植物学(形态解剖部分)教案

植物学（形态解剖部分）教案绪论一．植物界（一）生物界的划分1735年，瑞典博物学家林奈（CarolusLinnaeus）在《自然系统》一书中明确地将生物分为植物和动物两大类。植物界（VegetableKingdom）动物界（AnimalKingdom）这两界系统建立最早，一直沿用至今。19世纪前后，由于显微镜的发明和使用，人们发现有些生物兼有植物和动物两种属性。1886年，德国著名生物学家海克尔（Haeckel）提出了三界系统。植物界动物界原生生物界（ProtistaKingdom）包括细菌、粘菌、鞭毛有机体、原生动物等。1959年，魏泰克（Whittaker）将异养的真核菌类从植物界中分出，提出了四界系统。植物界动物界真菌界（FungiKingdom）原生生物界由于电镜的发展，人们认识到细菌、蓝藻的细胞结构与其他生物显著不同。1969年，魏泰克又提出了五界系统。植物界动物界真菌界原生生物界原核生物界（MoneraKingdom）魏泰克的五界系统影响较大，流传较广。后来，人们发现病毒和类病毒是非细胞形态的不完整的生命形式，许多方面很特殊。1977年，中国学者陈世骧提出了六界系统。植物界动物界真菌界原生生物界原核生物界非胞生物界（superkingdomacytonia）近代学者们比较一致的看法是在生物分界中主要应该依据生物的营养方式，并考虑生物的进化水平。根据这两个特征，对植物界的概念可基本概括为“含有叶绿素，能进行光合作用的真核生物”。按照这一概念，植物界所包括的主要类群是：真核藻类、苔藓、蕨类、裸子植物和被子植物。(二)植物的类型(两界系统)根据形态、结构不同，按照进化系统分为六大类型：藻类植物（algae）菌类（fungi）地衣（lichens）苔藓植物（bryophyta）蕨类植物（pteridophyta）种子植物（spermatophyta）它们在大小、形态结构、生活方式、生命周期、生活环境等方面各不相同。根据种子植物茎干的质地，分为两大类型。1.木本植物（woodyplant）茎内木质部发达，木质化组织较多，质地坚硬的多年生植物。分为乔木、灌木和半灌木三类。2.草本植物(herbaceousplant)木质部不发达，木质化组织少，茎干柔软，植株矮小的植物。分为一年生、二年生和多年生三类。藤本植物不管木本或草本，茎干细长不能直立，匍匐地面或攀附他物生长的植物。(三)植物在自然界中的作用1.光合作用和矿化作用1）光合作用（photosynthesis）———绿色植物利用光能，把简单的无机物二氧化碳和水合成有机物的过程。意义：A.无机———有机物B.光能———化学能C.保持大气中氧含量的相对稳定2）矿化作用———非绿色植物如细菌、真菌对死的有机物的分解。意义：将复杂有机物转变为简单无机物，再为绿色植物利用。2.植物在自然界物质循环中的作用碳循环（carboncycle）：维持二氧化碳的相对平衡。氮循环（nitrogencycle）：生物固氮、氨化作用、硝化作用、反硝化作用3.植物对环境保护的作用1）植物的净化作用：A.净化大气吸收毒物、吸附粉尘B.净化水体转化有毒物质、富集作用C.净化土壤吸收有毒物质2）植物的监测作用：利用某些植物对有毒气体的敏感性，当有毒气体在低浓度时，它就出现受害症状，反映出有毒气体的大概浓度，作为环境污染程度的指标。4.植物对水土保持的作用森林可以维持生态平衡、调节气候、防止水、旱、风、沙的灾害。历史的教训，植物保护的现状。（四）植物界的发生和发展发生：无机物有机物原始生命体非细胞结构细胞结构发展：简单复杂；水生陆生；低级高级二．植物学的内容和学习方法（一）植物学的研究对象植物学———研究对象是植物各类群的形态结构、分类和有关的生命活动、发育规律，以及植物和外界环境间关系的科学。研究植物的目的：了解植物的生活习性，掌握植物生长发育、遗传变异和分布的规律，从而更好地识别、控制、改造和利用植物。