第2章 组织、器官

第2章组织、器官和系统生物体的结构层次:细胞一组织一器官一系统一生物体•组织：由细胞分化形成，个体发育中来源相同，形态结构相似、共同担负一定生理功能的细胞群体。•器官:由多种组织构成，具有一定功能的结构。•如：被子植物有两大器官•人体器官•系统:不同的器官按照一定的顺序排列在一起，能完成一项或多项生理活动。•如：人体的八大系统1、分生组织位于植物的生长部位，具有持续或周期性分裂能力。细胞排列紧密，细胞壁薄，细胞核相对较大，细胞质浓，细胞器丰富。依来源分类原分生组织、初生分生组织和次生分生组织。原分生组织位于根尖和茎尖的顶端，由一群胚性的原始细胞组成，能长期地保持分裂能力。初生分生组织由原分生组织的细胞分裂而来。一、植物组织依部位分类顶端分生组织、侧生分生组织和居间分生组织。•（1）顶端分生组织存在于根尖和茎尖的分生区部位，由短轴或近于等径的胚性细胞构成，细胞排列紧密，能较长时期地保持旺盛的分裂能力。•（2）侧分生组织侧分生组织包括维管形成层和木栓形成层，它分布于植物体的周围，平行排列于所在器官的边缘。其功能是使植物体变粗。•（3）居间分生组织居间分生组织分布于成熟组织之间，进行一段时间的分裂活动后失去分裂能力，完全分化为成熟组织。•例如，水稻、小麦的节间基部都有居间分生组织存在。•次生分生组织也就是侧分生组织，由已分化成熟的薄壁组织细胞恢复分裂能力转变而来，两类分生组织的对应关系表解如右：•成熟组织由分生组织分裂产生的细胞分化而来，分为5种类型：保护组织：分布于体表，起保护作用。细胞常扁平、一层或多层、排列紧密，常有角质或栓质等成分，包括表皮和周皮。2、成熟组织气孔器是调节水蒸气、氧气、二氧化碳进出的通道。根的表皮特化为吸收组织，具根毛。•薄壁组织细胞壁薄，间隙大。•同化组织、贮藏组织、储水组织、通气组织等类型。根的皮层薄壁组织机械组织起支持作用，特点是细胞壁局部或全部加厚。分为厚角组织和厚壁组织（纤维和石细胞）。•厚角组织是生活的细胞,细胞壁具有不均匀的增厚。•厚壁组织的细胞都有均匀加厚，木质化，成熟后细胞内原生质体死亡。厚角组织与厚壁组织•输导组织是实现远程运输的结构。•导管和管胞位于木质部，向上输导水份和无机盐；•筛管或筛胞位于韧皮部，向下输导有机物，筛管常与伴胞伴生。•分泌组织即植物体内的分泌结构，如树脂道、乳汁管、蜜腺、腺毛、油囊等。主根、侧根和不定根①主根，种子萌发后，胚根形成根的主干；②侧根，为主根上的分支，侧根上还可再生侧根；③不定根，即除主根和侧根外，胚轴、茎、叶以及老根上生出的根。直根系和须根系根系是一株植物根的总称。①直根系，是由明显的主根与侧根组成的根系；②须根系，主根长出不久停止生长或死亡，由胚轴或茎下部生出不定根组成根系。二、被子植物的器官、系统1、根（1）根的形态根尖是主根或侧根先端的幼嫩部分，分为4个区域：根冠覆盖于根端的帽状结构，起保护作用。细胞为多角形。分生区为根端的一小段，细胞具分生能力，使根伸长并补充根冠。细胞为正立方体状，排列整齐，壁薄、核大，部分正处于分裂期。伸长区为分生区往上的部分，细胞停止分裂，纵向伸长至原先的数倍并开始分化。成熟区又称根毛区，在伸长区上方。表皮上出现根毛，细胞完成分化并形成初生结构。（2）根的结构①根尖的结构根尖的分区表皮为幼根表面的一层细胞，有根毛，有利于吸收土壤中的水分和无机物。皮层为表皮内的多层薄壁细胞，细胞间隙大，水分可自由通过。内皮层为皮层的最内层，细胞排列紧密且在径向和横向壁上有木质化和栓质化加厚的凯氏带，迫使水分和无机质须经由细胞原生质体进入中柱。中柱①初生木质部，常占据根的中央并有数个辐射角，含有导管和管胞；②初生韧皮部，与木质部相间排列，含有筛管及伴胞；③中柱鞘，为柱状最外一层薄壁细胞，部分细胞可恢复分生能力形成侧根或参与次生生长。②根的初生结构维管形成层初生结构中中柱鞘的部分细胞及初生木质部与初生韧皮部之间部分薄壁细胞恢复分生能力形成维管形成层。