【生物课件】生命科学导论

第一章绪论

一认识生命和生命科学

生命的基本特征

自从我们生下来，经过童年、少年知道现在的青年时期，我们一直面对一个充满神奇色彩的

生命世界，植物的发芽、生长，开花结果，鸟类的鸣叫、筑巢和育雏，各种动物的激烈斗和

彼此和睦相处。

我们自己也在长大，显然，大家会想到因为我们每天吃饭，补充身体的营养需要，所以身体

逐渐生长发育。你也会观察到你周围的人的生老病死。

实际上，当你用眼睛观察、用耳朵聆听、用大脑思索问题的时候，生命活动始终贯穿与其中。

可以说，生命活动无处不在。

也许你会说，这些现象司空见惯，我们在中学已经知道，生物体都是由细胞组成的，遗传物

质是染色体上的DNA,人体可分为皮肤，运动，消化、呼吸、循环、排泄、生殖、神经、

内分泌等9大系统。

那么，到大学里，我们又要学什么呢？

以前的知识都是肤浅的，概括的，你们的知识体系和思维能力还不具备在更深层次上全面综

合地理解生命现象和规律。

地球上的生物，经过漫长的进化历程，形成了变化无穷的形态和精巧奇妙的结构，也形成了

一系列有关物质运输、能量转化和信息传递的机制

妙不可言

生命的本质：能够新陈代谢、自动调节和自我增殖的系统。物质、能量和

信息的协调统一，形成了生命系统的有序运动。

生命运动的特征

辨证唯物论认为，世界是物质的，物质是运动的。物质运动的复杂程度为一个等级序列：机

械运动-物理运动-化学运动—生物运动-社会运动

高级的运动形式包含低级的运动形式，但不等于其简单的加和，所以，你们生物专业的学生

需要学习物理学、化学，而物理学、化学专业的学生则未必需要学习生物学

在自然物质运动中，生命运动是最复杂的

例子，生命运动的物理、化学运动

笛卡儿认为宇宙是•个巨大的机械系统，生物也被描述为自动的机器，可以用•般的物理规

律作出解释，心脏比作泵。有•个生物学家把木块等物品导入火鸡胃里，发现它们被研碎了,

于是，他又研究机械研碎这些物品的要用多大的力，从而推测火鸡胃收缩的力量。

■我们学习生命科学的过程就是从不同层次掌握这些基本特征

的现象和规律

新陈代谢：对应内容，光合作用，呼吸作用，ATP

也叫代谢，是维持生物体生命活动的化学变化的总称

包括物质代谢（生物体内，更确切地说细胞内物质的合成和分解）和能量代谢（能量的储存

和释放），在这个过程中，包括两个对立统一的方面：

同化：生物体从外界摄入物质，经过一系列化学变化，转变为自身物质，并储存能量

异化：通过呼吸作用，生物体把自身物质分解并释放出能量，排出废物

同化是异化的基础，异化是同化的动力

新陈代谢是在高度自动、非常精细的调节下进行的，神经系统和内分泌系统起着重要的调节

作用

生长、发育和生殖：对应内容，细胞周期，胚胎发育和细胞分化，减数分裂

遗传、变异和进化：对应内容，DNA的结构和功能，减数分裂，基因突变，染色体变化，

自然选择

地球上原本没有生命，50亿年前，地壳崩裂，从地球深处喷发出大量水蒸气，遇到冷气流,

形成倾盆大雨T把地球表面的物质C、H、0、N带入海洋

CO,,甲烷、氨等受紫外线、宇宙射线、闪电的作用f有机大分子，包括蛋白质、核酸-＞进

入海洋f分解、合成f原始的生命，蓝藻f单细胞生物f多细胞生物-从水到陆―丰富多彩

的生命世界

感应性和运动：对应内容，动物的感受器（皮肤、五官等）、效应器（肌肉等），手触到烫的

物体马上缩回，石头不会，动物行为

内环境稳定：细胞的渗透压平衡

生命系统的层次

生物圈：地球上有生命存在的环境的总和地球表面

生态系统：生物群落+非生命环境海洋生态系统

群落：生活在一定区域并相互作用的2种或武汉大学的生物群落

更多种群的集合

种群：生活在一定区域的同种个体的集合武汉大学的乌鸦

个体：一个生命体麻雀、野兔、人

系统：2个或更多器官构成，执行特殊的生消化系统、呼吸系统

理功能

器官：2种或更多类型组织构成，具有特殊胃，肺

功能

组织：由相同细胞组成的细胞群，具有特殊上皮组织、结缔组织

的功能

细胞：生命的最小单位上皮细胞、红细胞

细胞器：细胞内具有特殊功能的结构叶绿体、线粒体

分子：由原子结合而成氏0、葡萄糖、DNA

原子：一种元素的最小粒子氢原子、氧原子

亚原子粒子：组成原子的粒子质子、中子、电子

生物圈：

生态系统：

生物的类群，行为，进化生

群落：

物学和生态学

种群：

个体：

系统：

高等植物、高等动物的身体

器官：

结构和功能

组织：

细胞：

细胞生物学基础

细胞器：

分子：生命的物质基础

原子：

亚原子粒子：

高级层次包含低级层次，但不等于低级层次的简单加和

每一个特定层次都有其特定规律，但各层次的运动规律都是相互联系的

生命科学的分支和发展方向

研究生命现象及其规律的科学

与以上10大特征相对应的学科：

新陈代谢：分子生物学，生物化学，细胞生物学，植物生理学，动物生理学

生长、发育和生殖；分子生物学，生物化学，细胞生物学，生殖生物学，发

育生物学，胚胎学

遗传、变异不口进化：分子生物学，分子遗传学，生物化学，细胞生物学，

生殖生物学，发育生物学，进化生物学，古生物学

感应性和运动：神经生物学，动物行为学，动物生态学

内环境稳定：分子生物学，细胞生物学，植物生理学，动物生理学

武汉大学生命科学院本科生培养计划

生物学专业生物技术专业1药学专业1

无机及分析化学无机及分析化学无机及分析化学

