第1节 从生物圈到细胞
课前自主预习案
一、生命活动离不开细胞 1．生命活动与细胞的关系
2．多细胞生物生命活动的基础[连线]
二、生命系统的结构层次
1．写出图中各数字表示的生命系统结构层次名称
①细胞； ②组织； ③系统； ④种群； ⑤群落； ⑥生物圈。 2．生命系统各层次的关系 (1)最基本的生命系统：细胞。 (2)最大的生命系统：生物圈。
(3)地球上最早的生命形式：单细胞生物。
1.判断下列叙述的正误
(1)病毒必须生活在活细胞中，不能生活在普通培养基中( ) (2)细胞是生物体结构和功能的基本单位( ) (3)病毒是生命系统的结构层次( )
(4)蛋白质和核酸等生物大分子也属于生命系统的结构层次( ) [答案](1)√ (2)√ (3)× (4)×
2．下列关于细胞与生命活动关系的叙述，错误的是( ) A．草履虫的生命活动离不开细胞 B．病毒的生命活动可以离开细胞
C．多细胞生物的一个细胞不能完成各种生命活动 D．单细胞生物的一个细胞就能完成各种生命活动 [解析]病毒没有细胞结构，其生命活动离不开宿主细胞。 [答案]B
3．下列选项不属于生命系统结构层次的是( ) A．细胞 B．分子 C．种群 D．生态系统
1
高中生物必修一
[解析]分子不属于生命系统的结构层次。 [答案]B
4．地球上的生命千姿百态，从生物圈到细胞，生命系统层层相依，又各有特定的组成、结构和功能。下列属于生命系统结构层次中细胞层次的是( )
A．一个病毒 B．一个受精卵 C．一个洋葱 D．一个蜂巢
[解析]一个受精卵是一个细胞；病毒没有细胞结构，不属于生命系统的结构层次。 [答案]B
课堂互动探究案
地球上的全部生物及其生活的无机环境构成生物圈。在生物圈内，有丰富多彩的植物，它们发芽生长，欣欣向荣；有千姿百态的动物，它们自由自在，奔跑飞翔。这里面所有生物的生命活动都与细胞有着密切联系，可以说生命活动离不开细胞。
探究点一 生命活动离不开细胞
[师问导学]
1．(科学思维)下图1是几种病毒的结构，图2是噬菌体病毒侵染大肠杆菌的过程图，请分析回答下列问题：
(1)上面几种病毒有没有细胞结构？它们在结构上有什么共同点？ (2)病毒一旦离开活细胞就不能表现生命现象，这说明什么？
(3)结合图2分析，病毒不能独立完成生命活动，为什么属于生物？ (4)据此说明，病毒的生活方式是怎样的？
(5)结合病毒的生活特性，请分析能否直接用富含有机物的普通培养基来培养病毒？ [答案]
(1)病毒没有细胞结构；它们都主要由蛋白质外壳和内部的遗传物质构成。
(2)说明像病毒这类非细胞生物只有依赖活细胞才能生活，其生命活动离不开细胞。 (3)病毒能在宿主细胞内增殖，产生子代，表现出生命现象。 (4)病毒是营寄生生活的。
(5)不能。病毒营寄生生活，即只有在活细胞中才能完成正常的生命活动，因此必须用活细胞来培养，如活鸡胚。
2
高中生物必修一
2．右面是有关草履虫生命活动的示意图。
(1)由图看出，草履虫是单细胞原生动物。纤毛执行运动功能，能进行分裂生殖，此外还具有生长、呼吸和应激性等生命活动。
(2)由上述分析，说明像细菌、单细胞藻类、单细胞动物等单细胞生物，依靠单个细胞即可完成各项生命活动。
3．(科学思维)下图1是动物个体有性生殖的示意图，图2是“缩手反射”示意图，请分析回答下列问题：
[智涂笔记]
1．病毒属于生物：病毒虽无细胞结构，但能在宿主细胞内增殖，产生子代，表现出生命现象，所以病毒属于生物。
2．培养病毒不能用普通培养基
由于病毒没有细胞结构，营寄生生活，只能在活细胞内进行生命活动，因此培养病毒只能用活的鸡胚等，不能用普通培养基。
[师说核心] 1．生物的类群
2．生命活动与细胞的关系 生物种类 举例 非细胞生物 病毒 单细胞生物 多细胞生物
结论 细胞生物 与细胞的关系 生命活动在活细胞内完HIV、SARS成，离开活细胞不能独立病毒 生活 单个细胞能完成各种生细菌、草履命活动，一个细胞即为一虫、变形虫 个个体 依赖各种分化的细胞密许多动物、植切合作，共同完成一系列物, 复杂的生命活动 生命活动离不开细胞 3
