植物学--植物的细胞和组织

1、高中生物奥林匹克竞赛辅导,赣州中学 张文斌,生物奥林匹克竞赛简介,（1）全国中学生生物学联赛 时间：每年5月第2周的星期日上午9：0011：00 内容：1细胞生物学、生物化学、微生物学 25% 2植物和动物的解剖、生理、组织和器官的结构与功能 30% 3动物行为学、生态学 20% 4遗传学与进化生物学、生物系统学 25% （2）全国中学生生物学竞赛（CBO） 时间：每年8月在承办地举办全国生物学竞赛 （3）全国中学生生物学冬令营 （4）国际生物奥林匹克竞赛（IBO）,生物奥林匹克竞赛考试范围 、细胞生物学（25%） 细胞的结构和功能：化学成分、细胞器、细胞代谢、蛋白质合成、生物膜的特点、有丝分裂和减数分裂、微生物学、生物技术 、植物解剖和生理（重点是种子植物）（15% ） 组织和器官的结构和功能、光合作用、呼吸作用和气体交换、水分、矿物质和同化物的运输、生长和发育、生殖（包括蕨类和苔藓） 、动物解剖和生理（重点是脊椎动物）（15%） 组织和器官的结构和功能、消化和营养、呼吸作用、血液循环、排泄、调节（神经的和激素的）、生殖和发育、免疫 、动物行为学（5%） 行为的体系、行为的原因、争斗

2、行为、学习行为 、遗传学与进化（15%） 突变和渐变、孟德尔遗传、多等位性、重组、伴性遗传、哈迪一温伯格定律、演化的机理 、生态学（15%） 生态系统、食物关系、能流、生物地球化学循环、演替、种群结构和动态、生物圈和人 、生物系统学（10%）,植物解剖生理学,植物形态学研究植物的形态结构及其 发生、发育规律的科学 植物生理学研究植物的生长发育、 代谢调控等生命活动规律 及机理的科学 植物系统学研究植物种类划分、 探索植物类群间的亲缘关系， 建立植物的自然分类系统 植物生态学研究植物与环境相互关系,1.植物的细胞 在自然界，各种各样的植物，都是由细胞构成的。细胞不仅是植物结构单位,也是功能单位。 1665年,英国人Hooke用他改进的显微镜观察软木的结构,发现并命名了细胞。 德国植物学家Schleiden.M.J,和动物学家Schwan.T,于1838年,提出细胞学说。 植物细胞： 细胞壁（cell wall） 细胞膜（质膜） 原生质体（protoplast） 细胞质 细胞核 后含物,区分：原生质，原生质体，原生质层，原生质滴？,1.细胞壁(cell wall),1细胞壁的分层 胞间层(

3、中胶层) 由果胶质组成 初生壁 由纤维素构成骨架，半纤维素、果胶质等参与形成 次生壁 由纤维素构成骨架，半纤维素、木质素等参与形成 （绝大多数生活的植物细胞只有胞间层和初生壁）,细胞间的联系 一个复杂的多细胞生物体，各细胞之间不是单独存在的，它们之间必须有交流和协作，共同完成复杂的生命活动。在动物体内，细胞之间能进行直接的物理接触，但在植物体内，由于细胞壁的存在，这种接触无法进行。,（1）纹孔：在初生壁上有一些明显凹陷的区域，其中有胞间连丝通过，该区域称为初生纹孔场(primary pit field，或叫原纹孔)。在次生壁形成时，往往在原有的初生纹孔场处不形成次生壁，留下各种形状的小孔，即纹孔。相邻两细胞的纹孔常常成对存在，称为纹孔对(pit pair)。纹孔有利于细胞间的沟通和水分的运输。,单纹孔(simple pit),具缘纹孔(bordered pit),半缘纹孔(half bordered pit),纹孔的类型,单纹孔(simple pit)：结构简单，次生壁不拱出纹孔腔外，所形成的纹孔口底同大。,具缘纹孔(bordered pit)：结构比较复杂，纹孔四周的次生壁拱出纹孔腔

