植物学上

植物学（上册）高等教育出版社陆时万、吴国芳等编著主讲人：柴素芬教学参考书1、徐汉卿主编，植物学，中国农业出版社，19962、丘荣熙、祁碧霞，植物学（上册），高等教育出版社，19923、吴万春主编，植物学，高等教育出版社，1991植物学绪论一、植物界（一）生物界的划分1、两界系统：植物界、动物界，瑞典科学家林奈，十八世纪。2、三界系统：植物界、动物界、原生生物界。3、四界系统：植物界、动物界、原生生物界、原核生物界。4、五界系统：植物界、动物界、原生生物界、原核生物界、真菌界。5、六界系统：植物界、动物界、原生生物界、原核生物界、真菌界、非胞生物界（类病毒、病毒），七十年代，我国学者。本教材采用两界系统。（二）植物界的发生发展生物：无机物→有机物→非细胞→细胞1、简单→复杂（单细胞执行全部生活功能→多细胞，有分工现象。）2、水生→陆生（苔藓是过渡类型，从而产生根、茎、叶和维管组织。）3、低级→高级（不能适应的，趋于衰退或灭亡，适应的，从生理功能到形态结构都将发生变异。）二、内容植物学——是一门内容十分广博的学科，研究对象是植物各类群的形态结构、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。分支学科：植物形态学、分类学、生理学、植物生态学、地植物学等。三、作用主要讲光合作用叶绿素6CO2+6H2OC6H12O6+6O2太阳能①贮能：太阳能→化学能，并以化学键能的形式贮存在碳水化合物的分子中，植物也就成为地球上其它生物的能量供应者。②放氧：动、植物人类的呼吸，物质的燃烧，使地表大气中CO2和O2的浓度基本恒定。③无机物→有机物：自身营养，为其它生物提供食物。绿色植物的三大宇宙作用。四、学习方法观察、比较、实验。认真上好理论课和实验课，将两者紧密联系起来。第一章植物细胞和组织教学目的和要求：了解植物细胞的一般形态和大小，掌握植物细胞的显微结构及植物细胞后含物的类型；掌握植物细胞的繁殖方式。掌握植物组织的概念及植物组织的类型，各种植物组织的结构特点及其分类。重点：植物细胞的基本结构特点及后含物的类型，各种植物组织的结构特点及组织的分类。难点：植物细胞的显微结构，植物组织的结构特点。复习思考题名词解释：原生质体、纹孔、胞间连丝、质体植物细胞后含物、组织。问答题：简述植物细胞的有丝分裂过程。教学内容第一节植物细胞的形态结构一、细胞是构成植物体的基本单位真核细胞：有细胞核、细胞器原核细胞：无核膜，有核区或拟核，核物质分散在原生质中单细胞：一切生命活动都由一个细胞承担（衣藻）多细胞：分工、联系，各自行使特定的功能，相互依存，彼此协作细胞的认识：1665年，英国学者虎克用显微镜观察软木薄片，第一次发现了细胞。1838年，德国植物植物学家施莱登提出Celltheory（细胞学院）：细胞是有机体，动、植物都是这些有机体的集合物，它们按照一定的规则排列在动、植物物体内。二、植物细胞的形状和大小游离：球形、椭圆形多细胞：多面体（由于挤压），14面体（未经分化的薄壁细胞）细胞的形态与其功能以及外界环境是密切想联的。输导作用：长柱形支持作用：长梭形吸收作用：能产生管状突起大小：一般情况下都很小，在种子植物中，一般的细胞直径为10～100μm细胞体积小的原因：1、细胞核起重要作用，而其所控制的范围是有一定的限度的。2、（相对表面积大），便于物质交换。三、植物细胞的基本结构一个成熟的活细胞的最外层是细胞壁，壁内为原生质体（内部为中央大液泡）。（一）原生质体原生质：细胞内具有生命活动的物质。原生质体：一个细胞内的原生质。原生质除水以外，最重要的化学组成是4类生物大分子化合物，即核酸、蛋白质、类脂和糖类。细胞质原生质体细胞核1、细胞核储存和传递遗传信息，在细胞遗传中起重要作用。核膜（膜上有小孔双层）：控制核与细胞质之间物质交流。核仁：合成和贮藏RNA的场所折光较强（产生核蛋白体的场所，核蛋白体是参加合成蛋白质的主要成分）染色质(深)核液(浅)染色质常以丝状悬浮在核液中，称染色质丝。