高中生物必修一
(1)图1中，在两代动物之间，充当遗传物质“桥梁” 的是什么细胞？
(2)由一个受精卵发育成一个新生命个体，该过程与细胞的哪些生命活动有关？ (3)图2中蜡烛所给的刺激依次经过哪些结构才能完成反射？
(4)缩手反射只靠一个神经细胞能完成吗？只靠一种细胞能完成吗？据此我们可以归纳出什么结论？
[答案]
(1)精子和卵细胞充当了遗传物质的“桥梁”。 (2)细胞的分裂、生长和分化。
(3)[1]感受器、[2]传入神经、[3]神经中枢、[4]传出神经、[5]效应器。
(4)缩手反射需要多个神经细胞参与，除此之外，还需要肌肉细胞、皮肤细胞等的参与。这说明多细胞生物只有依赖多个、多种细胞的相互配合才能共同完成生命活动。
[检测反馈]
1．塞卡病毒病是由塞卡病毒引起的并通过蚊媒传播的一种急性疾病，下列关于塞卡病毒的说法正确的是( )
A．没有细胞结构，不属于生物
B．没有细胞结构，必须寄生在活细胞内
C．能引发传染病，在人工配置的培养基上可以生存 D．能引发传染病，通过细胞分裂繁衍后代
[解析]塞卡病毒属于没有细胞结构的生物，A错误；塞卡病毒是没有细胞结构，营寄生生活的生物，必须生活在活细胞内，B正确；塞卡病毒能引发传染病，在人工配置的培养基上不可以生存，必须寄生在活细胞内，C错误；塞卡病毒能引发传染病，不能通过细胞分裂繁衍后代，D错误。
[答案]B
2．下列生物中，其单个细胞不能完成一切生理功能的是( ) A．变形虫 B．草履虫 C．绿眼虫 D．血吸虫
[解析]变形虫、草履虫、绿眼虫都是单细胞生物，即单个细胞能完成各项生命活动，因此变形虫、草履虫、绿眼虫能完成一切生理功能；而血吸虫是多细胞生物，其单个细胞不能完成各项生命活动，因此血吸虫的单个细胞不能完成一切生理功能。
[答案]D
3．下列实例中，能说明生命活动离不开细胞的是( )
①病毒必须在活细胞中才能增殖 ②兴奋的传导离不开神经细胞 ③动物的运动离不开肌肉细胞 ④变形虫通过细胞分裂繁殖
A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．①②③④
[解析]对于地球上的所有生物，包括不具有细胞形态的病毒，其生命活动的完成都是建立在细胞的基础之上的。
[答案]D
探究点二 生命系统的结构层次
[师问导学]
结合给出的实例分析回答下列问题：
4
高中生物必修一
1．请按由小到大的顺序排列上面各个生命系统的层次。 [答案]ADFHBECG
2．病毒属于上述的哪个层次？
[答案]病毒没有细胞结构，不属于上面的任何层次。
3．如果换成草履虫，生命层次的组成又会发生怎样的变化？
[答案]如果换成草履虫，细胞本身就是个体，没有组织、器官、系统等层次。 4．综上归纳，是不是所有的生物都具有上面的各个结构层次？
[答案]不是。病毒不属于任何层次，单细胞生物只有细胞和个体层次，没有组织、器官、系统这三个层次，植物没有系统层次。
5．有没有比细胞更小的生命层次，一个分子或一个原子也是一个系统吗？请说明理由。 [答案]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。
[智涂笔记]
(1)并非每种生物都有生命系统的各个层次，例如：
①单细胞生物不具有“组织”、“器官”、“系统”这三个层次，植物没有“系统”层次。
②一个单细胞生物，既可对应于细胞层次，又可对应于个体层次。
(2)地球上最早出现的生命形式是具有细胞形态的单细胞生物，细胞是地球上最基本的生命系统。
(3)由细胞→个体体现了高等多细胞生物个体发育的历程，同时也体现了生命的进化历程，即由单细胞生物进化到多细胞生物。
(4)神经元即神经细胞，肌纤维即肌细胞，它们都属于细胞层次。 (5)系统、生命系统和生态系统的关系
[师说核心]
1．生命系统的结构层次
5
高中生物必修一
2．相互关系
(1)细胞→个体：体现了高等多细胞生物个体的发育历程，同时也体现了生命的进化历程，即由单细胞生物进化到多细胞生物。
(2)个体→种群→群落：体现了生物与生物之间的关系。