次生木质部维管形成层平周分裂，向内产生次生木质部，附加在初生木质部之外。次生韧皮部维管形成层平周分裂向外产生次生韧皮部，将初生韧皮部推向更外方。周皮表皮被破坏后，表皮内的组织依次恢复分生能力而形成木栓形成层，木栓形成层向外产生木栓层和向内产生栓内层共同构成周皮。③根的次生结构固着根系将植物体固着于土壤上，使茎、叶立于地表之上。吸收庞大的根系从土壤中吸收水分及溶解于水中的无机盐。运输根中的维管组织将根尖吸收的水和无机盐向上运输至茎叶，又将叶中合成的有机物运送至根的各部分合成根中能合成多种有机物，如氨基酸、激素、生物碱等。储藏根中薄壁组织可储藏淀粉、蔗糖等物质。固氮根瘤菌侵入豆科植物的根形成根瘤，能固定空气中的游离氮分子。（3）根的功能•根的利用：•许多植物的根可以食用，如红薯，木薯，豆薯，甜菜，菊芋……；许多植物的根作药用，如人参，田七，何首乌，地黄，当归，乌头，郁金，丹参，牡丹根皮；有些根可作香料，如香根，辣根，产于北美的檫木根。茎尖和根尖的分生组织表皮为单层细胞，排列紧密，有气孔。皮层在表皮以内，有多层薄壁细胞，或有机械组织。维管束常排列成环，包括初生木质部、初生韧皮部和束中形成层。髓是茎中央的薄壁组织，有时为髓腔。髓射线为维管束之间的薄壁细胞，连接皮层与髓。2、茎（1）双子叶植物茎的初生结构表皮皮层髓射线初生韧皮部束中形成层初生木质部髓双子叶植物茎的初生结构维管形成层髓射线部分细胞形成束间形成层并与束中形成层连成环状的维管形成层。次生木质部维管形成层向内分裂的细胞衍生为次生木质部，多年生植物次生木质部中春夏季和秋冬季形成的导管分子口径大小不同同，相间排列为年轮。次生韧皮部维管形成层向外分裂的细胞衍生为次生韧皮部。周皮表皮破裂后，其内的细胞逐次恢复分生能力形成木栓形成层，产生木栓层和栓内层并共同构成周皮。（2）双子叶植物茎的次生结构茎的次生生长维管束星散状排列单子叶植物茎中的维管束分散于表皮以内的薄壁组织中，通常不排列成环状。无次生结构单子叶植物茎的维管束中有木质部和韧皮部，但通常无形成层，不进行次生生长。（3）单子叶植物茎的结构单子叶植物茎的结构（4）茎的功能支持茎中有发达的机械组织，对叶、花、果等器官起支持作用并合理分配其空间位置，有利于光合作用、开花、传粉和种子传播。运输茎中输导组织发达，将根尖吸收的水和无机盐向上运输至叶、花、果中，又将叶中合成的有机物运送至根部。储藏茎中薄壁组织有储藏功能，可储藏大量营养物质。叶的组成完全叶包括3个部分：①叶片，是叶的主要部分，多为片状；②叶柄，是连接叶片与茎的部分，常为杆状；③托叶，是叶柄基部的一对叶状物。单叶和复叶①单叶，一个叶柄上只着生一个叶片；②复叶，一个叶柄上着生一个以上的叶片。3、叶（1）叶的形态表皮为保护组织，细胞扁平、排列紧密、表面有角质层覆盖，细胞中常无叶绿体。主要作用是防止水分丧失和微生物侵袭。表皮上有由保卫细胞围成的气孔器。叶肉由含叶绿体的薄壁细胞组成，为同化组织。陆生双子叶植物叶常为异面叶，其叶肉有栅栏组织和海绵组织之分；单子叶植物叶常为等面叶。叶脉即叶中的维管束，为输导组织和机械组织，与茎的维管束相连通，从茎中转运水和无机盐到叶肉组织，又将叶中合成的有机物输出。（2）叶片的结构光合作用叶肉中含有大量叶绿体，是光合作用的主要场所。蒸腾作用叶同时又进行蒸腾作用，大量水分从表皮的气孔中散发出去。蒸腾作用一方面维持体温，另一方面产生蒸腾拉力以拉动根部吸收水和无机物并向上运输。气孔的开闭与蒸腾作用的强度有直接关系。（3）叶的功能气孔是保卫细胞围成的狭缝。保卫细胞常呈肾形，含叶绿体，内侧壁较厚。保卫细胞吸水膨胀时向外凸出，气孔张开；保卫细胞失水，膨压降低，内侧厚壁变直而使气孔关闭。保卫细胞对气孔开闭起调节作用，并有昼夜节律性变化，适应光合作用对气体交换的要求。关于气孔调节的机理，有两种假说：淀粉－糖假说认为保卫细胞中的淀粉在白天转化为葡萄糖，使水势降低，因而吸水膨胀、气孔张开。