（二）植物学的分支学科根据研究内容侧重的不同，形成了许多不同的分支学科。1.按研究内容1）植物形态学（plantmorphology）———研究植物形态、器官构造及其发育规律。包括：植物细胞学（plantcytology）———研究植物细胞结构的科学。植物解剖学（plantanatomy）———研究植物组织器官的显微和亚显微结构。植物胚胎学（plantembryology）———研究植物胚胎的结构、发生和分化。2）植物分类学（planttaxonomy）———研究植物类群的分类、鉴定和亲缘关系。包括：藻类学、菌类学、苔藓学、蕨类学、种子植物分类学等。3）植物生理学（plantphysiology）———研究植物的生理功能、生长发育的规律。4）植物生态学（plantecology）———研究植物与环境之间相互关系的学科。2.按研究的不同对象和方法经济植物学、药用植物学、古植物学、植物病理学、放射植物学等。（三）植物学的发展简史植物科学的发展，经历了三个时期：1.描述植物学时期从公元前371～28617世纪。2.实验植物学时期从18世纪————20世纪初。3.现代植物学时期从20世纪初————现在。也称分子植物学时期。现代植物科学的发展趋势表现在3个方面：1）两极分化及其融合。指微观领域和宏观领域的深入研究。2）传统的各分支学科彼此交叉渗透。学科间的界限逐渐淡化。3）植物科学的研究成果日益受到重视。在解决世界性的重大难题中发挥作用。（二）学习植物学的要求1.种子植物形态解剖部分1）掌握植物细胞的基本结构；细胞分裂的类型和过程；组织的起源和类型；器官的发育和结构。2）掌握显微镜的使用，识别细胞、组织和器官的特征和结构，徒手切片、装片以及染色等方法和技术。2.孢子植物部分1)熟悉各大类群和门的特征，以及代表植物的结构、生活史、亲缘关系等。2)识别和记录常见的孢子植物，了解它们的生态和分布。3.种子植物分类部分1)掌握部分重要科、属、种的特征、亲缘关系、分布和经济价值；掌握识别植物的方法，熟悉检索表和重要工具书的使用。2）野外实习中能熟练应用检索表鉴别植物的科、属，学会记录植物、采集和制作腊叶标本的方法。第一章植物细胞和组织重点难点：植物细胞的显微和超微结构及功能，细胞的繁殖，细胞的生长与分化，植物组织及类型。第一节植物细胞的形态结构一．细胞是构成植物体的基本单位1.细胞的发现1665年，英国虎克用自制的显微镜观察软木切片，发现了细胞（Cell）。后来，荷兰的列文虎克（AnthonivanLeeuwenhoek）、意大利的马尔比基（MarcelloMalpighi）等人先后研究了其它多种动、植物活体材料，逐渐了解到细胞内有比细胞壁更重要的生活内容物，如细胞核和细胞质，核内有核仁，质内有叶绿体等。2.细胞学说德国植物学家施莱登和动物学家施旺于1839年首次提出了细胞学说。内容：1）植物和动物组织由细胞构成。2）所有细胞来自其它细胞，不是细胞分裂就是细胞融合。3）精子和卵是细胞。4）单个细胞可分裂形成组织。意义：1）从细胞水平提供了有机界统一的证据，证明了动、植物有细胞这一共同起源。2)论证了生物进化的道路，物种由低级到高级，有力地批判了神创论。二．植物细胞的形状和大小（一）植物细胞的形状细胞的形状多种多样，这与它们所处的环境条件及自身的生理功能有关。球形——单细胞植物多面体——植物体内纺锤体——纤维长柱形——导管分子不规则形——叶片表皮细胞（二）植物细胞的大小植物细胞的体积很小，需要借助显微镜才能看到。影响细胞大小的因素：1.细胞核与细胞质的关系核质之间有一定的比例关系，核只能控制一定量的细胞质。2.细胞体积与表面积之比体积小，表面积相对就大，这对于物质交换和转运有利。3.代谢活动及细胞功能代谢强的细胞小，代谢弱的细胞大。如分生细胞、储藏细胞。4.外界条件水肥、光照、温度、化学药剂等都能影响细胞的大小。三．植物细胞的结构植物细胞虽然在形状、结构和功能等方面有各自的特点，但它们的基本结构是一样的，由原生质体（protoplast）和细胞壁(cellwall)两部分组成。