1、植物学 Botany,绪 论,一、植物的基本特征 、植物细胞有由纤维素和半纤维组成的细胞壁； 、绿色植物可借助阳光、非绿色植物可借助化学能将简单的无机物制造为复杂的有机物； 、大多数植物具有无限生长的特征，既在个体发育过程中能不断产生新的器官或新的组织结构；,.,二、生物界的划分1、两界系统（动物界、植物界）2、三界系统（动物界、植物界、原生生物界）3、四界系统（动物界、植物界、原生生物界、 原核生物界）4、五界系统（动物界、植物界、原生生物界、原核生物界、真菌界）5、六界系统动物界、植物界、原生生物界、原核生物界、真菌界、病毒界（非胞生物界）,6、八界系统（1989年）古细菌界、真细菌界、古
2、真核生物超界、原生动物界、藻界、植物界、真菌界、动物界,原核生物,后真核生物超界,7、三原界系统1978年Whittaker和Margulis根据分子生物学研究的资料提出三原界系统。目前受到重视。古细菌原界（产甲烷菌、极端嗜盐菌、嗜热嗜酸菌）真细菌原界（蓝细菌、原核生物）真核生物界（原生生物、真菌、动物、植物）,中国学者对生物分界的意见,邓叔群（1966）：植物界、动物界、真菌界（营养方式） 胡先骕（1965）：始生总界、胞生总界 陈世骧（1979）：非细胞总界、原核总界、真核总界 （生命进化的主要阶段） 王大耜 （1977）：原生生物界、原核生物界、真菌界、植物界、 动物界、病毒界,植物界：
3、含有叶绿素，能进行光合作用的真核生物,真核藻类、苔藓植物、蕨类植物、裸子植物、 被子植物,三、植物的多样性1、类群的多样性2、分布的多样性3、形态结构的多样性4、营养方式的多样性5、繁殖的多样性6、生命周期的多样性7、种子植物茎干质地的多样性（1）木本植物乔木、灌木、半灌木（2）草本植物一年生、两年生、多年生草本植物（3）藤本植物木质藤本、草质藤本,附： 生物多样性的意义1、概念生物多样性（biological diversity）是指地球上所有生物及其与环境形成的生态复合体，以及与此相关的各种生态过程的总和。生物多样性包括多个层次或水平，如基因、细胞、组织、器官、种群、群落、生态系统、景观等
4、。每一层次都具有丰富的变化，即都存在着多样性。,2、研究层次 研究较多、意义较大的有4个层次 （1）遗传多样性（genitic diversity）（基因多样性） （2）物种多样性（species diversity） （3）生态系统多样性（ecological diversity） （4）景观多样性（landscape diversity）,四、植物的重要性 1、参与生物圈的形成，推动生物界的发展； 2、提供生命活动的能源，是自然界的第一生产力； 3、促进物质循环，维持生态平衡；,二氧化碳,（光合作用）,（呼吸作用）,（饲料）,硝酸盐,亚硝酸盐,固氮蓝藻,固氮细菌,植物糖类、蛋白质、脂类,氨
5、,铵盐,动物糖类、蛋白质、脂类,排泄物 遗体,煤、石油、天燃气,燃烧,腐烂,肥料,反硝化作用,固氮作用,氮,五、植物的发生与发展1、发生（起源）无机物有机物类似蛋白质的有机物最原始的生命体细胞2、发展（演化） （1）从简单到复杂 （2）从水生到陆生 （3）从低级到高级,植物科学的研究对象和基本任务,研究对象：植物界 基本任务： 研究内容：基础理论、应用基础研究和基本资料的调查,结构植物学 （structural botany）系统与进化植物学（plant systematic and evolutionary botany）代谢植物学（metabolism botany）发育植物学（devel
