是一个完整的生物体。比如一个草履虫,既是细胞也是个体。
(六)种群
在一定的自然区域内,同种生物的所有个体的总和,叫做种群。这里有三个关键词:一定区域、同种生物、全部个体。三个条件缺一不可。
举个例子:"这片草原上所有的藏羚羊"——这是种群,因为是同一区域、同种、全部。但是"这片山坡上所有的羊"——这就不是种群了,因为羊有很多种,山羊、绵羊、羚羊,不是同种。同样,"一个池塘里所有的鱼"也不是种群,鱼有鲤鱼、草鱼、鲫鱼等很多种。
判断种群的关键:必须是同种生物!"所有羊""所有鱼""所有鸟"这种说法,因为包含多个物种,都不是种群。
(七)群落
在一定的自然区域内,所有的种群组成一个群落,也就是该区域内所有生物的总和。所有生物包括什么?动物、植物、微生物,加在一起才是全部生物。
比如"这片湖泊中所有的动物、植物和微生物"——这是群落。"这片湖泊中所有的生物"——也是群落。"这片湖泊中所有的种群"——还是群落。这三种说法都对。
但要注意,"一片森林中所有的动植物"不是群落,因为漏掉了微生物。必须是所有生物,一个都不能少。
(八)生态系统
生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体,叫做生态系统。所以生态系统=群落+无机环境。这里的无机环境包括空气、水、土壤、阳光、温度等非生物因素。
比如一个池塘,里面所有的生物加上池塘的水、底泥、阳光等,就构成了一个池塘生态系统。注意,池塘里的淤泥、水这些非生物的东西,是参与生态系统组成的,不能说"淤泥不参与生命系统的组成",因为在生态系统这个层次,非生物环境是包含在内的。
(九)生物圈
地球上最大的生态系统就是生物圈,它包括地球上的全部生物及其无机环境。生物圈只有一个,就是我们的地球。
好,九个层次我们全部走完了。我再帮大家串一遍:细胞→组织→器官→系统→个体→种群→群落→生态系统→生物圈。从微观到宏观,层层递进。
三、关键辨析与易错点
这部分我把容易混淆的概念集中辨析一下。
(一)系统vs生命系统
"系统"和"生命系统"不是一回事。系统是一个泛指,指彼此相互作用、相互依赖的组分有规律地结合而形成的整体。生命系统则要求能独立完成生命活动。
所以,原子、分子、病毒,它们可以属于系统(因为它们的组分有规律地结合),但它们不能独立完成生命活动,所以不属于生命系统的任何层次。能完成生命活动的最低层次就是细胞。
(二)植物没有系统层次
再强调一遍:植物的结构层次是细胞→组织→器官→个体,没有系统。动物才有系统。所以比较植物和动物的生命系统结构层次时,要注意植物缺了系统这一层。
(三)单细胞生物的双重身份
单细胞生物(如草履虫、大肠杆菌、变形虫)既属于细胞层次,又属于个体层次。一个大肠杆菌菌落呢?菌落是由一个大肠杆菌繁殖而来的群体,都是同种,所以属于种群层次。
(四)"所有鱼/羊"陷阱
再提醒一次:一定区域内"所有的鱼""所有的羊""所有的鸟",既不是种群(因为不是同种),也不是群落(因为不是所有生物)。它们什么都不是,就是一个尴尬的存在。考试遇到这种选项直接排除。
四、典型例题精讲
例题:下列有关生命系统结构层次的叙述,正确的是?
