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文档简介
1、绪论 植物的基本特征:具有固着生活方式;具有细胞壁(纤维素的网状结构);自养生物(叶绿体);具有永久分生组织、不断生长、分化;成熟细胞中有中央大。植物细胞 1、细胞的基本概念:细胞是生命体进行生命活动的结构、功能和遗传单位。细胞是生命活动的功能单位,一切代谢活动均以细胞为基础;特化的细胞分工合作,共同完成复杂的生命活动细胞是生殖和遗传的基础与桥梁;具有相同的遗传语言;细胞是生物体生长发育的基础。2、显微结构:指在光学显微镜下观察到的细胞结构。超微结构:指在电子显微镜下观察到的细胞结构,也称亚显微结构。3、植物细胞的形状与大小 植物体由细胞构成(单细胞或多细胞) 细胞的大小通常在20-50m m
2、之间 细胞的形态多样,球形、多面体、立方体、长形等 4、植物细胞的基本结构:(1)细胞壁(2)原生质体:质膜、细胞质和细胞器、细胞核(1)细胞壁 包围在原生质体外的坚韧外壳 保护、支持作用 吸收、蒸腾、运输、分泌 细胞识别 参与细胞生长调控1.化学成分: 纤维素 果胶类物质 半纤维素:胼胝质 多种酶类和糖蛋白2.空间结构 a.中层(胞间层) 相邻两个细胞初生壁之间共有的部分,在细胞分裂产生新细胞时形成。 成分:果胶质(多糖),能将相邻的细胞粘连在一起。 可塑性:缓解细胞间的压力,不影响生长。 b.初生壁 来源:存在于中层内,是新细胞产生的第一层真正的细胞壁,原生质体分泌的壁物质在中层上沉积所形
3、成的壁层。 化学成分:多糖(纤维素、半纤维素、果胶质)、蛋白质(结构蛋白、酶、凝集素)。 结构模型:经纬结构纤维素构成经,伸展 蛋白构成纬,交织而成网状结构。 特点:壁薄,具有弹性和可塑性。 功能:随细胞生长而生长。c. 次生壁 来源:细胞分化时,物质积累在 初生壁局部或全部表面,构成次生壁。 成分:纤维素(相对多),木质素、基质多糖(相对少)。 结构:电镜下(根据纤维素微纤丝排列的方向)分位三层。 特点:细胞壁厚度增加,刚性增强,但没有延展性。 电镜下,次生壁可分为外、中、内三层纤维和石细胞等典型具次生壁的细胞,细胞壁有5层结构:胞间层、初生壁和三层次生壁大部分具次生壁的细胞,在成熟时原生质
4、体死亡,残留的细胞壁有支持保护的功能初生壁和次生壁的主要区别:1. 初生壁是细胞生长时形成的壁层,可随细胞生长而伸展,次生壁是细胞停止生长以后所沉积的壁层。2. 化学成分区别: 初生壁纤维素约占1/4;次生壁纤维素约占1/2。胞间连丝 细胞壁生长时并非均匀增厚,在初生壁上有一些较薄的区域叫初生纹孔场,其上有许多小孔,细胞的原生质细丝通过这些小孔,与相邻细胞相连 穿过细胞壁,沟通相邻细胞的原生质细丝,称为胞间连丝 纹 孔:次生壁形成时在纹孔场不被次生壁物质覆盖,形成的凹陷区域。类型: 单纹孔:纹孔口与纹孔腔大小一样; 具缘纹孔:纹孔口小,纹孔腔大,纹孔呈圆锥形纹孔膜:两个纹孔间的胞间层和两层初生
5、壁形成纹孔膜 A:单纹孔B:单纹孔;C:具缘纹孔对D:半具缘纹孔对E、F:具缘纹孔相邻两细胞之间的纹孔多成对存在,称纹孔对盲纹孔:只有一侧的壁有纹孔。细胞壁的特化:由于环境的影响,生理机能的不同,细胞壁常常沉积其他物质,以致发生理化性质的变化。 木质化、木栓化、角质化、矿质化 5、原生质体:构成生活细胞的除细胞壁以外的所包含的各部分,是结构单位。原生质:构成原生质体的主要物质称为原生质。细胞中具有生命的物质基础,细胞中的一切代谢活动都在原生质内进行。 细胞核:核膜、染色质、核仁、核基质 通常一个细胞只有一个细胞核,偶有双核或多核 细胞核一般圆球形,直径约10-20mm染色质和染色体是同一物质,
6、在细胞周期的不同时期的不同形态质膜:原生质体表面的一层薄膜,由脂类和蛋白质组成。 质膜=细胞膜=外周膜;生物膜=质膜+内膜单位膜是电镜下膜的剖面,表现为两条暗带夹一明带的结构,厚为70-100。生物膜的“流动镶嵌模型”主要特点:有序性、流动性、不对称性。质 膜 的 功 能:1.物质跨膜运输2.能量转换3.代谢调节 6.信号转导 4.细胞识别 细胞质:细胞质基质,细胞器。细胞器:细胞质中具有一定形态结构和功能的结构细胞器包括质体、线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体、微体、圆球体、核糖体、液泡、微管等。(1)质体:叶绿体,有色体,白色体。 叶绿体 存在:叶肉细胞、茎的皮层细胞、花和未成熟的果实等。结