在细胞分裂时，染色质丝盘绕并收缩，变成许多粗而短的个体，称为染色体。每一种植物的染色体数目是一定的。染色质主要由蛋白质、核酸组成，核酸分为RNA和DNA，它们都是遗传物质，DNA主要存在于核中，细胞质中RNA多。胞质环流是一种生命现象。2、细胞质不断运动作胞质环流⑴质膜：控制细胞与外界环境的物质交换选择透性膜（质膜是包围在细胞质表面的一层薄膜，很厚，紧贴C壁，在光学显微镜下较难识别）。⑵细胞器：由原生质体分化成的有生命的结构（细胞质中具一定形态结构和特定功能的小“器官”）。⑶胞基质（P27）：有弹性和粘性的胶体溶液，作胞质运动（胞质运动是一种生命现象，细胞死亡，流动也停止）。核质：均匀、透明的胶状物质质膜是一层单位膜，单位膜是在电子显微镜下显示出由三层结构组成为一个单位的膜。液泡膜也是单位膜，只是其透性比质膜小，所以液泡中有许多贮藏物质。蛋白质在膜上的分布，科学家提出许多假设的模型，目前较普遍接受的是一种“膜的流动镶嵌模型”。这样的结构不是一成不变的，构成膜的磷脂和蛋白质都具有一定的流动性。膜的选择透性主要与膜上蛋白质有关，在一定条件下，它们具有“识别”、“捕捉”和“释放”某些物质的能力，从而对物质的透过起主要的控制作用。质膜（的厚度约7～10毫微米，）由二层平行的磷脂所组成，并有蛋白质以各种方式与双层磷脂结合。①结合在膜的内外表面；蛋白质：②嵌入磷脂层中；③穿过两层磷脂（明带的主要成分为类脂、暗带的主要成分为蛋白质。）细胞器：①质体植物细胞持有白色体：不含色素，小、多，常为圆球形或纺缍形，贮藏淀粉的为淀粉体，含蛋白质的为造蛋白体，含油滴的叫造油体（黄色）有色体：含叶黄素、胡萝卜素等，呈黄色、橙黄色或橙红色，形状各异，分布在花和果实的细胞中。柿子果肉的有色体橙黄色。叶绿素绿色光合作用叶绿体：含叶黄素胡萝卜素秋季叶绿素被破坏后，叶片才显示出黄色。球形、卵形或凸透镜形黄色辅助光合作用叶绿体色素位于基粒的膜上。有色体和白色体表面有双层膜包被，内部没有发达的膜结构，不形成基粒。前质体是一种较小的无色体，能分裂，约1～3μm。关于质体的发育，一般认为是由前质体发育而来的。白色体、叶绿体和有色体因环境条件的变化可互相转变。黑暗阳光前质体白色体叶绿体有色体（原）阳光番茄（发育过程中）白色体→叶绿体→有色体白绿红②线粒体：体积小，直径约0.5～1.0μm，长1～2μm，条形，粒状，电镜下常呈“香肠”状，是细胞进行有氧呼吸的场所。主要功能是：参加三羧酸循环中的氧化反应，电子传递和能量转换，内膜上分布了许多参与呼吸代谢的酶，嵴可增加内膜的面积，线粒体释放的能量，能透过膜转运到细胞的其它部分，为提供各种代谢活动的需要，线粒体被称为细胞中的“动力工厂”。③内质网：由膜构成的网状管道系统，内与核膜相连，外与质膜相连，还能与相邻细胞的内质网发生联系，沟通了细胞核与质膜，以及细胞与外界的联系。粗造型内质网膜上附有核糖核蛋白体，能合成蛋白质。光滑型内质网不含核糖核蛋白体。④高尔基体（P23）：由一叠扁平的囊所组成的结构，与细胞的分泌功能有关。如：根冠细胞的分泌粘液，树脂道上皮细胞分泌出树脂。⑤核糖核蛋白体（核糖体）：d：170～230A（17μm～23μm）的小颗粒，是合成蛋白质的中心，主要分布在粗糙型内质网上。⑥液泡：幼小的细胞，液泡小而分散，成熟的细胞，液泡形成一个大的中央液泡，主要成分是水，称为细胞液。这时，其余部分被挤成为紧贴细胞壁的一个薄层。具有一个大的中央液泡是成熟的植物生活细胞的显著特征，也是植物细胞与动物细胞在结构上的明显区别之一。细胞液中既有营养物质（水溶液称细胞液），也有代谢废物，其中有糖、有机酸、蛋白质、植物碱、鞣质、花青素、草酸钙等。草酸钙以晶体形式存在（单晶、簇晶、针晶），在植物中，营养物与排泄物没有严格的界限，因为植物具有对物质再度转化利用的能力。花青（色）素使植物呈现各种颜色，前面讲到的有色体也使植物呈色，但两者是不同的。