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《植物学》1绪论一、植物界的类群及多样性（一）、地球生命的起源1-创世说；2-自然发生说；3-天外起源说。目前被普遍接受的是通过“前生命的化学进化”过程，由非生命物质产生，并经长期进化延续至今，即“生命的进化起源说”。（二）、生物界的划分对于生物界划分出现如下系统:1〉两界系统：18世纪瑞典植物学家林奈(C.Linnaeus)根据能运动还是固着生活、吞食还是自养把生物界划分为两界。两界系统动物界(Animalis)（能运动，异养）；植物界(Plantae)（固着，具细胞壁，自养）。2〉三界系统：19世纪前后，由于显微镜的广泛使用，人们发现有些生物兼具有动、植物的特征。据此1886年由赫克尔(E.Haeckel)提出三界系统，把具色素体、眼点、鞭毛、能游动的单细胞低等植物独立为一界，加入原生生物界。原生生物界(Protista)菌类、低等藻类、水绵三界系统植物界动物界3〉魏泰克的四、五界系统1959年美国的魏泰克（whittaker）将真菌从植物界中分离出来，提出了四界系统，原生生物界四界系统植物界真菌界(Fungi)动物界1969年，美国的魏泰克（whittaker）将细菌和蓝藻从原生生物界中独立分出，而把生物界划分为五界系统：原核生物界(Monera)（蓝藻，细菌）原生生物界五界系统植物界真菌界动物界4〉六界系统：1979年陈世骧根据生命进化的主要阶段，将生物分成3个总界的六界的新系统。病毒细菌界六界系统蓝藻界植物界动物界真菌界（三）、植物界的六大类群（二界系统）藻类、菌类、地衣、苔藓、蕨类、种子植物《植物学》2种子植物是现今世界上种类最多，形态构造最复杂，和人类经济生活最密切、最进化的一类植物。全部树木和绝大多数经济植物都是种子植物，本课程的形态解剖部分将着重讨论种子植物的结构。（四）、植物的多样性（1）种类繁多，数量浩瀚（2）分布广泛（3）形态结构多种多样（4）营养方式多样光和自养植物、化学自养植物、寄生植物、腐生植物（5）生命周期差别很大细菌为20-30min；草本类型多为一年、两年生植物；多年生种子植物，其中木本树龄可达成百上千年。如非洲的龙血树树龄可达8000年。(五)、我国植物资源的丰富性我国植物资源丰富，仅记载过的高等植物就约3万种，占世界高等植物的1/8，是植物种类最丰富的国家之一，仅次于马来西亚和巴西，居第三位。二、植物在自然界中的作用及与人类的关系（一）植物是自然界的第一生产力（光合作用）1)有物质生成2）有能量积蓄3）有有OO22放放出出：（二）植物在自然界物质循环与生态平衡中的作用植物的合成和矿化作用使自然界的物质运动包括生命的延续和发展从而得以循环往复。例如碳素循环(Carboncycle)中通过光合作用使大气中的二氧化碳保持平衡;通过生物固氮作用(biologicalnitrogenfixation)维持氮素循环(nitrogencycle)。总之，在物质循环中，只有通过动物和植物等生物群体的共同参与才能使物质合成和分解、吸收和释放协调进行，维持生态上的平衡和正常发展。（三）、植物界是植物种质保存的天然基因库种质：决定植物“种性”并将其丰富的遗传信息从亲代传递给子代的遗传物质总体。大到一个遗传原种的集合体，小到控制个别遗传性状的某一基因片段。全世界现有植物50多万种，高等植物23万多种，经过人类驯化的约有2000多种。值得一提的是种质资源的流失是很严重的。自地球形成至今90%以上的生物种类已经不存在了。（四）、植物对环境的保护作用（1）植物具有净化大气、水体、土壤以及改善环境的作用（2）植物对环境的监测（环保）：通过利用某些植物对有毒气体的敏感性作为环境污染程度的指示。（3）植物具有水土保持的作用：植被覆盖特别是森林植被具有涵养水源、水土保持、防风固沙的作用。三、植物学的发展概况及分科（一）、植物学发展简介1、我国是研究植物最早的国家a、早在四、五千年前就积累了有关植物的知识。