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植物学2


第一章

植 物个体发育的基础: 细胞与组织

植物细胞 植物细胞的增殖 植物组织

第一节

植物细胞

细胞的发现:1665,英国人,虎克。 细胞学说:1838-1839,施莱登(植物学家)、施旺 (动物学家)提出一切动植物都是由细胞组成的。 十九世纪自然科学三大发现:能量守

恒与转化定律 (恩格斯) 生物进化论 细胞学说 分辨率:肉眼——0.1mm 光学显微镜——0.2μm 电子显微镜——2? 细胞的概念:细胞是构成植物体的基本单位。

细胞的形状

细胞的大小:几个μm——数十个μm(高等植物) 棉花纤维:650mm; 枝原体;0.1-0.15 μm 原核细胞与真核细胞: 非细胞结构的生命:病毒

植物学上常用的长度单位和符号
长度单位换算表 cm mm ? m nm ?

1cm
1mm 1? m 1nm

1
10-1 10-4 10-7

10
1 10-3 10-6

104
103 1 10-3

107
106 103 1

108
107 104 10

1?

10-8

10-7

10-4

10-1

1

植物细胞的基本构造

一、原生质及其理化性质 成分:水、无机盐、蛋白质、核酸、脂类、糖类。 二、原生质体

(1)细 胞 核

(2)细胞膜(质膜):单位膜,80?。 (3)胞基质

(4)线粒体

(5)质体

有色体及白色体

(6)内质网

(7)高尔基体

(8)其它细胞器: 溶酶体:单层膜,内含酸性水解酶、圆球形 微体:单层膜,内含氧化酶,圆形、椭圆形或亚 铃形 圆球体:单膜(半单位膜),内含脂肪酶,种子 植物细胞常见。 核糖体:无膜结构。 微管

细胞骨架:

微丝 中间纤维

溶 酶 体

溶酶体为单层膜围成的小泡,是分解蛋白 质、核酸、多糖的细胞器。内含多种水解酶, 可分解从外面进入到细胞内的物质,也可消化 局部细胞器或整个细胞。 在植物细胞中很多其它的细胞器也具有溶 酶体的功能:液泡、糊粉粒、圆球体等。





微体也是由单位膜包围的,呈球形。 植物细胞中分为两类:过氧化物酶体和乙醛酸循环体。 过氧化物酶体含有过氧化氢酶等,存在于叶片细胞中, 常和叶绿体、线粒体结合在一起,参与光呼吸,还与解 除过氧化氢毒性有关。

叶肉细胞内的过氧化物体

乙醛酸循环体存在于油料植物种子中,含有 乙醛酸循环酶系,在种子萌发时将子叶中的脂肪 转化成糖。

乙醛酸循环体外形图

液泡的形成
细胞内含物

细胞质运动

三、细胞壁
形成:由原生质体分泌的物质形成,在细胞分裂过程 中已形成。成分:主要是纤维素、果胶质,还 有非纤维素的多糖、水和 蛋白质等其他物质。 功能:维持细胞形状,保护原生质体,影响植物的吸 收、保 护、支持、蒸腾、物质运输、分泌等 重要的生理活动。

(一)细胞壁的结构
1. 胞间层(中层)
形成:细胞分裂时产生。

特点:主要化学成分为果胶质或果胶酸钙、果胶
酸镁。

功能:连接相邻细胞、缓冲细胞挤压。

2. 初生壁 形成:细胞体积生长阶段时产生。

特点:由纤维素,少量半纤维素及果胶质组成,
薄、柔软。

功能:具弹性和可塑性,并可透水分和溶质。
3.次生壁 形成:细胞停止伸长生长以后时产生。 特点:由纤维素和其他非半纤维素物质如木质组成。

功能:机械支持。

纹孔 概念:细胞壁增厚时留有不增厚的薄壁组织区域,

常成对着生。
功能:细胞间水分和物质交换的通道。

类型:单纹孔
具缘纹孔

半具缘纹孔

胞间连丝:生活细胞之间的相互联系 的细胞质丝。

(二)细胞壁的特化
1. 木质化

2. 角质化
3. 矿质化 4. 木栓化 5. 黏液之化 (三)细胞后含物
1.贮藏物质 2.生理活性物质

3.晶体

光镜下的淀粉粒(染兰色)

光镜下的淀粉粒(未染色)

