植物学复习材料教案

结论

植物学(Botany)：主要研究植物的形态结构和功能、生长发育的基本特性、植物多样性及植物与环境之间的关系。

一、植物的多样性

1.植物总数：50余万种。

2.分布范围：极其广大。热带、温带、寒带至南北两极；平原、丘陵至高山：海洋、湖泊、沼泽至陆地。

3.细胞组成：单细胞、群体、多细胞。

4.演化趋势：水生到陆生，低等到高等，简单到复杂。

5.植物的功能：

绿色植物体内具有叶绿素，吸收太阳光能，呈现绿色一大类植物。光合作用。

非绿色植物：不具叶绿素的一大类植物。矿化作用。

二、植物界

生物的分界

地球上生活着的生物约有200万种，但每年还有许多新种被发现，估计生物的总数可达2000万种以上。

对这么宠大的生物类群，必须将它们分门别类进行系统的整理，这就是分类学的任务。

1.二界分类

公元前300多年，古希腊的亚里士多德将生物分为二界，

植物界

动物界

林奈(CarolusLinnaeus,1707—1778),1735年发表自然系统(SystemaNaturae)：植物界和动物界。

2,三界分类

1866年德国生物学家海克尔(E.Haeckel)提出三界分类法：

原生生物界：单细胞动物、细菌、真菌、多细胞藻类。

植物界

动物界

3.四界分类

由美国人科帕兰(Copeland)提出。

原核生物界：包括蓝藻和细菌、放线菌、立克次氏体、螺旋体、支原体等多种微生物。

原生生物界：包括原生动物和单细胞的藻类。

动物界

植物界

1959年，魏泰克(R.H.Whittaker)提出。

植物界，动物界，真菌界和原生生物界。

4.五界分类

1969年美国学者魏泰克提出五界分类法：植物界，动物界，真菌界，原生生物界和原核生物界

原核生物界：细菌、立克次体、支原体、蓝藻。

特点：环状DNA位于细胞质中，不具成形的细胞核，细胞器无膜，为原核生物。细胞进行无丝分裂。

原生生物界：单细胞的原生动物、藻类。

特点：细胞核具核膜的单细胞生物，细胞内有膜结构的细胞器。细胞进行有丝分裂。

真菌界：真菌，包括藻菌、子囊菌、担子菌和半知菌等。

特点：细胞具细胞壁，无叶绿体，不能进行光合作用。无根、茎、叶的分化。营腐生和寄生生活，营养方式为分解吸收型,

在食物链中为还原者。

植物界：包括进行光合作用的多细胞植物。

特点：具有叶绿体，能进行光合作用。营养方式：自养，为食物的生产者。

动物界：包括所有的多细胞动物。

特点：营养方式：异养。为食物的消费者。

5.六界分类

1977年，我国生物学家陈世腺提出了六界分类系统：

I非细胞生物

病毒界

n原核生物

细菌界

蓝藻界

in真核生物

植物界

动物界

真菌界

三、植物的重要性

（-）推动地球和生物的发展

地球约在46亿年前形成。原始的地球缺乏氧气，存在许多还原性气体如Hz、NH3、CH4、zm（HzO）,也可能自CO2>H2S

等。缺乏臭氧层的保护，紫外线辐射很强。

地球形成到5.7亿年前为前寒武纪。

在41亿年前出现最早的结晶矿物。

在38亿年前出现沉积岩。

20世纪50年代以前，古生物学家在前寒武纪地层找不到动植物化石。以后，科学家通过显微镜，找到并确认沉积岩中存

在微体古生物化石，是一些细菌、蓝细菌（蓝藻）等。

最早的生物化石存在于34亿年前的南非燧石层中，是一种能进行光合作用的蓝细菌。

（-）合成有机物质，贮存能量

光合作用，把简单的无机物、水和二氧化碳合成复杂的有机物（化学能）一一糖类，再进一步同化为脂类、蛋白质等物质。

（三）促进物质循环，维持生态平衡

氧的循环、碳的循环、氮的循环和其它元素的循环。

氮气变成含氮化合物；植物吸收合成蛋白质；动物食用后变成动物蛋白。

生物有机体死亡后，被分解为氨。一部分氨成为铁盐，一部分氨经硝化细菌的硝化作用形成硝酸盐，二者均可被植物吸收利

用。环境中的硝酸盐由反硝化细菌的反硝化作用再度释放出氮气和氧化亚氮。

（四）人类赖以生存的物质基础

1.衣食住行

2.农林业生产

植物多样性是天然基因库，是引种驯化和抗病育种等的宝贵资源。

3.工业

食品、制糖、油脂、纺织、造纸、橡胶、油漆、酿造、石油、冶金、煤炭等都需植物原料或参与。

4.医药

药用植物，生物碱，抗生素。

此外，水土保持、土壤改良、园林绿化、环境保护、污染治理等方面，植物资源的影响十分重要和深远。

（五）植物与人类的三大难题

人口、资源、环境是人类面临的三大难题。

能源耗费、资源枯竭、人口膨胀、粮食短缺、环境退化、生态因素失调都与植物资源的合理利用和保护有着直接或间接的关

系，因为植物在任何环境中，几乎都是唯一的、第一级生产者（有时是二级生产者）。

1.植物新能源研究：代替石油和煤。

2.作物品种选育：提高粮食和其它农产品产量。

3.保护植物资源：植被就是空调。

现状：世界高等植物濒危种类2〜2.5万种，占10%；

我国森林覆盖率16%。

措施：保护植被，永续利用；植树造林、绿化祖国：再造山川秀美的大西北、华北、东北、西南、东南，再造山川秀美的中

华，重塑地球形象。

四、植物学发展简史及今后的发展趋势

(-＞植物学发展简史

1.描述植物学时期

时间17世纪前

内容以认识和描述植物为主，积累植物学的基本资料和发展栽培植物。对农业栽培植物的发展起了重要作用。

方法以描述和比较为主。

重要事件

A公园前371-286,希腊，特奥弗拉斯托，植物的历史，植物本原，500多种植物

B16世纪末：意大利，西沙尔比诺，提出以植物生殖器官为分类基础。

C1665年，英,虎克发现细胞

D1690年，英,雷给物种下定义，依据花和营养器官的性状分类

2.实验植物学时期

时间18世纪到20世纪初

方法以实验方法为主，了解植物生命活动过程。

内容已形成植物形态学，植物分类学和植物生理学等分支学科。

重要事件

