植物学显微部分讲义

1、植物的细胞 细胞质：细胞质膜、中质、液泡膜 原生质体 质体、线粒体、液泡、细胞核光学可见 细胞器典型/模式植物细胞 核糖体、高尔基体、溶酶体等电镜可见 细胞壁：胞间层、初生壁、次生壁 后含物：淀粉、菊糖、蛋白质、脂肪和脂肪油、晶体 生理活性物质：酶、植物激素、植物杀菌素、抗生素、维生素一、 原生质体(细胞内有生命物质的总称)1.原生质：是细胞结构和生命物质的基础，也是构成原生质体的物质基础。它的主要成分是蛋白质、核酸(dna、rna)；干物质中，蛋白质为最主要成分。2.细胞质：细胞质膜(质膜)、中质(基质)、液泡膜。质膜：细胞质与细胞壁相接触的膜。原生质表面的一层薄膜。三层结构(7.5nm)：

2、两侧是高电子密度的暗带(2nm)，主要成分为蛋白质；中间夹一个低电子密度的明带(3.5nm)，主要成分是类脂。单位膜(unit membrane)。功能：调节物质进出原生质体；协调细胞壁物质的合成和组装；进行植物激素和与细胞生长、分化有关的环境信号的转导。 中质：在质膜与液泡之间的部分。3.细胞器(拟器官)：细胞质内具有一定形态结构、成分和特定功能的微小器官，也称拟器官。 细胞核：核膜，具核孔(核孔是细胞核与细胞质进行物质交换的通道，其开/关与植物的生理状态有密切关系)，可开启、关闭(无核膜的生物称原核生物)。核仁(核内蛋白质、rna合成的主要场所)、核液主要成分均为蛋白质、rna。染色质主要

3、成分：蛋白质、dna，静息期为网状染色质(染色质网)，细胞分裂时形成染色质丝最终形成棒状染色体(易被藏花红、甲基绿等碱性染料着色)。 除细菌和蓝藻以外，所有的植物细胞都具有细胞核。 质体(与碳水化合物的合成和贮藏有密切关系) 前质体转化为质体包括叶绿体、有色体和白色体(无色)，此三者也可相互转化。例如：番茄白色的子房受精后的子房发育成幼果呈绿色成熟的果实发红；胡萝卜的根暴露于地面时受光照变为绿色。 叶绿体：由类囊体构成的多个基粒(含叶绿素)通过基粒间膜联接成一整体存在于基质中，外被双层膜后成为叶绿体。含叶黄素、胡萝卜素(将吸收的光传递给叶绿素，不直接进行光合作用)及叶绿素a、b。 有色体：同叶

4、绿体的色素，均为脂溶性。双层膜包被，但无基粒和基粒间膜。 白色体：积累贮藏物质，造粉体、造油体、蛋白质体。双层膜包被，但无基粒和基粒间膜。线粒体：内膜凸起成嵴，附着酶；为细胞呼吸作用中心，“动力工厂”。液泡：幼时体积小、数量多；成熟后合并，增大成几个大型液泡或一个大的中央液泡。其作用为调节细胞渗透压；参与细胞内物质的积累和分解；维持细胞内环境稳定。液泡中的液体成为“细胞液”。 内质网： 光滑内质网合成运输多糖、类脂 可相互转化 内质网与质膜、液泡、核相连为膜系统。 粗糙内质网(吸附核糖体)合成运输蛋白质核糖体(核糖核蛋白体、核蛋白体)：游离于细胞质中或附着于内质网上，较少存在于其它位置如细胞核

5、、叶绿体上等。主要成分：蛋白质、dna。主要功能为合成蛋白质。二、 后含物(细胞原生质体在代谢过程中产生的非生命物质) 及生理活性物质。糖类主要存在于细胞液中；淀粉、蛋白质、脂肪、脂肪油主要存在于细胞质中1.淀粉： 多分子葡萄糖脱水缩合而成，(c6h12o5)n。光合作用产生的葡萄糖暂时在叶绿体中转变成淀粉，为“同化淀粉”，同化淀粉分解为葡萄糖，转运到贮藏器官中，在造粉体内重新形成“贮藏淀粉”。 淀粉不溶于冷水，在热水中膨胀而糊化。淀粉分为：单粒、复粒、半复粒3种形式(半复粒兼有各自的和共同的层纹)。 直链淀粉遇碘液显蓝色，支链淀粉遇碘液呈紫红色，围绕脐点相间排列，由于吸水膨胀性不同，从而显示

