器官組織與系統(tǒng)

基礎(chǔ)生物學(xué)第四課：器官、組織與系統(tǒng)基礎(chǔ)生物學(xué)

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?jiǎng)游镏参飫?dòng)物組織動(dòng)物器官

系統(tǒng)植物組織植物器官個(gè)體生物個(gè)體的組成動(dòng)物組織多細(xì)胞生物體內(nèi)，形狀、構(gòu)造功能相同的細(xì)胞組合起來(lái)形成組織。

肌肉細(xì)胞→肌肉組織表皮細(xì)胞→表皮組織各種組織都具有特定的功能皮膜組織結(jié)締組織肌肉組織神經(jīng)組織皮膜組織

由單層或多層排列緊密的細(xì)胞組成;分布：覆蓋身體的表面或器官內(nèi)面;功能：保護(hù)內(nèi)部的組織，免于機(jī)械的、化學(xué)的或微生物等的傷害吸收的功能－在消化道的皮膜組織構(gòu)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(kuò)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(dòng)而具有推進(jìn)功能形態(tài)分類(lèi)結(jié)締組織細(xì)胞排列疏松具有豐富的細(xì)胞間質(zhì)細(xì)胞間質(zhì)與該組織的功能有密切關(guān)系主要功能：提供身體柔軟部位的支撐將相關(guān)部位緊密聯(lián)系在一起分類(lèi)致密結(jié)締組織疏松結(jié)締組織軟骨硬骨血液脂肪組織致密結(jié)締組織細(xì)胞間質(zhì)以各種纖維為主富含堅(jiān)韌的膠原纖維，具有彈性骨骼肌的肌腱韌帶：位于關(guān)節(jié)處，可連接兩端的骨骼疏松結(jié)締組織細(xì)胞間質(zhì)膠狀的基質(zhì)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(xì)胞間質(zhì)硬骨質(zhì)（是結(jié)締組織中最堅(jiān)硬的部分）功能支持身體、保護(hù)顱腔與胸腔供骨骼肌附著，提升運(yùn)動(dòng)效能軟骨細(xì)胞間質(zhì)軟骨質(zhì)（具有彈性）功能減少骨骼間的摩擦損傷血液細(xì)胞間質(zhì)流動(dòng)的血漿功能具有輸送氧氣、二氧化碳、養(yǎng)分和廢物等機(jī)能脂肪組織由脂肪細(xì)胞組成脂肪細(xì)胞－細(xì)胞內(nèi)有油滴，占據(jù)大部分的體積細(xì)胞核被擠壓于細(xì)胞邊緣分布皮膚下層與內(nèi)臟周?chē)δ軆?chǔ)存脂肪隔熱作用支持與保護(hù)內(nèi)臟肌肉組織由細(xì)長(zhǎng)且富收縮性的肌細(xì)胞（肌纖維）組成類(lèi)型骨骼肌心肌平滑肌骨骼肌肌纖維上有明帶與暗帶，又稱(chēng)橫紋肌常以肌腱連接在骨骼上，專(zhuān)司運(yùn)動(dòng)能隨大腦意識(shí)支配，又稱(chēng)隨意肌心肌橫紋肌，肌纖維分枝連結(jié)成網(wǎng)狀運(yùn)動(dòng)時(shí)不受大腦意識(shí)支配，為不隨意肌平滑肌做有規(guī)律的搏動(dòng),主要構(gòu)成內(nèi)臟（心臟除外），及血管壁屬不隨意肌神經(jīng)組織由神經(jīng)細(xì)胞（神經(jīng)元）與神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞構(gòu)成神經(jīng)組織神經(jīng)膠細(xì)胞神經(jīng)細(xì)胞（神經(jīng)元）神經(jīng)膠細(xì)胞種類(lèi)多，數(shù)量是神經(jīng)細(xì)胞的幾十倍不直接參與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訊息傳導(dǎo)對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的功能有重要的影響支持、保護(hù)、營(yíng)養(yǎng)協(xié)助跳躍傳導(dǎo)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(xì)胞、保衛(wèi)細(xì)胞木栓層基本組織維管束組織薄壁細(xì)胞、厚角細(xì)胞、厚壁細(xì)胞木質(zhì)部：導(dǎo)管、假導(dǎo)管韌皮部：篩管、伴細(xì)胞分生組織頂端分生組織、形成層植物組織植物體都來(lái)自分生組織的細(xì)胞分裂與分化這些細(xì)胞組成表皮組織、基本組織及維管束組織特征：細(xì)胞小、細(xì)胞核較大、細(xì)胞壁薄可進(jìn)行細(xì)胞分裂使細(xì)胞增殖細(xì)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(zhǎng)延長(zhǎng)次級(jí)分生組織形成層位于木質(zhì)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(xì)胞厚角細(xì)胞薄壁細(xì)胞維管束組織主要由特化成管狀的細(xì)胞所組成木質(zhì)部導(dǎo)管細(xì)胞僅存于大部分被子植物和少數(shù)裸子植物的木質(zhì)部無(wú)細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)，為死細(xì)胞細(xì)胞壁上有壁孔，可供水分與無(wú)機(jī)鹽通過(guò)上下連接處的細(xì)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(zhì)部有壁孔，且為死細(xì)胞兩端尖細(xì)，兩個(gè)管胞交接處的細(xì)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(gòu)造，以共同達(dá)成特定的功能皮膜組織＋肌肉組織→胃系統(tǒng)許多功能相關(guān)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(dòng)物植物動(dòng)物組織皮膜組織、結(jié)締組織肌肉組織、神經(jīng)組織動(dòng)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(yíng)養(yǎng)器官：根、莖、葉生殖器官：花、果實(shí)被子植物的器官

