高中生物竞赛课件植物形态学.pptx

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1、植物形态学Plant morphology第一章第一章 植物细胞、组织的结构及其功能植物细胞、组织的结构及其功能2. 细胞的化学组成细胞的化学组成1) 生物大分子包括：碳水化合物、蛋白质、核酸、脂肪等生物大分子包括：碳水化合物、蛋白质、核酸、脂肪等. 大部分为多聚体大部分为多聚体.碳水化合物（碳水化合物（Carbohydrates ）：贮藏能量和碳，构成植物体的重要组分。）：贮藏能量和碳，构成植物体的重要组分。蛋白质（蛋白质（Protein）：）： 构成膜的重要组分，作为酶起作用，储存氮构成膜的重要组分，作为酶起作用，储存氮蛋白质有一级、蛋白质有一级、二级、三级、四二级、三级、四级结构级结构核

2、酸核酸(Nucleic acid)：是生命的蓝图，生命进化的记录者。：是生命的蓝图，生命进化的记录者。脂脂 （Lipids）：）： 构成膜的组分，贮藏能量和碳。构成膜的组分，贮藏能量和碳。脂肪脂肪酯键甘油棕榈酸油酸硬脂酸磷脂磷脂次生代谢产物次生代谢产物 （Secondary metabolites ）：）：植物体产生的，对人类有用。植物体产生的，对人类有用。薄荷醇薄荷醇毛地黄苷毛地黄苷番茄红素番茄红素生物碱生物碱Coniine 毒芹碱毒芹碱Strychnine马钱子碱马钱子碱Tormatine番茄碱番茄碱伞形科毒参2) 构成细胞的化合物除了有机物还有水、盐及气体等构成细胞的化合物除了有机物还有

3、水、盐及气体等无机物。无机物。 水：占水：占60-90%鲜重；有结构水与游离水两类鲜重；有结构水与游离水两类 无机盐：无机盐：Fe, Cu, Zn, Ca, Mg, K, Na, Cl等等 气体：气体：CO2, O2 等溶于水中等溶于水中3. 细胞的类型细胞的类型 原核细胞：无核膜、无细胞器、原始类型。原核细胞：无核膜、无细胞器、原始类型。 真核细胞：具核膜、具细胞器、进化类型。真核细胞：具核膜、具细胞器、进化类型。 动物细胞：无壁、无质体、无中央大液泡。动物细胞：无壁、无质体、无中央大液泡。 植物细胞：具壁、有质体、具中央大液泡。植物细胞：具壁、有质体、具中央大液泡。细胞的进化细胞的进化生物

4、学家将自然界中的所有生物基于他们的结构不同生物学家将自然界中的所有生物基于他们的结构不同,分分为：原核生物和真核生物。为：原核生物和真核生物。 原核细胞原核细胞 真核细胞真核细胞Prokaryotes Eukaryotes Presume of evolution of chloroplast and mitochondria 叶绿体和线粒体进化的推测叶绿体和线粒体进化的推测内共生学说内共生学说原始的较大的原核细胞可以吞入较小的原核细胞原始的较大的原核细胞可以吞入较小的原核细胞好氧细菌好氧细菌线粒体线粒体蓝细菌蓝细菌叶绿体叶绿体能光合原核细胞能光合原核细胞需氧的、异养原核细胞需氧的、异养原核细

5、胞仍然是一个谜仍然是一个谜（1）原核细胞）原核细胞 与真核细胞的区别：与真核细胞的区别：（2）泡泡Chloroplasts 质体，质体，Nucleus 核核, Nucleolus 核仁，核仁，Rough ER 粗面内质网，粗面内质网，Smooth ER 滑面内质网，滑面内质网，Cell membrane 细胞膜，细胞膜， Vacuole 液泡，液泡， cytosol 细胞液，细胞液， Middle lamella 中层，中层， Plasmodermata 胞间联丝，胞间联丝，Mitochondrion 线粒体，线粒体， Golgi body 高尔基体高尔基体4. 植物细胞基本结构和功能植物细胞

6、基本结构和功能 植物特有结构与功能植物特有结构与功能4.1.1.质体质体(Plastids)与光合作用与光合作用A. 叶绿体类型与结构叶绿体类型与结构质体质体:具有许多类型具有许多类型, 其其中最熟悉的是叶绿体。中最熟悉的是叶绿体。A model of Ultrastructure of chloroplast叶绿体的超微结构模型叶绿体的超微结构模型thylakoids (类囊体）类囊体）grana （基粒）（基粒）Grana lamella基粒片层基粒片层内膜系统内膜系统intergranal lamella 基粒间片层基粒间片层（基质片层）（基质片层）stroma(基质）基质）. B. Y