6、不同的折光性层纹。酒精使淀粉脱水，层纹随之消失。2.菊糖： 果糖聚合而成。菊科、桔梗科、龙胆科及山茱萸果皮中含有。菊糖可溶于水，不溶于乙醇。菊糖加10 -萘酚的乙醇溶液，再加硫酸，显紫红色并很快溶解。3.蛋白质： 贮藏的蛋白质无活性。 蛋白质颜色反应：加数滴浓硝酸于试管中微热，可见黄色沉淀；冷却后加过量氨水，沉淀变为橙黄色。蛋白质遇碘液呈棕色或黄棕色。4.脂肪、脂肪油： 脂肪为贮藏营养、能量最为经济的形式。脂肪和脂肪油加苏丹呈红色；加四氧化锇显黑色。5.晶体(一般认为晶体是植物细胞生理代谢过程中的废物)： cac2o4结晶：过多有害于机体的草酸被钙中和而解毒。 外观形式：单晶(方晶、块晶)常为

7、单独存在的单晶体；有时呈双晶状态；针晶常在细胞中成束存在，称“针晶束”，多存在于含黏液的细胞中。簇晶由许多八面体、三棱形单晶聚集而成。砂晶体积小，通常密集于细胞腔中。柱晶为长柱形，长度为直径的4倍以上。 化学反应：不溶于稀醋酸，加稀盐酸溶解却无气泡产生；加10-20硫酸液溶解并形成硫酸钙结晶析出。caco3结晶：外观形式：细胞壁上特殊瘤状结构(突起)上聚集大量caco3或少量的硅酸钙而形成，一端与细胞壁相连，另一端悬于细胞腔内，通常呈“钟乳体”状态存在，故名。 化学反应：加醋酸或稀盐酸溶解，同时有co2气泡产生。 代表植物：桑科、荨麻科、爵床科等科植物的叶表皮细胞中存在。 其它结晶：芸香苷结晶

8、(槐花)；橙皮苷结晶(吴茱萸、薄荷叶)；靛蓝结晶(菘蓝叶)；石膏结晶柽柳叶。生理活性物质 酶：高效的有机催化剂。维生素：脂溶性：维生素a、d、e、k；水溶性：维生素c和b族维生素(b1、b2、b6、b12、叶酸、烟酸、泛酸)。植物激素：低浓度促进生长，高浓度抑制生长甚至杀死植物。植物杀菌素：如葱、蒜、辣椒、萝卜等可产生杀菌的物质。抗生素：微生物(如菌类植物)产生的一类可抑制或杀死某些微生物的物质。三、细胞壁(现代研究证明：细胞壁，特别是初生壁上含有少量的具生理活性的蛋白质)：由胞间层(中层)、初生壁和次生壁构建而成，其上具纹孔和胞间连丝；一定程度下可发生特化。细胞壁主要成分为纤维素。1.细胞壁

9、结构：胞间层：为联合两细胞初生壁的由果胶质构成的壁层；在生长过程中，有的经果胶酶将其部分溶解而产生细胞间隙使物体变软，并可通气、贮气(番茄、桃、梨等的成熟过程)；沤麻是利用微生物产生的果胶酶使纤维细胞彼此分离；实验室中常用硝酸或kclo3等解离剂把植物类药材制成解离组织。 初生壁：纤维素分子平行排列成微纤丝构成框架，纤维素、半纤维素、果胶质、角质等填充其间。壁的形成过程分填充生长(原生质体分泌的物质可以不断填充到细胞壁的结构中，使初生壁继续增长)和附加生长(物质增加在胞间层的内侧使细胞壁略有增厚)。次生壁：细胞停止增大后，原生质体继续分泌纤维素(交织排列以构成框架)、半纤维素以及大量的木质素，