春秋的《诗经》记载描述了200多种植物。b、晋代嵇含的《南方草木状》是我国最古老的地方植物志。c、明代李时珍著《本草纲目》，详细描述了1880种药物，其中一半以上是药用植物。d、清代吴其濬《植物名实图考》记述了1714种栽培植物和野生植物，积累了丰富的植物学知识。e、十九世纪中叶，李善兰（1811—1882）与外人合作编译《植物学》一书，该书是根据英国林德勒（J.Lindley1799—1865）的《植物学纲要》中的重要篇章编译而成，共八卷，为我国第一部植物学译本。2、国外植物学的发展：a、最早可追溯到古希腊亚里士多德首创欧洲的植物园和德奥弗拉斯（前370—前285）所著《植物的历史》和《植物本原》。《植物学》3b、瑞典植物学家林奈（1753）发表了植物种志，创立了植物分类系统和双名法，为现代植物分类学奠定了基础。c、19世纪德国植物学家施莱登和动物学家施旺（1808—1882）首次提出细胞学说，使生物学向微观世界推进。d、英国博物学家达尔文（1809—1882）发表的《物种起源》一书，提出了生物进化论的观点，引导生物学向宏观世界发展。从19世纪后期到20世纪以来，随着近代物理学、化学的发展，生物学正沿着微观和宏观的研究深入，形成了细胞生物学、分子生物学等许多新的分枝学科。近20年来，生命科学突飞猛进，宏观方面，采用先进的技术，如遥感技术，进一步揭示植物间的分布和演化规律，微观方面分子水平上对生命活动本质进行研究。(二）植物学研究内容及分科1、植物学定义：是研究植物界和植物体的生活和发展规律的科学。2、植物学研究内容：植物的形态构造、生理机能；生长发育规律；植物与环境的相互关系以及植物分布的规律；植物的进化与分类和植物资源利用等方面。3、植物学分科a、植物形态学plantmorphology植物细胞学plantcytology植物解剖学plantanatomy植物胚胎学plantembryologyb、植物分类学planttaxonomyc、植物生理学plantphysiologyd、植物遗传学plantGeneticse、植物生态学plantecology和地植物学geobotany随着物理学、数学、化学等学科的发展，电子显微镜、电子计算机、激光以及其他技术的应用，近年又形成许多新的分科。如，分子生物学、植物细胞生物学、植物发育生物学、分子植物学、分子遗传学。（三）植物学的研究方法研究方法：描述、比较、实验学习方法：预习—听讲—复习—实验—考试。（四）植物学与专业的关系植物学是一切以植物为生产或研究对象的专业的重要基础课，生物科学、生物工程、生物技术、林学、森保、园林、环境等专业以后还要学习植物生理学、生态学等，植物学是学好这些课程的基础。第一章植物细胞§1、1关于植物细胞的认识一、植物细胞是构成植物体的基本单位二、细胞的研究史1、细胞学的创立时期1665年，英国人虎克发现细胞（Cell)德国植物学家施莱登（1838）和动物学家施旺（1839）共同提出了细胞学说，细胞学说被称为十九世纪自然科学的三大发现之一。２、细胞学的经典时期（1875—1898）受精现象（1875）、动植物细胞有丝分裂（1880）、动植物减数分裂（1883、1886）、植物受精现象（1888）、线粒体（1894）、高尔基体（1898）、被子植物双受精现象相继发现。3、实验细胞学时期（1898—1953)《植物学》41900年孟德尔遗传定律的（重新）发现（1865）1924年孚尔根等首次介绍了DNA反应的方法。1934年本斯米等用超速离心机将细胞内线粒体分离出来。1953年，DNA双螺旋结构的模型发现，奠定了分子生物学基础。4、分子/现代细胞学时期（1953—现在）1961年，通过尼伦堡等人的研究，确立了每一种氨基酸的“密码”。DNA双螺旋结构的阐明被认为是20世纪以来自然科学的重大突破之一，使细胞的研究进入一个新的现代细胞学阶段，使细胞的研究从超微水平发展到分子水平阶段，并相应产生许多新兴分枝学科如细胞分子生物学，细胞工程学以及带有综合特点的细胞生物学等。