A.莲花属于生命系统的组织层次——错误,莲花是花,属于器官层次(生殖器官)。
B.池塘中所有的鱼构成一个种群——错误,鱼有很多种,不是同种。
C.池塘中的淤泥不参与生命系统的组成——错误,在生态系统层次,淤泥属于无机环境,参与组成。
D.莲与池塘中的鱼具有的生命系统结构层次不完全相同——正确!莲是植物,没有系统层次;鱼是动物,有系统层次。所以两者不完全相同。答案选D。
第三讲生物的分类
一、生物分类总框架
同学们,这一讲是本章内容最多、也是最重要的一讲。我们要把生物分清楚。首先看总框架:生物根据有没有细胞结构,分成两大类。
没有细胞结构的,就是病毒。有细胞结构的,再根据有没有以核膜为界限的细胞核,分成原核生物和真核生物。原核生物没有核膜包被的细胞核,真核生物有。这个分类标准是最核心的,大家一定要记住。
二、原核生物大家族
原核生物大家平时接触得少,我给大家详细介绍一下。原核生物主要包括:细菌、蓝细菌、放线菌、衣原体、支原体。我们一个个来说。
(一)细菌
细菌在我们周围无处不在。怎么判断一个生物是不是细菌?有几个规律:
第一,名字里直接带"细菌"的,比如硝化细菌、硫细菌、铁细菌,那肯定是细菌。
第二,名字里带形状描述的,比如大肠杆菌(杆)、幽门螺旋杆菌(螺旋)、金黄色葡萄球菌(球),带"杆、球、弧、螺旋"这些形状词的,都是细菌。
第三,有一个特例——乳酸菌。乳酸菌名字里没有形状,但它实际上可以分为乳酸杆菌和乳酸链球菌,所以乳酸菌也是细菌。这个特例一定要记住,考试经常考。
(二)蓝细菌
蓝细菌是原核生物里最特殊的一类,原来叫蓝藻,新教材统一叫蓝细菌。为什么说它特殊?因为它是地球上第一个进行光合作用的生物,自从有了蓝细菌,地球上才有了氧气。而且它是唯一一个没有叶绿体但能进行光合作用的生物。
蓝细菌为什么没有叶绿体也能光合作用?因为它细胞里有叶绿素和藻蓝素,还有光合作用相关的酶。有这些成分就够了,不一定非要叶绿体这个结构。所以蓝细菌是光能自养型生物。
常见的蓝细菌有四种:色球蓝细菌(球形的)、念珠蓝细菌(像念珠一样一串一串的)、颤蓝细菌(棍状的,会颤动)、发菜(长得像头发丝一样,可食用)。这四种大家要认识。
蓝细菌=原核生物+无叶绿体+有叶绿素和藻蓝素+能光合作用+自养型。这五个特征捆绑记忆。
(三)放线菌、衣原体、支原体
放线菌、衣原体也是原核生物,了解即可。重点说支原体:支原体是目前发现的最小、最简单的原核生物,而且它没有细胞壁!其他原核生物一般都有细胞壁,但支原体没有。这个特例要记住。
三、真核生物大家族
真核生物大家比较熟悉,包括植物、动物和真菌。
植物:藻类、苔藓、蕨类、裸子植物、被子植物,都是真核生物。注意,藻类里除了蓝细菌(原核),其他如绿藻、褐藻、红藻都是真核生物。
动物:包括单细胞动物(如草履虫、变形虫)和多细胞动物。注意草履虫和变形虫虽然是单细胞,但它们是真核生物,有细胞核。不要被"原生"两个字迷惑,原生生物是单细胞真核生物,不是原核生物。
真菌:这是最容易和细菌混淆的。真菌包括酵母菌(单细胞真菌)、霉菌(比如食物长的绿毛、黑毛)、大型食用真菌(蘑菇、木耳、灵芝)。判断细菌和真菌的方法:带形状词的(杆、球、弧)一般是细菌;不带形状的"菌",比如酵母菌、霉菌,是真菌。但乳酸菌是特例,它是细菌。
四、病毒专题
病毒是本章的高频考点,我单独拿出来详细讲。
(一)病毒的结构与成分
病毒没有细胞结构,它的主要成分是蛋白质和核酸。有的病毒外面还有囊膜(比如新冠病毒、HIV),囊膜是磷脂双分子层,来自宿主细胞的细胞膜。
病毒的核酸只有一种:要么是DNA,要么是RNA,不会两种都有。这和细胞生物不同,细胞生物都是DNA和RNA都有。