4、之外，从正面观察，具缘纹孔出现大小两个同心环，小环是纹孔口的轮廓，大环是纹孔腔底部的影像，也就是纹孔膜的边缘。,纹孔,（2）胞间连丝 相连的生活细胞之间，细胞质常以极细的细胞质丝相互联系，这种穿过胞间层和初生壁的细胞质丝称为胞间连丝。相邻细胞的质膜通过胞间管道连接，内质网也通过胞间连丝相连。,细胞连丝的分布和超微结构,细胞间隙：在细胞生长过程中，细胞壁的中胶层部分溶解，形成一些空腔，称为细胞间隙。具有运输、通气、贮藏气体的作用。 共质体运输：共质体：由胞间连丝把无数原生质体连成一个连续的整体。通过共质体的物质运输称为共质体运输。 质外体运输：质外体是原生质以外的胞间层、细胞壁、细胞间隙及导管空腔组成的空间。通过质外体的物质运输称为质外体运输。,细胞壁的特化,续表,原生质的化学组成 构成细胞的生活物质为原生质，它是细胞活动的物质基础。 1、水和无机盐 2、有机化合物 蛋白质 核酸 脂类 糖类,1、细胞膜 生活的细胞原生质外表，都有一层膜包围，称为细胞膜或质膜。质膜横断面在电镜下呈现“暗-亮-暗”三条平行带，暗带为蛋白质分子组成，亮带为脂类物质组成。,细胞膜的电镜照片,2、细胞质: 位于细

5、胞膜和细胞核之间，可分为胞基质和细胞器。胞基质是包围细胞器的细胞质部分。细胞质内的细胞器种类很多。,质体 质体是植物细胞特有的细胞器，幼期未分化成熟的，成为前质体。 分化成熟的质体可根据其颜色和功能不同，分为叶绿体、有色体和白色体三种主要类型。在植物发育过程中，质体可以相互转化。,有色体 有色体含有类胡萝卜素。类胡萝卜素包括：叶黄素（黄色）、胡萝卜素（橙黄色），部分植物的花瓣，成熟的果实，胡萝卜的贮藏根，衰老叶片都存在有色体。有色体的形状有球形和不规则形状。,白色体 白色体不含色素，存在于甘薯、马铃薯等植物的地下贮藏器官中。按照功能不同，可以分为：造粉体、造油体和造蛋白质体。,在一定条件下，一种质体可以转化成另一种质体。,有色体,叶绿体,白色体,前质体,光照,黑暗,线粒体 线粒体是进行呼吸作用的主要细胞器。电镜观察，线粒体是双层单位膜构成， 内膜形成片状或管状的内褶，称为嵴。内膜及其所在的嵴的内表面，均匀地分布有形似大头针的结构，称为电子传递粒。,线粒体的结构,线粒体的电镜照片,核糖体 生活的细胞中都存在核糖体，它是合成蛋白质的主要场所，存在于胞基质，内质网等处。核糖体结构上为两个近半

6、球形而大小不等的亚单位结合而成的，常几十个到几百个聚合在一起，成为多聚核糖体。,单核糖体模型,多聚核糖体电镜图,内质网 细胞内存在内质网，它是由膜围成的扁平的囊、槽、池或管，形成互相沟通的网状系统。 内质网的外表面有的结合有核糖体，称为粗面型内质网（rER），有的没有，成为滑面型内质网（sER）。,内质网结构,内质网透射电镜照片,高尔基体 高尔基体是一叠由平滑的单位膜围成的囊组成。高尔基体是动态结构，有形成面和成熟面，与细胞壁的形成有关。,高尔基模式图,高尔基体透射电镜照片,液泡 液泡是由单位膜构成的细胞器。液泡的膜称为液泡膜，液汁称为细胞液。幼期细胞，液泡很小，但随着细胞生长，液泡长大。小液泡逐渐合并为大液泡，位于细胞中央。液泡的功能为：渗透调节、贮藏和消化,洋葱根尖的细胞液泡演进过程,溶酶体 溶酶体是分解蛋白质、核酸、多糖的细胞器，由单层单位膜构成，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。,溶酶体图解,微体 微体也由单位膜包围的。呈球形，在植物细胞中，已明确的两种微体是过氧化物酶体和乙醛酸循环体。过氧化物酶体常和叶绿体，线粒体结合在一起，执行光

7、呼吸。乙醛酸循环体存在于油料植物种子中，脂肪经它含的几种酶逐步分解。,叶肉细胞内的过氧化物体,乙醛酸循环体外形图,微管 普遍存在细胞中，由两种结构不同的球状蛋白-微管蛋白组成。 在细胞内，微管有多方位的功能: 质内分布起支架作用，使细胞维持一定形状。 参与分裂纺锤丝。 对细胞的生长和分化起作用。 影响胞内物质的运输和胞质运动。 参与构成低等植物的纤毛，鞭毛。,各种类型的微管,3、细胞核 是生活细胞中最显著的结构，细胞内的遗传物质DNA，几乎都存在于核内，为细胞的控制中心。 细胞核的形态多种多样。细胞核的结构，随细胞周期的改变而变化，可分为分裂期和间期。间期核可分为核膜、核仁和核质。核膜为双层膜、上有核孔，核孔的物质进入并非自由，而是受某些机制调节。核仁常有一个或几个，是细胞内形成核蛋白亚体的部位。形状因不同部位而不同。 核质可分为着色的物质-染色质和不着色的部分-核液。染色体为核酸和蛋白质的复合体 。,植物细胞的后含物,植物细胞在代谢过程中，不仅为生长分化提供营养物质和能量，同时还能产生代谢中间产物，贮藏物质和废物等。这些称为后含物。,1、淀粉 淀粉是植物细胞中最普遍的贮藏物质,常呈颗