根、莖、葉、花、果實(shí)、種子被子植物的器官根莖葉營(yíng)養(yǎng)器官繁殖器官花果實(shí)種子執(zhí)行養(yǎng)料、水分的吸收、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)化、合成等營(yíng)養(yǎng)功能完成開(kāi)花結(jié)果至種子成熟的全部生殖過(guò)程

根——結(jié)構(gòu)組成與生理功能

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

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

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

3.伸長(zhǎng)區(qū)：細(xì)胞迅速伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，產(chǎn)生大液泡，是根尖深入土層的主要推動(dòng)力。

4.根毛區(qū)：根毛是表皮細(xì)胞向外突出形成的頂端密閉的管狀結(jié)構(gòu)。根毛的形成大大地?cái)U(kuò)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(jié)構(gòu)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(zhì)，將水與礦物質(zhì)輸導(dǎo)到莖，以及儲(chǔ)藏養(yǎng)分。此外還有固著和支持功能，有機(jī)化合物的合成轉(zhuǎn)化功能、貯藏功能以及輸導(dǎo)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(guān)系，一方面豆科植物將水分及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供給根瘤菌的生長(zhǎng)，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(nèi)生菌根兩種：真菌菌絲不侵入細(xì)胞內(nèi)的稱(chēng)為外生菌根。真菌菌絲侵入皮層細(xì)胞內(nèi)的稱(chēng)為內(nèi)生菌根。莖——結(jié)構(gòu)與功能植物地上部分的骨干，上著葉、花和果實(shí)。具有輸導(dǎo)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分以及支持葉、花和果實(shí)在一定空間的作用。有的莖還具有光合作用、貯藏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和繁殖的功能。莖——結(jié)構(gòu)與功能

木本植物的莖由樹(shù)皮(內(nèi)含韌皮部)、形成層、木質(zhì)部和髓部四大部分組成。木本植物的木質(zhì)部發(fā)達(dá)，形成層細(xì)胞分裂的結(jié)果能使樹(shù)木不斷長(zhǎng)粗。草本植物木質(zhì)部不發(fā)達(dá)，莖多汁，較柔軟。草本植物的莖內(nèi)不具有形成層，不能不斷長(zhǎng)粗，草本植物的莖的加粗，是細(xì)胞體積增大的結(jié)果。

莖——結(jié)構(gòu)與功能

莖的生理功能有包括支持、輸導(dǎo)、貯存營(yíng)養(yǎng)、繁殖等。輸導(dǎo)物質(zhì)輸導(dǎo)部位輸導(dǎo)方向水和無(wú)機(jī)鹽木質(zhì)部的導(dǎo)管自下而上有機(jī)物韌皮部的篩管自上而下莖——結(jié)構(gòu)與功能葉——結(jié)構(gòu)與功能植物進(jìn)行光合作用，制造養(yǎng)料，進(jìn)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(dǎo)作用。托葉：保護(hù)幼葉和芽的作用。單葉：葉柄上只著生一個(gè)葉片；復(fù)葉：葉柄上著生多個(gè)葉片。

刺狀葉：整個(gè)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(chóng)葉：葉片成掌狀或瓶狀，有感應(yīng)性，遇昆蟲(chóng)觸動(dòng)，能自動(dòng)閉合。組織構(gòu)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(jìn)行光合作用合成有機(jī)物，并有蒸騰作用提供根系從外界吸收水和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的動(dòng)力?；?、果實(shí)和種子雄蕊：雄性生殖器，其作用是產(chǎn)生花粉。雌蕊：雌性生殖器官，內(nèi)有卵細(xì)胞?；ü冢罕Ｗo(hù)花內(nèi)部，以香氣和蜜汁吸引昆蟲(chóng)?；ㄝ啵罕Ｗo(hù)花蕾?；ㄍ校菏腔ǖ母鞑糠葜?。完全花花梗：連接莖與花、支持和輸導(dǎo)。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(xì)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(fù)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(xì)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(jìn)行培育的技術(shù)。培植體基礎(chǔ)理論