7、oung leucoplasts (白色体，白色体，proplastids) 部位：多在贮藏细胞内。部位：多在贮藏细胞内。形状：近球形；由双层膜、基质和少形状：近球形；由双层膜、基质和少量片层组成；含无色原叶绿素。量片层组成；含无色原叶绿素。成熟的白色体成熟的白色体 没有色素，没有核糖体，很少的内膜系统没有色素，没有核糖体，很少的内膜系统 功能：积累营养物质。功能：积累营养物质。根据功能可分为：造粉体，根据功能可分为：造粉体，造蛋白体，造油体造蛋白体，造油体C.有色体（有色体（Chromoplasts）类胡萝卜素，主要贮存在质体小球中。类胡萝卜素，主要贮存在质体小球中。多种形状；由双层膜、基质

8、和变形解体的片层组成多种形状；多种形状；由双层膜、基质和变形解体的片层组成多种形状；部位：成熟果实、花瓣及胡萝卜根中。部位：成熟果实、花瓣及胡萝卜根中。功能：积累物质；助传粉和种子传播。功能：积累物质；助传粉和种子传播。质体之间的转化质体之间的转化幼茎皮幼茎皮层细胞层细胞4.1.2 细胞壁结构细胞壁结构1）细胞壁围绕细胞，保）细胞壁围绕细胞，保持细胞一定的性状持细胞一定的性状初生壁初生壁次生壁次生壁中层中层电镜下的细胞壁超微结构电镜下的细胞壁超微结构2) Ultrastructures of cell wall 细胞壁的亚显微结构细胞壁的亚显微结构具次生壁细胞具次生壁细胞 大纤丝大纤丝 微纤丝

9、微纤丝 纤维素分子链纤维素分子链 微团微团Pit 纹孔纹孔2）细胞壁的超微结构）细胞壁的超微结构微纤丝微纤丝半纤维素半纤维素果胶果胶3)初生壁主要成分的相互连接的模式初生壁主要成分的相互连接的模式主要包括纤维素主要包括纤维素(cellulose ). 亲水的；其他物质如亲水的；其他物质如木质素（木质素（lignin ）半）半纤维素（纤维素（hemicellulose )和果胶（和果胶（pectin )填充在纤维素构成的框架内。填充在纤维素构成的框架内。4）细胞壁为细胞膜外的非活性物质）细胞壁为细胞膜外的非活性物质5）细胞壁执行多种功能：保护；支持）细胞壁执行多种功能：保护；支持 ；运输；分；运

10、输；分泌。泌。6)细胞壁由内部细胞质的特殊细胞器产生细胞壁由内部细胞质的特殊细胞器产生如如 从高尔基体分泌泡囊（分泌泡）。从高尔基体分泌泡囊（分泌泡）。7)细胞壁也可积聚细胞分泌的其他各种分子，如酶细胞壁也可积聚细胞分泌的其他各种分子，如酶, 黏液黏液, 酚类酚类, 色素，角质，色素，角质， 木质、栓质等。木质、栓质等。细胞壁的早期发育来自细胞壁的早期发育来自于高尔基体囊泡。于高尔基体囊泡。当细胞板形成时（大量当细胞板形成时（大量的囊泡融合形成）的囊泡融合形成）细胞壁启动细胞壁启动有丝分裂。有丝分裂。8) 细胞壁的早期发育细胞壁的早期发育胞间联丝：相邻两细胞的质膜相融合所形成的穿过胞胞间联丝：

11、相邻两细胞的质膜相融合所形成的穿过胞间层和初生壁的微小管道，管道中为胞基质和内质网。间层和初生壁的微小管道，管道中为胞基质和内质网。* 进行细胞间的物质运输、信号传递。进行细胞间的物质运输、信号传递。Plasmodesmata 胞间连丝胞间连丝 电镜下的胞间联丝电镜下的胞间联丝Ultrastructure功能功能: 细胞之间物质和信息运输的通道。细胞之间物质和信息运输的通道。纹孔（pit）就是植物细胞的细胞壁上，未经次生加厚而留下的凹陷。Structure of pit 纹孔的结构纹孔的结构Simple pitsBordered pits具缘具缘9 9）细胞壁的质变）细胞壁的质变 由于特殊物质

12、渗入细胞壁或细胞壁自身物质发生转变，由于特殊物质渗入细胞壁或细胞壁自身物质发生转变，使细胞壁的生理功能和性质发生改变的现象。使细胞壁的生理功能和性质发生改变的现象。主要类型有：主要类型有： 木化木化木质素渗入次生壁中，使细胞壁变硬，但是不影响水和气体的木质素渗入次生壁中，使细胞壁变硬，但是不影响水和气体的通过。通过。 角化角化角质渗入初生壁中，使细胞壁对水和气体的透性降角质渗入初生壁中，使细胞壁对水和气体的透性降 低，但利低，但利于脂类物质的吸收。于脂类物质的吸收。 栓化栓化栓质渗入次生壁，使细胞壁的弹性加强，而对水和栓质渗入次生壁，使细胞壁的弹性加强，而对水和 气体的透气体的透性降低。性降低