A18世纪，林奈，自然系统

B19世纪，德，施莱登和施旺，细胞学说

C达尔文，物种起源

D孟德尔，摩尔根

3.现代植物学时期

时间20世纪初至今

内容分子生物学时期，应用先进技术从分子水平研究植物生命现象。

重要事件

A1954年，DNA双螺旋结构模型

B1972年，分子克隆技术诞生

C植物发育基因的克隆与功能鉴定

D离体培养与发育

E双子叶模式植物拟南芥全基因组测序

F单子叶模式植物水稻全基因组测序

4.当代植物学发展趋势

两极分化及融合

植物学科中的各分支学科彼此交叉渗透，界限逐渐淡化，与其它学科的交叉渗透进一步加强，基因组学和蛋白质组学用于植

物学研究。

5.我国植物学研究

2000年前，诗经：200多种植物

公园6世纪，北魏贾思勰：齐民要术

明代徐光启：农政全书(1639年)

明李时珍：本草纲目

清吴启睿：植物名实图考

清李善兰：植物学

1999年：中国植物志

袁隆平：杂交水稻之父

水稻全基因组测序(和稻)

(二)植物学的分支学科

1.按内容分

植物形态学(PlantMorphology)

植物分类学(PlantTaxonomy)

植物生理学(PlantPhysiology)

植物生态学(PlantEcology)

地植物学(Geobotany)

植物细胞学(PlantCytology)

植物分子生物学(PlantMolecularBiology)

植物基因组学(PlantGenomics)

2.按植物类群分

藻类学

真菌学

地衣学

苔薛学

蕨类学

种子植物学

3.按对象和方法分

经济植物学

药用植物学

古植物学

植物病理学

植物地理学

放射植物学

(三)植物学发展趋势

I、生物技术向植物学各领域渗透

2、应用基础方面的研究正在加强

3、在系统研究方面，应用计算机为手段的模拟方面的研究

五、学习植物学的目的和方法

植物学是生物学的重要专业课，是农林院校的一门重要专业基础课。

(-)目的

研究植物学的目的：了解植物的生活习性，掌握植物的生长发育、遗传变异和分布的规律，从而控制、改良和利用植物，为

工农业生产和改善人类生活服务。

学习植物学的目的：掌握植物学的基本知识和基本技能，加深对植物的认识，为进一步学习农学、果树、园林花卉、植物保

护、草业科学等学科的专业基础课和专业课打下坚实的基础。

(二)方法

1.树立辩证的观点：理解植物的组成与各器官之间、形态结构与生理功能之间、植物与环境之间的相互关系。

2.建立立体概念和动态发育的观点：理解植物有机体是一个整体，个体成长需要经过一系列生长发育的过程。

3运用系统进化的观点：物竞天择，由低级到高级，由简单到复杂。植物种类繁多，类群复杂，是在自然界中经过长期演化

的结果。

4.重视理论联系实际：认真细致地进行实验观察，加强基本实验技能的训练。

教科书给你的是抽象的文字描述和平面的图像，授课教师仅仅是帮助你去理解教科书的内容。每一位同学要运用平面的

图像、立体的思维、动态的观点、实践的手段，加深对所学内容的理解，为以后专业基础课和专业课的学习打下良好坚实的基

础。

第一章植物细胞

细胞结构发现的历史轨迹

细胞发现的历史：

1665,胡克(R.Hooke),死细胞

1667,列文•虎克(A.vanLeeuwenhoek)»活细胞

1831,布朗(R.Brown),细胞核

1838,施莱登(M.J.Schleiden),核仁

1839,浦金野(Purkinje),原生质

1839,莫尔(H.von.Mohl),动物细胞肉样质

显微镜下的细胞结构：20世纪初

电镜下的细胞结构：20世纪40年代

细胞学说：由德国植物学家Schleiden,MJ和动物学家Schwann,T.于1838〜1839年共同提出。

植物和动物的组织都是由细胞构成的；所有的细胞是由细胞分裂或融合而来的；卵和精子都是细胞；一个细胞可以分裂而形

成组织。

恩格斯高度评价了细胞学说的创立，将其列为19世纪自然科学的三大发现之一。

细胞学说的重要意义：

在细胞水平上提供了有机界统一的证据，证明了植物和动物有着细胞这一共同的起源，为19世纪自然科学领域中辩证唯物

主义战胜形而上学、唯心主义，提供了一个有力的证据：为近代生物科学的发展，接受生物界进化的观念准备了条件，推动了

近代生物学的研究。

细胞的研究技术：

光学显微镜：分辨率0.2微米(pm),有效放大倍数1200倍。用于研究细胞的主要显微结构。

超速离心机：分离活细胞的不同结构部分，用于研究细胞各部分的生理功能。

显微放射自显影术(micn>radioautography)：对细胞代谢进行动态研究。

透射电子显微镜(transmissionelectronmicroscope,TEM)：分辨率1埃(A),有效放大倍数超过100万倍。用于研究细

胞的超微结构(ultrastrueturv)。

电镜放射自显影术(electronmicroscopicautoradiography)：用于研究细胞结构和功能的关系。

扫描电子显微镜(scanningelectronmicroscope,SEM)：焦点深度大，用于观察细胞、组织、器官、徇粉、器官发生、木材

结构和断面结构等表面的三维立体图像。

X射线衍射技术：研究生物大分子的空间结构。

细胞显微光谱分析技术：精确定量研究细胞内的物质。

显微操作仪；

共聚焦显微镜；

细胞离体培养和细胞杂交技术等。

第一节细胞的基本特征

一、细胞的基本概念

细胞是生物体结构的基本单位

细胞是代谢和功能的基本单位

细胞是生长发育的基础

细胞是遗传的基本单位，具有遗传上的全能性，在一定条件下能发育新的个体。

亚细胞结构不是构成植物体的单位

真核细胞(eukaryoticcell)与原核细胞(prokaryoticcell)