7、构:双层膜: 外膜、内膜 基本结构单位-类囊体(它是由单层膜围成的囊)类囊体沿叶绿体长轴平行排列,形成圆柱状颗粒-基粒(基粒片层) 基质可溶性蛋白、核糖体、DNA等。有色体:形状多样,只含有叶黄素和胡萝卜素,存在于花瓣和果实中,胡萝卜根中也有。能积聚淀粉和脂类白色体:不含色素,呈无色颗粒状,普遍存在于植物体各部分的储藏细胞中。储藏淀粉的称为淀粉体,储藏蛋白质的称为蛋白体 。(2)液泡:细胞代谢产物的储藏场所l 被一层液泡膜所包被,膜内充满细胞液,主要有水分、糖、单宁、有机酸、植物碱、花色素、无机盐等。l 液泡中含有花色素(主要是花青素,致使花瓣具有鲜艳的颜色。花青素随pH不同其色泽可变,碱性时
8、呈兰色,中性时呈紫色,酸性时呈红色、l 渗透调节;贮藏;消化l 细胞学家把细胞质中凡是由单层膜所包围的小泡,称为液泡系,包括液泡、溶酶体、圆球体、微体等细胞质基质 细胞质中除细胞器以外的胶状物质称为细胞基质,细胞骨架和各种细胞器分布期中,含丰富蛋白质,可运动,与细胞代谢密切相关。后含物含义:植物细胞中的贮藏物质、代谢废弃物和植物次生物质。种类:糖类、蛋白质、脂类、盐类的晶体、一些有机化合物。形式:(一)储藏的营养物质 以颗粒状态存在,称为淀粉粒 鉴定:用碘碘化钾溶液染色时,通常呈蓝黑色 形成淀粉粒时,先从一个点(脐点)开始,向外层层沉积,形成许多同心的层次轮纹(直链淀粉和支链淀粉交替沉积而成)
9、 单粒淀粉粒:只有一个脐点 复粒淀粉粒:有2个以上脐点,每个脐点有各自的轮纹 半复粒淀粉粒:2个以上脐点,各脐点除有本身的轮纹外,还有共同的轮纹包围 蛋白质 形式:拟晶体,其晶体与无机盐结晶不同,常呈方形。糊粉粒:由一层膜包裹成的圆球状颗粒 鉴定:贮藏蛋白质遇碘呈黄色 糊粉粒集中分布于种子的胚乳和子叶中,往往禾谷类胚乳的最外一层细胞或几层细胞中含有大量的糊粉粒,特称为糊粉层。豆类子叶细胞中除普遍具有糊粉粒外,还含有一或几个拟晶体 豆类糊粉粒的形成过程是:一个大液泡分散成几个小液泡,随种子的成熟,小液泡内的蛋白质逐渐变为糊粉粒;种子萌发时,糊粉粒中的蛋白质被利用,小液泡重新转变成一个大液泡脂肪和
10、油类 形式:以固体或油滴的形式存在于细胞质中,是细胞中含能量最高而体积最小的贮藏物质,常存在于种子、胚和分生组织细胞中 鉴定:用苏丹III或苏丹染成橙红色(二)生理活性物质 含量很少,但对细胞生命活动起着非常重要作用的物质,统称为生理活性物质 酶、维生素、植物激素、杀菌素等 保证细胞内一切生化反应的正常进行;调节和控制植物生长、发育、繁殖以至遗传、变异等一系列生命活动过程(三)其它物质 糖类、有机酸、单宁、花青素、植物碱、精油、晶体等 植物细胞内的晶体主要是草酸钙晶体,稀碳酸钙晶体,存在于液泡中 单晶:棱柱状或角锥状 针晶:针状,常聚集成束 簇晶:球状,由许多单晶联合形成,每个单晶的尖端都突出
11、于晶簇的表面(总结:有一张图,手抄吧)植物细胞分裂的名词解释:有丝分裂:特点:细胞的形态,尤其是细胞核的形态发生明显的变化,出现了染色体和纺锤丝,有丝分裂因此得名。细胞周期:有分裂能力的细胞,从上一次分裂结束到本次分裂结束所经历的一个完整过程称为一个细胞周期。周期细胞:在细胞周期中运转的细胞,属周期细胞。G0期细胞:暂时脱离细胞周期的细胞,它们可在适当的刺激下重新进入细胞周期,进行增殖。属G0期细胞。终端化细胞:不可逆地脱离了细胞周期,失去分裂能力,保持生理机能的细胞。无丝分裂(直接分裂) 细胞的简单分裂方式, 有:横缢、纵缢、出芽等植物细胞生长和发育细胞体积和重量不可逆增加的过程,是 植物个
12、体生长的基础细胞分化:细胞在形态、结构和功能上的特化过程,称为细胞分化 。分化常是可逆的,分化细胞逆转为不分化细胞,称为脱分化 植物的个体发育是植物细胞不断分裂、生长和分化的结果在系统发育上,植物越进化,细胞分化越剧烈分工越细致,植物体结构也越复杂细胞分化的基因表达与调控,是当今发育生物学研究的热点和中心问题之一细胞的全能性概念:植物体的每一个生活的细胞都含有一套完整的基因组,在适宜的条件下,细胞具有形成一个新的个体的潜在能力。应用举例:植物组织培养技术用于快速繁殖试管苗、培养无病毒植株、制人工种子等。花药离体培养用于单倍体育种,使育种质量与进程大大提高。 一 名词解释 显微结构、超微结构、纹
13、孔、纹孔膜、胞间连丝、质外体、共质体、原生质体、原生质、单位膜类囊体、基粒、细胞全能性、细胞分化、周期细胞、终端分化细胞、 G0期细胞、细胞周期 细胞分化二 思考题 1.简述植物细胞壁的结构; 2.试区别细胞质、细胞液、原生质、原生质体; 3.何谓后含物?细胞后含物对植物有何重要意义? (4).高尔基体:是一些聚集的扁的小囊和小泡。是细胞分泌物的加工和包装场所,最后形成分泌泡将分泌物排出体外。高尔基体还与植物分裂时的新细胞壁和细胞膜的形成有关。(5)溶酶体:是单层膜小泡,由高尔基体断裂而产生, 内含多种水解酶, 可催化蛋白质、核酸、脂类、多糖等生物大分子,消化细胞碎渣和从外界吞入的颗粒。(6)
