大学 考研 笔记 教案 张美萍04(2)《植物生物学》电子讲稿

1讲稿课程名称：植物生物学学时：40学时适用专业：生命技术学院生物科学专业任课教师：张美萍黑龙江八一农垦大学2绪论第一节植物与植物界一、植物的多样性1．种类多样性。在自然界中，现在已知道的植物种类多达五十余万种。包括：藻类，菌类，地衣，苔藓，蕨类，和种子植物。它们的大小，形态结构和生活方式各不相同，共同组成复杂的植物界。也使人类社会生活更加多姿多彩。2．植物在地球上分布的多样性。热带——寒带，海洋——陆地，平原——高山。其分布极广，从平原，冰雪封闭的高山，严寒两极地带，炎热的赤道区域，江河湖海的水面合深处，千里的沙漠和荒原，都有植物生活。几乎可以说自然界处处都有着植物。3．植物形态的多样性。个体大小千差万别，细菌0.2微米，病毒0.1微米。而最高的裸子植物红杉高达115米，直径达11米，寿命达3500岁。4．植物体的内部结构简繁差别很大。最简单的由一个细胞组成，如小球藻、衣藻。随着植物的长期进化，由单细胞植物——多细胞植物——最后形成有根茎叶器官的高等植物。5．植物的营养方式不同。多数植物为绿色植物，自养植物，有叶绿素，进行光合作用，制造有机物，共自身生活和生长。包括藻类、苔藓、蕨类、种子植物。有的为非绿色植物，为异养植物，不含叶绿素，不能制造有机物，从活的或死的绿色植物体上吸收现成的养料，以维持生活和生长。6．植物体寿命长短不同。木本植物较长，如松、柏能活千年以上，有的寿命较短，象草本植物有一年生、二年生、多年生草本。有的细菌仅生活20—30分钟，既可分裂产生新个体。二、植物界的基本特征和生物界的划分（一）植物共有的基本特征1．植物细胞有细胞壁，由纤维素和半纤维素构成。2．绿色植物能进行光合作用，制造有机物，行自养生活。3．多数植物在后天生活中，能不断产生新的植物体部分或新器官。4．植物对环境的变化一般不能作出运动反应，而在形态出现长期适应的变化。如仙人掌科植物。（二）生物界的划分1．二界系统：十八世纪，1753年，瑞典的博物学家林奈把生物界划分成植物和动物界，建立两界系统，其建立的依据如下：营养方式：植物是自养型，动物是异养型。运动方式：植物的位置不能自身移动，动物可以。细胞壁划分：植物具有而动物不具备，细菌除外。2．三界系统：1866年，德国海克尔提出：植物界、动物界、原生生物界原生生物界：具有色素体又能游动的单细胞低等植物。后来包括藻类、菌类。3．四界系统：1938年，美国的柯柏兰提出：植物界、动物界、原生生物界、原核生物界。原生生物界（细菌和蓝藻）、原核生物界（真核藻类、菌类、原生动物）4．五界系统：1969年，美国的惠特克提出：植物界、动物界、真菌界、原生生物界、原核生物界。5．六界系统：七十年代，1979年，我国学者陈世壤提出，在五界基础上单立类病毒和病毒为非胞生物界。第二节：植物在自然界中的作用一．植物的合成作用和矿化作用3光合作用：绿色植物细胞内的叶绿体，能够利用光能，把简单的无机物(CO2和H2O)合成碳水化合物的过程，称为光合作用。因此，光合作用就是把无机物合成有机物的过程。这一过程的产物：不仅解决绿色植物自身的营养，同时也维持非绿色植物和动物和人类的生命。所以，绿色植物对维持整个生物界的生命起着重要的作用。因而，在自然界的生态平衡中也就占着主要的地位。光合作用也是光能转变为化学能，而储积在有机物内的过程。除去作为自然界有机食物源泉外，也为人类多方的利用，石油，煤，天然气。光合作用进行过程中还可发出氧气，不断地补充大气中的氧，使大气中的氧含量保持相对的稳定。这是植物的三项伟大的宇宙作用。在自然界中只有有机物的合成和储积是不行的。这样无机物都被冻结在生物体内，自然界将会由于原料的缺乏而成为死的世界。自然界的物质，总是处在不断的运动中。一方面，是从无机物合成有机物的过程，另一方面，也是从有机物分解为无机物的过程。矿化作用：非绿色植物（细菌和真菌）把死的有机物分解为简单无机物的过程。