原核生物(prokaryote)和真核生物(eukaryote)•

病毒(virus)：是比细胞更简单的生命有机体，也是目前已知的最小生命单位。它们只是由蛋白质外壳包围核酸芯子所

组成的，并不具有细胞结构，可称为非细胞的生命形态(non-celhilarformoflife)。

二、细胞的化学组成

原生质(protoplasm)：构成细胞的生活物质，是细胞生命活动的物质基础。所有的原生质有着相似的基本组成成分。

组成原生质的化学元素及化合物

主要化学元素是：碳、氢、氧、氮占90%。

少量几种元素是：硫、磷、钠、钙、钾、铁等。

极微量的其他化学元素：领、硅、矶、隹、钻、铜、锌、铜等。

上述元素构成许多类化合物，可分为有机物质和无机物质两类。

(一)水和无机盐

水一般占细胞全重的60~90%o

液态的水：是溶剂，也是分散介质。95%的水参入代谢，以游离水的形式存在，也有少量的结合水。

水含量的多少，影响原生质的胶体状态，水分多时，原生质呈溶胶状态，代谢活动旺盛；水分少时，原生质呈凝胶状态，代

谢活动缓慢。水的比热大，能吸收大量的热能，从而使原生质的温度不致过高，这对维持原生质的生命活动具有很大意义。

原生质中还有溶于水中的气体(如二氧化碳和氧等)、无机盐以及许多呈离子状态的元素，如铁、铜、锌、铁、镁、钾、钠、

氯等。

(二)有机化合物

蛋白质、核酸、脂类和糖，以及极其微量的生理活跃物质等。

1.蛋白质(protein)：是极其重要的高分子有机化合物，含量仅次于水，占干重的60%。是原生质的结构物质，以酶等形式

起着重要的作用。除碳、氢、氧、氮等元素外，还含有硫、磷、碘、铁、锌等元素。

由很多较简单的化合物一氨基酸(aminoacid)聚合形成的高分子长链化合物。氨基酸有20多种。由于氨基酸的数量、种类、

排列顺序……等方面的差异，可形成各种各样的蛋白质。

脂蛋白、核蛋白和色素蛋白。

酶(enzyme)是生化反应的催化剂，多数情况下，一种酶只能催化一种反应。一个细胞约有3000种酶，原生质的不同部分

或结构的特定功能，就和所含的特定酶有关。

酶的非蛋白质组分种类很多，如维生素、核甘酸或某些金属等。

酶可以从细胞中分离出来，并仍保持其活性，这在工农业生产、医疗等方面有广泛的实用价值。

2.核酸(nucleicacid)：遗传物质，由许多单体一一核昔酸经脱水聚合而成的高分子有机化合物。

单个核昔酸由一个含氯碱基、一个五碳糖和一个磷酸分子组成。

核酸中仅有五种含氮碱基，它们是两种噂吟一腺噂吟（adenine,缩写A）和鸟噂吟（guanine,缩写G）；三种嗜嚏——

胞喀咤（cytosine,缩写C）,胸腺嗜陡（thymine,缩写T）和尿嗜咤（uracU,缩写U）。

根据所含有的糖的不同，核酸可分为含有核糖的核糖核酸（libonucleicacid,缩写RNA）和含有脱氧核糖的脱氧核糖核酸

（deoxyribonucleicacid,缩写DNA）0

DNA主要存在于细胞核内，是构成染色体的遗传物质：RNA则主要存在于细胞质中，而在碱基种类上，DNA含A、G、C、

T等四种，在RNA中则以U代替T。在分子结构上，RNA是以单链存在，而DNA则以双链形式存在。

3.朦（Upid）：凡是经水解后产生脂肪酸的物质属于脂类。它是一大类脂肪性质的物质，其共同特点是在水内很难溶解。

（1）脂肪酸：饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。

（2）中性脂肪和油：甘油三酯

（3）磷脂类：磷酸甘油酯

（4）其它脂类物质：蜡、类固醇、拓。

口胡萝卜素

脂类在原生质中有的作为结构物质，有些脂类物质形成角质（cutin）>木栓质（suberin）和蜡（wax）,有些脂类物质，在

细胞生理上有活跃的作用，如类胡萝卜素……等。

4.糖类（sacchaiidc）：糖类是光合作用的同化产物，参与构成原生质和细胞壁。是能源，也是原料。

糖类化合物含有碳、氢、氧三种元素。可分为单糖、双糖和多糖三类。

单糖是不能用水解的方法再降解成更小糖单位的糖类。细胞内最重要的单糖是五碳糖和六碳糖，前者如核糖和脱氧核糖，是

核酸的组成成分之一；后者如葡萄糖（a为2。6）,是细胞内能量的主要来源。。

双糖是由两个单糖分子脱去一个水分子聚合而成，植物细胞中最重要的双糖是蔗糖和麦芽糖。

多糖是由许多单糖分子，脱去相应数目的水分子聚合而成的高分子糖类化合物，植物细胞中最重要的多糖有纤维素、淀

粉、果胶……等。

纤维素是细胞的最重要的构架物质，而淀粉是贮藏的营养物质，果胶物质也是壁的组成成分之一。

多糖可分为两类：

（1）营养储备多糖：淀粉

直连淀粉：250—300葡萄糖

支连淀粉：1000以上葡萄糖

（2）结构多糖：纤维素、果胶、半纤维素

5.生理活性的物质：主要有酶、维生素、激素、抗菌素……等。

维生素（vitamin）：可分为脂溶性和水溶性两大类。前者如维生素A、D、E、K等，后者如维生素B、C、P等。

激素（hormone）：生长素、赤霉素、细胞分裂素、乙烯和脱落酸是植物体内产生的五大类已知的激素。一般说来，低浓度

激素能促进植物的生长，而高浓度抑制植物的生长。

抗菌素（antibiotic）：很多真菌和放线菌的细胞能产生抑制杀死某些微生物的物质。如青霉素、链霉素、土霉素、金霉素等

以及农业上防治稻瘟病、甘薯黑斑病等植物病害的各种抗菌素等。

溶胶一凝胶

生活的原生质，必须从环境中吸收水分、空气以及营养物质，经过一系列复杂的生理、生化作用，合成为构成原生质的物质。

称为同化作用（anabolism>assimilation）。