14、.微体:单层膜 过氧化物酶体与叶绿体和线粒体配合:乙醛酸体脂肪酸的转化(7)圆球体:半单位膜 脂肪的储藏和水解 质体是由前质体发育而来: 细胞学说细胞学说可以归纳为以下两点:1 生物都由细胞和细胞的产物组成;2 新的细胞必须经过已存在的细胞分裂 而产生。 细胞是生命活动的基本单位(2) 线粒体外膜内膜(脊上有基粒ATP合成酶复合体)膜间隙基质:酶、核糖体、DNA 叶绿体和线粒体的DNA叶绿体的某些性状是呈非孟德尔式遗传的,但直到60年代才发现了叶绿体DNA。叶绿体基因组是一个裸露的环状双链DNA分子,其大小在120kb到217kb之间。一般都是一个环状DNA分子。已知的是哺乳动物的线粒体基因组
15、最小,果蝇和蛙的稍大,酵母的更大,而植物的线粒体基因组最大。植物细胞的线粒体基因组的大小差别很大,最小的为100kb左右,大部分由非编码的DNA序列组成,且有许多短的同源序列,同源序列之间的DNA重组会产生较小的亚基因组环状DNA,与完整的“主”基因组共存于细胞内,因此植物线粒体基因组的研究更为困难。 (3) 内质网:细胞质内由膜组成的一系列片状的囊腔和管腔,彼此相通形成一个隔离于细胞基质的管道系统 细胞骨架真核细胞的细胞质内普遍存在的蛋白纤维网架体系。不同蛋白质分子以不同方式装配成直径不同的纤维,相互连接形成具有柔韧性和刚性的三维网架。 类型: 微丝(肌动蛋白、肌球蛋白等) 微管(微管蛋白、
16、微管结合蛋白) 中间纤维(角蛋白、波状蛋白等) 功能:稳定细胞形状; 细胞质组织化; 能进行细胞运动和物质运输。 微丝:又称肌动蛋白纤维(肌动蛋白、肌球蛋白等组成)细丝状结构,直径68nm 微管:细长、中空的管状结构(由微管蛋白、微管结合蛋白等组成) ,外径25nm,内径15nm。 中间纤维:细长管状结构(角蛋白、波状蛋白等),直径10nm(一) 分生组织概念:植物体内具有持续或周期性分裂能力的细胞群,称为分生组织类型:按在植物体上的位置分:1、 顶端分生组织:位置:位于根、茎及其分枝的顶端作用功能:使根、茎不断伸长,并在茎上形成侧枝和叶。茎顶端分生组织最后还将产生生殖器官细胞特征:小而等径,
17、薄壁,核位于中央并占较大体积,液泡小而分散,原生质浓厚,无后含物2、 侧生分生组织:位置:根、茎侧面靠近边缘的位置,包括形成层和木栓形成层 作用功能:使根、茎不断增粗。其中木栓形成层的活动使长粗的根茎表面或受伤的器官表面形成新的保护组织 细胞特征:细胞大部分呈长梭形,原生质体高度液泡化,细胞质不浓厚。分裂活动具明显周期性 注意:在没有加粗生长的单子叶植物中,没有侧生分生组织。草本双子叶中活动微弱或根本不存在 3、 居间分生组织:位置:位于茎、叶柄、子房柄、花柄、花序轴等器官的成熟组织之间;是顶端分生组织在上述器官中局部区域的保留作用功能:能使上述器官伸长活动特点:细胞持续分裂活动的时间短,分裂
18、一定时间后,所有细胞都转变为成熟组织按在植物体上的发生来源分:1、 原分生组织:位置:位于根、茎最前端,由没有分化的、最幼嫩的、终生保持分裂能力的胚性细胞所组成(即由胚胎遗留下来的最早的分生组织)细胞特征:体积小,核相对较大,细胞质浓厚,多为等径的多面体2、 初生分生组织:位置:位于根、茎的顶端,由原分生组织刚刚衍生的细胞所组成,在原分生组织的后方特点:细胞在形态上出现了最初的分化,细胞仍然具有很强的分裂能力,但没有原分生组织那样旺盛,因此是一种边分裂,边分化的组织,是由分生组织向成熟组织过渡的组织3、 次生分生组织:是由已经成熟的组织细胞,经过脱分化恢复分裂能力形成的分生组织,因此叫次生分生
19、组织 位置:存在于根、茎的形成层和木栓形成层中;特别是木栓形成层是典型的次生分生组织 原分生组织和初生分生组织分裂的结果使器官伸长,次生分生组织的分裂结果使器官增粗 凡是由根尖、茎尖的初生分生组织细胞分裂、分化形成的成熟组织,都称初生组织 凡是由次生分生组织的细胞所产生的成熟组织都叫次生组织 把两种分类方法结合起来看:顶端分生组织包括原分生组织和初生分生组织,而侧生分生组织一般属于次生分生组织,居间分生组织一般属于出生分生组织。(二) 成熟组织 概念:由分生组织衍生的细胞,经生长、分化,形成的其它各种组织,称为成熟组织 注意:成熟程度是相对的,并非一成不变,如薄壁组织有时能进一步特化为另一种组