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

細(xì)胞分化(celldifferentiation)構(gòu)成胚胎的所有細(xì)胞幾乎都保持著未分化狀態(tài)和旺盛的細(xì)胞分裂能力（胚性細(xì)胞）。隨著種子的萌發(fā)，胚胎細(xì)胞分裂，細(xì)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(xì)胞回復(fù)到分生狀態(tài)，并進(jìn)行分裂形成沒(méi)有分化的細(xì)胞團(tuán)(愈傷組織(callus)

)的過(guò)程。

再分化(redifferentiation)由無(wú)分化的愈傷組織細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢ńY(jié)構(gòu)，執(zhí)行一定生理功能的細(xì)胞團(tuán)和組織，并構(gòu)成一個(gè)完整的植物器官或植物體的過(guò)程。脫分化和再分化是已分化細(xì)胞要表達(dá)全能性的重要特征。培養(yǎng)的植物組織與細(xì)胞經(jīng)過(guò)脫分化和再分化的步驟再生出新的植物體的過(guò)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(guò)程中，先由部分細(xì)胞分化產(chǎn)生芽(或根)，再由另一部分細(xì)胞分化產(chǎn)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(guò)程中同時(shí)形成一個(gè)有苗頂和根端的兩極性結(jié)構(gòu)，再同時(shí)發(fā)展成帶根的苗。

生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)逆分化及再分化的調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂素(cytokinin)：

有助愈傷組織的形成，促進(jìn)愈傷組織的再分化生長(zhǎng)素(auxin)：

控制培植體在體外的再生及發(fā)育方向

原生質(zhì)體與細(xì)胞雜交Cooking

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

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

1978年Marton等利用農(nóng)瘤桿菌(Agrobacteriumtumefaciens)與原生質(zhì)體共同培養(yǎng)，而使細(xì)胞發(fā)生細(xì)胞轉(zhuǎn)型作用。1984年Dasykowski將Ti質(zhì)體DNA改造成非致瘤性，并重組某些特定基因，使植物個(gè)體發(fā)生基因轉(zhuǎn)型。電穿孔技術(shù)(electoroportation)或基因槍Ti質(zhì)粒目的基因重組基因重組基因轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌農(nóng)桿菌感染脫細(xì)胞壁的植物細(xì)胞重組基因轉(zhuǎn)入植物染色體目標(biāo)基因特征表達(dá)目標(biāo)功能抵抗疾病減少作物病蟲(chóng)害及其他損失抗除草劑抵抗蟲(chóng)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(yíng)養(yǎng)價(jià)值增加營(yíng)養(yǎng)價(jià)值儲(chǔ)存延長(zhǎng)蔬果保存期產(chǎn)品吸引力改良蔬果顏色與外觀植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用挽救瀕臨滅絕的植物快速繁殖稀有植物及高經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)健康種苗種源保存利用組織培養(yǎng)材料做為生物反應(yīng)器用于遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、基因工程及生物工程之研究59人體正常組織的生長(zhǎng)、增殖和分化體外人工器官人體細(xì)胞與組織人體器官？60人工器官是生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)中一門(mén)新的學(xué)科。主要研究模擬人體器官的結(jié)構(gòu)和功能，用人工材料和電子技術(shù)制成部分或全部替代人體自然器官功能的機(jī)械裝置和電子裝置。生物材料、生物力學(xué)、組織工程學(xué)、電子學(xué)（微電子）以及臨床醫(yī)學(xué)相結(jié)合的多學(xué)科的交叉學(xué)科。61運(yùn)動(dòng)功能

人工關(guān)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(jī)）、人工氣管、人工喉等。血液凈化功能

人工腎（血液透析機(jī)）、人工肺消化功能

人工食管、人工膽管、人工腸分類(lèi)62排尿功能

人工膀胱、人工輸尿管、人工尿道等。內(nèi)分泌功能

人工胰、人工胰島細(xì)胞。生殖功能

人工子宮、人工輸卵管、人工睪丸等。神經(jīng)傳導(dǎo)功能

心臟起搏器、膈起搏器等。感覺(jué)功能

人工視覺(jué)、人工聽(tīng)覺(jué)（人工耳蝸）、人工晶體、人工角膜、人工聽(tīng)骨、人工鼻等。其他類(lèi)

人工硬脊膜、人工皮膚等。63人工心臟瓣膜

當(dāng)心臟瓣膜病變嚴(yán)重而不能用瓣膜分離手術(shù)或修補(bǔ)手術(shù)恢復(fù)或改善瓣膜功能時(shí)可植入心臟內(nèi)代替心臟瓣膜（