有机化学有机化学有机化学

专

物理化学物理化学物理化学

业生物化学生物化学生物化学

基植物生物学生物学生物学

础动物生物学微生物学微生物学

必微生物学遗传学遗传学

修遗传学细胞生物学细胞生物学

课细胞生物学分子生物学分子生物学

分子生物学人体生理学

动物生理学免疫学

植物发育分子生物学细胞工程天然药物化学

专动物及人类发育生物学基因工程药理学

业免疫学微生物工程药物分析

生物技术生化工艺基因工程药物

基

细胞工程生物工艺学生物制药工艺原理

础

基因工程生物制品学发酵工程原理

选

植物生理学生化技术药剂学

修

人类及医学遗传学免疫学药事管理学

课

生态学病毒学

生物统计学

任发育遗传学蛋白质化学临床药理学

选

病毒学生物检验技术病理生理学

课

保护生物学医学微生物学病毒学

系统与进化生物学微生物生理学生物物理学

植物生殖生物学微生物遗传育种生物医学检测技术

动物及人类生殖生物学神经生物学仪器分析

水生生物学发育生物学新药设计原理

神经生物学分子遗传学药物作用的分子机制

分子遗传学生物物理学生物统计学

生物物理学生态学化工原理及化工制图

I生物统计学

武汉大学生命科学院主要学科方向：

分子生物学

生物化学

病毒学

微生物学

植物发育生物学

植物遗传学

植物生理学

水生植物生态学和进化生物学

动物生态学

生物学的历史和发展：自己阅读

物质运动的等级序列：机械运动-物理运动f化学运动-生物运动f社会运动

近代科学的带头学科：力学

现代科学的带头学科：物理学

21世纪的带头学科：人们看好生物学

现代生物学的发展趋势和生物学与人类的关系：

生物学的研究方法：随着学习、研究的深入，逐渐去理解

生命科学的学习方法

感到无规律可循，因为个性太多，共性太少

分子生物学

细胞生物学

进化生物学

把生物学统一起来了

我们所学习的内容、科学研究的内容，只有两个：结构和功能

在学习每一部分时，问所学的对象的结构是什么（组成、形态、空间结构）,

它有什么功能（结构怎样变化、变化的结果如何）

贯穿主线：生命系统具有等级性，或曰不同的层次，不同层次有着自己特定的结构和机能,

由低级层次组成的高一级层次具有新的结构方式和机能特点，也就是说总体＞部分之和。各

层次内和各层次间的分工协作，维持有机体的生命活动。

B理论联系实际

B局部与整体的关系

B结构和功能的统一

B生物和环境的统一

第二章：生命的物质基础

生命的形态、结构和功能变化无穷，但生命活动具有共同的物质基础。正是由于组成生物体

的各种物质复杂的化学反应，才产生了各种各样的生命现象。

无机物

水

生物体重量的65-90%,既是溶剂，又是物质运输的介质，参与生命活动的一切化学反应。

存在方式：游离水，结合水

无机盐,生物体重量的2-5%

2+2+2+3+22

阳离子Na-、K\Ga,Mg^Fe^Fe阴离子C「、SO4\PO4\HCO3一等。

作用：

1.直接与蛋白质结合。铁离子与血红蛋白结合，参与气体运输

2.参与酶反应

3.维持•定渗透压，电解质平衡，维持细胞正常活动，内环境稳定。各种离子的比例与海

水成分接近，成为生命起源于海洋的一个证据。

有机物

有机物的特征：

所有有机物都有碳原子，有机物就是碳的化合物。

C对生命物质的构成具有特别重要的意义。C位于元素周期表的第二周期第4族，最外电子

层上有4个电子，与其它元素结合时不易失去得到电子，而是形成4个共价键（与其它原子

共用电子对）。自身的结合，与其它分子基团的结合。

组成元素少，主要为C、H、0、N,但种类多，儿百万种（为无机物的许多倍），且仍在被

发现和人工合成。

有机物的分类:

按C的骨架分：

1.开链

2.碳环（1）脂环。（2）芳香，分子中含有苯环或稠苯环

3.杂环，碳环中有其它原子

按活性基团（官能团）分：

糖类多羟基（-0H）化合物

单糖：葡萄糖，半乳糖，果糖，核糖，脱氧核糖

双糖：可水解成为单糖，蔗糖。

一个环上的-0H与另一个环上的-0H缩合脱水形成糖普键-0-

多糖：可水解成为单糖

淀粉（单糖链：螺旋形），豆类种子淀粉：直链；粘米：支链：马铃薯：22%直链，78%支

链

纤维素（单糖链：致密线状排列，其间有氢键相连，故相当坚韧）

糖原（单糖链：分支形）

多糖的作用：

1.能量储备，植物的块根、块茎含有淀粉，动物的肝糖原、肌糖原

2.支持骨架，细胞壁中有大量纤维素

多糖宝库：地球上绿色植物光合作用每年合成10“吨纤维素，可产生的能量相当于全球每

年消耗的能源的10倍，但木材直接燃烧能量的利用率＜10%。开发多糖资源，解决能源危机。

月旨类不溶于水，溶于有机溶剂

脂肪：提供能量，脂肪组织

甘油+3个脂肪酸=三酰廿油酯（脂肪）

脂肪酸=竣基（头，亲水，易反应）+长的碳氢链（尾，疏水，稳定）

磷脂：与蛋白质结合成脂蛋白，为细胞膜的重要成分，各种膜结构

三酰甘油酯甘油a位碳原子上的被磷酸基取代=磷脂酸

磷酸基上的-OH位置连接胆碱、胆胺、丝氨酸氨基醇，分别产生卵磷脂、脑磷脂、丝氨酸

磷脂（P24图）

留醇：

胆固醇：

细胞膜的重要成分（平行于磷脂之间，增加膜的稳定性，调节膜的流动性

参与体内代谢，作为前体物质

可沉积于血管壁

胆汁酸（胆汁中胆盐的主要成分，参与脂肪的消化吸收）、激素（调节生长、发育、新陈代

谢）

菇类:

