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植物学（Botany)主讲人：李煜祥绪论一、植物学的研究对象1、植物的几大类群：藻类菌类苔藓蕨类裸子植物被子植物地衣低等植物高等植物有胚出现孢子植物种子植物（木本、草本、藤本）种子植物植物学是一门内容十分广博的学科，其研究对象是：研究植物各大类群的形态、结构、分类和有关的生命活动，发育规律以及植物和外界环境间多种多样关系的科学。2、植物学的研究对象了解植物的生长和发育特点，正确地掌握植物的生活与变化规律，运用这些规律来更好地识别、控制、利用和改造植物，使它能更好地为农、林、医学、环保、保健等事业服务。二、学习植物学的目的1、通过学习植物学，要求掌握植物学的基本知识、技能和技巧，为后续课程的学习打下基础；也为毕业后胜任生物学教学或从事生物学方面的研究工作打好基础。2、通过学习植物学，能够更好地去认识、利用、和改造植。控制、三、植物学的学习方法要学好植物学，必须要做到理论联系实际，一定要重视实践、重视实验。必须运用辨证唯物主义的观点，必须要有进化的观点。在学习中应该要做到学习时必须注意结构与功能的关系；个性与共性的关系；植物与环境的关系。要抓住事物的内在联系，做到既有分析，又有综合；既要研究特殊性，又要掌握普遍性。通过学习不断提高自己发现问题、分析问题、解决问题的能力。多思考、多实践、多分析、多观察、多问为什么？主要参考书1、杨继主编，植物生物学.北京:高等教育出版社,19992、姚敦义主编，植物学导论.北京:高等教育出版社,20033、陆时万等，植物学（上册）（第二版）.北京:高等教育出版社,19913、吴国芳等，植物学（下册）（第二版）.北京:高等教育出版社,19925、王若南，植物学——形态与解剖（多媒体系列教学软件）.北京:高等教育出版社,20036、李承森主编，植物科学进展（第五卷）.北京:高等教育出版社,20037、刘恩山主编，中学生物学教学论.北京:高等教育出版社,2003第一章植物细胞和组织（plantcellandtissue)要求：重点：2、掌握各种组织的分布特点与功能的联系。3、各种组织的结构特点和功能。2、细胞有丝分裂的特点和过程。1、掌握植物细胞的基本结构和功能。1、光学显微镜下的细胞结构。第一节植物细胞的形态和结构一、细胞是构成植物体的基本单位二、植物细胞的形状和大小三、植物细胞的基本结构（一）原生质体（protoplast）1、原生质（protoplasm）及其主要成分原生质的主要化学成分：蛋白质（protein）、核酸（nucleicacid）68.8%类脂（lipid）11.3%糖类（saccharide）14.2%其它物质（维生素、植物激素等）5.7%原生质的特性：具有一定的弹性；具有粘滞性；呈胶体状态（凝胶亲水性强。溶胶）；2、原生质体的结构原生质体细胞核（nucleus）双层单位膜，有核孔，控制物质的交换核质染色质核液1-n个，是合成和贮存RNA和场所细胞质（cytoplasm）1层单位膜，属于半透性膜，具有“选择透性”。主要功能是控制细胞与外界环境间的物质交换看不出特殊结构的细胞质部分。有很多细胞器包埋于其中；胞基质具有弹性，粘滞性，属于胶体物质。细胞器（organelle）分布在细胞质中的具有一定形态结构和特定功能的微小器官（结构）。质膜：胞基质：核仁：核膜：细胞器的种类很多，现只介绍植物细胞所特有的细胞器：形态：结构液泡膜：细胞液：功能：液泡(vacuole)质体(plastid)白色体：(leucoplast)不含色素，呈无色颗粒状，起着淀粉和脂肪合成中心的作用。叶绿体：(chloroplast)只存在于植物体绿色细胞内，含有叶绿素、叶黄素和胡萝卜素，是进行光全作用的质体。有色体：(chromoplast)只含有叶黄素和胡萝卜素，二者比例不同使植物呈现不同的颜色。细胞从幼到老，液泡从小到大。单层膜，具有特殊的选择透性。是细胞代谢产物的储存场所。