植物含油和脂肪模式图, 人工蓖麻种子,含有脂肪的染色层

植物细胞的构造
细胞壁 植 物 细 胞 原生质体
后含物(内含物) 生理活 性物质 储藏营 养物质 其他 物质

胞间层 初生壁 次生壁
细胞质和膜系统 内质网 线粒体 白色体 质体 叶绿体 核糖体 有色体 高尔基体 溶酶体、圆球体 微管、微丝 核膜 细胞核 核质 核仁

蛋白质 脂肪 淀粉 (糊粉粒) (油滴) (淀粉粒)

第二节

植物细胞的繁殖

一、细胞周期 从细胞分裂结束开始到下一次细胞分裂结束之前 的 时期。分为 1. G1期:DNA合成前期,2C细胞合成RNA、蛋白 质和 磷脂。 2. S期:DNA合成期,DNA含量由2C-4C增加, RNA、 蛋白质合成继续。时间最长。 3. G2期:DNA合成后期, 4C,继续合成RNA、蛋 白 质。 4. M期:有丝分裂期,最短。

二、染色质和染色体
染色质:间期细胞核内由DNA和组蛋白等组成的 细丝状结构。 染色体:有丝分裂过程中染色质高度螺旋化、折 叠缩短变粗的结构。 染色体组型:一种生物的体细胞具有一定数目和 大小、 形状的染色体,这些特征的 总和叫-。 二倍体:2n=24(油松),2n=38(杨树) 单倍体:n=12 (油松)

三、有丝分裂
特点: 1. 发生在植物根尖、 茎尖及幼嫩细胞中。 2. 两个过程:一是核 分裂,二是胞质分 裂。 3. 分裂结果形成两个 子细胞。

四、减数分裂

减数分裂特点:
1. 发生在植物的生殖过程中。 2. 形成的子细胞其染色体数目为母细胞的半数。 3. 由两次连续的分裂完成,形成四个子细胞称 为四分体。 4. 染色体有配对、交换分离等现象。

五、无丝分裂
特点:发生在植物产生愈伤组织部位以及一些 胚乳形成过程中。

第三节
植物细胞的分化

植物组织

植物组织
纬管束

一、

植物细胞的分化

(一)细胞分化和细胞周期 细胞生长:细胞分裂形成子细胞后发生细胞体积和重 量的增长。 细胞分化:同源细胞逐渐变为结构、功能和生化特征 相异的细胞的过程。

细胞周期 从细胞分裂结束开始到下一次细胞分裂结束之前 的 时期。分为 1. G1期:DNA合成前期,2C细胞合成RNA、蛋白质和 磷脂。(Gap1) 2. S期:DNA合成期,DNA含量由2C-4C增加, RNA、 蛋白质合成继续。时间最长。(Synthesis) 3. G2期:DNA合成后期, 4C,继续合成RNA、蛋白 质。(Gap2) 4. M期:有丝分裂期,最短。

周期蛋白(cylins) 有丝分裂细胞周期蛋白依赖性激酶(CDKs) M G2 G1

G0

S
细胞周期

细胞程序性死亡(programmed cell death PCD) 细胞凋亡(apoptosis)

(二)细胞全能性: 脱分化:

幼嫩细胞

分化 脱分化

成熟细胞

二、植物组织
植物组织:在个体发育中来源相同、功能相同、形态

构造相似的细胞群称为组织。
器官:由各种不同的组织组合在一起形成植物的器 官。 细胞

组织

器官

(二)

植物组织的类型
薄壁组织 厚角组织 厚壁组织 分泌组织 表皮 木质部 韧皮部 周皮

分生组织

简单组织

非分生组织 (成熟组织 或永久组织) 复合组织

1.分生组织(形成组织)
(1)按来源与发展可分为: 原分生组织 位置:根尖与茎尖的最先端。 来源:胚性细胞 特点:细胞小,细胞壁薄,质浓,核大,并含 有线粒体等细胞器,无液泡; 排列紧密, 无胞间隙。 功能:较长期保持分裂机能。

初生分生组织
位置:根尖与茎尖的先端,原分生组织之后。

来源:胚性细胞
特点:原分生组织衍生而来。

功能:保持分裂机能;开始分化。
原表皮——表皮

原形成层——维管组织
基本分生组织——皮层、髓

次生分生组织
位置:裸子植物、木本双子叶植物根与茎的侧面。 来源:由初生分生组织产生的薄壁组织在一定条件 下恢复分裂机能形成的。 特点:与初生分生组织相似,包括 形成层与木栓 形成层。 功能:具分裂能力,使根茎增粗。

