在世界上有成千上万种形态结构各不相同的生物,但是构成他们最基本单位都是一样的,就是细胞。无数个细胞组合在一起,通过各种复杂的链接,连续运转形成了一个个体。从宏观上来看,每一个个体仿佛都很普通没有什么奇异之处,但是他的内部运转却让人叹为观止。直到目前为止,人们也无法说自己完全领略了个体内部细胞运转的全部规律,因为实在太复杂,有太多的奥秘。细胞到底长什么样?子?它有怎样的功能?又如何一步步构成一个个体?
既然要探究一个细胞,首先我要知道他到底长什么样子?这也是最直观可以观察到的。
首先我要探究一下植物细胞,植物细胞可能有什么样的结构呢?我猜想,他首先需要自卫,任何一个生命体最基本的就是要做到自卫,先保证自己可以存活。那么如果想保护自己就需要有一个壳。但这也只是我的猜想,还需要来证明,验证我这个猜想是否正确。如果想要验证,那我们就需要用到显微镜切实的观察细胞的结构,观察它是否具备我们刚才所猜测的一个保护壳。现在我要观察一下植物的细胞,我选择了洋葱。首先用镊子取其表层的一个小薄片,再把它做成临时装片,开始观察。等我调好焦之后,可以看清楚的时候,我欣喜地发现可以在显微镜下清楚地看到一个个洋葱的细胞,他们都有一个细胞壳,呈多边形,有规则,这个结构其实就被称为细胞壁,像一层墙壁。并且在细胞壁里,我又看到了一层类似于膜的东西,他其实就是细胞膜。这就很好的验证了我的猜想。后来我又观察了多组植物切片,发现都可以得到相同的结论,最终我们得到结论,植物细胞拥有细胞壁和细胞膜。
接着,我继续猜想植物细胞可能拥有储存能量物质的功能,如果不能储存能量,那么他就没有办法一直活下去。所以我猜想细胞内会有一个东西用来储存能量。接着,我就要开始验证我的猜想。我选择观察洋葱切片,调好焦之后我开始观察,发现每一个小细胞里面都有一个小气泡一样的东西,这个其实就是液泡,后来我又观察了,多组植物切片,发现都可以得到相同的结论。这也验证了我的猜想。最后我们可以得到结论,植物细胞都有一个液泡。
细胞如果想生存,需要有能量,那么这就涉及到了如何产生能量。他的内部肯定有一个能量工厂。我选择观察青椒切片,放大后,我发现里面有很多绿色的小点,这个其实就是叶绿体,可以通过光合作用产生能量,但是是所有的植物都有这样的叶绿体吗?不是的,就比如洋葱就没有叶绿体,一般那些绿色的植物才有叶绿体。但是没有叶绿体的植物又该如何生存呢,后来我知道这个东西是线粒体,可以直接产生能量,并且他也是转换能量的一个东西,最终我们验证了猜想,植物细胞内部都有生产能量的一个能量工厂,每一个细胞内部都有线粒体,部分的植物会有叶绿体。
现在我继续猜想细胞可能需要一个填充物质,这样才能保持细胞的形状。我选择青椒切片,观察后发现,叶绿体等等结构都非常均匀的被分布,他们也不会随意地乱动,而且整个细胞的结构也始终不变。于是我猜想周围有一些类似于半固体的东西会来支撑细胞的结构,这个就是细胞质,这验证了我的猜想。
一个生物生下来后最重要的一个任务,其实就是繁殖,所以我猜想细胞内肯定有一个结构用来繁殖。于是,我用显微镜观察洋葱表皮细胞,发现,每一个细胞中都有一个小点,其实这个就是细胞核,里面存在着细胞的遗传物质,也就是他的基因,这样就可以让细胞进行繁殖。
接下来我们探究一下动物细胞的结构。我猜想动物细胞需要有一层保护膜,先保护自己。我选择了人血细胞开始观察,我发现每一个细胞都有一层细胞膜,这和植物有所不同,人血细胞没有细胞壁,因为动物细胞需要运动、不能固定。后来我又观察了多组动物切片,发现都可以得到相同的结论,这就可以验证我的猜想,每一个动物细胞都有细胞膜。
我又猜想,动物细胞需要产生能量,有一个能量工厂。我观察人血细胞,里面并没有植物的叶绿体,那他是如何产生能量的?其实就是线粒体,可以直接产生能量,每一个动物细胞的内部也都有线粒体,最终,我们就可以得出结论,每一个动物细胞内部都有线粒体产生能量。
我继续猜想动物细胞为了保持细胞的形状,内部需要有一些东西填充,后来我观察得出结论,动物细胞内部其实是有细胞质的,每一个动物细胞都有细胞质,可以支撑细胞的形状。
当然,动物细胞也需要繁殖,所以他也需要有一个地方存储遗传物质。我观察人血细胞和发现每个细胞中间都有一个小点,这个就是细胞核,可以存储遗传物质,不通过观察多组动物细胞后,发现每一个细胞都有细胞核,也就可以得出结论动物细胞都有细胞核这个结构。