贮藏代谢产物；保持细胞内有一定的膨压；分解有毒的代谢物质。除了叶绿素和有色体（杂色体）能使植物呈现颜色外，还有花青素（花色素苷）也能使植物呈现颜色。有色体和花青素如何区别？有色体：有一定的形状；不受pH值的影响；不溶于水。花青素：没有形状；受pH值的影响；溶于水。三种质体在一定的环境条件下是可以转化的。如五彩辣椒的果实颜色的的变化是三种质体转变的结果。从白色绿色红色紫色。黄色（二）细胞壁（cellwall)位置：细胞的最外层，包围着整个原生质体，植物细胞所特有。功能：保护、支持、吸收、蒸腾、运输、分泌等。成分：主要是由纤维素、半纤维素和果胶质等组成。但不同部位的细胞，其细胞壁的组分变化很大。这是由于细胞壁除了上述成分外，还渗入了其它物质的结果。常见的物质有：木质、栓质、矿质等。从而使各种不同的细胞壁具有不同的性质及功能。1、细胞壁的结构：有三层：即胞间层、初生壁和次生壁。①胞间层(intercellularlayer)(又称中层、中胶层）位置：相邻两个细胞之间。作用：把两个相邻的细胞粘连在一起,并有缓冲作用。成分：主要是果胶质(用果胶酶能将其溶解)。②初生壁(primarywall)位置：在胞间层的内侧。来源：是细胞生长停止前由原生质体分泌的物质所形成的细胞壁层。.成分：主要是纤维素、半纤维素和少量的果胶质。功能：支持作用。具有弹性，有较大的可塑性，能随着细胞的生长而延伸。③次生壁：（secondarywall)位置：在初生壁的内侧。（有三层，中层最厚）来源：是在细胞生长停止后，在初生壁的内侧继续积累物质而形成的细胞壁层。成分：没有果胶质，只有纤维素、半纤维素和木质素。功能：支持作用，具有很强的坚韧性。大部分具有次生壁的细胞，在成熟时其原生质体死亡，残留的细胞壁起支持和保护植物体的作用。归纳：一个具次生壁的老熟植物细胞的细胞壁共有多少层？2、纹孔（pit）和胞间连丝（plasmodesmata）纹孔是怎样形成的？初生纹孔场在初生壁增厚的过程中，有些地方没有增厚，这些没有增厚的区域就称为初生纹孔场。纹孔在次生壁增厚的过程中，在初生纹孔场的位置，次生壁也没有增厚，形成了孔道，这种孔道就称为纹孔。纹孔单纹孔具缘纹孔在纹孔内，有很多原生质细丝穿过，使相邻细胞间的原生质体能进行物质和信息交换。这些穿过细胞壁的原生质细丝称为胞间连丝。胞间连丝原生质特化而成的细丝（通过细胞壁）。（三）细胞后含物（cellergasticsubstance）定义：细胞在代谢过程中所产生的物质。种类：细胞壁形成过程：纤维素分子纤维素分子束（微团）微纤丝大纤丝细胞壁糖类（碳水化合物）、蛋白质、脂肪、及其化合物质，如角质、栓质、蜡质、磷脂等；还有形成结晶状的无机盐，如草酸钙、碳酸钙等；另还有有机物，如丹宁、树脂、树胶、植物碱等。这些物质可以在细胞一生中的不同时期中产生或消失。其中有的是贮藏物，有的是废物。细胞后含物的种类很多，现着重介绍几种常见而主要的后含物：1、淀粉（starch)淀粉是由质体所合成的，由葡萄糖分子聚合而成的长链化合物。它是细胞中碳水化合物最普通的贮藏形式。淀粉在细胞中以颗粒状态存在，称为淀粉粒。（用碘来鉴定）不同种类的植物所形成的淀粉粒的形状是不同的，可作为鉴别植物种类的依据。淀粉粒在形态上可分为三种类型：单粒、复粒和半复粒。每一粒淀粉粒在光学显微镜下都可看到脐点和轮纹。2、蛋白质（protein)这里所说的蛋白质是指以固体状态存在的，生理活性稳定的，与原生质体中呈胶体状态的有生命的蛋白质性质不同。在细胞中蛋白质是以糊粉粒（aleuronegrain)的形式存在较多，糊粉粒多分布在种子的胚乳或子叶中，有的集中分布在某些特殊的细胞层中（如禾谷类），特称为糊粉层（aleuronelayer）。贮藏的蛋白质可以是结晶的或无定形的，结晶的蛋白质因具有晶体和胶体的二重性，因此称为拟晶体（crystalloid）。在蓖麻的糊粉粒中除了有拟晶体外，还有磷酸盐球晶体。3、脂肪和油（fatandoil）脂肪和油都是脂类物质，在常温下以固体形态存在的称为脂肪，以液体形态存在的称为油类。