细胞学说的发展历程
高中生物学发展史知识小结
高中生物学发展史知识小结必修一（一）细胞学说的建立和发展过程1.1543年，比利时的维萨里发表《人体构造》，揭示了人体在器官水平的结构。
2.罗伯特虎克：英国人，细胞的发现者和命名者。
1665年，他用显微镜观察植物的木栓组织，发现由许多规则的小室组成，并把“小室”称为cell——细胞。
3.列文虎克：荷兰人，他用自制的显微镜进行观察，对红细胞和动物精子进行了精确的描述。
4.19世纪30年代，德国植物学家施莱登(1804— 1881)和动物学家施旺(1810— 1882)提出了细胞学说，指出细胞是一切动植物结构的基本单位。
恩格斯曾把细胞学说誉为19世纪自然科学三大发现之一。
5.魏尔肖：德国人，他在前人研究成果的基础上，总结出“细胞通过分裂产生新细胞”。
（二）生物膜流动镶嵌模型的探索历程1.1895年，欧文顿发现脂质更容易通过细胞膜。
提出假说：膜是由脂质组成的。
2.20世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由脂质和蛋白质组成。
3.1925年，两位荷兰科学家用丙酮从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，发现面积是细胞膜的2倍。
提出假说：细胞膜中的磷脂是双层的4.1959年，罗伯特森在电镜下看到细胞膜由“暗—亮—暗”的三层结构构成。
提出假说：生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构5.1970年，科学家用荧光标记人和鼠的细胞膜并让两种细胞融合，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布。
提出假说：细胞膜具有流动性6.1972年，桑格和尼克森提出生物膜流动镶嵌模型，强调膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性，并为大多数人所接受。
（三）酶的发现史1.斯帕兰札尼：意大利人，生理学家。
1783年他通过实验证实胃液具有化学性消化作用。
2.巴斯德：法国人，微生物学家，化学家，提出酿酒中的发酵是由于酵母菌的存在，没有活细胞的参与，糖类是不可能变成酒精。
3.李比希：德国人，化学家。
认为引起发酵时酵母细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。
细胞学说的发展历程
细胞学说的发展历程细胞学说被誉为 19 世纪自然科学的三大发现之一，它对于现代生物学的发展具有极其重要的意义。
细胞学说的建立并非一蹴而就，而是经历了漫长的发展历程，凝聚了众多科学家的智慧和努力。
在古代，人们对生物体的构成就有了一些初步的观察和思考。
古希腊哲学家亚里士多德曾认为，生物体是由不同的部分组成的，但他并没有深入探讨细胞的概念。
直到 17 世纪，显微镜的发明为人们观察微观世界打开了一扇新的大门。
英国科学家罗伯特·胡克在 1665 年用自制的显微镜观察软木塞切片时，发现了许多小室，他将其称为“细胞”（cell）。
然而，胡克所观察到的只是细胞壁，并非完整的活细胞。
真正对细胞进行深入研究的是荷兰科学家安东尼·列文虎克。
他制造了性能更优越的显微镜，能够观察到细菌、红细胞等多种活细胞。
但由于当时的技术限制和科学认知水平，他没有能够形成关于细胞的系统理论。
19 世纪30 年代，德国植物学家施莱登通过对大量植物的观察研究，提出了细胞是植物的基本结构单位，植物的发育是从细胞的产生和分化开始的。
几乎同时，德国动物学家施旺在研究动物组织时，发现动物细胞与植物细胞有许多相似之处，并提出了细胞学说的两条重要原则：细胞是构成生物体的基本单位；细胞是生物体结构和功能的基本单位。
施莱登和施旺的工作为细胞学说奠定了基础，但细胞学说的发展并未就此停止。
随着技术的不断进步，科学家们对细胞的认识也越来越深入。
德国医生和病理学家魏尔肖在 1858 年提出了“细胞通过分裂产生新细胞”的观点，进一步完善了细胞学说。
这一观点揭示了细胞的增殖和生物体生长发育的机制。
细胞学说的建立，使人们对生物体的结构和功能有了全新的认识。
它不仅为生物学的发展指明了方向，也为后续的遗传学、生理学、免疫学等学科的建立和发展奠定了基础。
细胞学说让我们明白，生物体是一个高度统一的整体，细胞之间存在着密切的联系和相互作用。
每个细胞都执行着特定的功能，共同维持着生物体的正常生命活动。
细胞学说的创立和发展
核酸外包裹蛋白质,组成病毒粒子.
寄生必须在活的有机体上才能生存,它能感染细 菌.动.植物有机体,并使其产生病害.