显微结构（microscopicstructure）———光镜下呈现的细胞结构。亚显微结构（submicroscopicstructure）———电镜下看到的结构。又称超微结构。（一）原生质体一个细胞内的原生质（protoplasm）称为原生质体。它是细胞最主要的部分，一切活动都在这里进行。1.细胞核（nucleus）1)形态生活的真核细胞，一般都有一个近球形的核。有些细胞多核。核的大小、形状、及位置和细胞的年龄、功能和生理状况等有关。2）结构核由核膜、核仁和核质组成。核膜：两层单位膜，膜上有孔，控制核与胞质之间的物质交换。核质：包括核液和染色质。前者染色浅，后者染色深。核仁：合成、贮藏RNA。其大小随细胞生理状态而变化。3）功能核是细胞的基因“仓库”，控制细胞的生长、分裂、分化和新陈代谢。如伞藻嫁接实验。2.细胞质（cytoplasm）质膜以内核以外的部分，其中含有细胞器和后含物。1）细胞膜（plasmamembrace）包围在细胞质表面的一层薄膜，又称质膜。A.膜的化学组成(主要成分)脂类（lipid）蛋白质（protein）糖类（saccharide）B.膜的结构特点：具有流动性。内层：暗层———蛋白质三层结构中层：亮层———类脂外层：暗层———蛋白质单位膜（unitmembrane）———电镜下显示出由三层结构组成为一个单位的膜。单位膜是分子生物学研究的三大重点课题之一。膜的分子结构———流动镶嵌模型学说认为：膜上球状蛋白以各种方式镶嵌在磷脂双分子层中，有的结合在膜的表面，有的嵌入磷脂层中，有的横穿整个双分子层。构成膜的磷脂和蛋白质都具有一定的流动性，使膜的结构处于不断变动的状态。C.膜的功能特点：选择透性。保护(屏障)使细胞具有一定的形状和功能。运输（物质交换）膜的主要功能。分主动、被动运输。信息传递膜上有各种特异的受体，如激素受体。细胞识别如雌蕊能否接受花粉受精就是细胞识别的过程。2）细胞器（organella）细胞质内有一定形态特点和不同功能的结构，由于它们的功能有点象体内的各种器官，故称细胞器。A.质体（plastid）绿色植物细胞所特有，依色素不同分为三类。白色体（leucoplast）不含色素，常存在植物体各部分的储藏细胞中。有色体(chromoplast)含叶黄素（xanthophyll）和胡萝卜素(carotin)。多见于有色器官细胞中，如花瓣、果实。叶绿体（chloroplast）最重要，含叶绿素(chlorophyll)、叶黄素和胡萝卜素。叶绿体的形态：因植物种类而异。藻类网、带、杯状，高等植物中圆形、圆盘形。叶绿体的结构：双层膜。外膜内膜内陷形成片层(fret)、类囊体（thylakoid）。基粒（granum）类囊体垛迭成柱状，含色素及光合作用有关的酶。基质片层位于基粒之间。基质不含色素，具某些酶类，进行暗反应。叶绿体的功能：光合作用叶绿体的发育：各类型质体间在发育上密切联系，在不同时期和不同组织中，按一定路线相互转化。B.线粒体（mitochondria）除了原核细胞和哺乳动物成熟的红细胞外，所有细胞都有线粒体。形态：球状、棒状、丝状颗粒。结构：两层膜构成。外膜平整内膜向内折叠，形成管状的嵴(cristae),其上有基粒——ATP酶。基质含有多种进行呼吸作用的酶。功能：参与三羧酸循环中的氧化反应。电子传递与能量转换。参与蛋白质合成。C.内质网（endoplasmicreticulum）除了原核生物、哺乳动物成熟的红细胞以外，所有动植物细胞都有内质网。结构：一层膜构成的网状管道系统。类型：粗糙型内质网（rough～）附有核糖核蛋白体，又称颗粒型内质网。光滑型内质网（smooth～）参与蛋白质的合成和运输。功能：参与脂类和多糖的合成与运输。与细胞壁的形成有关。D.高尔基体（dictyosome）由意大利人高尔基于1898年在神经细胞中首次发现。后来研究发现它几乎存在所有细胞中。结构：由单层膜围成的扁平囊泡组成。