医春大学旅游学院TheTourismCollegeof Changchun University《园林植物学》课程教案2018年8月
1 《园林植物学》课程教案
学科基础必2018-2019学课程类型授课时间修课程年第一学期2018级考试授课对象考核方式风景园林第一章植物细胞s 11 4细胞概述s1一2细胞生命活动的物质基础s1一—3植物细胞的结构和功能s1一4植物细胞的后含物s1一5植物细胞的分裂s1-6植物细胞的生长和分化章节标题第一章植物细胞一、教学内容第一章植物细胞s1一1细胞的概述细胞是构成生物有机体形态结构和生理功能的基本单位。生物有机体，除了病毒和类病毒外，都是由细胞构成的。最简单的生物有机体仅由一个细胞构成，复杂的生物有机体可由形态和功能各异的细胞组成。多细胞生物体中的所有细胞，在结构和功能上密切联系，分工协作，共同完成有机体的各种生命活动。植物的生长、发育和繁殖都是细胞不断进行生命活动的结果。因此，掌握细胞的结构和功能，对于了解植物体生命活动的规律有着重要的意义。一、细胞的发现及其意义人们对植物细胞的认识，可以追朔到17世纪。1665年，英国学者虎克（RobertHooke)用自己制造的复式显微镜观察软木薄片，发现木片上布满许多蜂窝状的小室，他把这些小室命名为细胞（cell)。实际上，他所看到的只不过是植物木拴细胞的细胞壁和空腔。虎克的发现是生物学的一个重大突破，使人们对生物结构的观察跨入了一个新的领域，即从肉眼可见的宏观领域进入了微观领域，打开了植物微观世界的大门，并引起了人们对植物和动物的显微结构进行广泛研究的兴趣。2
2 课程类型 学科基础必 修课程 授课时间 2018-2019 学 年第一学期 授课对象 2018 级 风景园林 考核方式 考试 第一章 植物细胞 § 1—1 细胞概述 §1—2 细胞生命活动的物质基础 § 1—3 植物细胞的结构和功能 § 1—4 植物细胞的后含物 § 1—5 植物细胞的分裂 §1－6 植物细胞的生长和分化 章节标题 第一章 植物细胞 一、教学内容 第 一 章 植 物 细 胞 §1－ 1 细 胞 的 概 述 细胞是构成生物有机体形态结构和生理功能的基本单位。生物有机体，除 了病毒和类病毒外，都是由细胞构成的。最简单的生物有机体仅由一个细胞构成， 复杂的生物有机体可由形态和功能各异的细胞组成。多细胞生物体中的所有细 胞，在结构和功能上密切联系，分工协作，共同完成有机体的各种生命活动。植 物的生长、发育和繁殖都是细胞不断进行生命活动的结果。因此，掌握细胞的结 构和功能，对于了解植物体生命活动的规律有着重要的意义。 一、细 胞 的 发 现 及 其 意 义 人们对植物细胞的认识，可以追朔到 17 世纪。1665 年，英国学者虎克（Robert Hooke)用自己制造的复式显微镜观察软木薄片，发现木片上布满许多蜂窝状的 小室，他把这些小室命名为细胞（cell）。实际上，他所看到的只不过是植物木 拴细胞的细胞壁和空腔。虎克的发现是生物学的一个重大突破，使人们对生物 结构的观察跨入了一个新的领域，即从肉眼可见的宏观领域进入了微观领域， 打开了植物微观世界的大门，并引起了人们对植物和动物的显微结构进行广泛 研究的兴趣