20、织;有时成熟组织也可脱分化成分生组织 类型:按功能分为保护组织、薄壁组织、机械组织、输导组织和分泌组织1. 保护组织:概念:覆盖于植物体表起保护作用的组织功能:减少体内水分蒸腾,控制植物与环境的气体交换,防止病虫害侵袭和机械损伤等类型:根据来源及形态结构的不同分为两类(表皮和周皮):一、表皮:表皮细胞(最基本的成分),组成气孔的保卫细胞、毛状物、硅细胞、栓细胞、泡状细胞等分散于表皮细胞之间来源:由初生分生组织细胞分化而成位置:覆盖在幼嫩器官的表面结构特征:一般只有一层细胞,彼此紧密嵌合,无胞间隙,外壁加厚并覆盖一层角质膜;有些在角质膜外还覆盖有蜡质(蜡被,呈白霜状) 角质膜可分为二层结构: 角
21、质层(外面一层):由角质组成,有时含有蜡质 角化层(内层):由纤维素和角质组成 表皮包括多种类型的细胞,其结构和功能各不相同表皮细胞:呈各种形状的扁平体,外壁有角质膜,排列紧密,除分布其间的气孔外无胞间隙;一般不含叶绿体,但常有白色体和有色体。有些植物有2-3层表皮细胞称为复表皮 根表皮细胞的壁和角质层都很薄,一些细胞特化为根毛行吸收功能,因此又叫吸收组织 气孔器:气孔:窄缝状开口保卫细胞:气孔两侧肾形或哑铃形的特殊细胞,细胞中含叶绿体,细胞壁不均匀增厚(内侧壁厚),与气孔开关有关副卫细胞:有些在保卫细胞外还特化出二个或多个和表皮细胞不同的细胞,协助气体交换和水分蒸腾表皮附属物: 有些植物的表
22、皮是光滑的无任何突出部分,如菠菜 许多植物的部分表皮细胞向外突出延长,形成各种毛状附属物,又叫表皮毛 加强表皮的保护作用减少水分蒸腾,免遭动物采食。还有分泌、散布种子等作用。棉花是重要的纺织原料。 毛的形态、类型,表皮的结构,角质膜的纹饰等均可作为植物分类的鉴别依据 表皮存在时间: 仅有初生生长(无加粗生长)的草本植物的表皮终生起作用;没有次生生长的器官叶、花和果实的表皮到器官死亡为止具加粗生长的根茎表皮会因器官的增粗而破坏,其保护功能由次生保护组织周皮所取代二、周皮 来源:由侧生分生组织木栓形成层形成 位置:位于有加粗生长的根茎表面 组成:木栓形成层平周分裂,向外细胞分化形成木栓层,向内分化
23、成栓内层。木栓层、木栓形成层和栓内层合称周皮木栓层:具多层细胞,细胞扁长方形,按半径线整齐排列,无胞间隙,壁厚且强烈栓质化,成熟后原生质体解体,细胞腔内充满空气不透水、不透气、不导热、质地轻、具弹性,抗腐蚀木栓形成层:次生分生组织栓内层:1-2层生活的薄壁细胞,壁没有栓质化,细胞按半径线整齐排列(依此与皮层细胞区别开来)皮孔:为突出周皮的裂缝(通气结构) 2. 薄壁组织:是构成各器官最基本的组织,也是进行各种代谢活动的重要组织,在植物体内占有最大体积,故也叫基本组织结构特点:壁薄,仅有初生壁;胞间隙发达;常为等径的多面体细胞;具生活的原生质体,液泡较大分化程度较低,在创伤愈合、形成不定根、不定
24、芽及嫁接愈合时,薄壁组织可脱分化转变为分生组织;也参与侧生分生组织形成层和木栓形成层的发生分5类:同化组织、贮藏组织、储水组织、通气组织、传递组织。a.同化组织: 营光合作用的薄壁组织,称为同化组织 特点:细胞含有大量叶绿体,行光合作用合成有机物质 部位:存在于植物体的一切绿色部分叶肉、嫩茎等b.贮藏组织: 贮藏大量营养物质的组织称为贮藏组织 特点:细胞内充满贮藏的营养物质 部位:存在于各类贮藏器官中块根、块茎、球茎、鳞茎、果实、种子等;根、茎的皮层和髓及其它薄壁组织也有贮藏功能c.储水组织: 贮藏水分的组织 特点:细胞较大,具较大的中央大液泡,可贮存大量水分备用 多存在于旱生植物的肉质植物体
25、内d .通气组织: 具有大量细胞间隙的薄壁组织。 水生植物的根茎薄壁组织有较大的胞间隙,形成气腔或气道,它们在体内形成一个相互贯通的通气系统,使生于水下的器官得到氧气e.吸收组织 根尖表皮细胞向外突出形成根毛,行吸收功能,故称为吸收组织f.传递细胞 60年代末,在电镜下发现了一类特殊的薄壁细胞传递细胞(传输细胞或转移细胞) 细胞特点:细胞壁具内突生长(增加质膜面积),细胞质浓厚,富含线粒体,有发达的胞间连丝(有利于代谢物质的运输与传递),故称传递细胞(transfer cell) 在植物体内广泛存在,如小叶脉输导组织的附近(叶肉和输导分子之间的桥梁),茎节部的维管束中,分泌结构中,种子的子叶、
26、胚乳、胚柄等部位3. 机械组织对植物体具有支持作用和加固作用的组织(相当于水泥建筑中的钢筋骨架)细胞特点: 细胞壁局部或全部加厚,起机械支持的作用 细胞多成束存在,且排列紧密,起加固的作用类型:厚角组织、厚壁组织。 厚角组织细胞为长柱形,壁不均匀加厚:通常在几个细胞邻接处的角隅处加厚,故称厚角组织细胞壁不含木质素,故有一定的坚韧性、可塑性和伸展性,既有支持作用,又不妨碍幼嫩器官的迅速生长;厚角组织的细胞是活细胞存在于植物的幼茎、叶柄、叶片、花柄等部位,而且总是分布于器官的外围,或直接在表皮下,或与表皮只隔开几层薄壁细胞在器官形成过程中,厚角组织出现较早,是正在生长的茎叶的支持组织厚壁组织:石细