6、opmental botany）植物遗传学（plant genetics ）资源植物学（resource plant）植物化学（phytochemistry）植物生态学（ plant ecology）生物技术（biotechnology）（根据1993年15届国际植物学大会学科分组）,植物科学的发展简史和 当代植物科学的发展趋势,1. 描述植物时期（古希腊-17世纪）: 认识和描述植物，积累资料，发展栽培植物2. 实验植物学时期（18世纪-20世纪初）：以实验方法了解植物生命活动过程（19世纪的3大发现，显微镜和实验技术的发展）3. 现代植物学时期（20世纪初至今）：应用先进技术从分子水平研究
7、生命现象（分子生物学及其技术）,现代植物科学的发展趋势：两极分化及其融合植物学传统学科的彼此交叉渗透，与其他生物学科和非生物学科的交叉渗透研究成果与实际问题的密切联系,4. 中国植物科学发展的简史* 最早的本草 神农本草经著者不详，可能系东汉医家所著植物药 252种* 农业生产经验 齐民要术北魏贾思勰 * 古代药物巨著 本草纲目明代伟大医药学家李时珍（15181593）载药1892种，其中各类植物1195种,1858年李善兰和英国人威廉臣合编出版的植物学，是中国近代植物科学的起点标志,偏重实际应用 细胞结构理论和植物体各器官生理功能的理论,第一章 植物细胞和组织 第一节 植物细胞的形态结,一、
8、植物细胞植物体结构与执行功能的基本单位 1、植物细胞的发现及细胞学说的建立,细胞学说的基本内容细胞是有机体，动物和植物都是这些有机体的集合体，它们依照一定的规律排列在动、植物内。细胞学说的意义1、从细胞水平的角度把整个有机体统一起来了；2、证明了动、植物都是由细胞起源；3、为近代生物科学的发展、接受有机界进化的观点准备了条件；,2、植物细胞具有遗传上的全能性（1）为什么具有遗传上的全能性？（2）克隆（clone） 是指通过无性生殖而产生的遗传上均一的生物群。 个体水平；细胞水平；基因水平,二、植物细胞的形状和大小,形状和功能相适应,形状和大小与细胞所处的位置和本身的遗传有关,三、植物细胞的基本
9、结构显微结构（microscopic sturcture） 超微结构（ultrastucture）或亚显微结构（sub- ultrastucture ） 细胞壁质膜 质体（叶绿体、有色体和液泡细胞质 高尔基体 原生质体 细胞器 线粒体内质网胞基质 溶酶体微体细胞骨架（微管、微丝和中间纤维）核糖体细胞核（核膜、核仁、染色质和核基质） 后含物,细胞表面结构-细胞壁和细胞膜（质膜)1.细胞壁（Cell wall）（植物细胞特有）功能：保护和支持原生质体，防止细胞吸涨而破裂(1)细胞壁的发生与分层A、 胞间层（intercellular layer）最外层，果胶质B、初生壁（primary wall）
10、细胞生长过程中和细胞停止生长前所形成的细胞壁 其上有初生纹孔场。C、次生壁（secondary wall）细胞停止生长后增厚的细胞壁,其上常具纹孔。,细胞壁的化学成分主要是：纤维素、半纤维素、果胶质、细胞壁蛋白。,胞间层,初生壁,次生壁,（2）细胞壁的特化A、 结合进细胞壁内的物质（内镶物质）木质化-指纤维、导管的壁渗透进木质素的过程。矿质化-常指禾本科植物的茎、叶表皮细胞壁上渗透进二氧化硅而硅质化的过程。保护、加强硬度。B、覆盖在细胞壁外表的物质（复饰物质）角质化-指在细胞壁的外表形成的角质膜。栓质化-覆盖在细胞壁外表的木栓质。蜡 质-覆盖在细胞壁外表的酯（脂肪酸和醇化合而成）孢粉素-覆盖花