(二)病毒的生活方式
病毒没有细胞器,不能独立进行新陈代谢,必须寄生在活细胞内才能生活和繁殖。所以培养病毒不能用普通的牛肉膏蛋白胨培养基(那是培养细菌的),必须用含有活细胞的培养基,比如用鸡胚来培养病毒。
在生态系统中,病毒作为消费者存在。
(三)病毒的分类
按遗传物质分:DNA病毒(如T2噬菌体)和RNA病毒(如HIV、新冠病毒、SARS、流感病毒、烟草花叶病毒)。
按宿主分:动物病毒(如HIV、新冠、流感)、植物病毒(如烟草花叶病毒)、微生物病毒(如噬菌体,专门侵染细菌)。
(四)三种病毒的增殖方式
病毒怎么繁殖后代?不同的病毒方式不同,我给大家讲三种最典型的,这三种高考都考过。
1.T2噬菌体——侵染细菌型
T2噬菌体专门侵染大肠杆菌。它的结构很简单:头部有DNA,外面是蛋白质外壳,尾部像小爪子。它的增殖过程分五步:
第一步,吸附:用尾部的小爪子牢牢抓住大肠杆菌。
第二步,注入:颈部收缩,把头部的DNA注入大肠杆菌体内,蛋白质外壳留在外面。
第三步,合成:利用大肠杆菌的原料、能量、细胞器,合成噬菌体的DNA和蛋白质。
第四步,组装:把DNA和蛋白质外壳组装成子代噬菌体。
第五步,释放:大肠杆菌裂解,子代噬菌体释放出来,去侵染其他细菌。
信息流动方向:DNA自我复制→DNA转录成RNA→RNA翻译形成蛋白质。这就是中心法则的标准路径。
T2噬菌体增殖时,只有DNA进入细菌,蛋白质外壳不进入。这个特点被赫尔希和蔡斯用来做实验,证明了DNA是遗传物质。
2.HIV——逆转录病毒型
HIV是人类免疫缺陷病毒,引起艾滋病。它比噬菌体复杂,是RNA病毒,而且自带逆转录酶和整合酶,外面有囊膜。它的增殖过程是这样的:
第一步,识别与融合:HIV表面的糖蛋白识别宿主细胞(主要是T淋巴细胞)表面的受体,然后囊膜与细胞膜融合,病毒的RNA和酶进入细胞。
第二步,逆转录:在逆转录酶的作用下,以病毒RNA为模板,逆转录形成单链DNA,再合成双链DNA。
第三步,整合:在整合酶的作用下,病毒的双链DNA整合到宿主细胞的染色体DNA上。这一步非常歹毒,病毒把自己的基因藏进了宿主的基因组里,很难被清除。
第四步,转录和翻译:整合的病毒DNA随宿主DNA一起复制,同时转录出病毒RNA,再翻译出病毒蛋白质。
第五步,组装与出芽:病毒RNA和蛋白质组装成新的病毒,以胞吐(出芽)的方式释放出去。释放的时候,细胞膜的一部分就变成了病毒的囊膜。
信息流动方向:RNA逆转录→DNA→DNA复制→DNA转录→RNA翻译→蛋白质。注意多了逆转录这一步。
3.新冠病毒——RNA复制型
新冠病毒也是RNA病毒,有囊膜和刺突蛋白。但它和HIV不同,它不进行逆转录,也不整合到宿主基因组。它的增殖过程:
第一步,识别与融合:刺突蛋白识别人体细胞表面的受体,囊膜与细胞膜融合,病毒RNA进入细胞。
第二步,RNA复制:以病毒RNA为模板,利用宿主细胞的原料和酶(病毒自己编码RNA复制酶),复制出更多的病毒RNA。注意,它的RNA直接复制,不经过DNA中间态。
第三步,翻译:病毒RNA直接作为模板,翻译出病毒蛋白质(包括结构蛋白和酶)。
第四步,组装与出芽:病毒RNA和蛋白质组装,以出芽方式释放。
信息流动方向:RNA自我复制→RNA翻译→蛋白质。这是最简单的路径。
三种病毒信息流动对比:T2噬菌体是DNA→RNA→蛋白质(标准中心法则);HIV多了逆转录(RNA→DNA→RNA→蛋白质);新冠是RNA直接复制和翻译(RNA→RNA→蛋白质)。三者的原料、能量、场所都由宿主细胞提供。
(五)病毒在高中生物中的五大应用
病毒虽然小,但在高中生物里到处都有它的身影,我给大家总结五个应用场景:
第一,遗传物质探索实验。T2噬菌体成分简单(只有DNA和蛋白质),赫尔希和蔡斯用同位素标记法,用³²P标记DNA、³⁵S标记蛋白质,追踪谁进入了大肠杆菌,最终证明DNA是遗传物质。
第二,免疫学应用。减毒或灭活的病毒可以制成疫苗,注入人体后引起主动免疫,起到预防作用。注意减毒和灭活的区别:减毒病毒还有微弱的增殖能力,灭活病毒已经死了但保留抗原性。
第三,细胞工程应用。灭活的病毒可以诱导动物细胞融合。注意只能诱导动物细胞,不能诱导植物细胞,因为病毒是动物病毒。
第四,基因工程应用。噬菌体、动植物病毒可以作为基因工程的载体,把目的基因运送到受体细胞里。另外,T4噬菌体的DNA连接酶(T4DNA连接酶)既可以连接平末端,又可以连接黏性末端,非常好用。
第五,生物防治。昆虫病毒可以特异性地杀死特定害虫,减少农药使用,对环境友好。
五、真核细胞与原核细胞的统一性
讲完了分类,我们来比较一下真核和原核。先看它们的共同点——统一性,一共五点:
第一,都有细胞结构,都有细胞膜、细胞质,都有核糖体。核糖体是唯一共有的细胞器,原核生物再"穷"也得有核糖体,因为要合成蛋白质。
第二,都有两种核酸(DNA和RNA),且都以DNA为遗传物质。注意,只要有细胞结构,遗传物质就是DNA,没有例外。病毒才是要么DNA要么RNA。
第三,构成细胞的元素和化合物种类相似。水、无机盐、蛋白质、核酸、糖类、脂质,大家都有。
第四,都以细胞分裂的方式进行增殖。原核是二分裂,真核是有丝分裂、无丝分裂、减数分裂,方式不同但都是分裂。
第五,都以ATP作为直接能源物质,都共用一套遗传密码子。共用一套密码子非常重要,这就是为什么基因工程能把人的基因放到细菌里表达——因为大家读密码子的规则是一样的。
六、真核细胞与原核细胞的多样性
再来看不同点,我用一个表格给大家对比清楚。
比较项目 | 原核细胞 | 真核细胞 |
细胞核 | 无核膜包被的细胞核,只有拟核 | 有核膜包被的真正的细胞核 |
细胞壁 | 细菌细胞壁主要成分是肽聚糖;支原体无细胞壁 | 植物细胞壁:纤维素和果胶;真菌细胞壁:几丁质;动物细胞无细胞壁 |
细胞器 | 只有核糖体一种细胞器 | 有核糖体、线粒体、内质网、高尔基体等多种细胞器 |
DNA存在形式 | 拟核区大型环状DNA;细胞质中有小型环状DNA(质粒) | 细胞核中DNA与蛋白质结合形成染色体(质);线粒体、叶绿体中有环状裸露DNA |
分裂方式 | 二分裂 | 有丝分裂、无丝分裂、减数分裂 |
可遗传变异 | 只有基因突变 | 基因突变、基因重组、染色体变异 |
是否遵循孟德尔定律 | 不遵循 | 细胞核基因遵循,细胞质基因不遵循 |
这个表格非常重要,我再强调几个易错点:
第一,细胞壁成分。植物是纤维素和果胶,真菌是几丁质,细菌是肽聚糖。三种不要搞混。支原体没有细胞壁,是特例。
第二,原核生物只有核糖体,没有线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体。但是!没有线粒体不代表不能进行有氧呼吸,没有叶绿体不代表不能进行光合作用。比如蓝细菌没有叶绿体但能光合作用,某些好氧细菌没有线粒体但能进行有氧呼吸。关键是有没有相关的酶和色素。不过真核细胞就不一样了,真核细胞必须有叶绿体才能光合作用,必须有线粒体才能进行有氧呼吸(第二、三阶段)。
原核生物:没有线粒体也可能有氧呼吸,没有叶绿体也可能光合作用(靠酶和色素)。真核生物:必须有线粒体才能有氧呼吸,必须有叶绿体才能光合作用。这个区别一定要分清。
第三,可遗传变异。原核生物只有基因突变,因为它没有染色体,也不进行有性生殖,所以没有基因重组和染色体变异。真核生物三种都可以有。注意,真核生物的细胞质基因(线粒体、叶绿体里的)也不遵循孟德尔定律,因为它们是随细胞质随机分配的。