10、以此形成外、中、内3层，尤以中间次生壁为厚。复合中层初生壁中层初生壁 细胞壁的五层结构胞间层初生壁3层次生壁2.细胞壁上附属物：纹孔：次生壁未增厚的部分，呈凹陷孔状结构。其存在有利于细胞间物质的运输。纹孔对？纹孔膜(其实就是复合中层)？纹孔腔？纹孔口？单纹孔？具缘纹孔？半缘纹孔？ 胞间连丝：贯穿纹孔膜或初生壁的原生质丝；连接不同细胞的内质网系统以利有机物质运输。3.细胞壁的特化：木质化：附加木质素，机械强度增加。细胞多趋于衰老或死亡，如导管、木纤维、石细胞等。加间苯三酚液和盐酸，因木化程度不同，显红色至紫红色反应。 木栓化(栓皮栎)：附加木栓质，多见于树皮。加苏丹液染成红色。 角质化：角质包被

11、或填充至某些植物叶组织中，防止水分过度蒸发和微生物入侵。加苏丹显红色。粘液质化：细胞壁上果胶质和纤维素转化为黏液，在细胞表面常呈固体状态，吸水膨胀后呈粘滞状态。种子富藏粘液质，因其含水量大且不易脱水。 加钌红试液显红色。 矿质化：细胞壁中增加硅质、钙质、机械强度大，不溶于一般的酸，以此区别草酸钙、碳酸钙结晶。植物的组织来源相同、结构相似、功能相同且紧密联系的细胞所组成的细胞群。一 分生组织(对立于永久组织/成熟组织)：1.细胞特征：排列紧密、无细胞间隙、体积小、细胞壁薄、细胞质浓、细胞核大、无明显液泡和质体的分化，但含叶绿体、高尔基体、核蛋白体等细胞器。2.分类： 原分生组织： 由种子的胚保留

12、下来的，细胞无任何分化，长期具备分裂能力。初生分生组织：由原分生组织分裂出的细胞组成，一方面继续分裂，同时开始分化，向成熟组织发展。次生分生组织：已分化成熟的薄壁组织经生理和结构的变化，恢复分生机能而形成的分生组织。顶端分生组织：位于根、茎最顶端的分生组织。侧生分生组织：主要存在于裸子和双子叶植物根和茎内，包括形成层和木栓形成层，分布于植物体周围，成环状排列并与轴平行。(单子叶植物不加粗生长，无侧生分生组织)居间分生组织：顶端分生组织细胞保留下来的或已分化的组织重新恢复分生能力。二 薄壁组织(基本组织：植物体内占最大比重)(营养组织：具营养功能)1. 细胞特征：璧薄、大液泡、大细胞间隙、适当的

13、条件下可分化2. 分类： 基本薄壁组织：填充和联系其它组织并可向次生分生组织转化。同化薄壁组织：又称绿色薄壁组织，可进行光合作用。贮藏薄壁组织：营养物质贮藏于液泡、细胞质、细胞壁(半纤维素中)；某些肉质植物如仙人掌茎，芦荟的叶片中薄壁细胞的液泡大，起贮水作用，称贮水薄壁组织。 吸收薄壁组织：根部具根毛的吸收水分和养料的细胞。它们联合皮层完成功能。 通气薄壁组织：稻根、莲叶柄、菱和莲根状茎等通气组织不但贮气，还可起漂浮和支持作用。三 保护组织1. 初生保护组织(表皮)：细胞特征：表皮(多为一层生活细胞；少为复表皮，如印度橡胶树叶)排列紧密，无细胞间隙；常具角质、蜡被等。 附属物： 气孔：特性：控