(3)群落→生态系统→生物圈：体现了生物与其生活环境之间的关系。 (4)从个体到生态系统：
3．生命系统结构中的成分 在生命系统的结构层次中，不仅含有生物，还包含与生物的生命活动有关的非生命成分。
[检测反馈]
1．下列哪项不属于生命系统的结构层次( ) A．一只青蛙
B．青蛙的表皮细胞
C．表皮细胞中的水和蛋白质分子
D．池塘中的水、阳光等环境因素以及生活在池塘中的青蛙等各种生物
[解析]青蛙属于个体层次；青蛙的表皮细胞属于细胞层次；池塘中的水、阳光等环境因素以及生活在池塘中的各种生物属于生态系统层次；表皮细胞中的水和蛋白质分子不属于生命系统。
[答案]C
2．下列各项组合中，能体现生命系统的结构层次由简单到复杂的是( )
①肺 ②胃黏膜 ③神经元 ④酵母菌 ⑤细胞内蛋白质等化合物 ⑥HIV ⑦同一片草地上的所有山羊 ⑧一片果园
⑨地球上的所有生物
A．⑤⑥③②①④⑦⑧⑨ B．③②①④⑦⑨⑧ C．③②①④⑦⑧⑨ D．⑤②①③④⑦⑨⑧
[解析]①肺属于呼吸器官；②胃黏膜属于上皮组织；③神经元属于细胞；④酵母菌是单细胞生物，既是一个细胞，又是一个个体；⑤蛋白质等化合物不属于生命系统；⑥HIV是病毒，不具备细胞结构，不属于生命系统；⑦同一片草地上(一定区域内)的所有山羊(同一物种)属于种群；⑧一片果园，包括其中全部的生物及无机环境，属于生态系统；⑨地球上的所有生物属于群落。
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高中生物必修一
[答案]B
[网络建构]
[主干落实]
1．细胞是生物体结构和功能的基本单位。
2．病毒不具有细胞结构，只有依赖活细胞才能生活。 3．生命活动离不开细胞。
4．生命系统的结构层次依次是细胞、组织、器官、系统、个体、种群和群落、生态系统和生物圈。
5．并非所有生物都具有生命系统的各个层次，如植物就无系统这个层次。 6．细胞是地球上最基本的生命系统。
►问题探讨·教材P2
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病毒侵染了人体的上呼吸道细胞、肺部细胞，由于肺部细胞受损，导致患者呼吸困难，患者因呼吸功能衰竭而死亡。此外，SARS病毒还能侵害人体其他部位的细胞。
►资料分析·教材P2
1．提示：草履虫除能运动和分裂外，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，如感觉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。学习活动涉及人体的多种细胞，但主要是神经细胞的参与。
4．提示：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：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。 ►思考与讨论·教材P6
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高中生物必修一
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，生物圈只有一个。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。
►练习·教材P6 基础题
1．[解析]判断细胞死活的主要依据为新陈代谢是否进行。对于植物导管而言，它是细胞相互融合后形成的由细胞壁构成的中空的管道。木纤维是由植物茎中的木质部处细长的死细胞构成的。抗体是免疫球蛋白，即蛋白质，胃蛋白酶也是蛋白质，甲状腺激素是甲状腺所分泌的激素，三者均属细胞的产物。
[答案](1)活细胞：A、D、G、I (2)死细胞：B、E (3)细胞的产物：C、F、H
2．[解析]生命系统的结构层次为：细胞→组织→器官→系统→个体→种群→群落→生态系统→生物圈。对于单细胞生物大肠杆菌等生物而言，一个细胞也是一个个体，由细菌形成的菌落属于种群水平，而由多个种群构成的属于群落水平。