第四,DNA形式。原核的DNA是环状裸露的,没有和蛋白质结合成染色体。真核细胞核DNA和蛋白质结合成染色体,但线粒体和叶绿体里的DNA也是环状裸露的,这一点和原核生物很像,这也是内共生学说的证据之一。
七、六大易错点集锦
最后我把这一讲的易错点集中再强调一遍。
易错点一:培养病毒必须用活细胞培养基,不能用普通培养基。因为病毒只能寄生在活细胞内。
易错点二:区分细菌和真菌。带"杆、球、弧、螺旋"的是细菌;酵母菌、霉菌是真菌。乳酸菌是细菌(特例)。
易错点三:蓝细菌是原核生物,没有叶绿体,但有叶绿素和藻蓝素,能进行光合作用。发菜、念珠蓝细菌、颤蓝细菌、色球蓝细菌都是蓝细菌。
易错点四:支原体是最小的原核生物,没有细胞壁。
易错点五:光合作用不一定需要叶绿体(蓝细菌),有氧呼吸不一定需要线粒体(某些好氧细菌)。但这只适用于原核生物,真核生物必须有相应细胞器。
易错点六:原生生物(如草履虫、变形虫、衣藻)是单细胞真核生物,不是原核生物。"原生"不等于"原核"。
八、典型例题精讲
例题1:关于硝化细菌的叙述,错误的是?
A.可以发生基因突变——正确,原核生物可以基因突变。
B.在核糖体上合成蛋白质——正确,原核生物有核糖体。
C.可以进行有丝分裂——错误!原核生物只能二分裂,有丝分裂是真核生物的。
D.能以二氧化碳作为碳源——正确,硝化细菌是化能自养型,能利用氨氧化释放的化学能,把CO₂合成有机物。所以答案选C。
例题2:下列有关蓝细菌和菠菜的叙述,正确的是?
A.光合色素种类和功能都相同——错误,蓝细菌有叶绿素和藻蓝素;菠菜叶绿体中有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素,种类不同。
B.细胞膜的成分都有脂质和蛋白质——正确,所有细胞的细胞膜主要都是磷脂双分子层和蛋白质。
C.DNA复制都需要线粒体提供能量——错误,蓝细菌是原核生物,没有线粒体。
D.都能在光学显微镜下观察到叶绿体——错误,蓝细菌没有叶绿体。所以答案选B。
例题3:下列关于病毒的叙述,正确的是?
A.病毒在生命系统中属于个体层次——错误,病毒不能独立完成生命活动,不属于生命系统的任何层次。
B.病毒利用自己的核糖体合成蛋白质——错误,病毒没有核糖体,利用宿主细胞的核糖体。
C.病毒的遗传物质单体是核糖核酸——错误,遗传物质是核酸(DNA或RNA),单体是核苷酸。如果是RNA病毒,单体是核糖核苷酸;DNA病毒单体是脱氧核糖核苷酸。
D.病毒离开活细胞就不再表现出生命现象——正确,病毒必须寄生在活细胞内。所以答案选D。
第四讲习题精讲与考点总结
一、全章高频考点梳理
前面三讲我们把知识过完了,这一讲我们来刷题。先给大家梳理一下本章的高频考点,做到心中有数。
考点 | 考查频率 | 常见考法 |
细胞学说的内容与意义 | 高 | 选择题,判断正误,区分统一性和多样性 |
细胞学说建立史 | 中 | 选择题,科学家与贡献对应 |
生命系统结构层次 | 高 | 选择题,判断实例属于哪个层次,种群/群落辨析 |
原核生物与真核生物比较 | 高 | 选择题,结构、分裂、变异、细胞壁成分对比 |
蓝细菌的结构与功能 | 高 | 选择题,无叶绿体但能光合,与真核藻类对比 |
病毒的结构与增殖 | 高 | 选择题,结合新冠、HIV考查,寄生生活、增殖过程 |
显微镜的使用 | 中 | 选择题,光圈反光镜、移动方向、高倍镜操作 |
归纳法 | 低 | 选择题,完全归纳与不完全归纳的区别 |
二、细胞学说类易错题
题目:下列说法中错误的有几项?