. 植物细胞的形状和大小
一). 植物细胞的形状 植物细胞的形状是多种多样的,通常与它们所处的环境条件 和担负的生理功能有密切的关系. 1. 起保护作用的细胞:常为扁平的多面体或波浪形. 2. 具有分裂能力的细胞:常为四面体形. 3. 具贮藏作用或游离细胞:常为圆球形或椭圆形. 4. 起支持或输导作用细胞:常为长圆柱形或椭圆形
细胞学说的创立,是生物学发展史的一个重要阶段,是研究生 物结构.生长.分化.发育和功能的新起点.由此掀起对动.植物 细胞进行了广泛的观察研究. 1840年: 在细胞中发现了细胞核.细胞质.叶绿体. 1880年: 在动.植物细胞中发现了有丝分裂. (Flemming，Strasburger) 1883-86年: 在动.植物细胞中发现了减数分裂. (Beneden，Strasburger) 1888-93年: 在植物中发现了双受精现象.在动. (Strasburger，Overton) 1894年: 发现了线粒体. 1898年: 发现了高尔基体. (Altman) (Golgi)
二). 植物细胞的大小 植物细胞的大小差异较大,多数细胞都很小,必须借助显微镜 才能观察到.已知最小的细胞-枝原体(Mycoplasma)，其直径 约0.1-0.15微米,需用电镜长能观察到. 1. 种子植物的薄壁细胞:大多在15-65微米. 2. 西瓜胎座细胞:约1毫米左右. 3. 棉花种子表皮毛:长达75毫米. 4. 苎麻茎中的韧皮纤维细胞:长度可达550毫米.
. 细胞的发现.细胞学说的创立和发展
植物细胞 构成植物体、执生理功能和遗传变异的基本单位
一).细胞的发现 通常细胞都很小,必须用显微镜才能观察到.因此细胞的发现 有显微镜的产生就不可能发现细胞.1665年, Robert hook(英 国人)用自制的显微镜观察软木,发现许多类似蜂窝状的结 构—小室,并将其命名为细胞(Cell).实际上他所观察到的仅仅 是软木的死细胞壁.
细胞学说的建立过程
细胞学说的建立过程活细胞学说的建立过程，是在20世纪初由细胞生物学家的研究成果而得以发展的。
活细胞学说认为，生命系统本质上都是由活着的细胞组成的，并且有着细胞增殖，分化和运动的特性。
其建立过程如下：一、古典细胞学的创立19世纪末20世纪初，由于建立发育生物学的研究，细胞学逐渐被认可。
细胞学者们对生物体及其组织细胞进行研究，由此创立了放大显微术，这项技术使研究者能够观察到单个细胞及其机构特性。
在此基础上，学者们发现细胞干细胞特性，如分裂，繁殖，分化等。
二、French主义美国生物学家Lous French将活细胞学认为是生物学最重要的理论基础。
通过对多种动物细胞的研究发现，French认为“细胞复制是基础的和重要的部分”，并且他认为，细胞分化是由于细胞质和细胞核在分化特性上的不同，这种思想也被称为“French主义”。
三、细胞增殖和分化20世纪50年代，由于基因工程技术的发展，生物学家们发现了细胞和基因的内部结构和功能关系的本质，并发现DNA的循环复制及基因转录和表达的基本机制。
此外，根据French主义，研究者们也发现了细胞增殖和分化的机制。
20世纪60年代，基因组学的发展以及正式成立的细胞技术学习中心，把活细胞学从古代细胞学发展为一门新的学科，这也标志着活细胞学说的诞生。
有了这种基础，细胞生物学家们进一步建立并发展了活细胞学说，把细胞生物学发展出一系列相关领域，如发育生物学，细胞衰老学，细胞免疫学，病毒学等。
活细胞学说的建立，不仅帮助我们更好地理解生物体的结构，而且有助于深入探讨和研究生物的运作机制，以及生物进化的规律。
细胞学说的发展历程
细胞学说的发展历程经历了多个阶段和多位科学家的贡献。
主要的发展历程：
1. 1665年，英国物理学家胡克使用显微镜观察植物切片，首次发现了蜂窝状的植物细胞，这是人类第一次观察到细胞。
2. 随后的一百多年间，许多学者对动植物细胞进行了广泛的观察，但对细胞的内在结构、功能及其在生物体内的地位尚不明了。
3. 1801年，法国的比夏指出器官由低一层次的结构组织构成，但仍未明确指出这些结构组织就是细胞。