有机物分解，主要有两个途径：一是通过动，植物的呼吸作用来进行；一是通过非绿色植物对死的有机物的分解，即矿化作用进行。矿化作用的结果，使复杂的有机物分解为简单的无机物再被植物利用。（二）植物在自然界物质循环中的作用1，碳循环空气中的二氧化碳容量仅为0.03%。据估计，碳按重量计，大气中总含量为600亿吨。如果大气中的二氧化碳不加补充，按地球上每年绿色植物要用19亿吨碳酸态的碳计称，只要30余年大气中的二氧化碳就将被消耗殆尽，但事实却不然，自有绿色植物以来，在漫长的岁月中，二氧化碳始终维持着相对的平衡，这就是说自然界中的二氧化碳一直在不断的得到补充。这些补充，除物质燃烧，火山爆发，动物呼吸，主要依靠非绿色植物的分解作用来实现。2，氮循环吸大气中的N2——固氮作用——含氮化合物——氨化作用——铵（硝化作用）——硝酸盐（反硝化作用）——N2总之，植物在自然界通过光合作用和矿化作用，也就是合成和分解作用，使自然界物质循环往复，保持相对平衡。这种合成分解永无止境。（三）植物对环境保护的作用1，滞留粉尘，净化大气有毒气体粉尘（吸收吸附）2，净化水域吸收分解和富集3，杀菌减少噪音4，调节大气中二氧化碳和氧气的平衡亚马逊河流域的热带雨林，有“地球之肺”的美称5，保持水土减少地表径流据估计，黄河流水携带的泥沙每年十六亿吨，而长江的泥沙含量已占世界各大河流第四位。6，调节气候减免干旱4第三节：植物学的研究对象一．研究对象：植物各类群的形态结构，分类和有关生命活动发育规律以及植物和外界环境建多种关系的科学。它的早期主要是一们描述性的科学。二十世纪以来，随着自然科学其他工程技术的更新和发展新的理论新技术和新设备的产生植物学才逐渐由观察描述的阶段进入试验阶段，着重对植物界的生命活动规律，从不同的角度以新的技术和理论进行微观和宏观的理论和应用的研究。二．分支科学：1，植物形态学：研究植物体形态，内外形状和结构，器官的形成和发育，细胞组织，器官在不同的环境中以及个体发育和系统发育过程中的变化规律的科学。基础学科之一包括植物细胞学植物解剖学植物胚胎学2，植物分类学：研究植物类群的分类，鉴定和亲缘关系，从而建立植物进化系统和鉴别植物的科学。3，植物生理：研究植物的生命活动规律及机理的科学。如光合作用、呼吸作用、蒸腾作用、生殖作用等变化、规律的科学。4．植物生态学：研究植物之间、植物与环境之间相互关系的科学。5．植物遗传学：研究遗传与变异、对立统一规律及人工选择的理论与实践。总之，植物学是这些分科的基础和出发点，因此首先要学好植物学。三．植物学的研究内容：包括植物的外部形态、内部结构、植物类群、植物分类等。介绍植物的个体发育和系统发育。个体发育：细胞、组织、根茎叶、花果实种子，的形态、结构及生理功能。系统发育：介绍植物界的基本类群和分类及生态、群落、植被介绍。第四节：植物学的发展简史第五节：学习本门课程目的要求该课程分三部分子植物形态解剖植物界的类群分类植物生态。群和植被（一）目的掌握植物学的基本知识，技能和技巧为后续课程，如植物生理学、生态学、遗传学、农作学原理打下基础（二）要求第一章植物细胞§1.1细胞的概述一.细胞的概念：细胞是构成植物和动物体结构和功能的基本单位。1.植物和动物种类很多，但都是由单个细胞构成的，除病毒外。单细胞植物：仅由一个细胞构成，如细菌、小球藻，生长，发育，繁殖等生命活动都由1个细胞来完成。多细胞植物：由亿万个形态，结构不同的细胞，分工协作共同完成植物体正常的生活，例一些低等植物和所有高等植物，要了解植物的生活，生长，发育规律必须从研究细胞开始，十六世纪中叶，发明了显微镜。二．细胞的发现：人们对细胞的认识，追溯到十七世纪，与显微技术发明与改建是分不开的。①.1665年，英国物理学家虎克用显微镜观察软木藻片，第一次发现并了细胞。实际上他并未看到完整的生活细胞，只看到的是失去生活死木栓细胞的细胞壁，随后，们对细胞言听计从越深入，逐渐形成了一切生物体是由细胞组成的概念。5②.1838年—1839年，由德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出了“细胞学说”。