脂肪和油是种含能量最高而体积最小的贮藏物质，它存在于子叶或胚乳中居多。（如花生、蓖麻）4、晶体（crystal）晶体多是无机盐结晶，主要有草酸钙晶体、碳酸钙晶体和钟乳体等。它是属于细胞代谢过程中形成的废物，具有解毒作用。晶体的形状可以分为三种类型：即针晶、单晶和簇晶。晶体是在液泡中形成的，可以分布在植物体各类器官中。脂类在细胞中形成有多种途径，例如质体和圆球体都能积聚脂类物质，发育成油滴。植物细胞的结构细胞壁胞间层初生壁次生壁初生纹孔场纹孔单纹孔具缘纹孔有胞间连丝原生质体细胞质质膜(半透性膜)胞基质(基质)液泡液泡膜细胞液质体白色体叶绿体有色体..线粒体高尔基体内质网微体溶酶体::(存在有各种细胞器)细胞核核膜核质核仁染色质核液后含物淀粉粒蛋白质脂肪和油类晶体第三节植物细胞的繁殖植物体能够由小变大，除了细胞体积的增大外，还有细胞数目的增多。细胞数目的增多即是指细胞的繁殖。细胞繁殖是通过什么途径来进行？通过细胞分裂来完成。植物体的细胞分裂有三种方式：无丝分裂、有丝分裂和减数分裂。无丝分裂(amitosis)也称为直接分裂，分裂方式比较简单，分裂过程中核内不出现染色体的变化。主要存在胚乳细胞、乳汁管细胞等。有丝分裂(mitosis)是植物体内最常见的一种分裂方式，也是细胞繁殖最主要的形式。在了解细胞分裂之前，先要明确什么是细胞周期？细胞从分裂开始、分裂结束到下一次分裂之前的整个过程称为细胞周期。在整个周期中根据其特点不同可分为以下几个期：G1期：S期：G2期：M期：称细胞间期或生长期称细胞分裂期主要是蛋白质、RNA和各种酶的合成。主要是DNA的复制、组蛋白的合成。是微管蛋白的合成，也有RNA的合成。分裂期，染色体的形态变化。第四节细胞的生长和分化细胞生长——指细胞体积的增长（细胞内的物质也在不断增）细胞分化——指细胞的结构和功能的特化。细胞特化——结构与功能同原来的不一样，发生了变化。但这种变化不是乱变的，是有一定规律的。第五节植物的组织（tissue)细胞分化导致植物体中形成多种类型的细胞，也就是说细胞分化导致了组织的形成。一、组织的概念组织——来源相同、结构相似、共同完成特定生理机能的细胞群二、植物组织的类型组织类型分生组织（meristem)位置来源顶端分生组织侧生分生组织居间分生组织原分生组织初生分生组织次生分生组织成熟组织（永久组织）（maturetissue)功能保护组织薄壁组织（基本组织）机械组织输导组织分泌组织通气组织1、机械组织（mechanicaltissue)作用：支持作用。使枝干挺立，花叶平展。特点：细胞壁加厚。主要分布在叶柄、花柄和根茎的外围。机械组织厚角组织——细胞壁不均匀增厚，是属于活细胞。厚壁组织——细胞壁均匀增厚，是属于死细胞。纤维石细胞2、输导组织（conductingtissue)作用：输导水分、无机盐、有机物质，也有支持作用。特点：细胞呈长管状，细胞壁不均匀增厚，形成各种类型。A、导管（vessel)存在于木质部，主要是输送水分和无机盐。是从下向上运输的，导管就有适应运输水和无机盐的结构特点：细胞形态呈长管状；原生质体解体，形成中空；细胞端壁（横壁）溶解，形成大的穿孔；细胞壁有不均匀的次生增厚，形成各种形状。单个细胞称为导管分子，多个导管分子连接起来称为导管。B、管胞（tracheid)是裸子植物输送水分和无机盐的主要输导组织（与导管比较有何异同？）C、筛管（sievetube)存在于韧皮部，主要是输送有机物质。方向是从上向下运输，筛管也有其适应运输有机物质的结构特点：细胞也呈长管状；细胞是属于活细胞，有原生质，但无细胞核；细胞横壁（端壁）形成筛孔，组成筛板，侧壁有筛域；筛孔中有原生质连络索穿过，有机物的运输是由原生质连络索来完成的；筛管分子中存在有P-蛋白质，P-蛋白质起肌肉收缩的作用。D、伴胞（companioncell)在筛管分子旁边，与筛管分子的生理活动密切相关。有细胞核，有胞间连丝与筛管分子相连。E、筛胞（sievecell)存在于裸子植