原生质的某些物质，不断地分解,成为简单的物质，并且释放出能量,供生命活动的需要，这个过程称为异化作用（catabolism,

dissimilation）。

同化和异化分别包含一系列合成和分解的生化反应，共同构成了原生质的新陈代谢（metabolism）。

三、植物细胞的基本特征

（一）植物细胞的大小和形状

细胞的形状和大小取决于其遗传性、生理功能、对环境的适应以及分化状态等。

1.细胞的大小：绝大多数细胞体积都很小。体积小，表面积大，有利于和外界进行物质交换，对细胞生活有特殊意义。

最小的细胞：枝原体(mycoplasma)»直径0.1pm。

分生组织细胞：直径5~25|im。

分化成长的细胞：15~65Rm。

大型的细胞：肉眼可见。西瓜瓢的细胞直径1mm；棉籽的表皮毛长达75mm；芝麻茎纤维细胞长可达550mm。

2.细胞的形状

单细胞藻类、细菌等游离生活的细胞常为球形或近于球形；

多细胞植物体由于细胞间的相互挤压，往往形成不规则的多面体一一十四面体：

高等植物内的许多细胞的特殊形状，更体现形态与功能的统一。

(二)植物细胞与动物细胞的主要区别

植物细胞：细胞壁、大液泡、质体，具有明显细胞体积增大的过程。

动物细胞：中心粒

第二节植物细胞的基本结构和功能

植物细胞的基本结构，包括细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核等四部分。

细胞膜、细胞质和细胞核三者均由原生质特化而来，总称原生质体，即细胞壁内各种结构的总称，是各种代谢活动进行的场

所。

后含物

显微结构

超微结构

一、原生质体

(一)质膜：生活细胞的原生质外表，都有一层薄膜包围，将细胞与外界分开。这层薄膜称为细胞膜或质膜(plasmalemma)。

质膜的横断面在电镜下呈现“暗一明一暗''三条平行的带，即内外两层暗的带(由大的蛋白质分子组成)之间，有一层明亮的

带(由脂类分子组成)，这样的膜称单位膜(unitmembrane),

生物膜(biologicalmembrane)：包括质膜、核膜以及各种细胞器的膜。

核膜、质体膜和线粒体膜是双层单位膜，其它细胞器的膜都是单层单位膜。

1.质膜的分子结构

质膜主要由脂类物质和蛋白质组成，还含有少量的多糖、微量的核酸、金属离子和水。

膜的流动镶嵌假说：JonSinger和GarthNicolson

脂类物质分子的双层形成了膜的基本结构的衬质(matrix),膜的蛋白质分子则和脂类层内外表面结合，或者嵌入脂类层，

或者贯穿脂类层而部分露在内外表面。膜及其组成物质是高度动态的、易变的。其磷脂和蛋白质都有一定的流动性，使膜的结

构处于不断变动状态。

(1)脂双层

(2)膜蛋白：外在蛋白或周边蛋白、内在蛋白

载体、酶、受体

(3)膜糖：葡萄糖、半乳糖等，糖蛋白、糖脂

细胞识别

(4)细胞膜的流动性一分子运动性

2.质膜的功能：维持稳定的胞内环境，调节和选择物质的通过，细胞识别、信号传导、新陈代谢调控等。

(1)物质的跨膜运输

简单扩散、促进扩散、主动运输、内吞作用、外排作用

(2)细胞识别：糖蛋白

(3)信号转换：从细胞外信号转换为细胞内信号并与相应的生理生化反应偶联的过程称为细胞信号转导。

(二)细胞质

细胞质(cytoplasm)：是细胞膜以内，细胞核以外的原生质。可分为胞基质和细胞器。

细胞器(oi^anelle)：是细胞内具有特定结构和功能的亚细胞结构。

胞基质(cytoplasmmatrix)：是包围细胞器的、没有特定结构的细胞质。

1.细胞器

(1)质体(plastid)：植物细胞特有，是一类合成和积累同化产物的细胞器。

叶绿体(chloroplast)、有色体(chromoplast)和白色体(leucoplast)。

①前质体：质体未分化成熟时称为前质体(proplastid)o

存在于根端、茎端的分生组织细胞中，直径1〜1.5pm,无色或呈淡绿色，形状不规则，其内部结构比较简单。

②叶绿体：是绿色质体，含有叶绿素、叶黄素和类胡萝卜素，其主要功能是进行光合作用(photosynthesis)«>

存在于叶肉细胞、保卫细胞和其它绿色组织细胞中。

叶绿体常分布于靠近细胞质膜处的胞基质中，直径3〜10um,常呈圆球形或椭圆球形。

质体的超微结构

双层单位膜

类囊体

基粒

基粒间膜或基质片层

基粒片层

基质中有拟核、核蛋白体、淀粉粒、质体小球和酶

分裂增殖。

③有色体：含有类胡萝卜素而呈现红一黄色的质体，能积累脂类和淀粉。

④白色体：不含可见色素，是无色的质体，包括合成淀粉的造粉体(amyloplast)>合成脂肪的造油体(elaioplast)和合成

贮藏蛋白质的造蛋白体(proteinoplast)。

⑤有色体、白色体以及质体的相互转变

(2)线粒体

细菌、蓝藻和厌氧真菌

线粒体是进行呼吸作用的主要细胞器，直径为0.5-l.0um,长约

线粒体外有双层单位膜。

靖(cristae)«

电子传递粒(缩写ETP),ETP含有ATP酶，能催化ATP的合成。

基质：酶，DNA、脂类、蛋白质、核蛋白体和含钙颗粒。

细胞内的糖、脂肪和氨基酸的最终氧化是由线粒体进行的，最后释放能量，供细胞生活的需要。

线粒体经分裂或出芽增殖。

(3)内质网(endoplasmicreticulum,缩写ER)：是由膜围成的扁平的囊、槽、池或管，并形成相互沟通的网状系统。

粗糙型内质网(nwghER,缩写rER)

光滑型内质网(smoothER,缩写sER)。

内质网的功能：

①具有制造、包装和运输代谢产物的作用。

②ER是许多细胞器的来源

③内质网还有分室作用(compartmentation)