27、胞、纤维细胞具均匀加厚的次生壁,常木质化;细胞成熟时,原生质体死亡分解,成为只留有细胞壁的死细胞。a.石细胞: 细胞较短,形状多样,壁极度增厚强烈木质化,成熟时成为仅具坚硬厚壁的死细胞(具强大支持作用)。壁上有许多单纹孔,因壁厚而呈明显的管状纹孔道(有时还有分枝) 单个散生或聚集成簇,也可连续成片分布于茎、叶、果实和种子中,有增加器官硬度和支持的作用 b.纤维两头尖细梭形的细长细胞,壁强烈次生增厚;纹孔较石细胞稀少,呈缝隙状;成熟时原生质体解体,细胞腔狭窄 广泛存在于植物体各部分,排列紧密,无细胞间隙,并聚集成束,成为植物体内的坚强支柱根据所处位置,可分为木纤维和韧皮纤维两类: 木纤维:存在于
28、木质部中,较短,坚硬而缺少弹性,脆而易断,不宜作纺织原料,但可造纸或作人造纤维 韧皮纤维:存在于韧皮部中,细胞壁极厚,富含纤维素,坚韧而有弹性,是良好的工业原料(其工业价值取决于细胞长度和细胞壁含纤维素的程度)4. 输导组织 概念:担任植物体内物质长途运输的主要组织。存在部位:以一连续的结构贯穿于植物体的各个器官内。如根、茎、叶、花、果实及种子等器官中。主要类型:木质部:管状分子(导管、管胞) 输导水分、无机盐;韧皮部:筛分子(筛管、筛胞、伴胞) 输导有机物。进化意义:植物从水生到陆生演化、适应体内长距离运输需要的产物。a. 导管分子导管分子的端壁上形成一个或几个大的孔称为穿孔,具穿孔的端壁特
29、称穿孔板,导管分子以端壁纵向连接而成导管导管管径较管胞粗大,又以穿孔直接沟通,因此,导管比管胞具较高运水效率存在于被子植物木质部中b. 管胞细胞狭长,两端尖细,上下二细胞的端部紧密重叠,水分通过管壁上的纹孔依次向上运送裸子植物和蕨类植物只有管胞,而无导管;被子植物中也有管胞,但含量少,不起主要作用系统发育过程中,管胞向两个方向演化: 细胞壁更加增厚,特化为只营支持功能的木纤维 细胞端壁溶解,特化为专营输导功能的导管分子 木质部:由导管分子(或管胞)、纤维、薄壁细胞等组成,是复合组织。 木质部中的薄壁细胞称木薄壁细胞。 发育后期壁常木质化,细胞中含淀粉和结晶,具贮藏功能。c. 筛管分子管状细胞,
30、纵向连接形成筛管只具初生壁,上下端壁上有许多小孔称筛孔,具筛孔的端壁特称筛板 上下两细胞的细胞质通过筛孔彼此相连,与胞间连丝相似,但较粗大,特称联络索,在联络索周围由胼胝质鞘包围在衰老或休眠的筛管中,筛板上积累大量胼胝质,形成垫状的胼胝体封闭筛孔;休眠解除时消失筛管分子的侧壁上有许多特化的初生纹孔场,称为筛域,与相邻细胞进行物质交换筛管分子具生活的原生质体,但成熟后核消失具特有结构P蛋白体,通常分散在细胞质中,受干扰时聚集到筛孔处形成粘液塞 d. 伴胞筛管分子旁边有一或几个细长、两端尖锐,并高度特化的薄壁细胞,称为伴胞,其原生质浓厚,有明显的核和丰富的细胞器,呼吸旺盛 与筛管由同一个母细胞分裂
31、而来(大子细胞形成筛管分子,小的发育为伴胞) 筛管寿命仅1-3年,筛管死亡后,伴胞也随之死亡,即所谓“同生共死”功能: 为筛管提供能量 运输物质,有些双子叶植物中伴胞发育成了传递细胞e. 筛胞裸子植物和蕨类植物中一般没有筛管,完成有机物质运输功能的是筛胞与筛管分子的区别是:原生质体中无P蛋白体,细胞壁上只有筛域而无筛板,筛胞之间以侧壁上的筛域相通,进行物质运输。韧皮部:筛管分子(伴胞)、筛胞、韧皮纤维、薄壁细胞等组成。韧皮薄壁细胞:常含有结晶和各类贮藏物,主要起贮藏和横向运输的作用。维管组织:木质部和韧皮部的组成中分别以具有输导功能的管状分子导管分子、管胞,和筛管分子或筛胞为主,所以形态学上,
32、将木质部和韧皮部称为维管组织。5. 分泌组织植物体内有些细胞可产生一些特殊的物质,如蜜汁、有机酸、杀菌素、树脂、橡胶等,并把它们排出体外或积存在体内,这种现象称为分泌,凡是能产生分泌物质的细胞或细胞组合称为分泌结构外部的分泌结构:腺表皮、腺毛、蜜腺和排水器内部的分泌结构:分泌细胞、分泌腔(道)、乳汁管(1)外部的分泌结构:将分泌物分泌到植物体外的分泌结构a.腺毛 :表皮附属物中具有分泌作用的毛状体,称腺毛腺毛常有一个头部和一个柄部,头部由单或多个分泌细胞组成,柄由无分泌功能的薄壁细胞组成b.腺表皮 某些部位的表皮细胞具分泌功能,称腺表皮,分泌物直接分泌到细胞表面 油菜、烟草等柱头表皮细胞形成乳