蜡

蛋白质构成细胞的主要成分，生命活动的主要执行者，生命实际上就是蛋白质的活

动规律

有机成分的80%,维持生命过程的重要物质。组成元素：C、H、0、N、S、Fe、I

已发现的天然氨基酸有180多种，其中组成蛋白质的有20余种。氨基酸是组成蛋白质的基

本单位。有8种氨基酸人体不能自己合成，必须从食物中获得，称为必须氨基酸。以必须氨

基酸的含量评价蛋白质食品的营养含量。

氨基酸的通式：

NH2（氨基）

I

R—C—COOH（竣基）

I

H

一个氨基酸失去竣基上的OH,另一个氨基酸失去一个H,从而连接起来，它们之间的化学

键称为肽键

2个氨基酸2肽，3个3肽，多个多肽，蛋白质就是多肽

24种氨基酸排列出来10"种方式，一般的蛋白质分子有500个以上的氨基酸，有1（）6。。种方

式

蛋白质的一级结构：氨基酸的排列方式

蛋白质的二级结构：氢键连接肽链形成螺旋状或把不同的肽链连成片层结构

蛋白质的三级结构：在二级结构基础上，氨基酸之间通过多种化学键折叠卷曲

蛋白质的四级结构：多条肽链三级结构在空间的相对位置

由此可见，蛋白质分子结构的复杂性是生命活动高度复杂、协调的物质基础（结构和功能的

统一）

蛋白质的作用

生物体的组成成分

特化的醐

叶绿体蛋白、血红蛋臼，运输。2

肌动蛋白、肌球蛋白运动，肌肉收缩

激素蛋白

抗体，高度专一的蛋白质

神经冲动的受体，高度专一的蛋白质

酶具有催化作用的特殊蛋白质

类型：

1.单纯蛋白酶

2.结合蛋白酶=蛋白酶+辅助因子（包括辅酶和辅基），辅助因子不参加本身无催化作用

酶的作用特点

1.高度专一性

2.加快反应速度：通过活性部位与底物结合，提高底物浓度，引起底物化学键改变，并与

底物形成中间产物，从而降低反应的活化能，而不是给反应提供能量

3.常温、常压、中性pH条件下发生反应

核酸

主要存在于细胞核内，少量存在于细胞质里的叶绿体、线粒体上

脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）

单核甘酸是组成核酸的基本单位，单核甘酸以•定的化学键相连

单核甘酸=五碳糖+碱基（A、T、C、G）+磷酸

DNA分子的双螺旋结构

一个DNA分子的碱基对数目很多，从数千到数百万

即使100对，那么在DNA分子上的排列方式就达4Hxi种，天文数字，因此，DNA分子蕴涵

大量的遗传信息|（结构和功能的统一）

DNA分子的一级结构（双链），二级结构，三级结构，四级结构

染色质f染色体

RNA分子为单连结构

mRNA、tRNA、rRNA

人类基因组计划

1957年苏联发射了第一颗人造卫星后，又于1961年4月12H把宇航员送上月球，开辟了

人类航天史上的新纪元。美国痛感落后的耻辱，肯尼迪总统当即提出也要实施登月计划。8

年后，2名美国宇航员乘阿波罗K行器登上月球，这就是当时耗资240亿美元，动员120所

大学、2万家企业400万人参加的阿波罗登月计划。

1988年，生命科学史上一项最宏伟、耗资巨大、参与人数众多的项目开始实施，这就是被

称为第二个“阿波罗计划”的人类基因组研究计划。美国国会批准率先在美国开展，随后乂

成立了一个专门的机构，即人类基因组织，多个国家参与进来。中国也是其中之一。唯一的

发展中国家。

我们知道，生物的全部遗传信息都被编码在DNA分子上。

结构问题：但人类究竟有多少个基因，每个基因的编码顺序如何，它们的排列方式怎样。

读出人类基因组的全部遗传密码，即测出人类基因组的3x109个碱基对的在染色体上的排

列顺序。

功能问题：它们编码什么蛋白质，这些蛋白质与生物体的生命活动有什么关系

目前公认的估计是人类细胞全部基因的总和为50000-100000个基因，它们由3x109个碱基

对编码，也就是由30亿个核甘酸对组成，分布在24条不同的染色体上。

读懂是对所有基因所表达的功能进行研究

原计划15年完成，美国总统克林顿于今年年初宣布，提前3年完成。

但实际上只完成了第一项任务

基因工程

基本原理：对一种生物的基因进行修饰、添加和替换，特别是所添加和替

换的基因可以来自不同种类的生物。也就是对基因在体外进行剪切和拼

接，之后通过载体把改造了的基因导入受体生物细胞内，使其表达，从而

达到自己的目的

科学家所用的剪刀是限制性内切酶，最早是在大肠杆菌中找到的，生物体内有一

种防御能力是来自于一种特殊的酶，这种酶可以切割外来入侵的DNA,从而达

到保护身体的作用，故得此名。迄今已发现数百种限制性内切酶，为生物制品公

司最常见、最重要的产品。

科学家所用的襁糊也是酶，叫做DNA连接酶，起牵线作用，即促进2个核甘酸

之间形成化学键。

反义技术：近年来新发展起来的，封杀有害基因的表达，根据碱基互补原理，人

工合成特定的DNA或RNA片段，然后导入受体生物细胞内，抑制有害基因的

表达。

1.基因疗法：

疾病在本质上是基因的正常表达出现问题，例如癌细胞异常分裂加快，这与基因调控有关

原理：

1.找到错误基因（基因突变所致）。

2.在实验室分离出错误基因的“正版”，即找到目的基因。