(4)高尔基体(Golgibody,dictyosome)：是一叠由平滑的单位膜围成的囊组成，囊作扁平圆形，边缘膨大且具穿孔。

高尔基小泡

形成面、成熟面

主要功能：•在细胞内将ER合成的物质运输到某些部位。•植物细胞中，高尔基体能合成纤维素、半纤维素等构成细胞壁的

多糖类物质，参入细胞壁的形成。•根冠细胞中的高尔基体，能分泌粘液。

(5)液泡(vacuole)：

液泡膜(tonoplast)

中央大液泡将其它原生质体都挤成一薄层，紧贴着细胞壁，这样，就使很少的细胞质与环境之间有最大的接触面，有利于新

陈代谢。

生理功能：贮藏和消化、渗透调节、物质的生化循环、抗旱和抗寒、有害物质隔离、防御。

(6)溶酶体(lysosome)和圆球体(spherosome)

溶酶体：是分解蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的细胞器，具单层膜，含有多种水解酶。

功能：异体吞噬、自体吞噬、自溶作用)。

溶酶体是由内质网分离出来的小泡形成的。凡含有溶酶体酶的小液泡，就是溶酶体。糊粉粒和圆球体也属于溶酶体性质。

圆球体除含水解酶外，还含有脂肪酶，能积累脂肪。圆球体的膜是半单位膜。

圆球体普遍存在于植物细胞，尤其是油料植物的种子。

(7)微体(microbody)：可能是来自内质网，由单层膜包被，含有过氧化氢酶、乙醇酸氧化酶与尿酸酶。

过氧化物酶体与叶绿体和线粒体结合，执行光呼吸的功能。

乙醛酸循环体：脂肪经它所含的几种酶逐步分解，转变成糖类。

(8)核糖核蛋白体(核蛋白体，核糖体ribosome)：是合成蛋白质的主要场所。含有大约60%的核糖核酸和40%的蛋白

质。

由两个亚单位结合而成。

多聚核糖核蛋白体(polyribosome)。

2.细胞质基质

胞质运动(cytoplasmicstreaming)