[答案](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，尽管人工合成了脊髓灰质炎病毒，但并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，将会给人类带来灾难。
课后分层检测案1 从生物圈到细胞 授课提示：对应学生用书129页
[基础巩固练]
1．烟草花叶病毒、HIV的生活和繁殖的场所必须是( ) A．无机环境
B．富含有机质的环境 C．生物体的细胞间质内 D．生物体的活细胞内
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高中生物必修一
[解析]病毒营寄生生活，必须利用宿主细胞提供的原料、能量和合成场所，在病毒核酸的控制下，合成病毒核酸和病毒蛋白质。离开活细胞，病毒就不能生存和繁殖，故病毒在细胞外的无机环境、富含有机质的环境以及细胞间质内都不能生存和繁殖。
[答案]D
2．某水库中属于同一种群的生物是( )
A．全部生物个体的总和 B．全部动物个体的总和 C．全部鱼类个体的总和 D．全部鲫鱼个体的总和
[解析]种群是一定区域内、同种生物的全部个体，只有D项符合。 [答案]D
3．人的膝跳反射活动的完成说明多细胞生物完成复杂生命活动依赖于( ) A．神经细胞独立活动 B．人体各系统配合 C．单个细胞活动
D．各种分化的细胞密切配合
[解析]膝跳反射是在各种分化的神经细胞、肌细胞等密切配合下完成的，但并不是人体各系统都参与。
[答案]D
4．下列哪项不属于生命系统的某一结构层次( ) A．神经元
B．一个池塘中所有的鱼 C．一只小猫 D．生物圈
[解析]神经元属于细胞；一只小猫属于个体；生物圈为最大的生态系统；一个池塘中所有的鱼不属于生命系统的某个层次。
[答案]B
5．下列对生命系统结构层次的研究的正确顺序是( )
A．细胞→组织→器官→系统→生物体→种群→群落→生态系统→生物圈 B．细胞→组织→器官→系统→生物体→种群→群落→生物圈→生态系统 C．细胞→组织→器官→系统→种群→生物体→群落→生态系统→生物圈 D．细胞→组织→器官→生物体→系统→种群→群落→生态系统→生物圈
[解析]对生命系统的结构层次的研究，必须遵循一定的顺序。在A、B、C、D四个选项中，只有A选项是按照从简单到复杂的顺序排列的，其余几项均排列紊乱。
[答案]A
6．如图是显微镜下观察到的几种细胞或组织图像，图中能表示生命系统个体层次的是( )
[解析]从图形辨析中可以看出，A图是人的口腔上皮细胞；B图是蓝藻(个体)的细胞结构模式图；C图是植物叶片的部分组织细胞；D图是血细胞。所以只有蓝藻细胞才是个体层次。
[答案]B
7．下列均能独立进行生命活动的一组生物是( ) A．蓝藻和噬菌体
B．艾滋病病毒和草履虫
C．SARS病毒和烟草花叶病毒
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高中生物必修一
D．乳酸菌和酵母菌
[解析]噬菌体是细菌病毒，所有病毒均不能独立进行生命活动。 [答案]D
8．一个池塘系统中的群落是指( ) A．池塘中的所有的鱼类 B．池塘中的所有的植物
C．池塘中的全部的生产者和消费者 D．池塘中的所有的生物
[解析]群落是指一定地域内所有种群的总和，即一定地域内所有生物个体的总和。 [答案]D
[能力提升练]
9．绿色植物的叶肉细胞能进行光合作用，动物心脏的搏动是通过心肌细胞的收缩和舒张来完成的。上述事例说明( )
A．细胞是生物体结构和功能的基本单位 B．生物的生命活动需要通过生物体来完成 C．生命系统结构层次具复杂性 D．细胞是最基本的生命系统
[解析]据题意可知，生物体的生命活动离不开细胞，细胞是生物体结构和功能的基本单位。
[答案]A
10．若以图甲代表与生命系统相关概念的范围，其中对a、b、c三者关系的理解正确的是( )