内容：a.植物和动物组织都是由细胞构成的。b.所有细胞都是由细胞分裂成融合而来。c.卵和精子都是细胞。d.一个细胞可以分裂而形成组织。意义在于证明了植物和动物有着细胞这一共同起源。细胞学说确定了细胞是生物有机体的基本单位，是生命活动的基本单位。恩格斯把“细胞学说”作为十九世纪的三大发现之一。（牛顿）“能量守恒与转化定律”，（达尔文）“生物进化论”③.二十世纪初：通过用光学显微镜，细胞的主要显微结构都已查明。（细胞壁，叶绿体，细胞核，液泡，细胞质，线粒体，高尔基体）④.二十世纪四十年代，电子显微镜发明后，逐渐揭示了细胞的超显微结构。⑤.随着电子显微镜技术的不断改进和发展及运用超心法，色谱法，放射自显影技术，细胞化学，同位素示踪法，分光光度法，X射线衍射技术。及其它新仪器新技术的应用，对细胞结构和功能的研究从显微水平，超微水平，进入大分子和分子水平。能研究细胞内遗传物质DNA，RNA分子结构。⑥.从虎克发现细胞以来，经过300多年的研究，明确细胞概念，细胞是构成植物和动物体的结构和功能的基本单位。因为动植物致病的病毒是由蛋白质包围的核酸组成，并不具细胞结构。是目前已知的最小生命单位。自然界中还存在着比细胞形态更简单的生物。如病毒，外面有一个蛋白质组成的外壳，壳内含有核酸（RNA或DNA），现发现300多种病毒，使人、动物致病。还一类比病毒更简单的生命形式，叫类病毒，它比病毒小80倍，仅由小分子的核糖核酸构成，而没蛋白质，可使动植物致病，有人认为这些生物实际是由非生物发展到生物的过渡类型，因此细胞是生物结构的基本单位，不是唯一的结构单位。细胞只是生命在发展过程中所产生的形式之一（病毒，类病毒）。§1.2植物细胞的大小和形状一.植物细胞的大小：差别悬殊1.最小的球菌0.2μm，一般种子植物中细胞在10--100μm。如此小必须借助显微镜观察，光学显微镜分辨极限0.2μm。有效放大倍数1200倍—1500倍，电子显微镜分辨率高达1Å（放大倍数为10万倍），能观察细胞超微结构。2.少数大型细胞肉眼可见，如，蕃茄果肉，西瓜瓤，苹果细胞1mm，棉籽的表皮毛长达75mm，宁麻芝的纤维细胞长可达550mm，油松管胞2mm。3.细胞大小与功能有关，一般生理活跃的细胞常常较小，根尖，茎尖分生组织细胞，而代谢活动弱，则往往较大，各种贮藏细胞较大。4.通常细胞体积都很小的原因其一：一个细胞核控制着细胞质的量，细胞大小受细胞核所能控制的范围制约。其二：细胞体积小，相对表面积就大，这对迅速交换和运输有利。二.细胞的形态：千差万别，有球状体，多面体，纺缍体，柱状，卵形，椭圆形，体现着形态和功能的统一。⑴.球形：单细胞藻类和细菌等游离生活的细胞，生长在疏松组织中细胞。⑵.多面体：多细胞植物体，细胞紧密排列或相互挤压成多面体，根尖，茎尖。⑶.长筒形：起输导作用的细胞，导管，筛管。⑷.长纺缍形（梭形）：起支持作用的细胞，纤维聚集成束，加强支持功能。⑸.管状突起：根毛细胞，扩大根吸收面积。⑹.等径的：薄壁组织细胞。§1.3细胞生命活动的物质基础-----原生质一.原生质的组成6原生质：细胞内具有生命活动的物质。细胞是由原生质构成的，它是细胞结构和生命活动的物质基础。它的基本组成成分。1.所含主要化学元素：碳，氢，氧，氮四种，占全重90%，其次少量的S,P,Na,K,Ca,Mg,Cl,Fe,元素，这十二种元素占全重99%以上，此外微量元素：Ba,Mn,Mo,Cu,Zn,Si,B,Co等。组成原生质物质有：有机物和无机物。无机物：有水，溶于水中气体，无机盐。2.水和其他无机物：原生质中含有大量的水，占细胞全重的60—90%，水是细胞中矿物质离子和各种分子的溶剂，除水外，原生质中还有溶于水中的气体，如二氧化碳，氧气，无机盐及许多离子等。3.有机化合物：组成原生质的有机物为蛋白质，核酸，脂类和糖类。⑴.蛋白质：构成蛋白质的基本单位是AA（氨基酸），已知的AA有20多种，，种类，数目，排列顺序不同，进行排列组合形成多种蛋白质。增加蛋白