在1838年至1939年间，德国植物学家施来登（M.J.Schleiden）和动物学家施旺（T.Schwann）根据自己的研究并总结了前人的发现，共同创立了细胞学说（cellthyory)。细胞学说认为“一切生物从单细胞到高等动植物都是由细胞组成的，细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位。”恩格斯对细胞学说的创立给予了高度的评价，将它列为19世纪自然科学的三大发现之一。二、原核细胞与真核细胞区别原核细胞真核细胞代表细菌、放线菌、蓝藻除原核外大小1~10um10~100um简单内膜系统复杂无细胞器有各种细胞核无核膜、核仁，只拟核体有核膜、核仁、核质染色体个细胞只一个，多条染色体，DNA与RNA，环状双链DNApr联结有丝、无丝、减数细胞分裂出芽或二分体（无丝）三、植物真核细胞的基本特征植物真核细胞大小一般在直径10100um之间，大多在25～50um之间。植物的细胞形态多样：有圆球形、多面体形、纺锤形、管状、分枝状、不规则形、长柱形等。81一2细胞生命活动的物质基础一、原生质（protoplasm）的组成细胞是有高度组织性的整体。构成细胞的生活物质称为原生质。原生质有极其复杂而又不断更新的化学组成，其化学组成不仅因种类而异，而且在细胞的不同发育时期也在不断变化，以调节其内部的生命活动过程，如酶系统的反应速度、方向和外界环境的联系等。但所有的原生质有相似的基本组分和特性。一般将细胞内由原生质组成的各种结构，统称为原生质体，包括细胞质（含质膜、胞基质、细胞器和细胞骨架系统）和细胞核。原生质体为结构名称，原生质为组成成分的名称。()化学元素：CHON:SPNaCaKCIMgFe;BaSiMnCoCuZnMc（二）化合物：1.无机化合物：水和无机盐2．有机化合物：糖类、脂类、蛋白质和核酸。二、原生质的性质与新陈代谢(一)胶体性质有机物大分子形成直径约1～500nm的小颗粒，均匀分散在以水为主而溶有简单的糖、氨基酸、无机盐的液体中，成为具一定弹性与粘度、半透明的亲水胶体。其中大量的胶体颗粒形成巨大的表面，为原生质所进行的代谢活动创造了有利条件：胶体颗粒又能保持均匀分散与悬浮，保证了原生质结构的稳定与生理功能的正常。呈溶胶状态的原生质在条件改变时，胶粒相连成网，液体分散于网中，3
3 在 1838 年至 1939 年间，德国植物学家施来登（M.J.Schleiden）和动物学家 施旺（T.Schwann）根据自己的研究并总结了前人的发现，共同创立了细胞学说 （cell thyory)。细胞学说认为“一切生物从单细胞到高等动植物都是由细胞组 成的，细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位。”恩格斯对细胞学说的创立 给予了高度的评价，将它列为 19 世纪自然科学的三大发现之一。 二、原 核 细 胞 与 真 核 细 胞 区别 原核细胞 真核细胞 代表 细菌、放线菌、蓝藻 除原核外 大小 1～10um 10～100um 内膜系统 简单 复杂 细胞器 无 有各种 细胞核 无核膜、核仁，只拟核体 有核膜、核仁、核质 染色体 一个细胞只一个， 环状双链 DNA 多条染色体，DNA 与 RNA， pr 联结 细胞分裂 出芽或二分体（无丝） 有丝、无丝、减数 三、植 物 真 核 细 胞 的 基 本 特 征 植物真核细胞大小一般在直径 10～100um 之间，大多在 25～50um 之间。 植物的细胞形态多样：有圆球形、多面体形、纺锤形、管状、分枝状、不规 则形、长柱形等。 §1－ 2 细 胞 生 命 活 动 的 物 质 基 础 一、原 生 质（protoplasm）的 组 成 细胞是有高度组织性的整体。构成细胞的生活物质称为原生质。原生质有极 其复杂而又不断更新的化学组成，其化学组成不仅因种类而异，而且在细胞的不 同发育时期也在不断变化，以调节其内部的生命活动过程，如酶系统的反应速度、 方向和外界环境的联系等。但所有的原生质有相似的基本组分和特性。—般将细 胞内由原生质组成的各种结构，统称为原生质体，包括细胞质(含质膜、胞基质、 细胞器和细胞骨架系统)和细胞核。