分子水平的研究，目的是认识讨论生命活动的本质和规律，从单纯观察发展到用实验方法来研究细胞，使人类进入有目的的改造细胞的阶段三、细胞的多样性1、形状多样（与其功能相适应）游离的生长在疏松组织中的细胞---球形、椭圆形(皮层细胞、髓)；起保护作用的细胞---多面体，彼此嵌合紧密(表皮细胞)；起支持和疏导作用的细胞---圆柱形、纺锤形(韧皮部、木质部细胞)。2、细胞大小差异很大：高等植物细胞直径：数μm—数十个μm，多数15—30μm。0.1—0.15μm。1mm，肉眼可见，最长的棉花纤维细胞长可达650mm。四、原核细胞(procaryoticcell)（1）无核膜，仅有些比较集中的核区；（2）核区内分布环状DNA丝；（3）细胞质内无内质网、线粒体、高尔基体等细胞器的分化。（4）细胞质内有游离的质粒（plasmid)，是裸露的核外DNA，可遗传。枝原体、细菌、放线菌、蓝藻等低等植物由原核细胞构成。五、非细胞结构的生命—病毒(virus)病毒:无细胞结构，有生命的特殊有机体（1）大小：比细菌小，比Pr大，介于100—3000Å之间。（2）组成：Pr外壳包围着核酸芯子（3）形状：在电镜下病毒的形状、大小差异很大。（4）生活方式：不能在非生命物质上生长而需在活的有机体上生存，能感染细菌、动物和植物形成动植物病害。因此，病毒是简单原始的生命形式，细胞是生物有机体发展到一定阶段的产物。§1、2植物细胞的构造与功能一、原生质及其理化性质（一）原生质protoplasm—泛指细胞内有生命的物质，是细胞结构和生命活动的物质基础。（组成成分，名称）（二）原生质的化学组成（1）、水和无机盐A、水结合态（结构部分）游离态（溶剂）一般旺盛生长的幼苗及嫩叶中含水量较高，（60-90%），衰老的叶子含水量低，休眠种子含水量最低，只占鲜重的10—14%。《植物学》5B、无机盐---植物生命活动中不可缺少的物质Fe、Mg—与叶绿素形成有关S、N、P—与Pr的合成有关（2）、蛋白质（Protein）（三级结构）Pr是以氨基酸为单位构成的长链分子，分子量很大，可从五千到百万以上。Pr占原生质干重60%。Pr按其功能分为三类：Pr：组成原生质的结构物质Pr：催化作用（专化性、高效性、多样性：植物中有2000多种）Pr：贮藏的营养物质（3）核酸（nucleicacid）(DNA)：分布于细胞核中核糖核酸(RNA)：分布于细胞质中是遗传信息的携带者。（4）脂类(lipid)：甘油+脂肪酸它们都是长链化合物，但分子链比核酸短的多。功能作用：①结构物质（如磷脂与Pr结合构成生物膜系统）。②形成角质、木栓质、蜡，参与细胞壁形成（脂类具疏水性，不透水）。（5）糖类(saccharide)(CH2O)n.:①是光和作用的产物，是细胞进行代谢活动的能源。②同时也是构成原生质、细胞壁的主要物质③合成其它有机物的原料:核糖(五碳糖)、脱氧核糖(五碳糖)、葡萄糖(六碳糖)双糖：蔗糖、麦芽糖多糖：纤维素、淀粉、果胶物质（6）其它生理活动物质：酶、维生素、激素、抗菌素总之，组成原生质的化学元素：大量元素：C、H、O、N占植物鲜重大，约99%以上，另外还有K、P、Ca、S、Fe等微量元素：B、Cu、Mn、Zn、Na、Cl等十几种（三）原生质的物理性质：1）无色半透明半流动状态的粘稠液体,比重比水大。2）是一种亲水胶体。3）原生质胶粒带有电荷,它使原生质具很大的吸水力及对物质的吸附作用,如胶体破坏，原生质也就丧失活性，失去生命特性。（四）原生质的生理特性：具有生命现象，即具新陈代谢的能力（同化--光和；异化--呼吸）。二、原生质体(protoplast）——指活细胞中细胞壁以内各种结构的总称（结构名称）。植物细胞在显微镜下可明显区分为：细细胞胞质质++细细胞胞核核《植物学》6（一）细胞质：（cytoplasm）1、质膜（plasmalemma;plasmamembrane）细胞质紧帖细胞壁的膜状结构，也叫细胞膜。A、主要成分：磷脂（55—57%）和蛋白质