具单个液泡的细胞

具多个液泡的细胞

(三)细胞核(nucleus)：

1.细胞核的形态及其在细胞中的分布

(1)细胞核的大小：胚及分生组织细胞中，直径约7~10pm；分化成熟的细胞内，核的直径为35〜50|im：有少数植物细胞

的核很大，如苏铁(cycas)的卵细胞核，直径达1mm；最小的细胞核，如某些真菌的细胞核，其直径不超过05pm。

(2)细胞核的形状：近于球形。禾本科植物的保卫细胞，核呈哑铃形；一些花粉的营养细胞，核形成不规则裂瓣；受黑穗

病侵染的玉米叶片上表皮细胞，细胞核变成更不规则的多瓣状。

(3)细胞核在细胞内的位置：幼期细胞，核常位于中央；成熟细胞核位于细胞的一侧；根尖表皮细胞的核，常常是移到

将要形成根毛突起的部位；另外细胞核有趋伤现象。

(4)细胞核的数目：一般植物细胞仅具一个细胞核。有些植物细胞却含二个或更多的核，如一些花药绒毡层的细胞、乳汁

管以及许多真菌和藻类植物的细胞；有的细胞不具核，如筛管分子，其细胞核解体。

2.细胞核的超微结构

细胞周期(cellcycle)：分为分裂期(divisionphase)和间期(interphase)。细胞核的结构一般是指间期的核，可分为核膜

(nuclearmembrane)、核仁(nucleolus)和核质(nucleoplasm)等三部分。

(1)核膜：核被膜(nuclearenvelope),

核孔(nuclearpore)。

核孔的精致的结构：在核被膜的外膜和细胞质接触面上，有时结合有核蛋白体；在一些部位，外膜向外延伸到细胞质中去，

可以和内质网膜相连。因此，内、外膜间的间隙和内质网的基质是连续的，似可经过内质网和相邻的细胞相通。

(2)核质：染色质(chromatin)和核液(kaiyolymph)•

染色质：是由核酸和蛋白质的复合物一核蛋白(nucleoprotein)组成的复杂物质结构。

间期核内，染色质常伸展成为宽度约10〜15nm的细长的纤丝，这些染色质的细丝，到有丝分裂时高度地螺旋缠绕一螺旋化，

成为染色体。

染色质就是间期的染色体。

染色质细丝：由核小体连接而成串珠状。每个核小体的中心有8个组蛋白分子，DNA双螺旋盘在它表面，核小体之间有一段

DNA双螺旋，并与另一个组蛋白分子相连。

间期细胞核主要功能：是贮存和复制DNA,合成和向细胞质转运RNA。

(3)核仁：一个或几个核仁。核仁是细胞核内形成核蛋白体亚单位的部位，在细胞有丝分裂的前期末消散，到末期形成二

子核时又重新出现。

核仁的功能：形成细胞质核蛋白体的亚单位。

(四)细胞骨架

微管、中等纤维、微丝(microfilaments)合称微梁系统或细胞骨架。三者在胞内形成错综复杂的立体网络。

1.微管(microtubule)：微管是由直径约5nm的两种结构不同的(a和位球状微管蛋白围成的中空的长管状结构。

微管的功能：♦支架作用，维持细胞一定形状；♦参与构成有丝分裂和减数分裂时的纺锤丝；♦对细胞壁的生长和分化起作

用；♦影响胞内物质的运输和胞质运动；♦参与构成低等植物和动物的纤毛、鞭毛，影响整个细胞的运动。

2.微丝(microfilament)：肌动蛋白组成，直径6—7nm。

3.中间纤维(inlcrmediatelament)：直径8—10nm的中空管状蛋白质丝。

二、细胞壁

植物细胞在其细胞膜(质膜)的外方具有细胞壁(cellwall)(与动物细胞最显著的区别之一)。

细胞壁保护原生质体，并在很大程度上决定了细胞的形态和功能，限制原生质体因液泡活动、膨胀产生的压力，与植物组织

的吸收、蒸腾、运输和分泌等生理活动有很大的关系。

(-)细胞壁的结构与组成

1.细胞壁的化学成分：多糖和蛋白质

(1)多糖：纤维素、半纤维素和果胶物质等。

纤维素：一个纤维素分子是由2000〜14000个葡萄糖分子聚合而成的直链。纤维素分子结合成为生物学上的结构单位，称微

纤丝(microfibriD,许多微纤丝进一步结合，成为大纤丝。

纤丝系统是由分子链一微团一微纤丝一大纤丝等一系列的级别构成的。

半纤维素：木葡聚糖

脐股质：花粉管、筛板、柱头、胞间连丝。

果胶：

(2)蛋白质：结构蛋白和酶蛋白

结构蛋白：伸展蛋白(网)，垂直于细胞壁表面，具有抗病和抗逆特性。

酶蛋白：水解酶类，蛋白酶、果胶酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶等。

凝集素：糖蛋白，防御作用。

2.细胞壁的层次结构

原生质体生命活动中形成的多种壁物质加在质膜外方所构成。有成层现象(lamellation)：初生壁(primarywaU),次生壁

(secondarywall),相邻细胞之间为胞间层(intercellularlayer)。

(1)胞间层：又称中层(middlelamella),是由相邻两细胞向外分泌的果胶物质构成的。胞间层在一些酶(如果胶酶)或

酸、碱的作用下会分解。

(2)初生壁：是细胞生长增大体积时所形成的壁层，是由相邻的细胞分别在胞间层两面沉积的壁物质构成，是新细胞最初

产生的壁。

一般都很薄，厚度1〜3pm,也有的增厚。如柿胚乳细胞，厚角组织细胞。

初生壁增厚是可逆的。

微纤丝的方向大体上垂直于细胞的长轴。

(3)次生壁：是细胞体积停止增大后加在初生壁内表面的壁层。

分化成熟后原生质体消失的细胞，才产生次生壁。如纤维细胞、导管、管胞等。

物质组成：以纤维素为主，还有木质等其它物质。

次生壁可分为内、中、外三层，各层中微纤丝的方向都不同。

3.细胞壁的生长和特化

细胞壁的生长：增大面积、增加厚度。

次生壁的增厚生长：敷着(apposition)生长、内填(intussusception)生长。

构架(framework)物质主要是纤维素，衬质则含有非纤维素的多糖、水和蛋白质。

附加物质：内镶(incrustation),复饰(adcrustation)。

细胞壁比作钢筋混凝土的构件，纤维素构架相当于钢筋，衬质相当于混凝土。

内镶物质主要有木质和矿质：

(1)木质化(lignifacation)：木质素，苯丙烷衍生物的聚合物。

(2)矿质化：SiO2

复饰物质主要有角质、蜡质、木栓质和抱粉素等

(3)角质化(cutinication)：角质(cutin)

(4)栓质化(suberization)：栓质(suberin)

(5)徇粉素(sporopollenin)：花粉、抱子的外壁，是胡萝卜素的氧化聚合物或类胡萝卜素酯。

(-)细胞壁与植物抗病性

(三)纹孔与胞间连丝

I.初生纹孔场(primarypitfield)：初生壁上较薄的凹陷区域。

2.胞间连丝(plasmodesma)：是穿过细胞壁的细胞质细丝，通过相邻细胞间的壁上直径约40〜5()nm的小管道，二细胞的质

膜也伸入此管内相连，内有胞基质，而且中部有时还有更细的小管，称为连接管(desmotubule)0

胞间连丝在细胞间起着物质运输与刺激传导的通道的作用，病毒也可经胞间连丝转移。

3.纹孔(pit)：纹孔对(pitpair)、纹孔膜(pitmembrane)、纹孔腔(pitcavity)。

单纹孔(simplepit)和具缘纹孔(borderedpit)

导管、管胞、纤维管胞有具缘纹孔。石细胞和一些纤维细胞有单纹孔。

松科植物的具缘纹孔的纹孔膜中央加厚成纹孔塞，周围未增厚部分称塞周缘，塞周缘较柔韧，受压时可伸张。

三、后含物

贮藏物质、代谢中间产物以及废物等，这些物质称为后含物(ergasticsubstance)。

(-)淀粉

淀粉(starch)：贮藏淀粉呈颗粒状，称为淀粉粒(starchgrain)0

淀粉遇碘呈蓝-紫色。

同化淀粉转化成可溶性糖类，运输到贮藏细胞的造粉体内，再合成为贮藏淀粉。

脐(hilum),位于中央或偏于一侧，轮纹被认为是由于两种不同结构的淀粉(直链淀粉和支链淀粉)交替积累而成。

淀粉粒可分为单粒、复粒和半复粒。

淀粉粒的大小、形状和脐所在的位置，在商品检验、生药鉴定以及植物分类上可作为依据。

(二)蛋白质

蛋白质粒一糊粉粒(aleuronegrain)、拟晶体

贮藏蛋白质遇碘呈黄色。

(三)油和脂肪

脂肪酸的甘油酯。液态的称为油(oil),固态的称为脂肪(fat),是贮藏形式较经济的营养物质。

油和脂肪遇苏丹01或苏丹IV呈橙红色。

(四)晶体和硅质小体

草酸钙，沉积在液泡内。

禾本科、莎草科、棕桐科植物茎、叶的表皮细胞内含有二氧化硅的晶体，称为硅质小体(silicabody)。

(五)次生代谢物质

1.酚类化合物：丹宁(tannin)：有保护植物，抗水解、腐烂和动物危害的作用。

工业上有广泛的用途，如皮革鞋制。

2.生物碱(alkaloid)：

3.类黄酮(flavonoid)：色素(pigment)是存在于液泡中的一类水溶色素，称为类黄酮色素(花色素音和黄酮或黄酮醇)。

花色素音显出的颜色因细胞液的pH值而异，酸性溶液中呈橙红一淡红色，碱性溶液中呈蓝色，中性时呈紫色。

4就(glucosides)

第三节细胞的增殖、生长与分化

繁殖是生物或细胞形成新个体或新细胞的过程。植物的生活和后代繁衍的基础是细胞分裂。

细胞分裂有无丝分裂、有丝分裂、减数分裂等方式。

一、细胞周期与细胞增殖

从一次分裂结束开始，到下一次分裂完成的整个过程，称为细胞周期(ceUcycle).