4. 1838年，德国植物学家施莱登在前人研究成果的基础上提出：细胞是一切植物的基本构造，细胞不仅本身是独立的生命，并且是植物体生命的一部分，并维系着整个植物体的生命。
这是细胞学说的初步建立。
5. 1839年，德国动物学家施旺受到施莱登的启发，结合自身的动物细胞研究成果，把细胞说扩大到动物界，提出一切动物组织均由细胞组成，从而建立了生物学中统一的细胞学说。
这一学说的建立推动了生物学的发展，并为辩证唯物论提供了重要的自然科学依据。
6. 1858年，德国病理学魏尔肖提出“所有的细胞都来源于先前存在的细胞”的著名论断，彻底否定了传统的生命自然发生说的观点。
至此，细胞学说才全部完成。
细胞学说论证了整个生物界在结构上的统一性，以及在进化上的共同起源。
这一学说的建立推动了生物学的发展，并为辩证唯物论提供了重要的自然科学依据。
革命导师恩格斯曾把细胞学说与能量守恒和转换定律、达尔文的生物进化论并誉为19世纪三大最重大的自然科学发现。
实验七 细胞学说建立的历程
300倍
实验七 细胞学说建立的历程
一、细胞的发现
1、罗伯特· 胡克 2、列文虎克
3、显微镜的发展史
自制显微镜 现在 普通光学显微镜
最大放大1 500 倍
实验七 细胞学说建立的历程
一、细胞的发现
1、罗伯特· 胡克 2、列文虎克 3、显微镜的发展史
自制显微镜 现在 普通光学显微镜 电子显微镜
可放大上百 万倍一、细胞的源自现1、罗伯特· 胡克 2、列文虎克 3、显微镜的发展史
细胞学说的建立使得细胞及其功 能有了一个较为明确的定义。
二、细胞学说的提出
1、施莱登 2、施旺
三、细胞学说的建立
1、魏尔肖 2、细胞学说的内容
四、细胞学说的意义
实验七 细胞学说建立的历程
一、细胞的发现
1、罗伯特· 胡克 2、列文虎克 3、显微镜的发展史 施莱登和施旺的细胞学说为 19 世 纪细胞的研究指出了方向。
实验七 细胞学说建立的历程 课堂练习
1 第一次发现真正的活细胞的是( B ) A 罗伯特·胡克 B列文虎克 C 魏尔肖 D施旺
2 细胞学说主要揭示了( B ) A 植物细胞与动物细胞的区别 B 生物体结构的统一性 C 细胞为什么要产生新细胞 D 人们对细胞的认识是一个艰难曲折
实验七 细胞学说建立的历程
3、显微镜的发展史 施莱登和施 旺提出并发 表的细胞分 裂图
老 细 胞
新 细 胞
二、细胞学说的提出
1、施莱登 2、施旺
新细胞 老细胞
三、细胞学说的建立
魏尔肖所提出 的细胞分裂图
实验七 细胞学说建立的历程
一、细胞的发现
1、罗伯特· 胡克 2、列文虎克 3、显微镜的发展史
二、细胞学说的提出
细胞生物学的发展简史
五、 细胞学的分支及发展
细胞学的发展主要是采用实验的手段研究细胞 学的问题，这一时期也被称为实验细胞学时期。 是从形态结构的观察深入到了生理功能、生物化 学和遗传发育机制的研究
细胞遗传学 细胞生理学 细胞化学
六、细胞生物学学科形成
电子显微镜技术 超速离心技术
显微结构 超微结构
亚细胞 结构、 大分子
细 胞 生
X射线晶体衍射
分子结构 的分离
物 学
七、 目前细胞生物学研究的基本特点
细胞结构功能←→细胞生命活动； 单一基因和蛋白→基因组和蛋白质组及其协同作用； 细胞转导途径→细胞调控网络； 体外（in vitro）研究→体内（in vivo）研究； 静态研究→活细胞动态研究； 实验室研究为主→计算机生物学的应用； 细胞生物学与其它学科的渗透。
4、1752年，英国人J. Dollond 发明消色差显微镜。
5、1812年，苏格兰人D. Brewster 发明油浸物镜，改 进了体视显微镜。
6、1886年，德国人Ernst Abbe 发明复消差显微镜，并 改进了油浸物镜，至此普通光学显微镜技术基本成 熟。
现 代 显 微 镜
7、1932年，荷兰籍德国人F. Zernike成功设计了 相差显微镜（phase contrast microscope)，并 因此获1953年诺贝尔物理奖。
二、细胞学说
认为细胞是有机体，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；