33、头状突起,分泌糖、氨基酸、酚类等物质,黏着花粉,促进和控制花粉萌发c.蜜腺分泌蜜汁的腺体,存在于虫媒植物的花、茎、叶、叶柄、花梗等处生长于花部的称为花蜜腺 生长于茎、叶、花梗等营养体部位上的称为花外蜜腺 蜜腺由一到数层细胞质浓厚的薄壁细胞组成,且经常与维管组织相连接,当维管韧皮部发达时,蜜中糖分含量可高达50%,若木质部发达,则糖含量降至8%分泌蜜汁是对虫媒传粉的适应,蜜源植物又具有较高的经济价值d.排水器 叶缘或顶端具将体内过多水分排出体外的结构称排水器,由水孔和通水组织组成;其排水过程称为吐水 水孔位于叶尖叶缘,是变态的气孔,保卫细胞失去关孔能力 通水组织是水孔下一团变态的叶肉组织,不含叶
34、绿体,排列疏松,能把木质部运来的水分通过水孔排到叶表面 内部的分泌结构:将分泌物积聚在体内的分泌结构a.分泌细胞具分泌能力的特化细胞,散生于其它细胞之中,体积明显较周围细胞为大,分泌物积聚于细胞腔内依分泌物质分为油细胞(樟科等)、黏液细胞(仙人掌科等)、含晶细胞(桑科等)、单宁细胞(蔷薇科等)、及芥子酶细胞(十字花科等)等b.分泌腔和分泌道 体内贮藏分泌物的腔或管道,形成方式主要有三种: 溶生的:起初部分细胞中形成芳香油,随后细胞破裂解体,形成腔隙,内含物释放到溶生的腔内,如桔子的果皮 裂生的:分泌细胞间的中层溶解,细胞分开形成腔隙,分泌物分泌到腔内,如松柏类的树脂道,漆树的漆汁道 裂溶生的:
35、由上两种方法结合而形成,如芒果叶分泌道c.乳汁管:植物体内能分泌乳汁的管状结构c1.无节乳汁管:由一个细胞发育而成,随植物生长而延伸分枝,贯穿于植物体内,如大戟属植物c2.有节乳汁管:由许多分泌乳汁的管状细胞彼此相连且连接壁融化消失而成,如菊科、罂粟科等有些植物体中有节乳汁管和无节乳汁管同时存在,如橡胶树初生韧皮部中为无节乳汁管,次生韧皮部中为有节乳汁管乳汁成分十分复杂,有橡胶(橡胶树)、蛋白质、淀粉、糖类(菊糖)、植物碱(罂粟碱、吗啡碱、尼古丁)、酶(木瓜蛋白酶)、单宁等组织系统 :皮组织系统、基本组织系统、维管组织系统 皮组织系统:包括表皮和周皮,覆盖于整个植物体的表面,形成一个连续的保护
36、层 基本组织系统:由各类薄壁组织、厚角组织和厚壁组织构成,是植物体各部分的基本组成 维管组织系统:由输导组织木质部和韧皮部构成,贯穿于整个植物体内,把植物体各部分有机地连接在一起植物整体的结构表现为维管系统包埋于基本系统之中,而外面又覆盖着皮系统,它们在结构上和功能上组成一个有机的统一整体,相互协作,相互依存,共同完成植物的生命过程 结构 功能 同化组织 贮藏组织 薄壁细胞,具叶绿体 薄壁细胞,具白色体 进行光合作用,制造有机物 积累和贮藏营养物质 厚角组织厚壁组织 细胞壁为初生壁,增厚不均匀,活细胞 细胞壁呈均匀的次生增厚,多为死细胞 支持能力弱,有韧性 支持能力强,硬度高,韧性一般较弱 表
37、皮 周皮 活细胞,厚角质化,一般为一层外壁,具角质膜或蜡被等 木拴层为死细胞,壁厚且拴化,多层细胞 透光,并能进行微弱的呼吸活动,保护能力较弱 不透光,不透水,不透气,隔热、耐腐蚀,保护能力强 结构功能筛管 导管 筛管细胞无次生壁,有原生质体,但无细胞核,端壁特化为筛板 细胞具次生壁,死细胞,中空,端壁形成穿孔 被子植物输导有机物的结构 被子植物输导水分和无机盐的结构 筛胞 管胞 两端尖斜,无筛板,各壁均有筛板,壁薄,具原生质体 两端尖斜,无穿孔,壁增厚,无原生质体 蕨类植物和裸子植物的输导组织,运送有机物 蕨类植物和裸子植物的主要输水机构 木质部 韧皮部 由管状分子(导管或管胞)、木纤维、木
38、薄壁细胞组成 由筛分子(筛管或筛胞)、伴胞(被子植物特有)、韧皮纤维、韧皮薄壁细胞组成 运输水分和无机盐,支持能力强,韧性差 运输有机物质,支持能力较弱,但韧性强 第三章 营养器官 陆生植物包括苔藓植物、蕨类植物、裸子植物和被子植物4大类,从结构与功能方面体现了从低等向高等的进化顺序。被子植物(angiosperm) 胚珠完全包藏在子房内并由子房发育为果实的植物.根根(root) 植物体的地下部分,行使固着和支持植物体吸收水分和养分,和其他功能 按来源分:主根、侧根。 按发生部位分:定根、不定根。主根(main root) 由胚根生长出来、植物个体发育中最早出现的根侧根(lateral roo
39、t) 由主根长出的根不定根(adventitious root) 由茎、叶或老根上长出的根一、根和根系 一株植物根的总和称为根系 植物的根系通常有两类:直根系和须根系 直根系主根明显,主根上生出侧根,这类根系固着能力很强。一些植物的主根可以贮存糖类等有机营养物质。 大部分单子叶植物和一些草本植物的根为须根系,即在胚轴或茎的基部丛生大量须状根。须根系具有与土壤更多的接触表面积。二、根的初生生长和初生结构根尖:从根的顶端到着生根毛的部位叫根尖,包括: 根冠 分生区 伸长区 成熟区 根冠:位于根的先端,由许多排列不规则的薄壁细胞组成帽状的结构套在分生区外方,保护着幼嫩的生长点 外层细胞能分泌多糖类黏