选项 A B C D a 生物大分子 个体 生态系统 组织 b 细胞 种群 群落 系统 c 组织 群落 种群 器官
[解析]图中a、b、c三者的关系是依次由大到小相互包含，而生态系统是由群落及其无机环境构成的，不同的种群组成群落，生态系统、群落、种群符合这一关系。
[答案]C
11．下列各项中，与“神经细胞→神经组织→脑→神经系统→羊”的层次一致的是( )
A．分生区细胞→分生组织→根→茎→小麦 B．骨骼肌细胞→骨骼肌→骨骼→运动系统→牛 C．神经细胞→神经组织→脑→神经网→水螅 D．上皮细胞→上皮组织→肺→呼吸系统→马 [解析]题干中结构层次是“细胞→组织→器官→系统→个体”。 [答案]D
12．美国细胞生物学家威尔逊曾经说过“每一个生物科学问题的[答案]都必须在细胞中寻找”。他做出这一结论的理由最可能是( )
A．细胞内能发生一切生命活动 B．有些生物是由一个细胞构成的
C．各种生物的生命活动都是在细胞内或细胞参与下完成的
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高中生物必修一
D．细胞是一切生物体结构和功能的基本单位
[解析]多细胞生物通过细胞间的相互协作才能完成各种生命活动；不管是多细胞的生物还是单细胞生物以及没有细胞结构的病毒，它们都是通过细胞来完成各自的生命活动，所以生命活动离不开细胞，每一个生物科学问题的[答案]都必须在细胞中寻找。
[答案]C
13．某科研小组分离出完整的叶肉细胞，将一部分放在适宜条件下培养，能通过光合作用产生淀粉，将另一部分搅碎后放在同样的条件下培养，发现没有产生淀粉。
(1)此科研小组研究的内容是生命系统中的________水平。 (2)由此实验可得出的结论是
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)生命系统中最大的层次是________，最小的层次是________，各种生物生命活动都离不开的生命系统是________。
[解析](1)叶肉细胞是植物细胞中的一种，属于生命系统结构层次中的细胞水平。(2)科研小组在探究过程中做了两组实验：一组是完整的叶肉细胞在适宜条件下培养，通过光合作用产生了淀粉，而另一组搅碎后在同样的条件下培养，结果没有产生淀粉；通过这两组实验结果的对比，可得出细胞是完成生命活动的基本单位的结论。
[答案](1)细胞 (2)完整的细胞是完成生命活动(或光合作用)的基本单位 (3)生物圈 细胞 细胞
[素养养成练]
14．草履虫是单细胞生物，能独立完成自身所需要的一切生命活动。请完善下面探究草履虫对刺激反应的实验方案。
(1)提出问题：草履虫能否对外界刺激作出反应？
(2)作出假设：草履虫对外界刺激______________作出反应，能__________有利刺激，__________有害刺激。
(3)实验观察：准备草履虫培养液，放大镜，显微镜，3支滴管，镊子，4片载玻片，清水，肉汁，小盐粒。
实验设计如表所示：
载玻片 1号 2号 3号 4号 ①把每个载玻片中的两个液滴连起来，一段时间后，观察草履虫的变化，发现__________。
②用镊子取少许小盐粒，放入3号载玻片左侧液滴中，发现______________________。 ③用滴管取肉汁滴入4号载玻片右侧液滴中，发现
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ④由此得出结论：
________________________________________________________________________。
[解析]草履虫是单细胞生物，它的一切生命活动(包括对外界的刺激作出反应)，都是由一个细胞来完成的。
[答案](2)能 趋向 躲避 (3)①均无明显变化 ②草履虫向右侧液滴运动 ③草履虫向右侧液滴运动 ④草履虫能通过运动躲避有害刺激，趋向有利刺激
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