器官組織與系統(tǒng)

基礎生物學第四課：器官、組織與系統(tǒng)基礎生物學

2.1生物體的組織2.2生物體器官與系統(tǒng)2.3被子植物的器官與系統(tǒng)2.4體外/人工組織與器官本節(jié)綱要動物植物動物組織動物器官

系統(tǒng)植物組織植物器官個體生物個體的組成動物組織多細胞生物體內，形狀、構造功能相同的細胞組合起來形成組織。

肌肉細胞→肌肉組織表皮細胞→表皮組織各種組織都具有特定的功能皮膜組織結締組織肌肉組織神經組織皮膜組織

由單層或多層排列緊密的細胞組成;分布：覆蓋身體的表面或器官內面;功能：保護內部的組織，免于機械的、化學的或微生物等的傷害吸收的功能－在消化道的皮膜組織構成腺體的主要成員－

汗腺、消化腺甲狀腺扁平皮膜肺泡－有利于氣體擴散立方皮膜腎小管－具有再吸收的功能柱狀皮膜小腸－具有分泌與吸收的功能纖毛柱狀皮膜氣管、輸卵管－因纖毛擺動而具有推進功能形態(tài)分類結締組織細胞排列疏松具有豐富的細胞間質細胞間質與該組織的功能有密切關系主要功能：提供身體柔軟部位的支撐將相關部位緊密聯(lián)系在一起分類致密結締組織疏松結締組織軟骨硬骨血液脂肪組織致密結締組織細胞間質以各種纖維為主富含堅韌的膠原纖維，具有彈性骨骼肌的肌腱韌帶：位于關節(jié)處，可連接兩端的骨骼疏松結締組織細胞間質膠狀的基質常分布于皮膜組織的下方功能：填充皮膜與其下方的器官或組織填充肌肉與肌肉之間的空隙硬骨細胞間質硬骨質（是結締組織中最堅硬的部分）功能支持身體、保護顱腔與胸腔供骨骼肌附著，提升運動效能軟骨細胞間質軟骨質（具有彈性）功能減少骨骼間的摩擦損傷血液細胞間質流動的血漿功能具有輸送氧氣、二氧化碳、養(yǎng)分和廢物等機能脂肪組織由脂肪細胞組成脂肪細胞－細胞內有油滴，占據大部分的體積細胞核被擠壓于細胞邊緣分布皮膚下層與內臟周圍功能儲存脂肪隔熱作用支持與保護內臟肌肉組織由細長且富收縮性的肌細胞（肌纖維）組成類型骨骼肌心肌平滑肌骨骼肌肌纖維上有明帶與暗帶，又稱橫紋肌常以肌腱連接在骨骼上，專司運動能隨大腦意識支配，又稱隨意肌心肌橫紋肌，肌纖維分枝連結成網狀運動時不受大腦意識支配，為不隨意肌平滑肌做有規(guī)律的搏動,主要構成內臟（心臟除外），及血管壁屬不隨意肌神經組織由神經細胞（神經元）與神經膠質細胞構成神經組織神經膠細胞神經細胞（神經元）神經膠細胞種類多，數(shù)量是神經細胞的幾十倍不直接參與神經網絡的訊息傳導對神經細胞的功能有重要的影響支持、保護、營養(yǎng)協(xié)助跳躍傳導清除異物維持離子濃度恒定植物組織永久組織表皮組織表皮：表皮細胞、保衛(wèi)細胞木栓層基本組織維管束組織薄壁細胞、厚角細胞、厚壁細胞木質部：導管、假導管韌皮部：篩管、伴細胞分生組織頂端分生組織、形成層植物組織植物體都來自分生組織的細胞分裂與分化這些細胞組成表皮組織、基本組織及維管束組織特征：細胞小、細胞核較大、細胞壁薄可進行細胞分裂使細胞增殖細胞分裂后有分化為其他組織的能力分布頂端分生組織根尖和莖頂可使植物體生長延長次級分生組織形成層位于木質部與韌皮部之間，可使根和莖加粗植物幼莖尖端縱切面表皮組織氣孔基本組織厚壁細胞厚角細胞薄壁細胞維管束組織主要由特化成管狀的細胞所組成木質部導管細胞僅存于大部分被子植物和少數(shù)裸子植物的木質部無細胞核與細胞質，為死細胞細胞壁上有壁孔，可供水分與無機鹽通過上下連接處的細胞壁消失，形成中空管道管胞普遍存于所有維管束植物的木質部有壁孔，且為死細胞兩端尖細，兩個管胞交接處的細胞壁未消失2.1生物體的組織2.2生物體器官與系統(tǒng)2.3被子植物的器官與系統(tǒng)2.4體外/人工組織與器官本節(jié)綱要器官多種不同組織組成特定的構造，以共同達成特定的功能皮膜組織＋肌肉組織→胃系統(tǒng)許多功能相關的器官組成的體制，以執(zhí)行特定的生理作用心臟＋血管→循環(huán)系統(tǒng)動物植物動物組織皮膜組織、結締組織肌肉組織、神經組織動物器官心臟、腎臟、胃…等系統(tǒng)消化系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)植物組織分生組織、表皮組織基本組織、維管束組織植物器官營養(yǎng)器官：根、莖、葉生殖器官：花、果實被子植物的器官