14、制气体交换，调节水分蒸散；气孔连同周围的2个保卫细胞合成气孔器，通常将气孔等同于气孔器；保卫细胞比其周围的表皮细胞小，是生活细胞，有明显的细胞核，含叶绿体；气孔的开合也受外界环境的影响；副卫细胞与表皮细胞的形状往往不同。 分类：(组成气孔器的保卫细胞和副卫细胞的排列关系，称气孔轴式/气孔类型) 被子植物之双子叶植物：平轴式气孔：保卫细胞和气孔共同的长轴与2个副卫细胞的长轴平行。直轴式气孔：保卫细胞和气孔共同的长轴与2个副卫细胞的长轴垂直。不等式气孔：副卫细胞3-4个，其中一个明显小。不定式气孔：副卫细胞3个以上，大小基本相同，形状与其它表皮细胞相似。环式气孔：副卫细胞数目不定，形状比其它表皮细

15、胞狭窄，围绕气孔器排列成环状。 被子植物之单子叶植物(以禾本科、莎草科植物为例)： 哑铃状气孔：保卫细胞哑铃形，两端球形部分细胞壁薄；副卫细胞(辅助细胞)三角形，起辅助作用。 毛茸：特性：腺毛保护、分泌、减少水分蒸发等作用。非腺毛单纯起保护作用，无分泌功能，无头、柄之分，单细胞或多细胞构成。分类：腺毛和非腺毛 腺毛：有腺头和腺柄之分，具分泌作用。腺毛的特例：腺鳞：无柄或短柄的腺毛，头部常由8个或6、7个细胞组成，略呈扁球形，排列在一个平面上。非腺毛：线状毛；棘毛；分枝毛；丁字毛；星状毛；鳞毛。2. 次生保护组织(周皮)： 由：木栓层(死细胞)、木栓形成层、栓内层组成。木栓形成层活动后，在原气孔

16、部位产生大量填充细胞将气孔胀破，形成皮孔。皮孔是气体交换的一个通道。四 机械组织1. 厚角组织(生活细胞)(细胞壁由纤维素、果胶质构成；不含木质素)分类：真厚角组织(角隅厚角组织)：相邻细胞角隅处增厚。 板状厚角组织(片状厚角组织)：细胞切向璧加厚。 腔隙厚角组织：具有细胞间隙的厚角组织，对着胞间隙的璧加厚。2. 厚壁组织(死细胞，大多木质化。包括纤维、石细胞)分类：石细胞(一般由薄壁细胞胞腔极度增厚而形成，具有坚强的支持作用；也有由分生组织活动的衍生细胞所产生)。 纤维：木纤维：分布于木质部中，长约1mm，木质化。木纤维细胞壁厚而坚硬，但其韧性较差，脆而易断。 木质部外纤维：此类纤维多分布在

17、韧皮部，也称韧皮纤维。 特殊类型纤维：嵌晶纤维：草酸钙砂晶、方晶镶嵌于纤维的表面。晶鞘纤维：(柽柳、甘草、黄柏等)也称晶纤维，纤维束和含有晶体的薄壁细胞所组成的复合体。五 输导组织木质部中的管胞 导管 运输水分、无机盐；兼有支持作用，是死细胞。韧皮部中的筛胞 和 筛管、伴胞，运输有机物；是生活细胞，但无明显核。筛管和管胞存在于蕨类、裸子植物中，侧壁相接。导管和筛管、伴胞一般存在于被子植物中，端璧相接。支持作用，是死细胞：璧木化，根据增厚程度的不同，分为环、螺(藕断丝连)、梯、网、孔(仅纹孔部分未加厚，孔形)纹导管。葡萄卷须中的导管分子含有原生质体和细胞核，麻黄、丝瓜、棉花导管中也有发现。生活细

18、胞：细胞壁主要由纤维素构成。1.导管的水分运输：(纵向)通过端璧的麻黄式、网状、梯状和单状穿孔板进行。(横向)通过相邻导管侧壁上纹孔运输。 管胞的水分运输：靠侧壁上的纹孔运输水分，速度慢，原始。2.筛管和伴胞：端璧上有筛孔，包含筛孔的横璧称筛板。 筛域：在筛管的筛板上或筛管的侧壁上筛孔集中分布的区域。 联络索？ 单筛板？ 复筛板？ 筛管与伴胞的生理功能密切相关。六 分泌组织 外部的分泌组织：腺毛、蜜腺。(分布于植物体表部分，其分泌物排出体外)内部的分泌组织：分泌细胞、分泌腔、分泌道、乳汁管。(植物体内，分泌物积存体内)分泌细胞：具有分泌能力的细胞，单个或成细胞团存在于组织中而不形成组织。分泌腔