11、粉粒外壁外表上的一种类胡萝卜素的多聚糖。,（2）细胞壁的特化,细胞壁的超微结构 葡萄糖基（纤维素分子链）微团 微纤丝（电子显微镜下可见）大纤丝（显微镜下可见） 纤维,2.细胞膜（质膜）,控制细胞与外界环之间的物质交换; 在细胞识别、细胞间信号传递和新陈代谢调控等过程 中具有重要作用,3、细胞间的联络结构-胞间连丝和纹孔（1）胞间连丝（plasmodesma）穿过细胞壁沟通相邻细胞的细胞质丝，多分布 在初生纹孔场上。（2）纹孔A、初生壁-初生纹孔场B、次生壁上的纹孔单纹孔具缘纹孔,初生纹孔场,胞间层,初生壁 次生壁,纹孔对,盲纹孔,初生壁,次生壁,纹孔膜,胞间层,4、细胞质-分布其中的细胞器、
12、细胞骨架和胞基质（1）细胞器A、双层膜结构的细胞器叶绿体有色体白色体,质 体,植物细胞特有,a.叶绿体,b.有色体: 仅含 胡萝卜素和叶黄素-吸引昆虫传粉和动物协助传播果实（种子） c.白色体：淀粉体-贮藏淀粉 蛋白体-贮藏蛋白造油体-贮藏脂类,质体来源于前质体叶绿体 白色体有色体,B、线粒体 结构 内外双层膜内膜内折形成嵴嵴上有基粒 （内膜上分布有细胞呼吸所需各种酶和电子传递载体）,细胞呼吸和能量代谢中心,（2）单层膜结构细胞器a. 内质网 由膜组成的一系列囊腔和管状的腔，彼此连通成的管道系统粗糙内质网光滑内质网,b. 高尔基体 结构： 一系列扁平的囊和小泡组成 功能： 细胞分泌物最后加工和
13、包装的场所参与植物细胞中多糖的合成和分泌,c. 液泡(一个大型的 中央液泡是植物细胞的特征）结构：单层膜的液泡膜包围，其间充满细胞液（无机盐、氨基酸、有机酸、糖类、生物碱及色素等）功能： 参与细胞器的更新（含有水解酶）使植物体保持一定的姿态（促使植物细胞从外界吸收水分 ，处于吸胀饱满状态）,d. 溶酶体结构：单层膜包裹的小泡，内含多种水解酶功能： 催化有机大分子的降解 消化细胞中的贮藏物 分解细胞中受损伤和失去功能的细胞结构碎片 使物质被重新利用 e 微体结构：单层膜的球状细胞器包括：过氧化物酶体-与叶绿体、线粒体共同参与光呼吸过程；细胞代谢中产生的对细胞有毒的过氧化氢分解成水和氧气乙醛酸循环
14、体-将子叶中脂肪转化成糖类,附：植物细胞的编程性死亡（自溶作用）是生物体在生长发育和对环境信号作出的积极死亡。如在生长发育过程中，导管细胞、根冠细胞等的解体。,（3）非膜结构细胞器核糖核蛋白体 分布：糙面内质网上或分散在细胞质中，叶绿体和 线粒体基质中 功能：蛋白质合成中心（内质网上的核糖体合成分泌蛋白质；细胞质中的核糖体合成细胞内部蛋白质）,2. 细胞骨架 结构：蛋白质纤维组成的支架 功能：使细胞形状稳定，细胞质组织化，进行细胞运动和物质运输 组成： 微 管-微管蛋白组成，与染色体、 鞭毛、纤毛的运动有关；参与细胞壁的形成和发育 微 丝-肌动蛋白、肌球蛋白和 肌动蛋白结合蛋白组成，与细胞的运
15、动有关（细胞内吞，胞质环流） 中间纤维-未发现,3.胞基质 在电镜下无特殊结构的部分。在代谢活动旺盛的生活细胞中，胞基质在细胞内作有规律的流动 胞质运动细胞器之间物质运输和信息传递的介质。细胞多种物质代谢的场所。为细胞器行使功能提供原料,4、细胞核（1）核膜-核内外物质交换的通道，双层膜，具有选择透性外膜：附有核糖体颗粒内膜：光滑（表面有1层致密的纤维网络-核纤层）核孔（2）核仁-由颗粒状成分、纤维状成分、无定形基质、核仁染色体和核仁液泡组成。与rRNA合成有关。（ 3） 核质-核膜以内、核仁以外的部分。可分为染色质（着色部分）和核液（不着色部分）染色质 染色体,5、 后含物植物细胞中的贮藏物