①没有细胞结构的生物一定是原核生物——错误,没有细胞结构的是病毒,原核生物有细胞结构。
②魏尔肖总结出"细胞通过分裂产生新细胞"——正确。
③在电子显微镜下观察到大肠杆菌的亚显微结构——正确,电子显微镜下看到的结构叫亚显微结构。
④单细胞生物如变形虫能独立完成生命活动——正确。
⑤原核细胞、真核细胞和病毒都含有核糖体——错误,病毒没有核糖体,也没有任何细胞器。
⑥细胞生物的遗传物质一定是DNA——正确,只要有细胞结构,遗传物质就是DNA。
⑦列文虎克是细胞的命名者——错误,罗伯特·虎克才是命名者,列文虎克观察到活细胞。
所以错误的是①⑤⑦,共三项。
这类组合判断题是高考常见题型,建议大家逐项判断,不要凭印象。特别注意"一定""都"这类绝对化表述,往往有坑。
三、生命系统层次类易错题
题目:下列事实或证据中,不支持"细胞是生命活动的基本单位"的是?
A.人体发育离不开细胞的分裂和分化——支持,发育以细胞为基础。
B.草履虫是单细胞生物,能运动和分裂——支持,一个细胞完成生命活动。
C.离体的叶绿体在适宜条件下能释放氧气——不支持!因为这是离体的细胞器,不是完整的细胞,它能进行部分反应恰恰说明不依赖完整细胞,所以不支持"细胞是基本单位"。
D.用手抓握物体需要一系列细胞协调配合——支持,多细胞生物的生命活动依赖细胞。
所以答案选C。这类题的关键是:找那个"没有完整细胞也能进行"的选项,它就不支持细胞是基本单位。
四、病毒类易错题(新冠相关)
题目:关于新冠病毒的叙述,错误的是?
A.控制病毒在人群中传播的有效方式是普遍接种疫苗——正确。
B.使用75%酒精消毒可降低感染概率——正确,酒精能使病毒蛋白质变性。
C.宿主基因指导病毒外壳蛋白的合成——错误!是病毒自己的基因(RNA)指导外壳蛋白合成,宿主细胞只提供原料、能量和场所。
D.冷链运输物品上检测出病毒阳性不一定具有传染性——正确,阳性可能只是病毒的蛋白质外壳或死病毒,不一定有活的、有感染性的病毒。
所以答案选C。
再看一道:"病毒能够在餐具上增殖"——错误,病毒必须在活细胞内才能增殖,餐具不是活细胞。高温煮沸可以杀死病原体,因为高温破坏蛋白质空间结构。这些生活常识结合病毒特性的题目,大家要会判断。
五、原核真核对比类易错题
题目:下列关于原核生物和真核生物的叙述,错误的是?
A.原核生物中既有自养型又有异养型——正确,蓝细菌自养,乳酸菌异养。
B.原核生物都是单细胞生物,真核生物既有单细胞也有多细胞——正确。
C.支原体可能是最小最简单的单细胞生物——正确。
D.发菜属于蓝细菌,因为含有叶绿体能进行光合作用——错误!发菜是蓝细菌,是原核生物,没有叶绿体,它有叶绿素和藻蓝素所以能光合。这里把"叶绿体"换成"叶绿素和藻蓝素"才对。
所以答案选D。
再强调一道经典题:"乳酸菌和酵母菌的DNA都可以与蛋白质结合形成DNA-蛋白质复合物"——这句话是对的!很多同学以为只有真核生物的染色体才是DNA-蛋白质复合物,但其实原核生物在转录时,RNA聚合酶(蛋白质)会结合到DNA上,这也形成了DNA-蛋白质复合物。所以这句话正确。这个点非常容易错,大家要注意。
六、显微镜操作专题
显微镜的使用虽然不是本章的核心知识,但高考经常考,我给大家系统讲一下操作要点。
(一)光圈和反光镜的选择
视野太亮时,用小光圈和平面镜;视野太暗时,用大光圈和凹面镜。如果标本颜色太浅,应该调暗视野(小光圈+平面镜),这样对比度更高,看得更清楚。如果用大光圈,光线太强,浅色标本就更看不清了。
(二)玻片移动方向