根、莖、葉、花、果實、種子被子植物的器官根莖葉營養(yǎng)器官繁殖器官花果實種子執(zhí)行養(yǎng)料、水分的吸收、運輸、轉化、合成等營養(yǎng)功能完成開花結果至種子成熟的全部生殖過程

根——結構組成與生理功能

根最重要的部位是根尖，根尖是主根或側根尖端，是根的最幼嫩、生命活動最旺盛的部分，也是根的生長、延長及吸收水分的主要部分。根尖包含根冠、分生區(qū)、延長區(qū)和成熟區(qū)。

1.根冠：由許多薄壁細胞組成，起保護分生區(qū)的作用，并可分泌粘液，有利于根尖推進生長。

2.分生區(qū)：分生區(qū)細胞具有持續(xù)分裂能力，增加根的細胞數(shù)目。

3.伸長區(qū)：細胞迅速伸長生長，產生大液泡，是根尖深入土層的主要推動力。

4.根毛區(qū)：根毛是表皮細胞向外突出形成的頂端密閉的管狀結構。根毛的形成大大地擴大了根表皮吸收面積，因此，根毛區(qū)是根行使吸收功能的主要區(qū)域。根——結構組成與生理功能主要功能為固持植物體，吸收水分和溶于水中的礦物質，將水與礦物質輸導到莖，以及儲藏養(yǎng)分。此外還有固著和支持功能，有機化合物的合成轉化功能、貯藏功能以及輸導功能等。根瘤與菌根

根瘤：豆科植物與土壤中的微生物——根瘤菌建立了共生關系，一方面豆科植物將水分及營養(yǎng)物質供給根瘤菌的生長，另一方面根瘤菌也將固定合成的氨態(tài)氮提供給豆科植物。

菌根：是土壤真菌與植物根的共生體。主要有外生菌根和內生菌根兩種：真菌菌絲不侵入細胞內的稱為外生菌根。真菌菌絲侵入皮層細胞內的稱為內生菌根。莖——結構與功能植物地上部分的骨干，上著葉、花和果實。具有輸導營養(yǎng)物質和水分以及支持葉、花和果實在一定空間的作用。有的莖還具有光合作用、貯藏營養(yǎng)物質和繁殖的功能。莖——結構與功能

木本植物的莖由樹皮(內含韌皮部)、形成層、木質部和髓部四大部分組成。木本植物的木質部發(fā)達，形成層細胞分裂的結果能使樹木不斷長粗。草本植物木質部不發(fā)達，莖多汁，較柔軟。草本植物的莖內不具有形成層，不能不斷長粗，草本植物的莖的加粗，是細胞體積增大的結果。

莖——結構與功能

莖的生理功能有包括支持、輸導、貯存營養(yǎng)、繁殖等。輸導物質輸導部位輸導方向水和無機鹽木質部的導管自下而上有機物韌皮部的篩管自上而下莖——結構與功能葉——結構與功能植物進行光合作用，制造養(yǎng)料，進行氣體交換和水分蒸騰的重要器官。葉通常含大量葉綠素，綠色片狀。葉的組成：完全葉葉片：光合作用、呼吸作用、蒸騰作用的主要部位。葉柄：連接、支持、輸導作用。托葉：保護幼葉和芽的作用。單葉：葉柄上只著生一個葉片；復葉：葉柄上著生多個葉片。

刺狀葉：整個葉片變態(tài)為棘刺狀的葉(如仙人掌)。

鱗葉：葉片呈鱗片狀的葉(如貝母、大蒜)。

卷須葉：葉片變成卷須狀的葉(如野碗豆)。

捕蟲葉：葉片成掌狀或瓶狀，有感應性，遇昆蟲觸動，能自動閉合。組織構造上表皮下表皮柵欄組織海綿組織葉脈生理功能

葉的主要作用是進行光合作用合成有機物，并有蒸騰作用提供根系從外界吸收水和礦質營養(yǎng)的動力?；ā⒐麑嵑头N子雄蕊：雄性生殖器，其作用是產生花粉。雌蕊：雌性生殖器官，內有卵細胞?；ü冢罕Ｗo花內部，以香氣和蜜汁吸引昆蟲。花萼：保護花蕾。花托：是花的各部份著生處。完全花花梗：連接莖與花、支持和輸導。胚珠花藥花絲柱頭花柱子房壁子房雄蕊雌蕊花冠花萼花托2.1生物體的組織2.2生物體器官與系統(tǒng)2.3被子植物的器官與系統(tǒng)2.4體外/人工組織與器官本節(jié)綱要組織：細胞培養(yǎng)的三維狀態(tài)體外組織的形成器官：移植人工器官支架：醫(yī)用復合型組織工程支架材料體外培養(yǎng)的組織與器官植物體外組織培養(yǎng)由植物體取出器官、組織或細胞在人為控制培養(yǎng)條件下(如在一定培養(yǎng)基、容器、氣象、溫度、亮度…)進行培育的技術。培植體基礎理論

