2023年大学植物学知识点院校的版更有条理.pdf
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1、第 一 章 植 物 细 胞 1 9 世 纪 初,两 位 德 国 生 物 学 家 施 莱 登 和 施 旺 正 式 明 确 提 出:一 切 生 物,从 单 细 胞 到 高 等 动、植 物 都 是 由 细 胞 构 成 的,细 胞 是 植 物 体 和 动 物 体 的 基 本 构 造 单 位。第 一 节 细 胞 的 基 本 特 性 一、细 胞 的 概 念 细 胞 学 说/细 胞 是 植 物 有 机 体 的 基 本 构 造 单 位。/细 胞 也 是 代 谢 和 功 能 的 基 本 单 位。/细 胞 还 是 有 机 体 生 长、发 育 的 基 础。/细 胞 又 是 遗 传 的 基 本 单 位,具 有 遗 传
2、 上 的 全 能 性。建 核 细 i/没 有 经 典 的 细 胞 核:其 遗 传 物 质 集 中 在 某 一 区 域,没 有 核 膜 包 被。/D N A呈 环 状,不 与 或 很 少 与 蛋 白 质 结 合。/没 有 以 膜 为 基 础 的 细 胞 器。/细 胞 一 般 体 积 很 小,直 径 为 0.2 10?m不 等。由 原 核 细 胞 构 成 的 生 物 称 原 核 生 物。植 物 界(两 界 系 统)中 的 细 菌 和 蓝 藻 属 于 原 核 生 物。真 核 细 胞/具 有 经 典 的 细 胞 核 构 造。/基 因 组 DNA为 线 状,并 且 与 组 蛋 白 结 合。/具 有 以
3、膜 为 基 础 的 多 种 细 胞 器。/细 胞 较 大,直 径 一 般 为 20-50微 米。由 真 核 细 胞 构 成 的 生 物 称 真 核 生 物,高 等 植 物 和 绝 大 多 数 低 等 植 物 均 由 真 核 细 胞 构 成。二、植 物 细 胞 的 基 本 特 性(一)植 物 细 胞 的 形 态、大 小 1.大 小:一 般 20-50微 米。/特 例:棉 花 种 子 的 表 皮 毛 细 胞 可 长 达 70mm,成 熟 的 西 瓜 果 实 和 番 茄 果 实 的 果 肉 细 胞,其 直 径 约 1 mm,苫 麻 茎 的 纤 维 细 胞 长 达 550 mm。2.形 状:球 状 体
4、、多 面 体、纺 锤 形 和 柱 状 体 等。(二)植 物 细 胞 与 动 物 细 胞 的 重 要 区 别 植 物 细 胞 有 某 些 特 有 的 细 胞 构 造 是 动 物 细 胞 所 没 有 的,如 细 胞 壁、液 泡、质 体 和 胞 间 连 丝 等。有 些 动 物 细 胞 的 构 造,如 中 心 粒,是 植 物 细 胞 内 不 常 见 到 的。第 二 节 植 物 细 胞 的 基 本 构 造 和 功 能/真 核 植 物 细 胞 由 细 胞 壁、原 生 质 体 和 后 含 物 三 大 部 分 构 成。/原 生 质 体 是 指 活 细 胞 中 细 胞 壁 以 内 多 种 构 造 的 总 称,是
5、 细 胞 内 多 种 代 谢 活 动 进 行 的 场 所。包 括 细 胞 膜、细 胞 质、细 胞 核 等。/植 物 细 胞 中 还 常 有 某 些 贮 藏 物 质 和 代 谢 产 物 称 后 含 物。一、原 生 质 体(-)质 膜(细 胞 膜)(二)细 胞 质 1.细 胞 器(1)质 体 质 体 是 植 物 细 胞 特 有 的 细 胞 器。根 据 所 含 色 素 及 构 造 的 不 一 样,可 分 为 叶 绿 体、有 色 体 与 白 色 体 三 种。Q 叶 绿 体 叶 绿 体 具 有 叶 绿 素、叶 黄 素 和 胡 萝 卜 素 三 种 色 素,是 重 要 进 行 光 合 作 用 的)质 体,其