K＋学说认为保卫细胞中K＋浓度影响气孔开闭；白天CO2因光合作用而减少，H＋被泵出，K＋泵入，使水势降低，细胞吸水、气孔张开；夜间呼吸作用使保卫细胞中CO2增加，K＋减少，气孔关闭。气孔开关机制4、花•花是有花植物的繁殖器官，果实和种子是花发育的结果。花既是产生雌雄配子体和精卵的场所，也是精卵结合进行有性生殖的场所。完全花包括花柄、花托、花被、雄蕊群和雌蕊群5部分。花被包括花萼和花冠两部分。花萼由萼片组成，多无鲜艳色彩。花冠由花瓣组成，常有鲜艳的色彩，有时连合。雄蕊群是一朵花中所有雄蕊的总称。每雄蕊有一花丝和一花药。花药是雄蕊顶端部分，是产生花粉粒的器官。分为药室和药隔两部分。（1）花的组成雌蕊群是一朵花中所有雌蕊的总称。雌蕊位于花的中心位置，由子房、花柱、柱头三部分组成。子房是雌蕊的主要部分，将发育为果实。子房壁是子房的外壳，将发育为果实的果肉部分。子房室是子房壁围成的腔，其内为胚珠。胚珠包括珠被和珠心两部分：珠被有1至2层，将发育为种皮；珠心中产生胚囊。子房内胚珠珠心的一个细胞发育成大孢子母细胞，再经减数分裂，形成4个单倍体的大孢子。4个大孢子通常只有1个继续发育，经过三次有丝分裂，形成胚囊：1个卵细胞，2个助细胞，3个反足细胞和极核细胞。（2）子房的结构（五）胚珠的构造及类型珠柄(funicle)珠被(integument)珠心(nucellus)胚囊(embryosac)珠孔(micropyle)合点(chalaza)胚珠为种子的前身，着生于子房的胎座上，数目随植物种类不同而异胚珠(ovule)胚珠的类型（三）子房着生的位置依子房是否与花托愈合及愈合程度，可分为子房上位[下位花和周位花]、子房下位[上位花]、子房半下位[周位花]。柱头花药花丝花冠花柱胚珠子房花萼花托花梗花的结构花的结构花梗（连接茎和花）花托（上面着生花的各部分）花蕊花萼（花开放之前保护花的内部结构）花冠（保护内部结构、吸引昆虫传粉）雄蕊雌蕊花药（里面有黄色的花粉）花丝（支持花药）柱头（接受花粉）花柱（连接柱头和子房）子房（发育成果实，里面含有胚珠）基本结构其他结构蜜腺（位于子房基部，能够产生花蜜）花瓣上的一些细胞（能够分泌具有芳香气味的物质）(3)花序按照一定的顺序着生在花轴上的一簇花叫做花序。组成花序的花，花朵一般比较小，由许多朵花组成了一个花序，才变得明显起来。因此，花序有利于花粉的传送，也就有利于多结果实和种子。Developmentofantherandformationofpollengrain花药的发育和花粉粒的形成connectivePollenabortion花粉败育Malesterility雄性不育未分化的花药表皮孢原细胞初生壁细胞造孢细胞纤维层中层绒毡层花粉母细胞小孢子（四分体）花粉粒（单个）营养细胞生殖细胞精子精子囊壁减数分裂EpidermisArchesporiumcellPrimarywallcellSporogenouscellFibrouslayerMiddlelayerTapetumPollenmothercellMicrospore(tetrad)PericlinaldivisionPericlinaldivisionMeiosis胚囊的形成：孢原细胞→造孢细胞→胚囊母细胞→四合体→单核胚囊→八细胞胚囊卵细胞1个→受精→胚助细胞2个→消失极核细胞2个→受精→胚乳反足细胞3个（n）→消失•（3）传粉和受精•传粉就是花粉粒由风力，水流，昆虫，鸟等传送到能接受它的柱头上，一旦花粉粒落在合适的柱头上，它就会萌发，花粉管从花粉粒的萌发孔里伸出来，携带着精核，沿着花柱向下生长，最后到达胚珠，穿入胚囊，花粉管先端破裂，2个精核被释放。•受精就是1个精核与一个卵核融合。但是在有花植物中具有“双受精”现象,指的是1个精核与1个卵核结合形成二倍体的合子，另1个精核与胚乳细胞核结合，形成胚乳核，将来发育成胚乳。果实的类型①肉果：成熟后果皮肉质，包括浆果、核