原生质体为结构名称，原生质为组成成分的 名称。 (一) 化学元素：C H O N; S P Na Ca K Cl Mg Fe ; Ba Si Mn Co Cu Zn Mo (二) 化合物： 1. 无机化合物：水和无机盐 2. 有机化合物：糖类、脂类、蛋白质和核酸。 二、原 生 质 的 性 质 与 新 陈 代 谢 (一) 胶 体 性 质 有机物大分子形成直径约 1～500nm 的小颗粒，均匀分散在以水为主而溶有 简单的糖、氨基酸、无机盐的液体中，成为具一定弹性与粘度、半透明的亲水胶 体。其中大量的胶体颗粒形成巨大的表面，为原生质所进行的代谢活动创造了有 利条件．胶体颗粒又能保持均匀分散与悬浮，保证了原生质结构的稳定与生理功 能的正常。呈溶胶状态的原生质在条件改变时，胶粒相连成网，液体分散于网中
成为凝胶：有时又可介于溶、凝胶之间或返回又成溶胶，这是随着原生质生理生化反应与环境条件的相互作用而不断变化的。(二）新陈代谢活细胞是个动态体系，通过原生质组成的各种结构不断地进行种种新陈代谢活动，诸如吸收、分泌、细胞间信息传递、生长发育和繁殖等。生活的原生质，必须从环境中吸收水分、空气以及营养物质，经过一系列复杂的生理、生化作用，合成为构成原生质本身的物质，这个过程称为同化作用（anabolismassimilation）（合成代谢）；同时，原生质的某些物质，不断的分解，成为简单的物质并且释放能量，供生命活动需要，这个过程称为异化作用（catabolismdissimilation）（分解代谢）。这两种复杂而有序的生理、生化过程共同构成了原生质的新陈代谢（metabolism）。所以，原生质是一个动态平衡（dynamicequilibrium）的生化反应的开放系统。81一3植物细胞的结构和功能高等植物均为多细胞有机体，由真核细胞组成。其与动物细胞的主要区别是：外为细胞壁，细胞质内有液泡和质体，高等植物体内的生活细胞具有发育成完整植株的潜在全能性。细胞表面依次为细胞壁、质膜包被：细胞内部为细胞质与细胞核，细胞质的基质内有多种细胞器及细胞骨架系统，此外还有一些细胞代谢产物如蛋白质、淀粉等，常呈一定结构分布于细胞质内，统称后含物。植物细胞以其表面结构一一细胞壁和质膜与周围其他细胞或环境相互作用，如物质出入细胞、刺激的感受与反应、信息的传递、细胞间相互识别、某些代谢活动调控、对原生质体的保护，以及相互连结形成组织、器官等。溶毒体叶绿体*UCP细胞质一细胞质细酸膜M一细胞膜线粒体E核精体O+一白色体*NM内质网溶醇体核糖体细胞壁*编胞核有色体核仁细胞核梭膜5线粒体一核膜M核仁0内质网液泡M液泡高尔基体G高尔基体(PV)(V购饮小泡线粒体CYN图动、植物真核细胞的超微结构比较左：动物细胞右：植物细胞一、细胞壁细胞壁是包围细胞膜的一层坚硬而略具弹性的外壳，是植物细胞最显著特征（一）细胞壁的功能细胞壁在很大程度上决定了细胞的形态，限制了原生质体产生的膨压，使细4
4 成为凝胶；有时又可介于溶、凝胶之间或返回又成溶胶，这是随着原生质生理生 化反应与环境条件的相互作用而不断变化的。 (二)新 陈 代 谢 活细胞是个动态体系，通过原生质组成的各种结构不断地进行种种新陈代谢 活动，诸如吸收、分泌、细胞间信息传递、生长发育和繁殖等。生活的原生质， 必须从环境中吸收水分、空气以及营养物质，经过一系列复杂的生理、生化作用， 合 成 为 构 成 原 生 质 本 身 的 物 质 ， 这 个 过 程 称 为 同化作用 （ anabolism assimilation）(合成代谢)；同时，原生质的某些物质，不断的分解，成为简单 的物质并且释放能量，供生命活动需要，这个过程称为异化作用（catabolism dissimilation）(分解代谢)。