每个细胞作为一个相对独立的单位，既有它 “自己的”生命,又对机体整体的生命有所助益；
新的细胞只能通过细胞分裂产生。
细胞学说发展史
1665年,英国的物理学家胡克用自制的显微镜观察了软木(栎树皮)和其他植物组织,发表了《显微图谱》一书,描述了软木是由许多小室组成,状如蜂窝,称之为“细胞”(cell原意为小室) 。
实际上,胡克在软木组织中所看到的仅是植物死细胞的细胞壁，但这是人类第一次看到细胞轮廓,人们对生物体形态的认识首次进入了细胞这个微观世界。
1675年科学家用自制的高倍放大镜先后观察了池塘水中的原生动物、动物的精子,在蛙鱼的血液中发现了红细胞；1683年,又在牙垢中看到了细菌；1831年, 英国科学家布朗在兰科植物的叶片表皮细胞中发现了细胞核；1835年,迪雅尔丹在低等动物根足虫和多孔虫的细胞内首次发现了透明的胶状物质的内含物,称之为“肉样质” ；1836年,瓦朗丁在结缔组织细胞核内发现了核仁。
至此,细胞的基本结构都被发现了。
德国植物学家施莱登、施旺由此受到启发。
分别提出了细胞是构成植物和动物身体的基本单位，由此建立了细胞学说。
从胡克发现细胞到1839年细胞学说的建立，期间经过了170多年。
施莱登是19世纪德国著名的植物学家，出生于德国汉堡的一个医生家庭。
在海德堡大学获得博士学位之后，回到家乡汉堡从事法庭律师工作，但这份工作让他很暴躁、焦虑，他决定放弃这个令他苦恼的律师职业。
1833年他进入哥廷根大学学习医学，而后又对植物学发生了浓厚的兴趣，从而又进入柏林大学学习植物学，开始了对自然科学的研究。
那时，施莱登的叔父，一位著名的植物生理学家赫克尔和“布朗运动”的发现者罗伯特·布朗正好都在柏林逗留，他们两人都很关心施莱登，希望他在植物胚胎学方面进行深入研究，这对施莱登一生的科学活动起了决定性影响。
1837年，施莱登完成了他的第一篇论文《论显花植物胚株的发育史》。
他认为，只有对植物发育史进行研究才能获得对植物正确的认识，也只有这样才能揭示植物内在的规律性。
他把植物学重新定义为是一种综合性的科学，其中应包括植物化学和植物生理学。
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生物(全) 互動式教學講義
18
1-1.4
科學方法的步驟
以細胞學說為例
觀察 提問 假說 試驗
學說
虎克與後續許多科學家對動、植物 體細胞的觀察
生物體是否皆由細胞所構成？
所有生物皆由細胞及其產物所構成
糖體、內質網及蛋白質構造等
掃描式電子顯微鏡 (1) 解像力不如 TEM，放大倍率可達 20 萬倍
（SEM）
(2) 適合觀察標本的立體表面
生物(全) 互動式教學講義
11
1-1.2
虎克的貢獻
出版微物圖誌（Micrographia） 將軟木栓切片所見的蜂巢狀小空腔
命名為細胞（cellulae、cell）
細胞由何而來？
許來登認為細胞是結晶作 用的產物
德國生理學家魏修提出： 「一切細胞皆由其它 細胞 產生」
細胞學說被修訂為：「生 物體由細胞及其產物所構 成，一切細胞皆來自原有 的細胞」
生物(全) 互動式教學講義
16
1-1.4
細胞學說的影響
課本 P14 講義 P8
生物學研究重點轉移到細胞
從細胞的活動可以更合理的解釋生理現象
互動式教學講義
生物 (全)
目次
第 1 章 細胞的構造與功能 第 2 章 遺傳 第 3 章 演化
生物(全) 互動式教學講義
2
第1 章 細胞的構造與功能
生物(全) 互動式教學講義
3
第 1 章 細胞的構造與功能
1-1 細胞學說的發展歷程
探討活動 1-1 顯微鏡下的世界
探討活動 1-2 顯微測量技術
1-2 細胞的構造與功能
1-3 細胞與能量
1-4 細胞分裂
探討活動 1-3 真核細胞的有絲分裂
生物(全) 互動式教學講義
4
1-1 細胞學說的發展歷程
生物(全) 互動式教學講義
5
1-1
課前三分鐘