显微镜下看到的物像是上下颠倒、左右相反的。所以物像在视野的哪个方向,就往哪个方向移动玻片,物像就会移到视野中央。比如物像在右下方,就往右下方移动玻片;物像在右上方,就往右上方移动。口诀:"物像在哪就往哪移"。
(三)高倍镜的使用
从低倍镜换到高倍镜的步骤:第一步,在低倍镜下把要观察的物像移到视野中央;第二步,转动转换器换上高倍物镜;第三步,调节光圈或反光镜使视野亮度合适;第四步,调节细准焦螺旋使物像清晰。
重点:换上高倍镜后,绝对不能再动粗准焦螺旋!只能用细准焦螺旋调焦。因为高倍镜镜头离玻片很近,动粗准焦螺旋容易压碎玻片。
(四)细胞质环流方向
显微镜下观察到细胞质逆时针流动,实际方向也是逆时针。为什么?因为虽然物像是上下左右颠倒的,但你把图像旋转180度后,逆时针还是逆时针。这个结论要记住:显微镜下观察到的环流方向与实际方向一致。
(五)放大倍数与视野中细胞数的关系
显微镜的放大倍数=目镜倍数×物镜倍数。放大倍数指的是长度或宽度的放大,不是面积。
如果视野中细胞是排成一行的,放大n倍后,看到的细胞数变为原来的1/n。比如原来一行有8个细胞,放大4倍后,只能看到8÷4=2个。
如果细胞是均匀分布在整个视野中的,放大n倍后,看到的细胞数变为原来的1/n²。比如原来视野中有64个细胞,放大4倍后,能看到64÷16=4个。
一行细胞除以n,充满视野除以n²。这个计算规律要掌握。
七、综合题精讲
题目:我国国宝大熊猫栖息于长江上游的竹林中,喜食竹子的嫩茎和竹笋,偶尔食肉。下列叙述错误的是?
A.大熊猫生命活动正常进行离不开体内各种细胞的密切配合——正确,多细胞生物依赖细胞配合。
B.大熊猫的成熟红细胞和发菜在结构上最主要的区别是有成形的细胞核——错误!大熊猫是哺乳动物,成熟红细胞没有细胞核;发菜是蓝细菌(原核生物),也没有成形的细胞核。所以两者都没有成形细胞核,不存在这个区别。
C.竹茎和竹笋都属于植物器官,竹子没有系统这一生命层次——正确,植物器官包括根、茎、叶等,植物没有系统层次。
D.竹林内所有动植物都是由细胞发育而来,并由细胞和细胞产物构成——正确,这是细胞学说的内容。
所以答案选B。这道题的陷阱在于:哺乳动物成熟红细胞是没有细胞核的,很多同学忘了这一点,以为真核细胞都有细胞核。
课堂小结
好了同学们,第一章的内容我们就全部复习完了。最后我带大家回顾一下本章的知识体系。
本章围绕"细胞"这个核心概念展开。第一,我们学习了细胞学说,知道了科学家是怎么一步步发现细胞、建立细胞学说的,细胞学说的三大内容和它揭示的"统一性"是重点。第二,我们学习了生命系统的九个结构层次,从细胞到生物圈,其中细胞是最基本的生命系统,种群和群落的辨析、植物没有系统层次是常考点。第三,我们学习了生物的分类,原核生物和真核生物的比较是重中之重,病毒的结构和增殖方式是高频考点。
给大家几个记忆口诀:
细胞学说:"施莱登植物施旺动,虎克命名列文活,魏尔肖说分裂来,统一动植物不包括毒。"
生命系统层次:"细胞组织器官系,个体种群群落继,生态系统加生物圈,植物缺系统要牢记。"
原核生物:"蓝细线支毛衣"——蓝(蓝细菌)、细(细菌)、线(放线菌)、支(支原体)、衣(衣原体)。
真核生物:"植物动物和真菌,酵母霉菌蘑菇群。"
最后提醒大家:本章难度不大,但细节很多,易错点密集。大家复习的时候一定要把概念辨析清楚,特别是那些"特例"——支原体无细胞壁、蓝细菌无叶绿体但能光合、哺乳动物成熟红细胞无核、乳酸菌是细菌、植物无系统层次。这些特例就是出题人最喜欢挖坑的地方。把这些坑都填上,第一章的分就稳了。
好,今天的课就到这里,我们下一章再见!