16、质和代谢产物糖类（淀粉）、蛋白质（糊粉粒）、脂类（脂肪和油）、晶体和有机化合物（丹宁、树脂、生物碱）、色素,第二节 植物组织-细胞生长、分化所形成的各种类型的细胞群植物细胞的生长植物细胞的分化由一团基本一致的细胞，在其分裂、分化过程中，相邻之间的细胞在其形态、结构和功能出现差异的现象,植物个体发育其实就是细胞分裂、生长、分化的结果个体发育-指某些植物从它生命的某个阶段开始，经过一系列的生长、发育，出现当初这个阶段的过程。系统发育-指植物类群的形成历史。,第四节 植物细胞的增殖 细胞分裂方式：有丝分裂、减数分裂和无丝分裂 一. 有丝分裂（mitosis）细胞周期（cell cycle）：从上一次
17、有丝分裂结束到下一次有丝分裂结束的全部过程分裂间期 （物质和能量准备阶段） 分裂期 （从上一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂结束开始）G1期 S期 G2期 （RNA ，Pr合成）（DNA复制，组Pr合成）（微管Pr 及细胞分裂有关物质合成）,核分裂,胞质分裂,细胞核分裂,前期：出现染色体，核膜 核仁消失，纺锤体出现,中期：染色体排列在纺锤体中央，着丝粒分裂,后期：子染色体分别向两极移动,末期：子染色体到达两极，核膜核仁重新出现,细胞质分裂： 残留纺锤体微管排列于细胞赤道面 成膜体 细胞板新的细胞壁和细胞膜 有丝分裂结果：染色体复制一次，细胞分裂一次，形成2个染色体数目与母细胞相同的子细胞，保证了
18、细胞 遗传的 稳定性二. 减数分裂（meiosis）发生在植物的有性生殖过程中减数分裂结果：染色体复制一次，细胞分裂两次，形成4个单倍体的子细胞（染色体数目是母细胞的一半）,同源染色体联会,染色单体发生交叉、片段互换,前期I细线期偶线期粗线期双线期终变期,同源染色体分开,染色体数目不变,染色体数目为母细胞的一半,三. 无丝分裂（amitosis）特征：分裂中细胞核内不出现染色体，没有纺锤体的出现 方式：横缢式（常见）、芽生、碎裂、劈裂几个概念： 周期细胞 终端分化细胞 G0期细胞,第一节 细胞的化学组成,一、水和无机盐 1. 水 2. 无机盐：Na+, K+, Mg2+, Cl-, HPO42
19、-, HCO3-二、有机化合物 1. 糖类：单糖（葡萄糖）、寡糖（蔗糖）、多糖（淀粉，纤维素） 2. 脂类（lipid）：中性脂肪和油、磷脂类、非极性蜡 3. 蛋白质（protein）： 4. 核酸：脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid - DNA）核糖核酸（ribonucleic acid-RNA） 5. 维生素（Vitamin）：,优点： 纵向 显示了生物进化三大阶段横向 显示了生物演化的三大方向,光合自养,摄食方式,吸收方式,DNA分子结构,水稻叶绿体基因组,RNA：一般为单链 核糖体RNA（ribosome RNA - rRNA ）、 信使RNA （ messenger DNA- mRNA）、转运RNA（transfer RAN-tRNA,DNA转录mRNA翻译蛋白质,