6、 中 叶 绿 素 是 重 要 的 光 合 色 素。叶 绿 体 的 形 状、数 目 和 大 小 随 不 一 样 植 物 和 不 一 样 细 胞 而 异。如 衣 藻 有 1 个 杯 状 的 叶 绿 体;水 绵 细 胞 中 有 1 4 条 带 状 的 叶 绿 体;高 等 植 物 细 胞 中 叶 绿 体 一 般 呈 椭 圆 形 或 凸 透 镜 形,数 目 较 多,少 者 2 0 个,多 者 可 达 1 0 0个 以 上,经 典 叶 绿 体 其 长 轴 4 1 0 p m,短 轴 2 4M m。叶 绿 体 的 超 微 构 造 外 膜、内 膜 基 粒 类 囊 体(基 粒 片 层)由 单 层 膜 所 围 成
7、 的 扁 圆 状 或 片 层 状 的 囊 称 为 类 囊 体。基 粒 类 囊 体 扁 圆 状,垛 叠 而 成 基 粒。基 质 类 囊 体(基 质 片 层)类 囊 体 片 层 状,其 内 腔 与 相 邻 基 粒 的 类 囊 体 腔 相 通。基 质 基 质 中 有 环 状 的 DNA和 核 糖 体,能 合 成 自 身 的 部 分 蛋 白 质。有 色 体(chrom oplast)有 色 体 是 仅 具 有 类 胡 萝 卜 素 与 叶 黄 素 等 色 素 日 勺 质 体。成 熟 的 红、黄 色 水 果 如 番 茄、辣 椒 以 及 秋 天 叶 色 变 黄 重 要 因 细 胞 中 具 有 此 类 质 体
8、。有 色 体 中 还 能 积 累 脂 类。花 果 等 因 有 色 体 而 具 有 鲜 艳 的 红、橙 色,吸 引 昆 虫 传 粉,或 吸 引 动 物协 助 散 布 果 实 或 种 子。白 色 体 白 色 体 是 不 含 任 何 色 素,普 遍 存 在 于 植 物 贮 藏 细 胞 中 的 一 类 质 体,根 据 其 贮 藏 物 质 的 不 一 样 可 分 为 三 类:贮 藏 淀 粉 的 I 称 为 造 粉 体,贮 藏 蛋 白 质 的 称 为 造 蛋 白 体,而 贮 藏 脂 类 的 称 为 造 油 体。(2)Mitochondria(线 粒 体)线 粒 体 的 重 要 功 能(内 含 环 状 DN
9、A、RNA、核 糖 体、蛋 白 质、酶 类、脂 类、氨 基 酸 等。线 粒 体 具 有 遗 传 的 半 自 主 性)(3)内 质 网 内 质 网(endoplasmic reticulum,ER)内 质 网 是 由 一 层 膜 围 成 的 小 管、小 囊、或 扁 囊 构 成 的 一 种 网 状 系 统。内 质 网 膜 厚 度 约 56 nm,比 质 膜 要 薄 的 多,两 层 膜 之 间 欧 I距 离 只 有 40 70 n m。内 质 网 的 膜 与 细 胞 核 的 外 膜 相 连 接,内 质 网 内 腔 与 核 膜 间 的 腔 相 通。同 步,内 质 网 也 可 与 质 膜 相 连,有 时
10、 还 随 同 胞 间 连 丝 穿 过 细 胞 壁,与 相 邻 细 胞 的 内 质 网 发 生 联 络,因 此 内 质 网 构 成 了 一 种 从 细 胞 核 到 质 膜,以 及 与 相 邻 细 胞 直 接 相 通 的 膜 系 统。内 质 网 重 要 有 两 种 类 型:粗 糙 型 内 质 网(rough endoplasmic reticulum,rER),其 特 点 是 膜 的 外 表 面 附 有 核 糖 体,主 要 功 能 是 与 蛋 白 质 的 合 成、修 饰、加 工 和 运 送 有 关。光 滑 型 内 质 网(smooth endoplasmic reticulum,sER),它 的
