细胞学说的主要建立者是施莱登和施旺,它的内容及意义是:
细胞是一个有机体,一切动植物(不是一切生物)都由细胞发育而来,并由细胞和细胞产物所构成;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生命起作用;新细胞是由老细胞分裂产生的(内容)。
揭示动物和植物的统一性,从而阐明了生物界的统一性(意义)。
维萨里(比利时):发表《人体构造》,揭示了人体在器官水平的结构(未深入到细胞水平)。
比夏(法国):指出器官由低一个层次的结构——组织构成(未深入到细胞水平)。
罗伯特·虎克(英国):用显微镜观察植物的木栓组织,发现这些木栓组织是许多规则的小室组成的(观察的是死细胞)。是细胞的发现者和命名者。
列文虎克(荷兰):用自制的显微镜,观察到不桐形态的细菌、红细胞和精子等。
马尔比基(意大利):用显微镜广泛观察了动植物的细微结构,如细胞壁和细胞质(至此,并没有对细胞和生物体的关系进行科学的归纳和概括)。
施莱登(德国):通过对花粉、胚珠和柱头组织的观察,发现这些组织都是由细胞构成的,而且细胞中都有细胞核。提出植物细胞学说:植物都是由细胞构成,细胞是植物体的基本单位,新细胞从老细胞中产生(并没有提出是通过分裂)。
施旺(德国):认为动物体也是由细胞构成的,一切动物体的个体发育过程,都是从受精卵这个单细胞开始的(“旺”-“汪”-“汪汪汪”-小狗叫-小狗是动物-施旺提出的是动物体是由细胞构成的)。
耐格里:用显微镜观察了多种植物分生区新细胞的形成,发现新细胞的产生是细胞分裂的结果。
魏尔肖(德国):总结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”。
2.1965年,我国科学家完成世界上第一个人工合成的蛋白质——具有生物活性的结晶牛胰岛素(必修一P33)。
3.生物膜成分和结构的探索历程(必修一P42-43)(注意实验结果和推测之间的对应)
1895年,欧文顿用500多种化学物质对植物的通透性进行上万次实验,发现细胞膜对不同物质的通透性不一样:溶于脂质的物质,容易穿过细胞膜;不溶于脂质的物质,不容易穿过细胞膜。推测:膜是由脂质组成的。
科学家用哺乳动物成熟的红细胞,通过一定方法制备纯净细胞膜,进行化学分析,得知构成细胞膜的脂质有磷脂和胆固醇,其中磷脂含量最多。
1925年,戈特(荷兰)和格伦德尔(荷兰):用丙酮从人的红细胞中提取脂质,在空气—水界面上铺成单层分子,测得单层分子的面积恰为红细胞表面积的2倍。推测出:细胞中的磷脂分子必然排列为连续的两层(哺乳动物成熟的红细胞和原核动物中,此实验成立)。
1935年,丹尼利(英国)和戴维森(英国):研究了细胞膜的张力,发现细胞膜的表面张力明显低于油-水界面的表面张力。因此推测出:细胞膜除含有脂质分子外,还可能附有蛋白质。
1959年,罗伯特森在电镜下(不是光学显微镜)看到细胞膜由“暗—亮—暗”(蛋白质—脂质—蛋白质)的三层结构构成。他把细胞膜描述为静态的统一结构。
1970年,科学家用绿色荧光的染料标记小鼠表面的蛋白质分子,用红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子,将人和鼠的细胞融合,适宜条件下(教材中是37度),放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布。实验证明,细胞膜具有流动性。
1972年,辛格和尼科尔森: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。流动镶嵌模型认为,细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的(“暗-亮-暗”三层结构也认为是磷脂和蛋白质组成,但是是静态的)。
3.离子通道的探索(必修一P68)
1950年,科学家在用氢的同位素标记的水分子进行研究是发现水分子在通过细胞膜时的速率高于人工膜。由此推断,细胞中存在特殊输送水分子的通道。
1988年,阿格雷(美国):证实了水通道蛋白的存在。
1976年,内尔(德国)和萨克曼(德国):创造了研究单个离子通道电生理学特征的膜片钳法,为离子通道蛋白的研究提供了有效的工具。
1998年,麦金农(美):解析了钾离子通道蛋白的立体结构。
4.酶的本质(必修一P79-80)
1857年,巴斯德(法国):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。
李比希(德国):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。
毕希纳(德国):他从酵母细胞中获得了含有酶的提取液,并用这种提取液成功地进行了酒精发酵。他将这些物质成为酿酶。
1926年,萨姆纳(美国):他从刀豆种子中提取到脲酶的结晶,并用多种方法证明脲酶是蛋白质。
20世纪80年代, 切赫和奥特曼(美国):发现少数RNA也有生物催化作用。
5.叶绿体的功能(必修一P100-101)
1881年,恩格尔曼(美国):恩格尔曼把载有水绵(叶绿体呈螺旋带状分布)和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内,在黑暗中用极细的光束照射水绵,发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中;如果把装置放在光下,细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧利用水绵和好氧细菌证明,叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。结合其他实验证据,科学家们得出叶绿体是光合作用的场所这一结论。
6.光合作用的过程(必修一P102)
世纪末,科学界普遍认为在光合作用中,CO₂分子的C和O被分开,O₂被释放,C与H₂O结合成甲醛,然后甲醛分子缩合成糖。
1928年,科学家发现甲醛对植物有毒害作用,而且甲醛不能通过光合作用转化成糖。
1937年,希尔(英国):离体叶绿体在适当的条件下发生水的光解,产生氧气的化学反应,称作希尔反应。
1941年,鲁宾和卡门(美国):利用同位素¹⁸O(注意¹⁸O没有放射性),进行示踪实验证明光合作用释放的氧气来自水。(同位素标记法)
1954年,阿尔农(美国):在光照下,叶绿体可合成ATP。1957年,他发现这一过程总是与水的光解相伴随。
20世纪40年代,卡尔文(美国):用¹⁴C标记CO₂发现了CO₂中的碳是如何转化为有机物中的碳的。(同位素标记法)