这两种复杂而有序的生理、生化过程共同构成了 原生质的新陈代谢（metabolism）。所以，原生质是一个动态平衡（dynamic equilibrium）的生化反应的开放系统。 §1－ 3 植 物 细 胞 的 结 构 和 功 能 高等植物均为多细胞有机体，由真核细胞组成。其与动物细胞的主要区别是： 外为细胞壁，细胞质内有液泡和质体，高等植物体内的生活细胞具有发育成完整 植株的潜在全能性。细胞表面依次为细胞壁、质膜包被；细胞内部为细胞质与细 胞核，细胞质的基质内有多种细胞器及细胞骨架系统，此外还有一些细胞代谢产 物如蛋白质、淀粉等，常呈一定结构分布于细胞质内，统称后含物。 植物细胞以其表面结构——细胞壁和质膜与周围其他细胞或环境相互作用， 如物质出入细胞、刺激的感受与反应、信息的传递、细胞间相互识别、某些代谢 活动调控、对原生质体的保护，以及相互连结形成组织、器官等。 图 动、植物真核细胞的超微结构比较 左：动物细胞 右：植物细胞 一、 细 胞 壁 细胞壁是包围细胞膜的一层坚硬而略具弹性的外壳，是植物细胞最显著特征 之一。 （一）细 胞 壁 的 功 能 细胞壁在很大程度上决定了细胞的形态，限制了原生质体产生的膨压，使细
胞维持一定形状。它对器官也起一定的支持作用，尤其是机械组织的细胞，如纤维细胞的壁。细胞壁能够保护原生质体，减少蒸腾，防止微生物入侵和机械损伤等细胞壁还参与植物体吸收、分泌、蒸腾和细胞间运输等过程。在细胞生长调控、细胞识别等重要生理活动中，细胞壁亦起一定作用。（二）细胞壁的结构和化学组成1、细胞壁的发生由高尔基体和内质网分泌的多聚物加在质膜外围逐渐沉积而形成，也与微管有关。2、细胞壁的分层在光学显微镜下可观察到自外而内依次分为胞间层、初生壁和次生壁（某些细胞具有）的两或三层结构。1)、胞间层与胞间隙胞间层又称中层、中胶层，由相邻两个细胞向外分泌的果胶物质构成，果胶质胶粘而柔软，使相邻细胞粘在一起，又具一定的可塑性缓冲胞间的挤压又不致阻碍初生壁的生长，又是病原微生物入侵的屏障。胞间层在一些酶、酸、碱的作用下会分解，使细胞彼此分离，果肉细胞分离，果实变软。有些细胞在生长过程中彼此间出现大小、形状和位置不一的空隙，称为细胞间隙或胞间隙。2)、初生壁位于胞间层之内的壁层。一些细胞如分生组织和大多数生活的薄壁细胞只有初生壁与胞间层。由纤维素、半纤维素、果胶、蛋白质构成。初生壁一般较薄，有韧性，厚约1一3um。也有增厚的类型，如柿子胚乳细胞，其初生壁成为贮藏养分的场所而变得很厚，当种子萌发时因养分转移为幼苗营养，壁被消化。3）、次生壁细胞已停止生长后，在初生壁内方继续增厚（敷着和内填）形成的壁层。次生壁也常在停止生长的部分形成。在生理分化成熟后原生质体消失的细胞，才形成次生壁。形成的壁往往较厚，可以是在整个细胞壁上均匀加厚的（如纤维），也可以是部分加厚的（如导管），有些薄壁组织的细胞也可能产生很薄的次生壁。在初、次生壁上皆有形成细胞间联络的通道。3、细胞壁的化学组成高等植物的细胞壁组成成分主要有纤维素、半纤维素、果胶、蛋白质、酚类化合物（木质素等）、脂肪酸（角质、栓质、蜡质）等，有的细胞壁还有孢粉素、矿物质（硅的氧化物、草酸钙、碳酸钙）、粘液等。（三）植物细胞间的联络通道纹孔和胞间连丝把彼此孤立的细胞联络成一个有机整体。1、纹孔pit：细胞在形成次生壁时，并非均匀增厚，在一些位置上不沉积壁物质，形成一些孔隙，这些在次生壁中未增厚的部分为纹孔。许多纹孔在一起形成明显的凹陷区域，叫初生纹孔场纹孔由纹孔腔和纹孔膜组成，相邻两细胞间纹孔成对出现，合称纹孔对，纹孔膜由胞间层及两侧初生壁组成。分单纹孔和具缘纹孔。单纹孔：次生壁在纹孔口边缘终止而不延伸，纹孔腔直径大小一致。具缘纹孔：次生壁在纹孔膜内方向着细胞腔形成圆形隆起，隆起的次生壁称为纹孔缘，纹孔缘项部为一圆形或缝状小孔，称为纹孔口，纹孔缘围成的空腔称纹孔腔。大多数裸子植物管胞上的具缘纹孔的纹孔膜中央，还有圆形增厚部分，称纹孔塞，周围具微纤丝组成的网状塞缘水通过塞缘空隙在管胞间流动，若水流过速，就会将纹孔塞推向一侧，如同阀门活塞一样暂时堵塞水流通道，使水流