植物细胞和动物细胞,他们都有的最基本的细胞结构就是细胞核,细胞质,线粒体,还有细胞膜。我们也通过切实的观察探究出来细胞的样子,但其实他的内部还有很多其他的结构,但是我们现在还无法观测到,这就是更加精确的东西了。
在探究了细胞的各个结构之后,我想立马探究每个结构相应的功能,这个结构肯定不是随意出现的, 结构决定功能,每一个结构必然有它的用处。
首先我想探究一下细胞壁的功能。细胞壁可能有怎样的功能?我猜想细胞壁具有保护隔离和支撑的功能,它可以将细胞内部的东西与外界隔开,保护内部的结构,可以支撑起整个细胞。但是这也只是猜想,我还需要通过实验来验证。我要验证细胞壁是否具有支撑的功能。但是我们该如何验证?如何设计实验?我们可以采用对照实验,既然要探究细胞壁是否有支撑的功能,就可以选择一个有细胞壁的是细胞,还有一个无细胞壁的细胞。有细胞壁的细胞可以选择洋葱细胞,因为他结构清晰,方便观察,无细胞壁的细胞可以选择人血细胞。然后同时向两个细胞内注入同样多的水,等待同样的时间,并且将两个细胞放到同样的环境中,然后观察。此时我们也做到了单因素变量,因为一切外界环境都一样,只有细胞壁的变化,就是细胞壁的有无,我预计结果是洋葱细胞没有破裂,而人血细胞破裂,如果是这样,也在说明我们的猜想正确。最终我在显微镜下再次观察,发现结果确实是这样,这就验证了我的猜想,细胞壁具有支撑的功能。
细胞各个结构都有各自的功能,但在此我只详细的讲一下细胞壁的探究过程,后来我也同样的对照实验以及单因素变量探究了其余几个细胞结构的功能,比如细胞核控制生物遗传性状,以及生长发育。细胞膜是控制物质选择渗透性。细胞壁是支撑保护的作用。细胞质是固定填充的作用。液泡存储能量,控制输送。线粒体生产能量,叶绿体通过光合作用生产能量。现在我就将细胞的所有结构的功能探究了一遍。
探究了细胞的结构和功能后,我还要进一步探究细胞个体的变化。细胞的外观上首先有一个变化就是生长,细胞会随着时间体积不断的增大,因为细胞壁细胞膜和细胞质都会变大,所以细胞个体就会变大。细胞还有另外的一个变化,就是细胞的分裂。细胞的分裂简单来说就是从一个细胞分裂成两个细胞,不断地分裂,使细胞的数量变多,细胞的数量变多了力量就会变大。但是细胞到底是如何分裂的?其实细胞的分裂最主要最重要的一点,就是遗传物质的分裂,因为如果分裂后都不能保证亲代和子代的一样就没有意义了,所以必须要确保遗传物质一样。所以,其实细胞的分裂,也就是储存遗传物质的细胞核的分裂,内部的遗传物质其实也就被命名为染色体。但是细胞核具体如何分裂?后来我观察洋葱根尖细胞,发现有各种不同形态的细胞,可以看出他们正在分裂。现在我可以通过这个细胞不同的形态来归纳一下细胞分裂的各个时期。如图:
我发现有的细胞呈细条形,并且像是被拉开一样,有的细胞好像正在变大,还有的细胞好像已经在逐渐分成两个细胞...
首先我发现有一些阶段的细胞正在不断地变大,体积不断地变大。这个阶段他的细胞质和细胞核也都在随之不断地变大。所以我才想此时,细胞核肯定正在复制,因为如果要分裂的话,首先就需要将细胞的遗传物质复制到原来的两倍。这是分裂的复制阶段。
我要发现有一些细胞,它的细胞核内的染色体慢慢变成一些比较粗的线条,这又是怎么回事?此时他要分裂,如果是一团乱麻的话,肯定很难保证平分成两份,所以他必须缩成一个短粗的线条,这样才容易分辨,变得清晰可见,并且他收缩后会形成一个X形,利于分裂,直接从两边一拽就可以一分为二。这是他的收缩期,如图:
我还发现有一些细胞内的染色体逐渐的排列整齐,这很明显就是已经要准备开始分裂,排列整齐之后,只用从两边一拉就可以完全平分为两半,这是分裂时的排列期,如图:
此时,细胞分裂的前期准备已经全部完成了,接下来就是分裂这一步。那么到底怎么样才可以将那些染色体一分为二?有这么多的染色体,如果平分不好的话,就无法保证遗传物质一样。后来我观察发现,在染色体分裂的时候,有两个绿色的东西会从两边抓住染色体,然后再分别向两边用力,一下子将染色体一分为二,最后形成两个完整的细胞核。如图:
现在染色体的分裂也就完成了,最后细胞质会从中间向陷,完全分成两个一样的细胞。而这个过程中,又会形成一个新的细胞器,就是纺锤体,当染色体整齐排列后,纺锤体会从两边抓住染色体,然后分别向相反的方面用力,直接将染色体平均分成两份。如图:
那么一个细胞会一直分裂下去吗?我想是不会的,首先,他会面临着衰老死亡,并且一个细胞一直分裂的话,他只会是一种结构的细胞结构非常的简单,这样就无法应对更加复杂的环境,只有结构越来越复杂的时候,才可以适应越来越复杂的环境,所以一个细胞肯定,还需要变成其他结构功能的细胞,这也就是细胞的分化。但是我们如何验证?我认为我可以通过观察的方式来验证,最直观的,其实就是我们的人体,可以通过观察人体的各个细胞,看是否有各种结构形态不同的细胞。通过观察发现,确实如此很多细胞都形态各异,比如神经细胞,上皮细胞,骨细胞,等等。这也就说明细胞在分裂到一定程度后确实会分化。首先个体的卵细胞会不断地分裂,数量越来越多,此时就会分化成不同的细胞,不同的细胞的形态结构不同,自然它的功能也就不同,而这些分化后的细胞只有一个的话,显然是不行的,因为一个人的力量非常的小,他需要形成一个群体一个组织,所以此时不同形态结构的细胞又会分裂分裂成更多的和他一样的细胞,这样很多细胞聚集在一起的力量自然就很大,这也就形成了一个组织。比如神经组织,负责控制其他的组织。上皮组织,形成表皮,具有一定的保护作用。肌肉组织,可拉伸可以让个体运动。结缔组织,可以将各个组织之间连接在一起。而这些不同的组织再相互连接,连续运转的时候就形成了一个个器官。比如我们的心肺肾等等。这些器官连接在一起连续运转就形成了一个系统,系统分为很多种,比如呼吸系统生殖系统,输送系统等等。这个系统连接在一起就形成了我们人,这个个体。个体的数量越来越多,又会形成种族,再到生物系统,最后发展到生物圈。但是这是动物普遍的生命层次,那么,只物体的生命层次是什么呢?植物同样也是通过最开始的细胞分化发展到组织,如保护组织,分生组织,各个组织连在一起连续运转就形成了器官,就比如根茎叶花果实种子,最后,这些器官在连在一起就形成了个体。他与动物体的生命层次有什么差别?我发现他们中间少了一个部分就是系统,因为植物的各个器官是分成各个区域相互之间,没有连接,各自运行各自的功能,所以就没有系统,这就是他们的差别。
细胞的分化到底有什么用?用处太大了,因为细胞分化过程形成各种不同结构功能的细胞功能越多,就可以适应越复杂的环境得以生存。不然如果一直是一种细胞,环境一变,整个个体就死亡了,所以细胞分化才可以维持个体的生存。
一个细胞,一个个体到了最终必然会走向衰老死亡。不是一个细胞,为什么会衰老一个个体,有为什么会衰老,如果细胞一直分裂,那么不就始终可以创造出新的细胞,让个体得以生存吗?但是细胞每一次分裂的时候都不能保证遗传物质完全复制,没词总会有一些偏差,而每一次的偏差累积起来就会形成越来越大的问题,导致最后细胞不断衰老。这个过程中细胞新陈代谢的速度也会越来越慢,各种生理的功能也都会不断地退化,最终衰老死亡,随着细胞的衰老死亡,这个个体当然也就会死亡。而这个细胞死亡的方式有哪些?其中的一种死亡方式就是坏死,他类似于自杀,因为是细胞个体自己要将自己杀死。而这种情况下细胞直接死亡,他内部的一些物质也就会被其他的细胞吸收,对其他细胞形成影响,对一个体也会有所影响,所以会让人生病。但是还有另外一种方式是凋亡,类似于他杀,就比如一个蝌蚪在长大的时候,他的尾巴会逐渐的消失。这其实就是细胞凋亡的过程,为了个体完整的发育,必须让那一部分的细胞死亡,而这种情况下细胞死后就会被其他的吞噬细胞所吞掉,对个体没有任何的影响,这种死亡方式相较于上一种就好了很多。但是,在这些过程中,同样还有种极其可怕的细胞变化,也就是细胞的癌变。我们通常说一个人得了癌症,他就会在很短的时间内死亡。这就是癌症的特性,因为癌症的传播速度极其快。当其中一个细胞受到外界的刺激后,就会发生癌变,并且一个细胞发生癌变又会引起其他细胞癌变,他们可以无限分裂,以很快的速度,让更多的细胞癌变,随后癌细胞就会进入血液传播到整个身体,如果不及时治疗这个人就会很快死掉,不是一种极其恐怖的细胞变化。现在我再想一下细胞为什么最终会走向衰老死亡,就明白了它的意义,他其实就是为了防止细胞癌变,为了个体的利益做出的选择。
细胞是如此的神奇,虽然他小到我们肉眼根本看不见,但是他的体内却有无穷奥秘、更不用说我们一整个个体的奥秘了,各个细胞之间如何相互运转连接,让个体可以正常的运转,人类到现在都无法完全窥探他的全部秘密...