19、(分泌囊、油室)：一群分泌细胞通过溶生式或裂生式形成含分泌物的腔室。 溶生式分泌腔；分泌细胞分泌的物质增多使细胞本身破裂溶解。 裂生式分泌腔：一群分泌细胞彼此分离，胞间隙扩大而成的腔室。分泌道：分泌细胞彼此分离形成的一个长管状间隙的腔道，周围分泌细胞称上皮细胞。 树脂道；油管；黏液道/黏液管乳汁管：由分泌乳汁的长管状细胞形成，常可分枝。分无节乳汁管、有节乳汁管。维管束及其类型韧皮纤维、筛管 无限维管束(开放性维管束) 被子植物韧皮部 (双子叶、裸子植物中)韧皮薄壁细胞、伴胞 有限外韧型单子叶植物茎木纤维、导管 无限外韧型双子叶、裸子植物茎 被子植物木质部 维管束 双韧型维管束管胞、木薄壁细胞

20、周韧维管束；周木维管束 辐射维管束被子植物根初生构造筛胞、韧皮薄壁细胞蕨类/裸子植物韧皮部 (单子叶、蕨类植物中)管胞、木薄壁细胞蕨类/裸子植物木质部 有限维管束(闭锁性维管束)根的组织构造<一>根尖(根最先端至着生根毛的部位，长约4-6mm)构造根冠(寄生根、菌根无根冠) 分生区(生长锥) 伸长区成熟区(根毛区)由表皮细胞向外突起而形成的；根毛增加了根部吸收面积，水生植物无根毛<二>根的初生构造表皮外皮层一层细胞，当表皮受损时，它往往增厚而行使保护功能。皮层薄壁组织(中皮层) 兼有吸收、运输、贮藏作用的组织。皮层 (为一层细胞)(可全部或部分增厚)凯氏带？凯氏点？内皮

21、层 通道细胞(少数正对初生木质部角的通道细胞不增厚)？马蹄形增厚(见于单子叶植物，仅外切向璧薄)？ 中柱鞘：一般为一层细胞，紧贴内皮层，有分生能力，产生侧根、不定根等维管柱 初生木质部：外始式发育(原生、后生木质部)；辐射维管束(二原型，三原型) 初生韧皮部：外始式发育(原生、后生韧皮部)外始式方便水分、养料运输髓 大多数单子叶植物植物具有髓部(初生木质部不分化到根中心，髓部发达)部 极少数双子叶植物具有髓部(如乌头、龙胆、桑等初生木质部不分化到根中央)<三>根的次生构造形成层活动(薄壁细胞与中柱鞘细胞分化)次生木质部；次生韧皮部；次生射线/维管射线(包括木射线、韧皮射线)。维管射

22、线横向运输水分、养料；单子叶植物(百部、麦冬等)有的表皮分裂为多层细胞，细胞壁木栓化，形成“根被”。木栓形成层活动(中柱鞘或其它表皮、皮层部位分生分化) 产生木栓层、木栓形成层、栓内层(“次生皮层”，通常仍称“皮层”)，合称周皮，代替表皮、皮层。茎的内部构造<一>茎尖构造 无冠(顶端由幼小叶片包被)，有幼小叶片；有毛茸和气孔。叶原基下有腋芽原基，分别发育成叶和枝条 分生区伸长区成熟区(无根毛)。<二>双子叶植物茎及根茎构造表皮皮层：无“内皮层”，有的皮层最内一层细胞含大量淀粉粒，称“淀粉鞘”。所占比例比根小。 初生 初生维管束 初生韧皮部：外始式 初生木质部：内始式 构造 维管 (无中柱鞘) 束中形成层：原形成层遗留下来柱 髓：基本分生组织 髓射线：横向运输养料、水分。具潜在分生能力(其中的一部分可产生束间形成层)形成层活动：次生韧皮部形成层次生木质部年轮、心材、边材、春材(早材)、秋材(晚材)从射线的不同外