13、。 矿化矿化某些矿物质渗入细胞壁中，增加细胞某些矿物质渗入细胞壁中，增加细胞 壁的硬度。壁的硬度。 粘液化粘液化细胞壁自身物质发生转变成粘液，增强细胞壁的保水性，并细胞壁自身物质发生转变成粘液，增强细胞壁的保水性，并减少机械损伤。减少机械损伤。4.1.3液泡（液泡（Vacuole）液泡是膜包围的细胞器液泡是膜包围的细胞器 里面充满液体，称为细胞液里面充满液体，称为细胞液. 成熟细胞中的液泡成熟细胞中的液泡在成熟的细胞中，占在成熟的细胞中，占80-90的体积的体积的是液泡。的是液泡。细胞液的成分主要是水、盐、细胞液的成分主要是水、盐、糖和溶解蛋白、晶体（草酸糖和溶解蛋白、晶体（草酸钙钙Formi

14、ng of vacuoles 液泡的形成液泡的形成功能功能:储藏储藏沉积色素（花青素）沉积色素（花青素）消化作用：降解生物消化作用：降解生物大分子大分子调节调节 pH 和渗透压和渗透压 植物细胞的其它结构及其功能植物细胞的其它结构及其功能4.2.1. Cell membrane is a remarkably changeable, multipurpose membrane 多功能膜多功能膜膜能调节物质进出细胞和细胞器膜能调节物质进出细胞和细胞器 1) 蛋白质控制膜的大部分功能蛋白质控制膜的大部分功能 水和有些易溶于水的物质不受限制水和有些易溶于水的物质不受限制控制或阻止有些分子如控制或阻止

15、有些分子如K+, H+, 需要需要ATP提供能量提供能量 细胞信号的功能细胞信号的功能2) 磷脂组成膜的双分子层，对细胞有重要的功能磷脂组成膜的双分子层，对细胞有重要的功能3) 渗透是一种水分通过膜的扩散过程。渗透是一种水分通过膜的扩散过程。失水萎蔫（失水萎蔫（Flaccid ） 吸水膨胀（吸水膨胀（Turgid）4.2.2. 内膜系统构成细胞内部的联系内膜系统构成细胞内部的联系包括滑面内质网（包括滑面内质网（Smooth ER）,粗面粗面内质网（内质网（Rouph ER ），核膜（核膜（nucleus envelope ）和高尔基体（）和高尔基体（Golgi dody ）等。）等。4.2.3

16、. Golgi body or Golgi apparatus 高尔基体高尔基体高尔基体高尔基体 * 单层膜的内凹扁囊叠成，囊周围延伸成管道，管道顶端膨大单层膜的内凹扁囊叠成，囊周围延伸成管道，管道顶端膨大成小泡，小泡成熟后脱落成分沁泡。成小泡，小泡成熟后脱落成分沁泡。 * 合成多糖类物质；浓缩、加工物质；合成多糖类物质；浓缩、加工物质； * 与细胞的分泌有关；参入形成细胞壁。与细胞的分泌有关；参入形成细胞壁。4.2.4. 核糖体（核糖体（Ribosomes）是蛋白质合成的）是蛋白质合成的 工作平台工作平台 由大小由大小2个亚基组成个亚基组成4.2.5.线粒体（线粒体（Mitochomdria

17、） 是能量转换的细胞器是能量转换的细胞器双层膜包被双层膜包被内膜折叠成内突（内膜折叠成内突（cristae）三羧酸循环（三羧酸循环（Krebs cycle ）酶分布在基质中。）酶分布在基质中。线粒体的功能：线粒体的功能： 在细胞呼吸过程中，借助氧化磷酸化产生在细胞呼吸过程中，借助氧化磷酸化产生ATP。线粒体的内膜线粒体的内膜 和脊突上有电子传递系统和氧化磷和脊突上有电子传递系统和氧化磷酸化系统。酸化系统。 线粒体的基质有三羧酸循环的酶，也是二氧化碳线粒体的基质有三羧酸循环的酶，也是二氧化碳释放的场所释放的场所 4.2.6. 细胞骨架构成细胞内的网络细胞骨架构成细胞内的网络细胞质骨架细胞质骨架微