國中知識 1. 科學研究步驟 2. 複式顯微鏡與解剖顯微鏡的使用 3. 細胞的發現與細胞學說 4. 動、植物細胞的觀察 高中知識 1-1.1 17 世紀顯微鏡的發展 1-1.2 虎克的貢獻 1-1.3 細胞學說的建立 1-1.4 細胞學說的發展與影響 探討活動 1-1 顯微鏡下的世界 探討活動 1-2 顯微測量技術
發現每一個細胞內均有一 球狀構造，即細胞核
課本 P12 講義 P6
生物(全) 互動式教學講義
13
1-1.3
細胞學說的建立
德國動物學家許旺
發現動物細胞的細胞核、細胞質 及細胞膜
動、植物細胞有共同的構造，細 胞的主要結構非細胞壁
植物細胞有細胞壁，動物細胞無
發現軟骨組織中軟骨細胞數量很 少→膠狀物質是細胞的產物
與發現
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8
1-1
17 世紀顯微鏡的發展
課本 P9 講義 P5
雷文霍克
使顯微鏡的放大 倍率更加提升
發現各種不同形 態的細菌，開啟 人類對微生物的 研究之門
生物(全) 互動式教學講義
9
延伸
一般觀察細胞的工具 講義 P5
知識
觀察工具
肉眼
複式光學顯微鏡（LM）
大
小
約 0.1 釐米（mm）以上 約 0.2 微米（μm）以上
原始生物的形成與演化：從生物體具有共同的 基本構造，推想生物體是否具有共同的祖先？
生物(全) 互動式教學講義
17
1-1.4
示範科學方法的步驟
課本 P14 講義 P8
觀察與提問：科學研究始於觀察，由觀察衍生 出問題
提出假說：蒐集有關問題的資料後，提出對問 題的暫時性解說
試驗：設計並進行實驗以驗證假說，測試結果 是否與自然現象或實驗室經驗相符
註：測量細胞的大小單位為微米（μm）
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10
延伸
電子顯微鏡
講義 P6
知識
以高速的電子束取代可見光，可達到約 0.2 奈 米（nm）的解析度，遠高於光學顯微鏡的 200 奈米（1 nm＝10－9 m）
種類
穿透式電子顯微鏡 （TEM）
(1) 解像力佳，放大倍率可達 80 萬倍 (2) 適合觀察病毒、細胞內的微細構造，如核
生物(全) 互動式教學講義
講義 P3
6
1-1
細胞學說的發展歷程
課本 P8 講義 P5
肉眼看見的生物體如何組成
動物
植物
動物
生物(全) 互動式教學講義
7
1-1.1
17 世紀顯微鏡的發展
課本 P9 講義 P5
16 世紀末，荷蘭的詹森父子首創顯微鏡 17 世紀初的虎克
改善顯微鏡品質 透過玻璃球使油燈的光線聚集在樣本上 觀察礦物、紡織品及微小動、植物 1665 年出版微物圖誌，記錄顯微鏡下的觀察
多年來實驗室對各種生物的觀察， 得到生物由細胞所構成的結論
生物體由細胞及其產物所構成，一 切細胞皆來自原有的細胞
生物(全) 互動式教學講義
課本 P15 講義 P8
19
1-1
課後練功區
講義 P55
細胞學說 生物(全) 互動式教學講義
微物圖誌 細胞
20
1-1
問題與討論
生物(全) 互動式教學講義
21
重要假說： 「所有生物皆由細 胞及其產物所構成」
生物(全) 互動式教學講義
課本 P13 講義 P7
14
1-1.3
細胞為研究材料，得 到與許旺相同的結論
課本 P13 講義 P7
生物(全) 互動式教學講義
15
1-1.4
細胞學說的發展與影響
課本 P14 講義 P7
（1 mm＝10－3 m）
（1 μm＝10－6 m）
青蛙卵（直徑約 2 mm） 多數真核細胞（10∼100 μm）
一般原核細胞（1∼10 μm）
舉 例 巨大神經細胞的軸突 （直徑約 1 mm）
人類的紅血球（直徑約 7∼8 μm）
細胞內的構造： (1) 細胞核（直徑約 3∼10 μm） (2) 粒線體、葉綠體（長約 3∼5 μm）
科學界首次對細胞的觀察紀錄 當時虎克並不知道細胞在生命世界
的意義 後人知道軟木栓的蜂巢狀小空腔非
完整細胞，只是植物細胞死後殘留 的細胞壁
生物(全) 互動式教學講義
課本 P10 講義 P6
12
1-1.3
細胞學說的建立
「生物體是否皆由細胞所 構成？」
英國植物學家布朗：首先 發現細胞核
觀察蘭花花瓣細胞