5 胞维持一定形状。它对器官也起一定的支持作用，尤其是机械组织的细胞，如 纤维细胞的壁。 细胞壁能够保护原生质体，减少蒸腾，防止微生物入侵和机械损伤等 细胞壁还参与植物体吸收、分泌、蒸腾和细胞间运输等过程。 在细胞生长调控、细胞识别等重要生理活动中，细胞壁亦起一定作用。 （二）细 胞 壁 的 结 构 和 化 学 组 成 1、细 胞 壁 的 发 生 由高尔基体和内质网分泌的多聚物加在质膜外围逐渐 沉积而形成，也与微管有关。 2、细 胞 壁 的 分 层 在光学显微镜下可观察到自外而内依次分为胞间层、 初生壁和次生壁(某些细胞具有)的两或三层结构。 1）、胞 间 层 与 胞 间 隙 胞间层又称中层、中胶层，由相邻两个细胞向 外分泌的果胶物质构成，果胶质胶粘而柔软，使相邻细胞粘在一起，又具一定的 可塑性缓冲胞间的挤压又不致阻碍初生壁的生长，又是病原微生物入侵的屏障。 胞间层在一些酶、酸、碱的作用下会分解，使细胞彼此分离，果肉细胞分离，果 实变软。有些细胞在生长过程中彼此间出现大小、形状和位置不一的空隙，称为 细胞间隙或胞间隙。 2）、初 生 壁 位于胞间层之内的壁层。一些细胞如分生组织和大多数生活 的薄壁细胞只有初生壁与胞间层。由纤维素、半纤维素、果胶、蛋白质构成。 初生壁一般较薄，有韧性，厚约 1—3um。也有增厚的类型，如柿子胚乳细 胞，其初生壁成为贮藏养分的场所而变得很厚，当种子萌发时因养分转移为幼苗 营养，壁被消化。 3）、次 生 壁 细胞已停止生长后，在初生壁内方继续增厚（敷着和内填） 形成的壁层。次生壁也常在停止生长的部分形成。在生理分化成熟后原生质体消 失的细胞，才形成次生壁。形成的壁往往较厚，可以是在整个细胞壁上均匀加厚 的(如纤维)，也可以是部分加厚的(如导管)，有些薄壁组织的细胞也可能产生很 薄的次生壁。 在初、次生壁上皆有形成细胞间联络的通道。 3、细 胞 壁 的 化 学 组 成 高等植物的细胞壁组成成分主要有纤维素、半 纤维素、果胶、蛋白质、酚类化合物(木质素等)、脂肪酸(角质、栓质、蜡质) 等，有的细胞壁还有孢粉素、矿物质(硅的氧化物、草酸钙、碳酸钙)、粘液等。 （三）植 物 细 胞 间 的 联 络 通 道 纹孔和胞间连丝把彼此孤立的细胞联络成一个有机整体。 1、纹 孔 pit：细胞在形成次生壁时，并非均匀增厚，在一些位置上不沉积 壁物质，形成一些孔隙，这些在次生壁中未增厚的部分为纹孔。许多纹孔在一起 形成明显的凹陷区域，叫初生纹孔场。 纹孔由纹孔腔和纹孔膜组成，相邻两细胞间纹孔成对出现，合称纹孔对，纹 孔膜由胞间层及两侧初生壁组成。 分单纹孔和具缘纹孔。 单 纹 孔：次生壁在纹孔口边缘终止而不延伸，纹孔腔直径大小一致。 具 缘 纹 孔:次生壁在纹孔膜内方向着细胞腔形成圆形隆起，隆起的次生壁 称为纹孔缘，纹孔缘项部为一圆形或缝状小孔，称为纹孔口，纹孔缘围成的空腔 称纹孔腔。大多数裸子植物管胞上的具缘纹孔的纹孔膜中央，还有圆形增厚部分， 称纹孔塞，周围具微纤丝组成的网状塞缘．水通过塞缘空隙在管胞间流动，若水 流过速，就会将纹孔塞推向一侧，如同阀门活塞一样暂时堵塞水流通道，使水流