分裂期(M期或D期)和间期(interphase)。

(一)分裂间期

1.DNA合成前期(G1期)：DNA合成以前的准备期，染色体由一条DNA分子的染色单体(chromatid)组成。G1期细

胞极其活跃地合成RNA、蛋白质和磷脂等。

2.DNA合成期(S期)：是合成DNA的时期，染色体发生复制，DNA含量比G1期增加一倍。

3.DNA合成后期或有丝分裂准备期(G2期)：G2期的每条染色体由两条完全相同的染色单体组成，含一个完全相同的

DNA分子。

(二)分裂期：

核分裂(karyokinesis)、胞质分裂(cytokinesis)

(三)细胞周期的时间

一个细胞周期的时间，在十几小时至几十小时之间，凡DNA含量高者，其细胞周期持续的时间愈长。G.xGz期长短变动大,

S期最长，M期最短。

(四)周期细胞、Go期细胞和终端分化细胞

二、有丝分裂(mitosis)

又称间接分裂(indirectdivision)。分为核分裂(karyokinesis)和胞质分裂(cytokinensis)«

一个细胞经过一次有丝分裂，产生染色体数目和母细胞染色体数目相同的两个子细胞。

(-)染色体和纺锤体

1.染色体的结构

染色单体

着丝粒：异染色质

动粒：蛋白质复合体

2.纺锤体(spindle)

连续纺锤丝、极间微管

染色体牵丝、动粒微管

(二)有丝分裂的过程

1.细胞核分裂

(1)前期(prophase)：核内的染色质凝缩成染色体，核仁解体，核膜破裂以及纺锤体形成。

(2)中期(metapnase)：中期是染色体排到赤道面上，纺锤体完全形成的时期。

中期时便于计数染色体数目。

(3)后期(anaphase)：各个染色体染色单体分开，由赤道面移向细胞两极的时期。

(4)末期(telophase)：子染色体，变为染色质细丝，核膜、核仁出现，形成了两个子核。

2.细胞质分裂

染色体离开赤道面后变了形的纺锤体，称为成膜体(phragmoplast)。

由高尔期体及内质网分离出来的小泡汇集到赤道面上，和成膜体的微管融合成为细胞板(cellplate)。

细胞板逐渐离心扩展，直到和母细胞的壁接触，完成胞质分裂。

经过核分裂和胞质分裂，一个母细胞成为两个子细胞，子细胞染色体的数目和母细胞的相同。

三、减数分裂

减数分裂(meiosis)是植物有性生殖过程中产生性细胞时进行的一种细胞分裂。

减数分裂：包括两次连续的分裂，但其DNA只复制一次，一个母细胞经过减数分裂以后，形成4个子细胞，这样，每个子

细胞染色体的数目(以N表示)比母细胞(2N)减少了一半。所以称为减数分裂。

减数分裂也分为间期和分裂期。间期细胞进行DNA的复制，分裂期细胞进行两次连续的分裂。

(-)减数分裂的过程

1.第一次分裂一减数分裂I：包括4个时期

(1)前期I(prophaseI)：可分为以下6个时期：

前细线期(preleptotene):核中染色体极细，已开始凝缩，出现螺旋丝。

细线期(leptotene)：染色质经螺旋化，形成细长线状的染色体，每条染色体含有2条染色单体。细胞核和核仁增大，RNA

含量增加一倍。

偶线期(合线期，zygotene)：同源染色体(一条来自父本，一条来自母本，两者的形状，大小很相似，而且基因顺序也

相同的染色体)逐渐两两成对靠拢，进行准确的配对，这种现象称为联会(synapsis)(配对的染色体称为二价体)。

粗线期(pachytene)：染色体缩短变粗。二价体的数目为原来二倍体染色体数目的一半。每个二价体含有4条染色单体，

也称为四联体(tetrad).»