8、粒状，称为淀粉粒。光合作用产生的葡萄糖在叶绿体中聚合成同化淀粉转成可溶性糖类，运输到造粉体中，由造粉体将它们再合成为贮藏淀粉。淀粉粒中间有脐，围绕脐形成许多同心的轮纹。淀粉有单粒、复粒和半复粒。 淀粉和碘的显色机理直链淀粉遇碘呈蓝色，支链淀粉遇碘呈紫红色,光镜下的淀粉粒（未染色）,光镜下的淀粉粒（染兰色）,马铃薯块茎中的淀粉粒,小麦颖果的横切面,糊粉粒,蛋白质：贮藏蛋白质常以糊粉粒的形式存在于细胞质中，遇碘呈黄色反应。,蓖麻的糊粉粒,2、蛋白质 贮藏蛋白质以多种形式存在于细胞质中。 禾本科植物籽粒糊粉层中，存在糊粉粒。蓖麻、油桐的胚乳糊粉粒内，除无定形蛋白质外，还含有蛋白质拟晶体和非蛋白质的球状体。,3、油和脂肪 植物细胞中，油和脂肪或多或少都存在，但通常是存在油料植物种子或果实中，由造油体合成。 如花生、大豆、油菜的子叶，蓖麻的胚乳，都含有大量脂肪，可用苏丹染色橘黄色反应。,植物含油和脂肪模式图， 人工做的蓖麻种子，含有脂肪的染色层,4、单宁和色素 单宁是一类酚类化合物，存在于细胞质、液泡和细胞壁中，在叶、周皮，维管组织以及未熟的果肉细胞中。被认为有保护作用。用刀切开苹果后变黑，证明

9、有单宁。 植物细胞中的色素，除存在于质体中的叶绿素、类胡萝卜素，还有存在于液泡中的一类水溶色素，称为花色素苷和黄酮或黄酮醇，在部分植物的花瓣以及果实细胞中有这类色素。花色素苷显示出颜色因细胞液的pH值而异。,单宁沉积物,叶脉,5、晶体 在许多植物细胞中，无机盐常形成各种结晶，其中大多数是草酸钙结晶，少数为碳酸钙结晶。一般认为，结晶是由细胞中代谢废物沉积而成的。草酸钙形成结晶后，成为不溶于水的物质，对原生质体没有毒害。,单晶,针晶,簇晶,木材中的草酸钙方晶,植物组织(tissue),分生组织 保护组织 薄壁组织 成熟组织 机械组织 输导组织 分泌组织,(永久组织),一、分生组织(meristem) 位于植物的生长部位，具有持续或周期性分裂能力的细胞群，称为分生组织。分生组织的细胞排列紧密，细胞壁薄，细胞核相对较大，细胞质浓，细胞器丰富。根据分生组织在植物体内的位置不同，可将分生组织分为顶端分生组织、侧分生组织和居间分生组织三类:,分生组织的类型,1、顶端分生组织 顶端分生组织存在于根尖和茎尖的分生区部位，由短轴或近于等径的胚性细胞构成，细胞排列紧密，能较长时期地保持旺盛的分裂能力。,顶端分生组织,侧生分生组织,2、侧分生组织 侧分生组织包括维管形成层和木栓形成层，它分布于植物体的周围，平行排列于所在器官的边缘。侧分生组织细胞的形状为长轴形和等径状，其功能是使植物体变粗。,3、居间分生组织 居间分生组织分布于成熟组织之间，进行一段时间的分裂活动后失去分裂能力，完全分化为成熟组织。例如，水稻、小麦的节间基部都有居间分生组织存在。,居间分生组织,此外，也可根据来源将分生组织分为原分生组织、初生分生组织和次生分生组织三类： 原分生组织位于根尖和茎尖的顶端，由一群胚性的原始细胞组成，能长期地保持分裂能力。初生分生组织由原分生

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