40、液,可防止根尖干燥,使土粒表面润滑,减少摩擦 根冠可以感受重力,控制根的向地性生长:根冠前端细胞中含有造粉体,起着“平衡石”的作用,保证根的向地性生长。除造粉体外,内质网、高尔基体也与根的向地性反应有关 分生区:位于根冠上方,长约1-2mm,由分生细胞组成 分生区最前端是原分生组织,其上方为原分生组织衍生细胞形成的初生分生组织 初生分生组织的细胞已有了初步的分化,并形成原表皮、基本分生组织和原形成层三部分 进一步分化,原表皮根的表皮,基本分生组织根的皮层,原形成层维管柱 伸长区:位于分生区上方,长约2-5mm 细胞分裂已停止,但细胞体积增大,并沿根的纵轴方向显著伸长,由于这段区域是根伸长生长的
41、主要部分,故称伸长区 伸长区开始出现组织的分化,最早的筛管和导管相继出现,逐渐分化形成根的成熟组织 成熟区(根毛区):位于伸长区的上方,细胞已停止生长,并多已分化成熟,故称成熟区 成熟区表皮常产生根毛,因此也称根毛区 根毛由表皮细胞外壁向外突出延伸而成,不分枝,长约0.08-1.5mm 根毛数目多,密度大,如玉米420/mm2, 豌豆230/mm2 角质层极薄,外壁上有黏液和果胶质,有利吸收和固着 根毛生长速度快,寿命短,一般几天,最长10-20天 失去根毛的成熟区,主要行使输导和支持功能双子叶植物根的初生结构双子叶植物根初生结构示意图根的初生生长:幼根的生长是由根尖的顶端分生组织经过分裂、生
42、长、分化三个阶段发展而来。这种生长过程称为根的初生生长。表皮:根的表皮试一层薄壁细胞;长方形,排列紧密;部分表皮细胞外壁突起形成根毛。具有吸收功能和保护作用品。皮层由多层薄壁细胞组成排列疏松,有明显的胞间隙,细胞中其中储藏有淀粉和其他物质在横切面上,内皮层细胞排成一环,比较整齐。这层细胞代表着根皮层的内部界限。这层细胞在两个径向壁上和两个横向壁上有木栓质加厚带,这一带状结构成为凯氏带。维管柱(中柱)皮层以内的柱状体,是由原形成层发育而来包括:中柱鞘、初生木质部、初生韧皮部和薄壁细胞4部分组成。初生木质部 位于维管柱中央,由几个初生木质部束组成,横切面上呈星芒状 初生木质部束的先端分化成熟较早,
43、 由管径较小的环纹和螺纹导管组成,称为原生木质部 靠近中心的部分成熟较迟,由管径较大的梯纹、网纹和孔纹导管组成,称为后生木质部 初生木质部这种由外向内发育成熟的方式,称为外始式 根横切面上木质部呈不同的辐射棱角,称木质部脊,脊的数目决定原型,如油菜为2束称二原型、豌豆有3束称三原型,花生为四原型等 双子叶植物和裸子植物束数较少,为二至六原型;单子叶植物至少六束或六束以上,称为多原型 初生韧皮部 位于初生木质部束之间,束数与初生木质部相同 外始式发育,即原生韧皮部在外,后生韧皮部在内方 组成成分:筛管和伴胞,也有韧皮纤维和韧皮薄壁细胞薄壁组织 位于初生木质部和初生韧皮部之间,由多层薄壁细胞组成
44、双子叶植物中,这部分细胞可转化为维管形成层的一部分单子叶植物根的结构 表皮:最外一层细胞。 皮层: 外部皮层:一层至数层,在根发育后期 转变为机械组织。 中部皮层:大量薄壁细胞。 内皮层:细胞壁加厚呈马蹄形加厚;通道细胞 中柱通道细胞:在禾本科植物根的内皮层,正对初生木质部辐射角处的细胞,细胞壁加厚停留在凯氏带阶段,是中柱与皮层物质运输的主要途径。 中柱: 中柱鞘:维管柱最外一层细胞,发育后期部分或全部木质化。 维管组织: 1、初生木质部:多原型(7-20) 2、初生韧皮部:与木质部相间排列。 3、薄壁组织 髓: 发达,薄壁细胞组成,储藏营养物质。 一般根中央部分由木质部占据,若中央部分不分化
45、成木质部,就由薄壁或厚壁组织形成髓(多原型根多如此)多数单子叶植物和少数双子叶植物根中都有髓存在三、侧根的发生 主要起源于中柱鞘,内皮层也参与 侧根发生于根的内部组织的这种方式称为内起源侧根发生部位二原型 三、四原型 多原型侧根形成过程 中柱鞘细胞恢复分裂能力,先进行几次平周分裂,产生向外的突起,随后进行平周和垂周等各个方向的分裂,使原有的突起继续生长,形成侧根的根原基 根原基分裂、生长,逐渐分化出顶端分生组织和根冠 进一步生长、分化逐渐伸入皮层,此时,根冠分泌含酶的物质将皮层和表皮溶解,最后伸出母根形成侧根根的次生生长和次生结构 大多数双子叶植物的根在已形成的初生结构的基础上,还要进行次生生
