Thông tin tài liệu
ĐẠI HỌC HUẾ
***
PGS.TS. NGUYỄN KHOA LÂN (chủ biên)
PGS.TS. NGUYỄN NHƯ ĐỐI
GIÁO TRÌNH
HÌNH THÁI - GIẢI PHẪU
THỰC VẬT
HUẾ, 2006
MỞ ĐẦU
I. Tính đa dạng sinh học
Thái dương hệ của chúng ta được hình thành cách đây khoảng 4,7 tỷ năm và tuổi
trái đất cũng xấp xỉ tuổi Thái dương hệ. Theo những đánh giá khác nhau thì nguồn gốc và
sự tiến hoá ban đầu của sự sống xảy ra trên hành tinh cách đây khoảng 3,5 tỷ năm. Từ
những dạng sống đầu tiên trải qua nhiều biến đổi và phân nhánh với thời gian dài 2 tỷ
năm, thiên nhiên đã để lại cho loài người một tài nguyên vô cùng đa dạng, phong phú.
Theo dự đoán của các nhà sinh học có từ hơn 2 triệu loài sinh vật. Cho đến nay, các công
trình điều tra cơ bản, thám hiểm, chúng ta chỉ mới biết khoảng hơn 1.392.485 loài, trong
đó có khoảng 322.311 loài thực vật. Chúng phân bố khắp nơi trên trái đất. Từ các vùng
cực quanh năm băng giá vẫn có thực vật sinh sống như địa y, rêu, cỏ bông , cho đến
miền nhiệt đới, có những rừng mưa với nhiều loại cây đa dạng, phong phú. Trong một
khu vực nhất định của rừng Mã Lai có từ 2.500 đến 10.000 loài thực vật. Ở nước ta, chỉ
với diện tích 2.500 ha vườn Quốc gia Cúc Phương đã có hơn 2.500 loài thực vật. Vì vậy,
các hệ sinh thái rừng nhiệt đới được công nhận là nơi tích luỹ đa dạng sinh vật, trung tâm
của các luồng giao lưu thế giới sinh vật, có quá trình chuyển hoá năng lượng lớn và sự
tiến hoá của chúng. Theo thời gian, có một số lượng lớn loài sinh vật xuất hiện, hoặc bị
diệt vong. Để khái quát được số lượng khổng lồ các loài sinh vật đó, các nhà sinh học cố
gắng tập hợp chúng thành năm giới: Tiền nhân (Monera), Đơn bào nhân thực (Protista),
giới Nấm (Fungi), giới thực vật (Plantae) và giới động vật (Animalia). Chúng có quan hệ
với nhau bởi một nguồn gốc chung và làm sáng tỏ những quá trình sống chủ yếu giống
nhau đối với toàn bộ thiên nhiên sống.
Vai trò của giới thực vật xanh trong thiên nhiên rất là to lớn, chúng thuộc sinh vật
sản xuất có khả năng chuyển hoá quang năng thành hoá năng cần cho sự sống, và cây
xanh thường mở đầu cho các chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái nói riêng và sinh quyển nói
chung. Ngay các chuỗi thức ăn mở đầu bằng chất hữu cơ phân huỷ cũng có nguồn gốc
trực tiếp hoặc gián tiếp từ cây xanh. Các quần thể thực vật trong tự nhiên nhất là rừng có
vai trò to lớn trong việc điều hoà thành phần không khí, tầng ozôn, khí hậu, làm giảm tác
hại gió bão, hạn chế nạn xói mòn, lũ lụt, hạn hán, làm giảm ô nhiễm môi trường sống
Vì vậy, có thể khẳng định rằng, không có giới thực vật thì sự sống trên trái đất không thể
tiếp diễn được.
Thực vật không những là thức ăn cần thiết cho động vật mà còn cần cho sự sống
của con người. Trong số 75.000 loài thực vật có khả năng cung cấp nguồn lương thực, thực
phẩm cho con người, mới sử dụng có hiệu quả 1.500 loài. Cây thuốc có trong tự nhiên cũng
rất lớn, nhưng hiện nay chỉ mới phát hiện 500 loài có chứa hoạt chất chữa bệnh, kể cả ung
thư. Nguồn tài nguyên này, hàng năm mang lại cho thế giới khoảng 40 tỷ đô la. Đó là chưa
nói đến nguồn tài nguyên động vật rất đa dạng. Vi khuẩn, nấm cũng góp phần rất quan
trọng trong sự chuyển hoá dòng năng lượng và dòng tuần hoàn vật chất trong thiên nhiên
cũng như trong đời sống con người.
Vai trò của thực vật rất to lớn. Chúng ta cần phải nghiên cứu, bảo vệ và phát triển
chúng. Cần phải tìm cách tăng sản lượng của chúng để phục vụ cho nhu cầu ngày càng
cao của con người.
II. Đối tượng và nhiệm vụ của hình thái giải phẫu thực vật
Hình thái giải phẫu học thực vật là một khoa học chuyên nghiên cứu về hình thái,
cấu tạo và tổ chức của hệ thống sống.