11、I重 要 特 点 是 膜 上 无 核 糖 体,它 与 脂 类 和 糖 类 的 合 成 关 系 亲 密,在 分 泌 脂 类 物 质 的 细 胞 中,常 有 较 多 的 光 滑 型 内 质 网。(4)高 尔 基 体(golgi apparatus)高 尔 基 体 是 与 植 物 细 胞 的 分 泌 作 用 直 接 有 关 的 细 胞 器。它 是 意 大 利 学 者 高 尔 基(C.Golgi)于 1898年 在 猫 的 神 经 细 胞 中 首 先 发 现 的。每 个 高 尔 基 体 一 般 由 4 8 个 扁 囊(或 称 潴 泡 cisternae)平 行 垛 叠 而 成。每 个 扁 囊 由 一
12、层 膜 围 成,中 间 是 腔,边 缘 分 枝 成 许 多 小 管,周 围 有 诸 多 囊 泡,它 们 是 由 扁 囊 边 缘“出 芽”脱 落 形 成 的。高 尔 基 体 常 略 呈 弯 曲 状,一 面 凸,一 面 凹。凸 面 又 称 形 成 面:附 近 有 来 自 内 质 网 的 囊 泡,靠 近 凸 面 的 扁 囊 的 形 态 及 染 色 性 质 与 内 质 网 膜 相 似。凹 面 又 称 成 熟 面:扁 囊 膜 的 形 态 与 化 学 构 成 很 像 质 膜。高 尔 基 体 的 形 态 构 造 高 尔 基 体 高 尔 基 体 功 能 参 与 植 物 细 胞 中 多 糖 的 合 成 和 分
13、泌。细 胞 壁 内 非 纤 维 素 多 糖 在 高 尔 基 体 内 合 成,包 在 囊 泡 内,囊 泡 运 往 质 膜,囊 泡 膜 与 质 膜 融 合,内 含 的 多 糖 掺 入 到 细 胞 壁 中。糖 蛋 白 的 合 成、加 工 和 分 泌。参 与 新 细 胞 膜 和 新 细 胞 壁 的 形 成。参 与 新 细 胞 膜 和 新 细 胞 壁 的 形 成(5)溶 酶 体(lysosome)单 层 膜 包 围 的、富 含 多 种 水 解 酶 的、具 有 囊 泡 状 构 造 的 细 胞 器。一 般 为 球 形,直 径 0.2-0.8闻 1。溶 酶 体 中 具 有 多 种 水 解 酶,如 酸 性 磷
14、酸 酶、核 糖 核 酸 酶、蛋 白 酶、脂 酶 等,它 们 可 以 分 解 所 有 生 物 大 分 子。在 平 时 由 于 溶 酶 体 膜 的 限 制,使 这 些 水 解 酶 和 细 胞 质 的 其 他 组 分 隔 开。当 溶 酶 体 的 外 膜 破 裂 后 来,其 中 的 水 解 酶 释 放 出 来,导 致 多 种 化 合 物 水 解.溶 酶 体(lysosome)的 重 要 功 能 自 溶 作 用(autolysis)。即 溶 解 衰 老 与 不 需 要 的 细 胞,在 植 物 发 育 进 程 中,有 某 些 细 胞 会 逐 渐 正 常 地 死 亡,这 是 在 基 因 控 制 下,溶 酶
15、体 膜 破 裂,将 其 中 的 水 解 酶 释 放 到 细 胞 内,引 起 细 胞 自 身 溶 解 死 亡,以 利 于 个 体 发 育,如 导 管。自 体 吞 噬。吞 噬 细 胞 内 某 些 衰 老 的 细 胞 器 或 需 要 废 弃 的 物 质,进 行 消 化、降 解。正 常 的 分 解 与 消 化。溶 酶 体 可 将 细 胞 内 吞 进 来 时 或 细 胞 内 储 存 的 大 分 子 分 解 消 化,供 细 胞 运 用。(6)液 泡(vacuole)成 熟 的 植 物 细 胞 具 有 一 种 大 龄 I中 央 液 泡,是 植 物 细 胞 区 别 于 动 物 细 胞 的 一 种 明 显 特