(2)按发生的部位 可分为:
顶端分生组织 包括:原分生组织与 初生分生组织 功能:使根茎伸长。 形成新叶,产 生腋芽,同时 有质的变化。

侧生分生组织——次生分生组织 居间分生组织 位置:节间、叶基部、花基部。 特点:同初生分生组织。 功能:使器官伸长。例:韭菜、葱叶生 长、竹子伸长。

2. 简 单 组 织
(1)薄壁组织(基本组织) 分布:植物体各处。 来源:顶端分生组织或侧生分生组织。 特点:生活的薄壁细胞,较大,近于等径。细 胞壁由 纤维素与果胶质组成,细内液泡 较大,原生质较少,含细胞器排列疏松, 具明显的胞间隙。 功能:同化、储藏、吸收、通气,并具有一定的 可塑 性。

分类:

同化组织(叶绿体)
通气组织(水生物)

贮水组织(仙人掌)
吸收组织(根毛细胞) 贮藏组织(淀粉)

传递细胞

(2)厚角组织
分布:正在生长或经常摆动的器官中。如幼茎、叶柄、 花梗和大的叶脉。草本茎中(南瓜)出现棱角。 特点:长形生活细胞,具叶绿体,细胞壁仅在一定部位 加厚,由纤维素和果胶质构成。

增厚方式:角增厚;板片状增厚。
功能:以生活细胞兼起支持作用;具有可塑性和延伸

性。
类型:真厚角、 板厚角、间隙厚角

厚角组织

厚壁组织

(3)厚壁组织
特点:细胞壁强烈次生增厚,增厚物质除纤维素外, 有的呈不同程度木质化,细胞腔狭长,成熟细 胞为死细胞。 分类:根据细胞形态不同,分为纤维、石细胞。

① 纤维 特点:细胞细长,两端尖细,略呈纺锤形,细胞壁极 厚,细胞腔小,纹孔小,缝隙状,死细胞。 分类:根据存在部位和细胞壁特化程度不同分为 韧皮纤维和木纤维。

韧皮纤维
分布:植物韧皮部、皮层、中柱鞘 特点:比其他纤维细胞长,横切面呈圆形、长圆 形或多角形,细胞腔小;细胞壁上具单纹孔; 次生壁主要由纤维素组成,木质化程度低, 细胞壁常存在同心纹层。 功能:韧性强,重要的纺织工业原料。

木纤维
分布:双子叶植物木质部中,木质部中主要成分。 特点:比韧皮纤维短;细胞壁上具变形具缘纹孔; 次生壁木质化。 功能:硬度大,抗压,增强支持力和坚固性;韧性 小,造纸原料。 分隔纤维:细胞腔中有横膈膜。 晶鞘纤维:一束纤维外测包含许多草酸钙方晶的薄 壁细胞所组成的复合体的总称,如甘 草、黄柏。

② 石细胞
分布:茎、叶、果实、种子。果皮、种皮中多。

特点:单个散生或群聚而生;形状多近于球形或多
面体形;石细胞壁极厚,木质化,渐次死亡。

细胞腔小;形成分枝纹孔道。
功能:增加组织坚硬度和支持力。

厚角组织与厚壁组织的区别与相同点
厚角组织 活细胞 局部纤维素增厚 厚 厚壁组织 死细胞 木质化全面增

区别

相同点:共同担负支持功能,合称机械组织

(4)分泌组织
概念:在某些植物体内或表面,具有分泌精油、树脂、
乳汁、蜜汁、粘液等分泌物的细胞或细胞群。

外分泌组织:分泌的物质排到体外,如腺毛、蜜腺、
盐腺。

内分泌组织:分泌物质贮在植物体内,或贮存在细胞
中(樟科植物的含油细胞);或贮在

胞间隙中(松树的树脂道)。

①外分泌组织 腺毛:表皮毛,由表皮

细胞向外延伸而
成,由头部和柄

部两部分构成。
分泌物:粘液或精油。

蜜腺:产生蜜汁。

②内分泌组织 分泌细胞:油细胞(杨树叶)

分泌腔(裂生分泌腔:当归;
溶生分泌腔:柑桔) 分泌道(树脂道) 乳汁管

树脂道

3、复合组织
(1)保护组织-表皮和周皮 分布:植物体各器官表面。 特点:一或数层细胞组成。 功能:控制蒸腾,防止水分过度丧失,防 止机械损伤, 避免其他生物侵袭。