花青（色）素有色体色素质体形态及存在部位均匀分布于细胞液中形状不一，存在于细胞质中颜色红、蓝、紫红、黄、橙对酸、碱度的反应酸：红、碱：蓝色、中性：紫色无变化液泡膜具有特殊的选择，能使许多物质大量积聚在液泡中，生物碱有的有毒，有的可作药用。植物果实的酸、涩、甜是由于细胞液中的含有机酸、（鞣质）丹宁、糖造成的。细胞液的主要生理作用：决定细胞的渗透压，使细胞吸收水分，保持紧张状态，使柔软组织挺直，提高植物的抗寒性和抗旱性。⑦溶酶体：空球状，d：0.25～0.3μm，膜内有许多（消化酶）水解酶，（当酶在溶酶体内是无活性的，只有等酶释放出后才能起作用），能分解生物大分子。⑧圆球体：圆球状，直径为0.1～1μm，膜包裹，内有颗粒。⑨微体：与溶酶体相似，只是含有不同的酶。⑩微管、微丝（中间丝）：是一些管状或丝状的结构，它们交织在起成为一个网状结构，称为细胞骨架，帮助细胞保持一定的形状，促使细胞成分运动，将细胞核和细胞器定位于细胞质中。（二）细胞壁1、层次：是包围在原生质体外面的一层坚韧的外壳，由原生质体分泌出来。细胞壁主要由纤维素组成，纤维素分子是一条不分枝的长链，许多这些长链组成长的纤维索或带，称为微纤丝。微纤丝是构成细胞壁的主要成分。细胞壁根据形成的时间和化学成分的不同分成三层：胞间层细胞壁初生壁次生壁中层（胞间层）：细胞壁最外面，主要为果胶，有很强的亲水性和可塑性，果胶易被酸或酶等溶解，如番茄、苹果、西瓜等成熟时，果肉细胞的胞间层被酸溶解，致使细胞发生分离，果肉变软。初生壁：细胞生长中的原生质体分泌形成，纤维素、半纤维素果胶。次生壁：细胞停止生长后，在初生壁内侧继续积累而成，主要为纤维素。许多细胞在形成初生壁后，如不再有新壁层的积累，初生壁便成为它们永久的细胞壁。渗入细胞壁的物质常有角质、栓质、木质、矿质等，它们渗入细胞壁的过程分别称为角质化、栓质化、木质化、矿质化。角质、栓质脂肪性物质不易透水木质亲水性物质硬度大矿质碳酸钙、硅化物硬度大、支持力增强2、纹孔和胞间连丝（细胞壁生长并不是均匀增厚的，在初生壁上具有一些明显的凹陷区域，称为初生纹孔场）。纹孔——次生壁的生长不均匀地附加在初生壁上而形成的孔隙。一个纹孔由纹孔膜和纹孔腔所组成。细胞壁是植物细胞特有的结构。单纹孔纹孔具缘纹孔细胞的原生质丝通过这些初生纹孔场上的小孔，与相邻细胞的原生质体相连。这种相邻二细胞间通过壁上小孔的原生质丝称为胞间连丝。是细胞原生质之间的物质和信息发生直接联系的桥梁。纹孔、胞间连丝的存在，有利于细胞与环境以及细胞之间的物质交流。四、后含物细胞代谢活动的产物，主要是没有生命的贮藏物质（光合作用产生的葡萄糖通常转化成不溶解的贮藏物质）。(一)淀粉：直链淀粉和支链淀粉的混合物（它们都是由α-葡萄糖残基聚集成的长链化合物）。淀粉粒是在造粉体上形成的，形成时，直链淀粉和支链淀粉围绕一个核心由内向外交替累积而成。碘液可以鉴定淀粉，直链淀粉遇碘显深蓝色，直链淀粉显红色至紫色，所以淀粉遇碘液显蓝紫色。不同植物的淀粉粒不同（形状、大小）(二)蛋白质：晶体状、颗粒状在豆科、谷类和油料植物的种子中，蛋白质常以糊粉粒而存在。糊粉粒能溶于水，实验装片时，要用甘油取代水，蛋白质可被碘染成暗黄成。糊粉粒是一种发亮的球形颗粒，水稻、小麦的种皮下是糊粉层。(三)脂肪和油类：含能量最高而体积最小的贮藏物（呈球体贮存在选油体中，或游离在细胞质中）。脂肪遇苏丹IV酒精显橙红色，遇锇酸呈黑色，这是脂肪的特征反应。单晶(四)晶体（P36）针晶簇晶第二节植物细胞的繁殖细胞繁殖：细胞产生新细胞的过程。无丝分裂有丝分裂减数分裂细胞分裂，就单细胞植物来讲，每经一次分裂就增多一个新个体，对于多细胞植物，细胞分裂为植物体的组建提供了所需的细胞。对植物生活和后代繁衍有重大意义。一、无丝分裂比较简单，多出现于低等植物，高等植物的某些器官中也有无丝分裂，如：甘薯的块根、马铃薯的块茎等。无丝分裂依其核的形态变化，可分为许多类型。如横缢、出芽等。核与核仁先拉长，中部横缢，断裂为二个核，在二核间产生新细胞壁，最后形成二个子细胞。