16、性。液 泡 由 一 层 液 泡 膜 包 围,其 内 充 斥 了 细 胞 液。细 胞 液 细 胞 液 是 成 分 复 杂 的 水 溶 液,其 中 溶 有 多 种 无 机 盐、氨 基 酸、有 机 酸、糖 类、脂 类、生 物 碱、酶、糅 酸、色 素 等 复 杂 的 成 分。细 胞 液 成 分 随 植 物 种 类 和 细 胞 类 型 不 一 样 而 有 很 大 别。如 甜 菜 根 的 液 泡 中 具 有 大 量 蔗 糖,许 多 果 实 的 液 泡 中 具 有 大 量 的 有 机 酸,烟 草 的 液 泡 中 具 有 烟 碱,咖 啡 中 具 有 咖 啡 碱。有 些 细 胞 液 泡 中 还 具 有 多 种
17、色 素,例 如 花 青 素 等,可 使 花 或 植 物 茎 叶 等 具 有 红、蓝、紫 等 色。液 泡 的 功 能 维 持 细 胞 渗 透 压,导 致 细 胞 膨 压 产 生,有 助 于 保 持 细 胞 形 态。某 些 代 谢 中 间 产 物 的 储 备 场 所。与 植 物 的 抗 旱、耐 盐 性、抗 寒 性 有 关。隔 离 有 害 物 质,防 止 细 胞 受 害。防 御 作 用。(7)圆 球 体(spherosome)圆 球 体(spherosomes)又 称 油 体,是 在 植 物 细 胞 中 存 在 的 一 种 细 胞 器 与 乙 醛 酸 循 环 体 连 接。直 径 0.11微 米,在
18、电 镜 下 圆 球 体 为 二 分 之 一 单 位 膜 包 围,内 部 可 看 到 的 细 微 构 造。其 化 学 构 成 重 要 是 脂 类 和 蛋 白 质。脂 类 约 占 40%。圆 球 体 具 有 酸 性 水 解 酶,与 溶 酶 体 的 性 质 相 似,但 它 有 汇 集 脂 肪 的 功 能。(8)微 体(microbody)微 体 是 由 单 层 膜 包 被 的 圆 球 形 小 体,直 径 约 0.51.5?m,有 时 具 有 蛋 白 质 晶 体。微 体 有 两 种 类 型:一 种 是 过 氧 化 物 酶 体(peroxisome);另 一 种 是 乙 醛 酸 循 环 体(glyoxy
19、some)。(9)核 糖 体(ribosome)核 糖 体 的 成 分 和 功 能(10)细 胞 质 骨 架 真 核 细 胞 内 由 微 管、微 丝、中 间 纤 维 构 成 的 蛋 白 质 纤 维 网 架 体 系。微 丝 的 功 能 参 与 维 持 细 胞 形 状、细 胞 质 流 动、染 色 体 运 动、胞 质 分 裂、物 质 运 送 以 及 与 膜 有 关 的 某 些 重 要 生 命 活 动 如 内 吞 作 用 和 外 排 作 用 等(三)细 胞 核 构 成:核 被 膜 核 仁 染 色 质 核 质 核 液 二、细 胞 壁 植 物 细 胞 的 原 生 质 体 外 具 有 细 胞 壁 是 植 物
20、 细 胞 区 别 于 动 物 细 胞 的 又 一 明 显 特 性。细 胞 壁 具 有 保 持 植 物 体 的 正 常 形 态、防 止 细 胞 吸 涨 而 破 裂。支 持 和 保 护 其 内 原 生 质 体。细 胞 壁 在 植 物 细 胞 的 生 长、物 质 的 吸 取、运 送、分 泌、机 械 支 持、细 胞 间 的 互 相 识 别、细 胞 生 化 防 御、信 号 转 导 等 生 理 活 动 中 都 具 有 重 要 作 用。细 胞 壁 的 构 造 与 构 成 1.细 胞 壁 的 化 学 成 分 高 等 植 物 细 胞 壁 的 重 要 成 分 是 多 糖 和 蛋 白 质,多 糖 包 括 纤 维 素