①表皮组织 A 表皮 分布:整个植物体表面 特点:一层连续生活细胞组成, 不含叶绿体,但常有色体, 横切 面呈方形或长 方形,细胞排列 紧密.上有角质层或蜡被 功能:保护作用。

B.气孔 分布:表皮上穿插的许多小孔。 特点:双子叶植物:两个肾形的保卫细胞围成。 单子叶植物:两个保卫细胞(哑铃形)及两个 副卫细胞( 三角形或弓形)组成。 功能:植物与外界进行气体交换的通道。 开张机理:

C.表皮毛
分布:表皮 特点:表皮细胞向外延伸而成.可作为植物分类依据。 功能:加强保护;具有经济价值。

②周皮、皮孔、树皮 A.周皮 分布:老根、老茎外面。 特点:次生分生组织——木栓形成层活动产生 的次生保护组织。 功能:表皮受破坏后,周皮代替表皮起保护作用。
木栓层:栓化细胞构成,死细胞,不易透水、气 周皮 平周分裂——外 木栓形成层 平周分裂——内 栓内层:生活薄壁细胞构成

B.皮孔
分布:已形成周皮的茎上,突起各种形状的斑点。

特点:在气孔或气孔群下方产生。木栓形成层
充细胞。



功能:代替气孔,成为气体出入门户。

C.树皮
概念:在老树干上无数次周皮累积以及形 成层以外的韧皮部一起称为树皮。 生产上树皮:形成层以外所有部分,包括生 活韧皮部及所有周皮。 植物学上树皮:最新形成的木栓形成层以 外的部分,包括木栓层及所有死亡周皮。

4.木质部和韧皮部(输导组织)
分布:贯穿植物体各器官。 功能:运输体内水分和营养物质。 分类:根据功能和结构不同分为导管、管胞和筛管、 筛胞。
区别 功能 运输方向 自下而上 自上而下 分布 木质部 韧皮部 特点 死细胞 活细胞

导管、管胞:水分、无机盐 筛管、筛胞:有机物

(一)木质部
1.导管 分布:被子植物木质部。 特点:许多管状死细胞上下连接,端壁形成穿孔侧

壁木质化增厚。形成过程属于细胞程序性死
亡。单穿孔;复穿孔,穿孔板

功能:运输水分、无机盐。

类型: 环纹导管
螺纹导管 网纹导管

直径小,复穿孔,器官形成初期出 现,效率低。 直径大,单穿孔,伸长生长停止后 出现, 效率高。

梯纹导管
孔纹导管

寿命:数年 —十余年。

侵填体:防止菌类侵害,增加木材坚实度和耐 水性。

2.管胞
分布:蕨类和裸子植物木质部。
特点:一个细胞,狭长,两端尖斜,不具穿孔。

功能:运输水分、无机盐;支持功能。
类型:同导管。 3.薄壁组织:木薄壁细胞,贮藏淀粉等物质。 机械组织(木纤维)

(二)韧皮部
1.筛管 分布:被子植物韧皮部。 特点:多个细胞连接成管状 结构,具原生质体的生 活细胞。 功能:自上而下输送有机养料 伴胞;筛板; 筛孔 联络索 胼胝体

2.筛胞
分布:蕨类和裸子植物韧皮部 特点:单个细胞聚集成群,细长,直径小,末端尖 功能:通过侧壁上筛板行使输导机能。比较原始。 3.薄壁细胞:韧皮薄壁细胞,贮藏:蛋白质、晶 体、淀粉等。 机械组织:韧皮纤维

第三节

植物体内的维管系统

一、维管组织的概念
维管组织:在蕨类和种子植物器官中,有一种以输 导组织为主体,由输导、机械、薄壁等 几种组织组成的复 合组织。 维管束:维管组织在器官中成分离的束状结构存在 维管系统:植物体内各器官中的维管组织(或维管 束)互相 联系成强大的输导和支持系统

二、维管束的构成
韧皮部
蕨类或裸子植物:筛胞

被子植物:筛管、伴胞、韧皮纤维、 韧皮薄壁细胞

束内形成层:具分生能力
木质部 蕨类或裸子植物:主要为管胞

被子植物:导管、管胞、木纤维、 木薄壁细胞

三、维管束的类型
韧皮部 无限维管束 形成层 (开放维管束) 木质部 1.按有无形 成层来划分 韧皮部 裸子植物或 木本双子叶植物

有限维管束 单子叶植物 木质部 (闭合维管束)

2. 按韧皮部、木质部的排列方式来划分


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