3.把正常基因导入身体，使其在体内某种细胞表达。通过某种载体或其它形式进行，目前

导入是技术关键。已用于临床的载体有病毒和质粒。最近发明了一种所谓的颗粒轰击法，用

高压发电，直接把涂有目的基因的微金属颗粒轰击到皮肤表层或体内，内脏器官的病变部位。

2.延长寿命：

科学家作了一个实验。

采集胎儿的细胞，放在培养皿里让其分裂，分裂100次左右停止分裂。

70岁老人的细胞，只分裂20-30次就停止分裂

于是科学家得出结论：细胞分裂大约100次左右便开始衰老，因而由细胞组成的生命也开始

衰老。

科学家认为，在每个细胞里都存在•种类似记时器的基因，由这个基因规定细胞的寿命。如

果能找到这种基因，作某些调节，让细胞分裂速度放慢一些，这样就可以延长寿命。

3.改良生物品种

在生物体内的制药厂，把来自其它生物的具有合成某种药物有效成分的基因导入植物体内、

动物体内，使其表达

动物的毒素，如海藻、海绵、蝎子是很好的药品，关节炎、灼伤，甚至抗癌，把这些生物的

制药基因研究清楚，获得这些目的基因，导入食用植物，如小麦、水稻、水果内，或动物的

乳腺内，美味食物就是药品。

中国科学家把一种冷水鱼的抗冻基因提取出来，在番茄开花时注入其花粉管，得到带有抗冻

基因的番茄种子

把甘蔗的造糖基因导入到法国梧桐上，把香蕉的香味基因导入西瓜里

同学们可以自由想象基因工程的作用

生物芯片

计算机为人类提供了巨大方便

计算机储存信息的关键为芯片，传统的以硅为材料的大规模集成电路的集成度有•定限制，

且密集电路的散热问题很难解决。科学家正在尝试用生物材料制作计算机芯片。人的大脑的

组织蛋白质具备存储记忆、逻辑运算等功能。以蛋白质为材料，把人脑处理信息的原理运用

到生物性片上，其运算速度将会大为提高。引起计算机的革命。

第三章：细胞生物学基础

细胞的发现和细胞学说的建立

17世纪以前，人们对细胞无所知。英国人呼克用自制的显微镜观察到株树皮切片，发现

蜂窝状的结构，称之为细胞。19世纪，细胞学说的建立，19世纪自然科学的3大发现之一。

意义：把生物世界统一起来。

细胞的基本特征

细胞的定义：细胞是生物体基本的结构和功能单位

细胞的基本结构：细胞膜、细胞核、细胞质、细胞器

原核细胞一原核生物

真核细胞一真核生物

细胞的大小和形状

Im=102cm=103mm=1()6um=109nm

大多数细胞非常小，一般在10-100微米之间，需借助显微镜才能看见，人的红细胞直径6-8

微米

小者：细菌，1-2微米

大者：棉花纤维，10毫米，动物卵，鱼，蛙，鸟卵的卵黄，3厘米，鸵鸟，人的神经纤维1

米，鲸10米

•般光学显微镜的分辨率＞0.2um,电子显微镜＜0.2um

形状各异，球形、椭球形、立方、柱状、扁平、梭形、星形、多面体等

人体细胞有200种之多

细胞的结构和功能

虽然形状、大小、功能各不相同，但基本结构一致

细

胞植物细胞所特有

壁

电子显微镜下：内、中、外3三层结构

分子水平：按一定规律排列的蛋白质、磷脂分子以及糖类。

细

功能：物质运输：防止生命所需物质渗出，调节水、无机

胞

盐类和营养物质进出，选择性渗透膜。

膜

信息传递，激素、神经递质、药物需通过细胞膜外

表面上的相应受体的作用。

细

胞核质:■含有染色体-DNA、RNA

核核仁：

细内质网：膜性管道系统，核糖体附着于粗面内质网上，光面内

胞质网

器高尔基：泡状结构，对细胞内一些分泌物的储存、加工和运输

线粒体：细胞内物质氧化磷酸化，产生能量，能量代谢中心。

能量的用途：维持细胞自身的结构与功能，比如细胞膜的物质

运输，细胞内的各种生化反应。

溶酶体：多种酶，物质的消化，废物的排泄

核糖体：参与蛋白质的合成

中心体：与细胞有丝分裂有关

质体:|为绿色植物所特有。包括白色体，有色体和叶绿体

细胞膜：包在细胞外面

结构和特性：双类脂层和镶嵌的蛋白质分子，单位膜的共性

类脂分子有一个亲水的头部和一个不亲水的尾部，因为细胞内外都有水溶液，因而，亲水的

头部必然分别朝向细胞外部和内部，而不亲水的尾部则相接

3类蛋白质是关键的

膜转运蛋白

识别蛋白

受体蛋白

1.不对称性

2.流动性

作用

维持内环境稳定

参与与外界的物质、能量和信息传递

细胞的生长、分化中起重要作用

物质的跨膜运输

为什么要跨膜运输：新陈代谢是生命的最基本的特征，而生命活动的最基本单位就是细胞。

因此要求细胞与外界进行物质交换：营养物质的吸收，代谢产物的排出，细胞内外物质、离

子渗透压的平衡

那么，这些物质是怎样进出细胞的，即怎样穿过细胞膜的呢？

1.被动运输：少量的糖加入到•杯水里，糖分子就会迅速扩散

物质顺浓度梯度，高浓度-低浓度，不需要细胞提供能量（不消耗ATP）

（1）自由扩散：脂溶性物质，H2。、乙醇、不带电荷的小分子可以自由进出细胞膜

（2）帮助扩散：跨膜蛋白质的帮助，通道蛋白（带电荷的小分子）、载体蛋白（有特异性,

与被运输物质结合的可逆性，糖、氨基酸或金属离子）

2.主动运输：爬坡