46、长 根的加粗过程称为次生生长 由次生生长而产生的次生组织成为根的次生结构 四、双子叶植物根的次生结构 根的次生分生组织包括: 维管形成层不断向侧方添加次生维管组织 木栓形成层在根的外围形成周皮维管形成层的发生和它的活动维管射线 在次生维管组织中,形成了一些径向排列的薄壁细胞群,称为维管射线, 在木质部的称木射线, 在韧皮部的称韧皮射线 功能: 径向物质运输 维管射线形成后,使维管组织内有轴向系统和径向系统之分 .木栓形成层的发生和它的活动 维管形成层的活动, 使中柱鞘以外的成熟组织被破坏, 这时根的中柱鞘细胞恢复分裂能力,形成木栓形成层 木栓形成层进行平周分裂, 向外分裂产生木栓层, 向内分裂
47、形成栓内层 木栓形成层、木栓层和栓内层合称周皮, 成为根加粗以后新的保护组织(次生保护组织) 最早的木栓形成层起源于中柱鞘, 但活动一年或几年后停止活动, 这时新的木栓形成层在周皮以内产生, 常由次生韧皮部细胞恢复分裂能力形成木栓形成层, 继续形成新的木栓层五、根瘤和菌根 根和土壤中的微生物有密切的关系, 有些微生物进入根内形成特定结构, 共同生活, 彼此互利, 这种关系称为共生 根中的共生有两种类型: 根瘤和菌根 (一)根瘤的形成及意义 由固氮细菌、放线菌侵染宿主根部细胞而形成各种形状的瘤状突起, 称为根瘤 形成过程: 根瘤菌由根毛侵入根的皮层内, 其分泌物刺激皮层细胞迅速分裂, 使细胞数目
48、增多体积增大, 同时根瘤菌也大量繁殖, 结果在根表面形成根瘤 有固氮作用, 供植物生长发育的需要; 也能提高土壤肥力, 提高作物产量 除豆科植物外, 还发现100多种植物能形成根瘤, 如木麻黄、罗汉松、铁树、杨梅、沙棘等 近年来,把固氮基因转入农作物和某些经济植物中已成为分子生物学和遗传工程的研究目标(二)菌根的形成、类型及意义植物的根和真菌也有共生关系,和真菌共生的根称为菌根 外生菌根(ectotrophic mycorrhiza):真菌的菌丝在根的表面形成菌丝体包在幼根的表面,有时也侵入皮层细胞间,但不进入细胞内,此时以菌丝代替了根毛的功能,增加了根系的吸收面积,如松等 内生菌根(endo
49、trophic mycorrhiza ):菌丝通过细胞壁侵入到表皮和皮层细胞内,加强吸收机能,促进根内的物质运输,如柑橘、核桃等 也有菌丝不仅包在幼根表面同时也深入到细胞中,称内外生菌根(ectendotrophic mycorrhiza),如苹果、柳树等 菌丝吸收水分、无机盐等供给植物,同时产生植物激素和维生素B等促进根系的生长;植物供给真菌糖类、氨基酸等有机养料 能形成菌根的高等植物2000多种,如侧柏、毛白杨、银杏、小麦、葱等 具菌根的植物在没有真菌存在时不能正常生长,因此造林时须事先接种和感染所需真菌,以利于荒地上成功造林 变态 植物的营养器官(根、茎、叶)由于长时期适应于周围环境的结
50、果,使器官在形态结构及生理功能上发生变化,成为该种植物的遗传特性,这种现象称为变态。茎(stem)一、 茎的基本形态茎:联系根、叶,输送水、无机盐和有机养料的轴状结构。枝(枝条):着生叶和芽的茎。草本植物: 茎内含木质部成分少的植物。木本植物:茎干坚硬,大部分由木质部组成的植物。藤本植物:具有攀缘茎和缠绕茎的植物茎的形态结构节 茎上着生叶的地方芽鳞痕 顶芽(鳞芽)开展时,外围的芽鳞片脱落后留下的痕迹。 叶痕 落叶后留下的痕迹长枝:节间较长的纸条,常是长叶的,又称为营养枝短枝:节间短而密集的枝条常是开花结果的枝条,又称为果枝。芽 是未展开的枝、花或花序芽的类型及构造茎的生长习性 直立茎 缠绕茎
51、攀缘茎 匍匐茎分枝 是茎生长的形式,是芽活动、 分裂和生长的结果P115禾本科植物的分蘖 小麦茎的节间极短, 几个节密集在基部, 称分蘖节 分蘖节上产生腋芽和不定根, 腋芽迅速生长形成分枝, 这种方式的分枝称为分蘖 主茎上的分蘖称一级分蘖, 一级分蘖上产生的分蘖称二级分蘖, 分蘖发生在第几节上, 称为第几蘖位. 能抽穗结实的分蘖称为有效分蘖 不能抽穗结实的分蘖称为无效分蘖茎的发生和结构 P121茎尖的分区 分生区 由原生分生组织和初生分生组织构成 伸长区 细胞迅速伸长的区域 成熟区 各组织已基本分化成熟,形成茎的初生结构顶端分生组织组成的一种理论 原套原体学说茎顶端原分生组织可分为原套和原体两部分 原套位于表面,由一(单子叶)或几层(双子叶,多数两层)排列整齐的细胞组成 原套只进行垂周分裂, 扩大表面积, 不增加细胞层数原体位于内方, 是一团排列不规则的细胞, 能进行垂周分裂和平周分裂, 使茎端体积增大原套原表皮表皮原体基本分生组织皮层 原形成层维管柱 叶和芽的起源1、叶的起源 叶由叶原基逐步发育而成 顶端分生组织侧面的表面细胞先平周分裂,增加细胞的数目,形成突起,继而突起
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