21、、半 纤 维 素 和 果 胶 质。植 物 体 不 一 样 细 胞 的 细 胞 壁 成 分 有 所 不 一 样,如 在 多 糖 构 成 的 细 胞 壁 加 入 了 其 他 的 成 分,如 木 质 素,脂 类 化 合 物(角 质、木 栓 质 和 蜡 质 等)和 矿 物 质(碳 酸 钙、硅 的 氧 化 物 等)。纤 维 素 是 细 胞 壁 中 最 重 要 的 成 分,是 由 多 种 葡 萄 糖 分 子 以 B-(1,4)糖 昔 键 连 接 的 D 一 葡 聚 糖。构 成 细 胞 壁 的 骨 架。半 纤 维 素 是 存 在 于 纤 维 素 分 子 间 的 一 类 基 质 多 糖。果 胶 是 胞 间 层
22、 和 双 子 叶 植 物 初 生 壁 的 重 要 化 学 成 分。它 是 一 类 可 溶 性 的 基 质 多 糖,包 括 果 胶 酸 钙 和 果 胶 酸 钙 镁。细 胞 壁 内 的 蛋 白 质 重 要 是 构 造 蛋 白(糖 蛋 白)和 酶 蛋 白,约 占 细 胞 壁 干 重 的 5 10%。构 造 蛋 白:伸 展 蛋 白 参 与 细 胞 壁 的 生 长 凝 集 素 参 与 细 胞 的 防 御 反 应 细 胞 壁 中 的 酶:大 多 数 是 水 解 酶 类。细 胞 壁 酶 的 功 能 是 多 种 多 样 的,例 如 半 乳 糖 醛 酸 防 水 解 细 胞 壁 中 的 果 胶 物 质 使 果 实
23、 软 化。花 粉 细 胞 壁 中 的 酶 则 对 于 花 粉 管 顺 利 通 过 柱 头 和 花 柱 是 至 关 重 要 的。由 此 可 见,细 胞 壁 积 极 参 与 了 细 胞 的 新 陈 代 谢 活 动。细 胞 壁 分 层 胞 间 层:最 外 层,重 要 由 果 胶 质 构 成。将 相 邻 的 细 胞 黏 结 在 一 起。当 其 部 分 或 所 有 被 降 解 后,形 成 胞 间 隙 或 导 致 细 胞 分 离。初 生 壁:位 于 内 方,是 在 细 胞 生 长 过 程 中 形 成 的。重 要 成 分 为 纤 维 素、半 纤 维 素、果 胶 质,此 外 尚 有 多 种 酶 和 糖 蛋 白
24、。次 生 壁:细 胞 停 止 生 长 后 形 成,重 要 成 分 为 纤 维 素、半 纤 维 素,缺 乏 果 胶 质、酶 和 糖 蛋 白,纤 维 素 含 量 高。具 次 生 壁 的 细 胞 有 纤 维、导 管、管 胞 等。细 胞 壁 的 特 化 木 质 化 木 质 素 填 充 到 细 胞 壁 中 去 欧 J变 化 称 木 质 化。木 质 素 是 以 苯 丙 烷 衍 生 物 为 单 位 构 成 的 一 类 聚 合 物。细 胞 壁 木 质 化 后 来 硬 度 增 长,加 强 了 机 械 支 持 作 用,同 步 木 质 化 的 细 胞 仍 可 透 过 水 分,木 本 植 物 体 内 即 由 大 量
25、细 胞 壁 木 质 化 的 细 胞(如 导 管、管 胞,木 纤 维 等)构 成。角 质 化 细 胞 壁 上 增 长 角 质 的 变 化。角 质 是 一 种 脂 类 化 合 物 角 质 化 的 细 胞 壁 不 易 透 水。这 种 变 化 大 都 发 生 在 植 物 体 表 面 的 表 皮 细 胞。角 质 还 常 在 表 皮 细 胞 外 形 成 角 质 膜,以 防 止 水 分 过 度 地 蒸 腾、机 械 损 伤 和 微 生 物 的 侵 袭。栓 质 化 细 胞 壁 中 增 长 栓 质 的 变 化 叫 栓 质 化,栓 质 也 是 一 种 脂 类 化 合 物。栓 质 化 后 的 细 胞 壁 失 去 透
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