完整的細胞具有膜及細胞核，就會有一整套發(fā)育成一個完整植株的遺傳基礎，在適當?shù)臈l件下可以通過細胞的分裂及分化，再生為一個完整的植株。植物細胞全能性(totipotency)

細胞分化(celldifferentiation)構成胚胎的所有細胞幾乎都保持著未分化狀態(tài)和旺盛的細胞分裂能力（胚性細胞）。隨著種子的萌發(fā)，胚胎細胞分裂，細胞隨之發(fā)生形態(tài)及功能的變化，并分別發(fā)育成植物的組織與器官。脫分化或逆分化(dedifferentiation)由失去分裂能力的細胞回復到分生狀態(tài)，并進行分裂形成沒有分化的細胞團(愈傷組織(callus)

)的過程。

再分化(redifferentiation)由無分化的愈傷組織細胞轉變?yōu)榫哂幸欢ńY構，執(zhí)行一定生理功能的細胞團和組織，并構成一個完整的植物器官或植物體的過程。脫分化和再分化是已分化細胞要表達全能性的重要特征。培養(yǎng)的植物組織與細胞經過脫分化和再分化的步驟再生出新的植物體的過程。(1)器官發(fā)生(Organogenesis)(2)胚狀體發(fā)生(embryogenesis)(1)器官發(fā)生(Organogenesis)愈傷組織在形成完整植物體的過程中，先由部分細胞分化產生芽(或根)，再由另一部分細胞分化產生根(或芽)，并形成一株完整的植株。(2)胚狀體發(fā)生(embryogenesis)愈傷組織形成完整植物體的過程中同時形成一個有苗頂和根端的兩極性結構，再同時發(fā)展成帶根的苗。

生長調節(jié)劑對逆分化及再分化的調節(jié)細胞分裂素(cytokinin)：

有助愈傷組織的形成，促進愈傷組織的再分化生長素(auxin)：

控制培植體在體外的再生及發(fā)育方向

原生質體與細胞雜交Cooking

(1960)以酵素處理植物細胞，可分解細胞壁，而得到裸露的原生質體。Takeke(1971)由原生質體培養(yǎng)出再生植株。Carlson

(1972)首次將原生質體融合(protoplastfusion)，而得到雜交細胞，并由培育出再生植株。Melchers氏等(1978)將西紅柿及馬鈴薯進行不同植物間之體細胞雜交，而培育出馬鈴茄。轉基因植物(transgenicplants)

1978年Marton等利用農瘤桿菌(Agrobacteriumtumefaciens)與原生質體共同培養(yǎng)，而使細胞發(fā)生細胞轉型作用。1984年Dasykowski將Ti質體DNA改造成非致瘤性，并重組某些特定基因，使植物個體發(fā)生基因轉型。電穿孔技術(electoroportation)或基因槍Ti質粒目的基因重組基因重組基因轉入農桿菌農桿菌感染脫細胞壁的植物細胞重組基因轉入植物染色體目標基因特征表達目標功能抵抗疾病減少作物病蟲害及其他損失抗除草劑抵抗蟲害抵抗病毒抗寒允許作物在非正常狀態(tài)環(huán)境下生存抗旱耐鹽營養(yǎng)價值增加營養(yǎng)價值儲存延長蔬果保存期產品吸引力改良蔬果顏色與外觀植物組織培養(yǎng)的應用挽救瀕臨滅絕的植物快速繁殖稀有植物及高經濟作物生產健康種苗種源保存利用組織培養(yǎng)材料做為生物反應器用于遺傳學、分子生物學、細胞生物學、基因工程及生物工程之研究59人體正常組織的生長、增殖和分化體外人工器官人體細胞與組織人體器官？60人工器官是生物醫(yī)學工程專業(yè)中一門新的學科。主要研究模擬人體器官的結構和功能，用人工材料和電子技術制成部分或全部替代人體自然器官功能的機械裝置和電子裝置。生物材料、生物力學、組織工程學、電子學（微電子）以及臨床醫(yī)學相結合的多學科的交叉學科。61運動功能

人工關節(jié)、人工脊椎、人工骨、人工肌腱、肌電控制人工假肢。血液循環(huán)功能

人工心臟及其輔助循環(huán)裝置、人工心臟瓣膜、人工血管、人工血液呼吸功能

人工肺（人工心肺機）、人工氣管、人工喉等。血液凈化功能

人工腎（血液透析機）、人工肺消化功能

人工食管、人工膽管、人工腸分類62排尿功能

人工膀胱、人工輸尿管、人工尿道等。內分泌功能

人工胰、人工胰島細胞。生殖功能

人工子宮、人工輸卵管、人工睪丸等。神經傳導功能

心臟起搏器、膈起搏器等。感覺功能

人工視覺、人工聽覺（人工耳蝸）、人工晶體、人工角膜、人工聽骨、人工鼻等。其他類

人工硬脊膜、人工皮膚等。63人工心臟瓣膜

當心臟瓣膜病變嚴重而不能用瓣膜分離手術或修補手術恢復或改善瓣膜功能時可植入心臟內代替心臟瓣膜（