逆浓度梯度，低浓度f高浓度，需要细胞提供能量（不消耗ATP）

（1）离子泵及其工作原理

离子泵是一种细胞膜上的具有运输功能的ATP酶，不同的ATP酶运输不同的离子

Na'-K*泵

胡玉佳P55图7-7

（2）质子泵

运输H+的一种膜蛋白

（3）伴随运输（协同运输）

葡萄糖、氨基酸等运输，由载体蛋白承担

载体蛋白有两个结合位点，可分别与Na卡和糖（氨基酸）结合

离子泵的作用把Na卡输出细胞外，结果细胞外的Na,浓度高于细胞内，由此产生了个电位

差，Na++载体蛋白+糖（氨基酸）顺电位差进入细胞内，与载体脱离，Na*又被离子泵运

到细胞外

线粒体：2层单位膜

外膜：有通道蛋白，酶

膜间隙：

内膜：有载体蛋白，控制物质交换，酶。内折形成脊，增加内膜的表面积，脊上附有颗粒状

的基粒，有ATP合成酶

功能：细胞内能量合成（形成ATP）的中心

线粒体有自己独有的遗传信息和蛋白质合成系统，线粒体蛋白质的10%是由线粒体DNA编

码合成的

叶绿体：2层单位膜

外膜：

膜间隙：

内膜：

类囊体，其上有光和色素，光合作用光反应的场所

叶绿体基质：光合作用暗反应的场所

叶绿体也有自己的遗传物质，叶绿体DNA

内膜系统：除了线粒体和叶绿体以外的所有膜结构

1层单位膜

1.内质网

a.粗面内质网

有核糖体附着，参与蛋白质的合成，细胞内物质的运输

b.光面内质网

脂类和类固醇激素的合成场所

2.高尔基体

细胞内物质运输的枢纽

3.溶酶体

吞噬、消化代谢废物和异物

内膜系统在细胞物质合成和运输中的协同

内质网、高尔基体和溶酶体结构与功能上相关，行使细胞内新组分的合成、食物的摄入和消

化、破损部分的拆除、废物的利用和挪出等一整套功能

细胞骨架

蛋白纤维构成

20世纪60年代才被发现和认识，因为其功能的特殊性，目前成为生命科学的热点领域之一。

微管：中空的圆柱体，主要分布于核周围，

功能：（1）支架，（2）细胞内物质运输，作为蛋白质行走的轨道

微丝：肌动蛋白丝，

中间纤维

细胞核

2层单位膜，内有核仁

含有遗传物质（DNA）

核仁为核糖体RNA的合成场所

染色体的结构

染色质和染色体在化学本质上没有差异，只是分子构型不同，是遗传物质在细胞周期不同阶

段的不同表现形式

4级结构，DNA双链分子空间构成上的压缩

一种生物储存在单倍染色体组中的总的遗传信息称为该生物的基因组

细胞核的作用

1.通过基因的选择性表达，控制蛋白质的合成，从而控制细胞的新陈代谢活动

2.通过遗传物质的复制和细胞分裂，保持细胞世代的连续性

中心法则一一细胞内蛋白质的合成

染色体是遗传物质的载体，遗传物质是基因，呈直线排列在两条同源染色体上。

染色体由DNA和蛋白质组成,RNA是在染色体上合成的，而后转移到细胞质里。

DNA是主要的遗传物质，它的基本结构是由两条双螺旋链组成的。碱基的排列

方式就是遗传信息，基因是一个DNA分子片段。遗传信息指导着蛋白质的合成。

而一个生物体的生命过程都取决于各种特有的蛋白质。每种蛋白质的性质是由组

成蛋白质的氨基酸顺序决定的。显然，这种氨基酸的顺序是由DNA链上碱基的

排列顺序决定的。

分子遗传学的中心法则示意图：

遗传信息的自我复制DNA到DNA,传递方向DNA到RNA,然后决定蛋白质的合成

转录转译

DNA->RNA-»蛋白质

复制

细胞合成蛋白质的总指挥是细胞核，细胞核的DNA分子的基因发出生产的指令；具体的制

造车间是核糖体，内质网系统运输原料和产品，线粒体提供动力

生产流程

转录(transcription)：DNA的指令由信使messengerRNA抄录

转译(translation)：mRNA带着合成蛋白质的“图纸”从细胞核出来到达细胞质。细胞质里

有2种核糖体，含有转移transferRNA的“搬运工”，专门搬运氨基酸，含有核糖体RNA

ribosomalRNA的“装配工”。以mRNA作为模版，把氨基酸连接成肽链

实际情况要复杂得多。开始转录时要有启动子启动，由启动子决定合成是否开始，合成结束

时又需要有终止信号，不然就会一直合成下去。在整个过程中还有多种调节因子控制。

既然细胞可以合成蛋白质，那么，人工合成是否可能呢？

德国科学家菲舍尔经过6年时间，首次合成了由18个氨基酸组成的肽链

2为英国科学家发明了层析方法，让氨基酸在滤纸上赛跑，不同氨基酸的分子量不同，跑的

速度有快有慢，在滤纸上跑的距离不同，由此区分氨基酸，弄清了蛋白质氨基酸的种类和数

量

英国科学家发明了一种试剂，能把蛋白质上的氨基酸一个个拉下来辨认，弄清了氨基酸的排

列顺序

美国科学家发明了把氨基酸连接起来的方法

人工合成蛋白质的一个最显赫成功是有中国科学家完成的。具有生物活性的牛胰岛素，51

个氨基酸组成，A链21个，B链30个

蛋白质合成后的运输

游离核糖体合成蛋白的运输：

运输工具：导肽

运输去向：线粒体、叶绿体等细胞器

膜旁核糖体合成蛋白的运输：

类型：a细胞外分泌蛋白；b单位膜蛋白；c溶酶体蛋白

运输机制：信号肽

从DNA到有功能的蛋白质:

DNATRNA->多汰-在信号汰的引导下穿过内质网膜进入内质网腔，在分子

伴侣或酶的作用下加工（折叠，空间结构变化）f包裹成转移泡-进入高而基体加

上定位信号T运输小泡->需要的部位

基因决定蛋白质的一级结构，一级结构决定更高级的结构，但需要分子伴侣和酶的帮助

基因突变：

1.碱基对取代

不影响蛋白质的功能

影响蛋白质的功能：人类镰状细胞贫血病

2.1个或多个核甘酸对的插入和缺失：严重影响蛋白质的功能

基因突变的形成：

1.诱发突变：各种理化因子，X射线，紫外线，环境污染，化学农

药，食物添加剂

2.自发突变：

原核生物和单细胞真核生物单个基因的突变率10210-

多细胞真核生物10-5左右

生物钟

生物进化的根本原因

重新认识基因的概念：

摩尔根：染色体水平

DNA研究早期：DNA长链上一个由特定核昔酸序列组成的具有特定

遗传功能的片段

现代：真核生物DNA长链上有内含子和外显子，内含子不表达；启

动子等不编码任何氨基酸，但功不可没；为各种RNA提供信息的

DNA片段，虽无自己的多汰产物，也不可或缺。因此，基因就是能

够产生1个RNA分子所必需的DNA片段。每个DNA分子有数百到

上千个基因。

细胞的增殖和分化

生长和发育是一切生物有机体的基本特征之一，一个有机体从受精卵发育成为一个成熟的个

体，组成身体的细胞必然在数量上增加，同时在结构和功能上发生变化。

例子：受精卵一卵裂（4细胞一8细胞-16细胞…）一囊胚一原肠胚

细胞有一定的寿命，身体在新陈代谢过程中，许多细胞不停地死去，同时新的细胞不停地产

生。例如，人的红细胞的寿命为120天，各种上皮细胞不断脱落和更新。这些新细胞的产生

也必然涉及细胞的增殖

根据分裂的能力，把真核生物的细胞分为：

1.持续分化细胞：骨髓干细胞

2.终端分化细胞：永久失去分裂能力，红细胞，神经细胞

3.休眠细胞：暂时脱离细胞周期，一定条件下恢复分裂能力，形成层细胞，肝细胞

1细胞周期

间期

Gi期：RNA和核糖体的合成

S期：DNA的复制

G2期：蛋白质的合成

分裂期

细胞周期的时间因种类、组织和和环境不同而异

细菌：十儿分钟，儿小时，几天，儿月

人组织细胞：37℃下，18-22小时，其中间期17小时以上，分裂期45分钟

细胞增殖的方式

无丝分裂

细胞增殖，染色体数目和遗传物质与亲代细胞一样

有丝分裂

减数分裂二倍体细胞（位于生殖腺的生殖母细胞）f单倍体的生殖细胞

生物体的细胞周期受到系列调空因子的作用，何时出现何种特征，各种形态结构和功能的

变化，都非常有序地进行。

2细胞分化

每个生物体都由多种多样的细胞构成的，不同的细胞具有不同的结构和功能，但它们都是由

一个细胞，即受精卵分化而来的。

皮肤、骨骼、血液等等

分化：全能T专能

细胞分化的基因调控

细胞的特性，无论形态还是机能，都是由蛋白质决定的，而蛋白质的合成乂是由基因决定的。

构成生物体的每个细胞的遗传物质并没有不同，但在生长发育过程中，为什么分化出不同类

型的细胞呢？

一定时间定空间特定基因的表达导致细胞的分化

激活某些基因，关闭某些基因

细胞的全能性

任何细胞都具有全套的遗传物质

克隆技术：多利羊，把一只个体的体细胞的遗传物质移入另一只个体去核的卵细胞，利用卵

细胞质里的蛋白质合成系统，合成该体细胞的蛋白质，从而达到复制该个体的目的。因为卵

细胞内的线粒体内也有遗传物质，故不是完全的克隆

分化程度愈高的细胞，增殖能力较差或无增殖能力，神经细胞高度分化，不能转变为其它细

胞，也失去了分裂能力

植物根尖的分生组织，分裂能力很强；造血器官中的细胞具有很强的分裂能力，能形成血细

胞和结缔组织中的各种细胞。

细胞间连接的方式

多细胞生物的身体是由大量细胞组成的，同种细胞组成执行同•功能的结构，即组织。这些

组织细胞不可能是任意堆放的，必然由某种结构相互连接起来。

这些结构包括：

1.封闭连接：相邻细胞通过各自的由跨膜蛋白组成的脊线紧密相连，甚至细胞膜相连，上

皮组织不透水

2.锚定连接:有细胞内附着蛋白（与细胞骨架相连）和跨膜蛋白作为连接子

a粘合带：2个细胞通过跨膜蛋白相连

b桥粒：2个细胞各自伸出•些跨膜蛋白扣在--起，跨膜蛋白与细胞内的中间纤维相连

3.通讯连接：不仅在结构上相连，连接物还起到物质（代谢藕连）和信息传递（代谢藕连和

电藕连）的作用

a间隙连接：由连接子相连，一个连接子由6个跨膜蛋白组成的通道

b胞间连丝：植物细胞的连接物

细胞的通讯

为什么细胞之间的通讯是必要的

细胞是生命活动的最基本单位，多细胞生物的身体是由大量细胞组成的，同种细胞间、不同

种细胞间不是孤立活动的，而是组成了个细胞的社会，社会成员之间必然要进行物质和信

息的交流，从而协调生物体的生命活动

细胞间的通讯方式：

周边通讯：把信息传给相邻细胞或传给自己，发育过程中，某个细胞确定了分化方向，通过

周边通把信息告送邻近的细胞

突触通讯：生物电信号到达2个神经细胞的连接处，通过特殊的神经递质传递

内分泌通讯：激素-循环系统一靶细胞

细胞内的通讯方式：

近20年来，细胞内的信号的传导已成为分子生物学研究的前言领域

细胞通讯的2个要素：

1.信息分子：由细胞本身产生的特殊化学分子，其唯一的功能就是与靶细胞的受体结合，

从而达到传递信息之目的，细胞的语言

信息分子的化学特性

亲脂类：他类激素、甲状腺素等，小分子者可以穿过细胞膜进入细胞内，与细胞质内或细胞

核内的受体结合；大分子者则不能穿过细胞膜，只能与膜受体结合

亲水类：神经递质、生长因子等，不能穿过细胞膜，只能与膜受体结合，经过信号传递机制,

在细胞内产生第二信使

2.受体：能与信息分子结合的特殊蛋白质，受体识别并与信息分子结合，就会触发一系列

细胞反应，诱发细胞内的信息分子

膜受体：位于细胞膜上，a与膜内的细胞骨架相联系；b在膜内产生第2信使

胞内受体：每个受体分子有3个结构域，a与信息分子结合，b与DNA结合，c与转录活化

的物质结合

从而调控基因的表达

第二信使：环腺甘酸（cAMP）、环鸟甘酸（cGMP）、磷酸肌醇（讦3）、乙酰甘油（DAG）、神经

酰氨类、GJ等无机离子，G蛋白，蛋白激酶等

第四章：细胞的基本物质和能量代谢过程

新陈代谢：也叫代谢，是维持生物体生命活动的化学变化的总称

细胞内的合成和分解：同化和异化

进入细胞内的物质必然参与代谢反应，细胞内的代谢反应包括

合成代谢:

愉单的物质变为复杂的物质，吸能反应，绿色植物利用C02和H20通过光合作

用合成淀粉，光面内质网脂肪的合成，核糖体蛋白质的合成

分解代谢:I复杂的物质变为简单的物质，放能反应，三竣酸循环

包括物质代谢（生物体内，更确切地说细胞内物质的合成和分解）和能量代谢（能量的储存

和释放），在这个过程中，包括两个对立统一的方面：

物质代谢和能量代谢包括两个对立统•的方面：

同化：通过一系列化学变化，把从外界摄入的物质转变为自身物质并储存能量

异化：通过一系列化学变化，把自身物质分解并释放出能量

同化是异化的基础，异化是同化的动力

物质代谢与能量代谢的关系

生命是物质运动的一种形式，要运动旧必然会有物质和能量的传递和转换。物质代谢和能量

代谢是相互依存的。物质代谢过程总是伴随着能量的转换，例如光合作用，绿色植物利用光

能把简单的无机物合成有机物，同时把太阳能转化为化学能，储存在有机物中。糖酵解和三

竣酸循环使有机物氧化成为C02和H,o,同时把有机物分解产生的化学能转化为ATP分子

的高能磷酸键中。

新陈代谢是在高度自动、非常精细的调节下进行的，神经系统和内分泌系统起着重要的调节

作用

生物新陈代谢的类型

新陈代谢是生物的共同特征。但由于生物种类众多，生活条件各异，从而表现出不同的代谢

类型，以适应其生活环境

1.光能自养性

能源：光，碳源：C02/碳酸盐，供氢体：比0/其它无机物，还原碳源，合成细胞物质（碳

水化合物）

光，光合色素

C02+2H2A------------------------------------►（CH2O）+2A+H20

生物：光合细菌（A=硫或硫化物），藻类（A=氧），植物（A=氧）

2.光能异养型

能源：光，碳源：有机物，供氢体：有机物，形成自身物质，不产生氧

生物：某些细菌

3.化能自养型

能源：氧化某种无机物获得化学能（需氧生物），碳源：C02

合成有机物

生物：某些细菌

4.化能异养型

能源：有机物氧化产生的化学能，碳源：有机物

生物：大多数细菌，真菌，动物

脱氢酶的辅酶是电子传递的中间载体：

NAD+2e+2H+=NADH+H+

NADP+2e+2H+=NADPH+H+

+++

FMN+e+H=FMN+H+e+H=FMNH2

+++

FAD+e+H=FAD+H+e+H=FADH2

光合作用，光能自养型生物细胞的基本代谢反应

光合作用的概念

生命世界的能量最初来自太阳光的能量，太阳上的原子的聚合反应（现在人类利用的核能是

核裂变反应）释放出的能量

光合作用：绿色植物和某些原核生物利用光能，将二氧化碳和水转化成有机物，同时把光能

转化为化学能（三磷酸腺甘ATP,还原型尼克酰胺腺喋吟二核甘酸NADPH）,释放出氧气

的过程

光合作用是所有绿色植物的共性

光合作用的意义：自然界其它生命形式的物质和能量来源

植物利用光合作用构造自己的身体，生长繁殖。在此基础上，食草动物、食肉动物以及腐生

生物才得以生存，食物链

光合作用的机理

光反应：类囊体上进行，吸收光能，通过电子传递转变为化学能，光合磷酸化

光合色素分子位于类囊体膜上，电子传递体分子位于类囊体膜上

天线叶绿素a、b吸收光能，即把光量子集中起来送到光反应中心的色素分子，

路径I：色素分子P700受光照激发把电子传给电子载体，最后传给NADP卡,使之成为

NADPH（拥有高能电子）同时把H卡带入类囊体腔；

路径II：色素分子P680色素分子获得光量子的能量，激发出电子，劈开H2O分子，产

生H+、O2和电子，电子通过一系列电传递体传递，PQ接受2个电子并从基质中接受2个

H+,构象改变，向FeS传递电子并把H+转移到膜内侧，最后到达P700+,

类囊体腔内高的H+浓度使得腔内与基质形成H+电位差，在此电位差推动下，才通过类囊体

膜上的跨膜通道蛋白进入基质，其能量使得ADP形成ATP。光合磷酸化的本质

NADPH（拥有高能电子）、ATP提供能源，C02提供C源，开始暗反应

暗反应：叶绿体基质中进行，利用光反应产生的能量，经过卡尔文循环，把co2还原为有

机物，同时把能量贮存在所形成的有机物中

利用光反应中固定的能量使C02还原成有机物，经过一系列反应，称为卡尔文循环：

最初反应，Rubisco复合物催化3分子C02+3分子5c糖结合形成3-磷酸甘油酸（3-GPA）,

故乂称为C3循环

Rubisco占叶绿体蛋白总量的50%,是自然界最丰富的蛋白质（酶），动物体没有该物质

C4循环

景天科植物循环

呼吸作用，化能异养型生物细胞的基本代谢反应

生物氧化：糖、脂类和蛋白质等有机物在活细胞内氧化分解，产生CO2和H2。并释放出能

量的过程。要消耗氧，最终产物是CO2和HzO,生物氧化又称为细胞呼吸。细胞呼吸发生

于一切生物体，是进行新陈代谢维持正常生命活动的关键。

氧化-还原的概念

一种物质失去电子是氧化，得到电子是还原

生命活动的能量

ATP：三磷酸腺甘

腺背一P〜P〜Pc腺背一P〜P+Pi+能量

能量用于：

肌肉收缩（机械能冽

神经传导（电能）.

吸收、分泌（渗透咤

维持体温（热能）・

细胞外的水解

生物体获得的糖类、脂类和蛋白质，必须先在细胞外水解，变成小分子的物质才能通过细胞

膜。

水解过程必须有酶的参与，这些酶存在于植物体中特别是萌发的种子中，动物的消化器官内

等

多糖f单糖

脂类->脂肪酸+甘油

蛋白质->氨基酸

无氧代谢是细胞获取能量的非主要形式，糖酵解是无氧代谢的主要途径

为了获取贮藏在有机物里的能量

发酵：在无氧条件下，微生物分解糖类产生酒精或乳酸的过程

糖酵解：在无氧条件下，糖类在细胞内进行不完全分解的复杂过程，细胞质内进行

效率很低的放能反应，一些低等动物主要靠无氧代谢产生的能量维持生命活动，而高等动物

则为非主要的供能途径。但是，这种代谢方式仍然普遍存在于各种动物类群中。

无氧糖酵解具有重要的生理意义。例如，剧烈运动（100m短跑），即使呼吸、循环加快仍然

不能满足身体进行糖氧化所需要的氧量，肌肉处于缺氧状态，无氧糖酵解过程因之加快，以

满足身体能量之需。

动物体少数组织可通过无氧糖酵解获得能量。例如，皮肤内50-70%的葡萄糖可经过无氧糖

酵解获得能量，而成熟的红细胞则完全靠无氧糖酵解获得能量。

有氧代谢是细胞获取能量的主要方式，三竣酸循环是有氧代谢的主要途径

为了获取贮藏在有机物里的能量

细胞内的生物氧化与木材燃烧相似

木材（糖分子）+。2fCO2+H2O+光能+热能

糖类、脂类、蛋白质+。2-co2+H2O+化学能

三较酸循环：线粒体基质内进行；电子传递：线粒体内膜上进行

三竣酸循环：乙酰辅酶A与草酰乙酸合成柠檬酸，经过一系列反应再回到草酰乙酸的过程,

在此过程中，把反应产生的电子传递给NADH,FADH2,接受电子的位于基质内的NADH,

FADW再把电子送给给内膜上的电子传递体，同时把H+带出基质进入膜间隙。

膜间隙内高的H+浓度使得膜间隙与基质形成H+电位差，在此电位差推动下，川通过内膜上

的跨膜通道蛋白进入基质，其能量使得ADP形成ATP。氧化磷酸化的本质

乙酰辅酶A被彻底氧化成C02和H2O

糖类、脂肪和蛋白质的合成途径各不相同，但分解途径则有共同之处，即都要参加发生在线

粒体内的三竣酸循环，最后被氧化成CO2和H20O

无氧糖酵解

葡萄糖fffff丙酮酸'

脂肪一脂肪酸f--—f乙酰辅酶A一线粒体内的；.竣酸循环fCO2+H2O+ATP

氨基酸一丙酮酸/

同时在线粒体内膜上进行电子传递，电子传递链（呼吸链）在线粒体的内膜上进行，内膜上

有一系列酶，最终把电子传给氧，释放出能量

植物的根部、茎部等处不含有叶绿体的细胞，也是依赖有机化合物分子中的化学能维持生命

活动。

光合磷酸化

以光能使ADP+Pi转变为ATP的过程

氧化磷酸化

化合物氧化（电子供体，失去电子）释放出的化学能使ADP+Pi转变为ATP的过程

通过电子传递链把电子传递给最终电子受体02。

高等植物体的结构和功能

高等植物包括苔醉植物、蕨类植物和种子植物，我们主要涉及高等植物

构成高等植物体的细胞有多种类型，形态结构相似、生理功能相同的细胞群称为组织

多种不同的组织构成具有一定形态结构和生理功能的器官

营养器官：根、茎、叶

繁殖器官：花、果实、种子

植物组织的类型

依照发育程度、形态结构和生理功能划分:

分生组织成熟组织

分生组织：位于植物体生长的部分，具有持续性或周期性的分裂能力，植物体的其它组

织都是由分生组织分化而来的

分生组织细胞的特点：体积小，排列紧密，壁薄，细胞核大，细胞质浓，无大液泡而有分散

的小液泡

根据发生次序划分：

原分生组织：位于根尖、茎尖的最先端，持续保持旺盛的分裂能力

初生分生组织：由原分生组织衍生而来，紧跟在原分生组织之后，细胞已开始初步分化

次生分生组织：某些成熟的薄壁细胞脱分化恢复分裂能力

根据分布位置划分：

顶端分生组织：位于根尖、茎尖（产生新叶、腋芽、花）

侧分生组织：位于根、茎周侧，维管形成层（根、茎增粗）、木栓形成层

居间分生组织：位于成熟组织之间（茎的节间、叶鞘的基部），在一定时间具有分裂能力，

禾谷类的拔节、抽穗，韭菜、葱割去叶后继续生长，都与居间分生组织有关

成熟组织：

根据生理功能划分：

1.薄壁组织：广泛分布于植物体的各个器官，细胞特征：体积大，壁薄，细胞间隙大

根据生理功能进一步划分为

①同化组织：植物体的绿色部分，叶绿体丰富，进行光合作用制造有机物

②贮藏组织：根、茎、果实和种子，细胞内含有大量营养物质（淀粉、蛋白质、油脂），水

稻的胚乳细胞，马铃薯的块茎，

贮藏水分，旱生植物仙人掌，高寒植物红景天，肉质叶片的细胞内含有大量水分，以适应干

旱环境

③通气组织：湿生、水生植物体内，薄壁细胞间隙特别发达，形成气腔或气道，有利于气体

交换，如水稻、莲

因为薄壁组织是构成植物体的最基本组织，所以也叫基本组织

2.保护组织：位于植物体表面，由一层或数层细胞组成，可以防止水分过度散失、病虫

害侵袭、机械损伤

①表皮：一层细胞，排列紧密，外层角质化甚至有蜡被，如甘蔗，叶片上有特化为气孔的保

卫细胞，调节水分蒸腾和气体交换

表皮附属物，如毛装体，棉花种皮上的表皮毛就是我们常说的棉花

②周皮：植物老根、老茎外表取代表皮的次生保护组织

周皮=木栓层+木栓形成层+栓内层

不透水、绝缘、隔热、耐腐蚀，栓皮株

3.输导组织：植物体内长距离运输水分和营养物质的组织，细胞长管形，细胞间以各种

方式相互联系、贯穿于整个植物体，形成一个连续的系统

导管和管胞：运输水分和无机盐

导管细胞的原生质消失，两端有大的穿孔，导管长度几厘米至数米，高大植物、攀缘植物

导管细胞壁木质化，且增厚的方式多种多样，因而形成环纹、螺纹、梯纹、网纹、孔纹导管

管胞为裸子植物（如松、柏、银杏）特有的输导组织，被子植物以导管为主，但也有管胞。

管胞细胞壁也木质化，也有不同的纹路，但两端没有穿孔，相互间以倾斜相邻部分侧壁上的

纹孔相通

筛管：运输营养物质（同化产物）

管状细胞纵行连接，为生活细胞，细胞核消失，细胞壁不增厚，两端特化为筛板，筛板上有

许多筛孔，两个筛管细胞以此连通

在筛管细胞旁有一至数个狭长的伴胞，为生活细胞

4.机械组织：支持和加固植物体，细胞壁增厚

①厚角组织：细胞壁在彼此接触的角隅处加厚，细胞壁成分主要纤维素，不含木质，生活细

胞，有叶绿体，存在于幼茎、叶柄、花梗等处，蚕豆茎的4棱

②厚壁组织：细胞壁均匀加厚，增厚部分为木质，细胞腔小，成熟细胞无原生质，

石细胞：单个或成群分布，桃、李子坚硬的核，蚕豆的种皮

纤维：狭长形，两端尖，无原生质，成束分布于植物体内，

韧皮纤维：大麻，其单个纤维细胞长度可达10-500毫米，麻绳，纺织原料

木纤维：被子植物木质部的成分之一，造纸，人造纤维

5.分泌组织：分散在植物体表面或体内的具有分泌能力的细胞群

外分泌结构：位于植物体表面，分泌物往往排出体外

a.腺毛：毛状体，单细胞或多细胞，分泌粘液

b.蜜腺：花蜜为蜜腺产生，蜜源植物

内分泌结构：位于植物体内部，分泌物也在内部

a.分泌细胞：单个分散于薄壁组织中，胡椒茎、叶内的油脂细胞

b.树脂道：松柏类的树脂道，管状结构，内层上皮细胞分泌树脂（松香）；漆树分泌漆汁，

植物受伤，分泌物流出，工业原料

c.乳汁管：管状结构，有分支，贯穿于植物体内，三叶橡胶，经济价值很高，巴西盛产橡

胶

根的结构和功能

胚根f主根，胚芽f地上茎叶系统，

种子萌发，胚根突破种皮，向下生长，形成主根，主根继续生长，形成各级侧根

直根系：主根持续保持生长，主根、侧根区分明显。裸子植物、双子叶植物，蚕豆、棉花,

须根系：主根早期枯萎，产生大量的根，外形像胡须。单子叶植物，小麦、水稻

根尖的外形

根尖：根顶端的一段，是根生命活动最活跃的部分，根的生长、组织的分化、水分和养料的

吸收都在根尖进行

根尖可分为：

1.根冠：多层疏松薄壁细胞组成，像一个帽子罩在根的分生区前端，起保护作用

根在土壤里生长时.，外层细胞不断脱落，内部分生组织不断产生新的细胞进行补充，脱落的

细胞形成粘液，减少根尖与土壤的摩擦，

2.分生区：分生组织细胞组成，所占根尖比例很小，根的生长是分生区细胞不断分裂的结

果。分裂产生的细胞少数向下加入根冠，多数向上发展

3.伸长区：在分生区之后，细胞生长快，使根在土壤中前进，伸长区后方细胞已停止分裂

而开始分化，已有维管束形成

4.根毛区：细胞产生分化，根的各种组织形成，行使吸收、输导、贮藏等功能，

显著的特点是外表密被根毛，根毛是由一部分表皮细胞突出形成的管状物，根毛的产生大大

增加了根的吸收面积，根毛寿命短，几天至几周，有新的不断补充

根的内部结构

初生结构

根的初生分生组织分化产生，根毛区的横切面上，

1.表皮：单层细胞，长方柱形，长轴与根的纵轴平行，细胞壁薄，含有大液胞，排列整齐,

无间隙，有些表皮细胞形成根毛

2.皮层：位于表皮和维管柱之间，多层大型薄壁细胞，排列疏松，间隙大

功能：将表皮所吸收的水分和无机盐类运送到中柱，皮层内也有一些贮藏组织

皮层最内侧靠近维管柱的一层细胞称为内皮层，细胞排列紧密，无间隙，细胞壁环带加厚并

栓质化，称为凯氏带，其中少数细胞仍然保持薄壁状态，成为水分和营养物质的通道

3.维管柱：内皮层以内的所有部分。包括中柱鞘、木质部、韧皮部、髓组成

中柱鞘：1-2层或多层薄壁细胞，具有潜在的分裂能力

种子植物的侧根是从中柱鞘细胞分生出来的，侧根形成过程中同样分化出维管束，与主根的

维管束相通

初生维管束：

初生木质部位于中心，伸出几个辐射角，辐射角的数目因种类不同而异，2个，3个，多个

初生木质部的发育方式为外始式，辐射角尖端是最早形成的原生木质部，导管口径小，环纹、

螺纹导管，而后向中心发展成为后生木质部，导管口径大，梯纹、网纹和孔纹导管

初生韧皮部位于初生木质部的辐射角之间，与初生木质部的辐射角相间排列，二者为薄壁组

织分开，发育方式也为外始式，原生韧皮部在外方，后生韧皮部在内方

4.