二价体中不同染色体的染色单体之间，可在若干相对应的位置上发生横断，并发生染色单体片段的互换和再结合，而另两条

染色单体则不变。这种现象称为交换(crossing-over)。

双线期(diplotene)：染色体继续缩短变粗。配对的同源染色体彼此排斥并开始分离，但在染色单体之间发生交换的地

方一交叉点，仍然连接在一起。因此联会的染色体呈现出X、V、8、0等形状。

终变期(diakinesis)：染色体变得更为粗、短，染色体对常分散排列在核膜内侧.此期末，核膜、核仁相继消失，纺锤

丝开始出现。

(2)中期I(MetaphaseI)：成对的染色体(二价体)排列在细胞中部的赤道面上，纺锤体形成。

(3)后期I(anaphaseI)：在纺锤丝的牵引下，二价体中两条同源染色体分开，分别移向两极。

(4)末期I(telophaseI):染色体到达两极。

此时有两种情形，核仁都不出现：

①有的植物染色体螺旋解体，重新出现核膜，形成两个子核，并在赤道面上形成细胞板，将母细胞分隔为两个仍连在一起的

子细胞，称做二分体；

②另一些植物只形成一个2核细胞，染色体不发生解螺旋，胞质也不分裂，要等到第二次分裂末期才发生胞质分裂。

2.减数第二次分裂一减数分裂II

减数第二次分裂与有丝分裂相似，也可分为4个时期。

前期H(prophaseII)：此期很短。已伸展的染色体又螺旋化缩短变粗，核膜再度消失，纺锤丝重新出现。

中期II(metaphaseII)：染色体以着丝点排列在子细胞的赤道面上，纺锤体形成。

后期II(anaphaseII)：着丝点分裂，染色单体彼此分离，在纺锤丝的牵引下分别移向两极。

末期H(telophaseII)：移到两极的染色体解螺旋，核仁，核膜出现，各形成一个子核。同时细胞板出现，这样就形成

4个子细胞一四分体。

2.减数分裂的意义：

①减数分裂产生的子细胞染色体数目减为母细胞的一半，细胞内只有一组染色体，由此形成的精细胞及卵细胞也是单倍体。

精、卵结合形成受精卵又恢复了亲代的染色体数目，这就使每一种植物的染色体数目保持了相对的稳定性，也就是在遗传上保

持了物种的相对稳定性。

②减数分裂过程中，发生同源染色体间的交叉，即遗传物质的交换和重组，使后代出现了变异性。这对增强植物的适应能力，

繁衍种族，都有重要意义。

四、无丝分裂

无丝分裂（amitosis）是指间期核不经任何有丝分裂时期，直接分裂，形成差不多相等的两个子细胞。

依据核的形态变化，可分为许多类型。如横缢、出芽等。

五、生长和分化

单细胞合子到由亿万个细胞构成的成年植株

（-）植物细胞的生长

细胞生长时，合成代谢旺盛，合成大量的新原生质，同时也出现许多中间产物和一些废物，从而，体积不断增大，重量

也相应在增加。体积可增加几倍、几十倍，甚至更大。纤维细胞可增大几百倍、几千倍。

细胞生长表现为体积和重量的增加。

细胞生长和体积的大小，主要是受细胞本身遗传因子的控制。

（二）细胞的分化

一般将多细胞有机体内的细胞在结构和功能上变成彼此互异的过程称为细胞分化（cytodiffe氏ntiation）。包括形态结构和生

理生化上的分化。生理生化上的分化早于形态结构分化。

细胞为什么会分化？是现代生物学研究领域中的一个重要问题。从生化研究的角度，相同遗传组成的细胞，合成特殊的、不

同的蛋白质时，细胞就出现了分化。

细胞分化的原因：

①外界环境条件的诱导

②细胞在植物体的位置以及细胞间的相互作用

③细胞的极性化

④激素或化学物质

（三）细胞的全能性

全能性即植物的大多数生活细胞，在适当条件下都能由单个细胞经分裂、生长和分化形成一个完整植株的现象或能力。

（四）极性和细胞不等分裂

器官分化的极性现象。一个细胞，也可能有极性，如合子，其细胞质及其细胞器的分布是不均匀的。

极性引起不等分裂（unequaldivision）：根毛母细胞和气孔保卫细胞的母细胞，都进行不等分裂，产生大小不同的两个子细

胞，其小细胞分化成为根毛或保卫细胞。单核花粉粒核的不等分裂，形成一个大的营养细胞和一个小的生殖细胞。

第二章植物组织

第一节植物组织及其形成

一、组织的概念

形态、结构相似，个体发育中来源相同，担负着一定生理功能的细胞组合，称为组织（tissue）o

二、组织的形成

组织是植物体内细胞生长、分化的结果，也是植物体复杂化和完善化的产物。

功能决定形态，形态适应于功能。

第二节植物组织的类型

一、分生组织

在成熟植物体中，特定部分极少分化，保持胚性特点，并能继续进行分裂活动的组织称为分生组织（meiistem）.

分生组织细胞排列紧密，细胞壁薄，细胞核较大，细胞质丰富，含有线粒体、高尔基体、核蛋白体等细胞器。一般没有液泡

和质体的分化，或只有极小的液泡（维管形成层的细胞例外）和前质体的存在。

第二节植物组织的类型

(一)根据分生组织的发生来源分类

1.原分生组织(promeristem)是由胚性细胞构成的，位于根尖和茎尖的先端。

2.初生分生组织(primarymeristem)是由原分生组织衍生而来的，在根尖中稍后部位的原表皮、原形成层和基本分生组织

是初生分生组织。

3.次生分生组织(secondarymeristem)是由已经成熟的薄壁组织恢复分裂功能转化而来的。束间形成层和木栓形成层是典型

的次生分生组织。脱分化

(-)根据分生组织在植物体中分布位置分类

1.顶端分生组织(apicalmeristem)

存在于根尖和茎尖的分生区。

营养生长和生殖生长

顶端分生组织属于原分生组织，还包括部分初生分生组织。

2.侧生分生组织(lateralmeristem)

包括维管形成层和木栓形成层，分布于植物体内的周围，平行于所在器官的边缘。

侧生分生组织的分裂活动，是使根、茎增粗。

3.居间分生组织(intercalarymeristem)

间生于茎、叶、子房柄、花梗、花序轴等器官中的成熟组织之间，只能保持一定时间的分生能力。居间分生组织是由顶端分

生组织遗留下来的，属于初生分生组织。

禾本科植物茎的每个节间的基部具有居间分生组织，拔节、抽穗以及茎秆倒伏后能逐渐恢复向上生长，都与这种分生组织的

活动有关；花生的“入土结实”是因为子房柄的居间分生组织的分裂活动，使子房柄伸长，子房被推入土中的结果；禾本科作物

的叶鞘和韭、葱的叶子基部也有居间分生组织存在。

二、成熟组织及其功能

分生组织分裂所产生的细胞，经过成长和分化，逐渐转变为成熟组织(maturetissue)。成熟组织在生理和形态结构上具有

一定的稳定性，一般情况下，不再分裂，称为永久组织(permanenttissue)。

凡仍保持原生质体的成熟组织细胞，在一定条件下，通过脱分化，均可恢复分裂活动。

(一)薄壁组织(parenchymatissue)

由生活的薄壁细胞所组成,称薄壁组织。在植物体各器官中均有薄壁组织,是植物体的基本组成部分,又称为基本组织(ground

tissue)•

担负吸收、同化、贮藏、通气、传递等营养功能，又称营养组织(vegetativetissue)。

细胞壁较薄，液泡较大，细胞质较少，但含有质体、线粒体、内质网、高尔基体等细胞器。一般都具有胞间隙，分化程度较

浅，有潜在的分生能力，可转变为分生组织，也可以分化为其它组织。

1.同化组织(assimilatingtissue)：茎的幼嫩部分和叶肉的细胞中含大量的叶绿体。

2.吸收组织(absorptivetissue)：主要生理功能是从外界吸收水分和营养物质，并将吸入的物质转送到输导组织中。

如根尖的根毛区。

3.贮藏组织(storagtissue)：根、茎、果实、种子有大量贮藏营养物质的组织，称为贮藏组织。

4.通气组织(ventilatingtissue或aerenchyma)：水生植物和湿性植物常具有通气组织。通气组织的细胞间隙非常发达，形

成大的气腔，或相互贯通成气道。

5.传递细胞(transfercell)：是一些特化的薄壁细胞，具有胞壁向内生长的特性，行使物质短途运输的生理功能。

形态特点是非木质化的次生壁的一部分生长突入细胞腔内，形成许多不规则的多褶突起。细胞质膜紧贴这种多褶的胞壁向内

生长物，形成了壁一膜器结构。

传递细胞的细胞核大、细胞质稠密，富含线粒体和内质网。

传递细胞存在位置：

各种腺细胞

细根

根瘤内的中柱鞘

线虫浸染后的病