18、管微管（microtube）：）：中空，由中空，由微管蛋白微管蛋白（tubulin）组成）组成 微丝微丝 （microfilament）：）：肌动蛋白（肌动蛋白（actin）细）细丝丝 中间纤维中间纤维（intermediate filament）包括三种结构包括三种结构:4.2.7.微体（微体（Microbodies ） 单层膜球形小体；有过氧化物酶体（内含过氧化氢酶类）和乙醛酸循单层膜球形小体；有过氧化物酶体（内含过氧化氢酶类）和乙醛酸循环体（内含氧化酶类）两种类型。环体（内含氧化酶类）两种类型。 * 过氧化物酶体参与光合作用；乙醛酸循环体参与脂肪转化成糖的过过氧化物酶体参与光合作用；乙醛

19、酸循环体参与脂肪转化成糖的过程。程。箭头显示箭头显示4个微体紧靠个微体紧靠叶绿体在大豆叶绿体在大豆（Glycine max）叶）叶肉细胞）肉细胞）. 细胞核有双层膜（细胞核有双层膜（NM）包）包被被 是不连续的，其上有核是不连续的，其上有核孔。孔。 (NP 核孔核孔). RNA和蛋白质通过核孔进和蛋白质通过核孔进出核。出核。冰冻蚀刻技术冰冻蚀刻技术 间期核的遗传物质通常形成常染色质间期核的遗传物质通常形成常染色质(大部分有活大部分有活性和异染色质性和异染色质(很少有活性很少有活性)diffuse euchromatin 散开的常染色质散开的常染色质condensed heterochromat

20、in浓缩的异染色质浓缩的异染色质 细胞的后含物细胞的后含物植物细胞在生长、分化和成熟过程中，由于新陈代谢活动产生的代谢中间产植物细胞在生长、分化和成熟过程中，由于新陈代谢活动产生的代谢中间产物、废物和贮藏物质等，统称后含物物、废物和贮藏物质等，统称后含物(ergastic substances)。后含物在结构后含物在结构上是非原生质的物质，主要有贮藏物质（以淀粉、蛋白质和脂类为主）；生上是非原生质的物质，主要有贮藏物质（以淀粉、蛋白质和脂类为主）；生理活性物质；还有一些无机晶体和植物次生物质（植物碱、芳香油、单宁、理活性物质；还有一些无机晶体和植物次生物质（植物碱、芳香油、单宁、树脂、树胶和橡

21、胶等）。树脂、树胶和橡胶等）。1)淀粉（淀粉（starch ）2)蛋白质蛋白质 (Protein)3)脂类脂类 (Lipid )4)晶体（晶体（Crystal）5) 生理活性物质生理活性物质 生理活性物质是生命活动过程生理活性物质是生命活动过程中的产物，含量虽微，但对细中的产物，含量虽微，但对细胞生命活动起着非常重要的作胞生命活动起着非常重要的作用。生理活性物质主要有维生用。生理活性物质主要有维生素、植物激素、抗菌素、植物素、植物激素、抗菌素、植物杀菌素杀菌素.等。等。 细胞的生长与分化细胞的生长与分化植物的细胞生长：植物的细胞生长：植物细胞体积和重量的增加过程。植物细胞体积和重量的增加过程。

22、植物细胞的生活过程：植物细胞的生活过程：植物细胞分裂、生长和分化的全过程。包括：植物细胞分裂、生长和分化的全过程。包括： 分生期：细胞分裂，增加细胞数量。分生期：细胞分裂，增加细胞数量。 增长期：细胞代谢加快，增加细胞体积和重量。增长期：细胞代谢加快，增加细胞体积和重量。 成熟期：细胞生长减慢，细胞特化。成熟期：细胞生长减慢，细胞特化。细胞的生长细胞的生长植物细胞的分化植物细胞的分化 （Differentiation） 多细胞植物体中，细胞在形态、结构和生理功能上逐步彼此互异的多细胞植物体中，细胞在形态、结构和生理功能上逐步彼此互异的过程。过程。 植物的生长和发育是由植物的生长和发育是由内因和

23、外因控制的内因和外因控制的 各种信号调节植物的生长和发育，包括：各种信号调节植物的生长和发育，包括： 1) 植物激素植物激素 (Plant hormones），在细胞和组织间作为化），在细胞和组织间作为化学信号学信号 起作用。起作用。 生长素生长素 (Auxin），细胞分裂素），细胞分裂素 (Cytokinins），赤霉素），赤霉素 (Gibberellins，GA ），脱落酸（），脱落酸（Abscisic acid ，ABA, ），），乙烯乙烯 (Ethylene). 2)钙和细胞信号（钙和细胞信号（Calcium and cell signaling ） 作为次级作为次级信使信使 起作用。起作用。e.g. Calmodulin, calcium-binding protein ( 钙调蛋白）钙调蛋白） 3) 环境在植物生长和发育过程中起重要作用。环境在植物生长和发育过程中起重要作用。 发育与分化已成为当今植物分子生物学和发育生物学研究的发育与分化已成为当今植物分子生物学和发育生物学研究的热点问题之一。热点问题之一。