Đối tượng của hình thái giải phẫu thực vật là nghiên cứu hình thái, cấu trúc của
những hệ thống sống trên tất cả mọi mức độ tổ chức từ cơ thể đến hệ thống cơ quan, mô,
tế bào, bào quan và dưới bào quan tạo thành một thể thống nhất, có quan hệ chặt chẽ với
môi trường sống. Do đó, nhiệm vụ cơ bản của hình thái giải phẫu thực vật là nghiên cứu
hình thái học toàn bộ cơ thể, hình thái học cơ quan, mô học, hình thái học tế bào, bào
quan và dưới bào quan. Sự nghiên cứu trong mỗi mức độ đó, phải bao hàm cả những mức
độ liên quan và sử dụng những sự kiện, phương pháp, khái quát của nhiều bộ môn trung
gian. Đồng thời tất cả những mức độ nghiên cứu hình thái có quan hệ bổ sung cho nhau
tạo nên một lĩnh vực thống nhất của hình thái giải phẫu trong khái niệm rộng của nó.
Trên mỗi mức độ mới của tổ chức, xuất hiện những tính chất mới không có liên hệ hoàn
toàn với tính chất của những yếu tố cấu tạo. Chính vì vậy sự phân tích hệ thống sinh vật
thành những thành phần cấu tạo của nó, thậm chí mô tả cặn kẽ tất cả những yếu tố, cũng
không thể cho ta biết các đặc tính một cách hoàn toàn. Chính vì vậy, cơ quan học không
nhầm với mô học, mô học với tế bào học, tế bào học với mức độ phân tử. Tuy nhiên,
nghiên cứu một cách sâu sắc từng mức độ của cơ thể là rất cần thiết, để hiểu biết tối đa về
những đặc điểm của những yếu tố cấu trúc. Chính vì thế, việc nghiên cứu hình thái cấu
tạo các cơ quan và các hệ thống của chúng không thể coi là đầy đủ, nếu thiếu phần
nghiên cứu cấu tạo mô và tế bào. Do đó, hình thái giải phẫu là toà nhà nhiều tầng mà nền
móng của nó là sự nghiên cứu cấu tạo phân tử nằm trong cơ sở những quá trình sống của
tế bào, trên cơ sở đó cần phải nghiên cứu những quy luật sống và sự phát triển tiến hoá
của chúng, là nhằm sử dụng nguồn tài nguyên to lớn và cải tạo nó để phục vụ cho cuộc
sống con người ngày càng tốt đẹp hơn.
Những nội dung trên đây thuộc về lĩnh vực hình thái giải phẫu học mô tả trên đối
tượng cây trưởng thành để nghiên cứu các quy luật hình thái giải phẫu của cơ thể thực
vật.
- Một hướng nghiên cứu mới hình thành - giải phẫu học cá thể phát sinh nhằm
nghiên cứu sự hình thành tế bào mô, cơ quan của cơ thể trong cá thể phát sinh.
- Một lĩnh vực nghiên cứu nữa của bộ môn này là hình thái giải phẫu học so sánh
và hình thái giải phẫu học tiến hoá nhằm nghiên cứu các dấu hiệu hình thái giải phẫu
khác nhau trong quá trình phát triển và tiến hoá, làm cơ sở cho sự phân chia các nhóm
thực vật.
- Sống trong những môi trường khác nhau, thực vật đã hình thành những đặc điểm
thích nghi riêng để tiến hành trao đổi chất, trao đổi năng lượng và trao đổi thông tin, nó
thuộc lĩnh vực hình thái giải phẫu học thích nghi. Trên dây là những hướng nghiên cứu
khác nhau của môn hình thái giải phẫu thực vật, thuộc bộ môn thực vật học
III. Lược sử nghiên cứu hình thái giải phẫu thực vật
Trong lịch sử phát triển của thực vật học, thì hình thái giải phẫu thực vật phát
triển tương đối sớm. Hơn 2.300 năm trước đây, Theophraste được gọi là người sáng lập
môn thực vật học. Ông đã công bố các dẫn liệu hình thái giải phẫu của cơ thể thực vật
trong tác phẩm “Lịch sử thực vật”, nghiên cứu về cây cỏ.
Những thành tựu nghiên cứu về hình thái nhằm phục vụ cho việc nghiên cứu phân
loại và hệ thống phát sinh của thế giới thực vật và các công trình phân loại của Rivenus,
Turnephor, Xezanpin ở thế kỷ XVI và XVII.
Sau khi đã phát minh ra kính hiển vi quang học bởi Janxen (1590) Cornelius,
Dereben (1609 – 1610) thợ mài kính ở thành phố Midenbua và bởi Galilê (1612) nhà vật lý
và thiên văn học người Ý. Robert Hooke (1635-1722) người Anh đã sử dụng kính hiển vi
đầu tiên có độ phóng đại 30 lần vào năm 1665 để quan sát lát cắt thực vật. R.Hooke lần đầu
tiên sử dụng thuật ngữ tế bào để giới thiệu các đơn vị nhỏ được giới hạn bằng các vách có
thể thấy được trong lớp tế bào bần. Ông ta đã mở đầu cho một giai đoạn mới nghiên cứu
cấu tạo của các tế bào và mô bên trong của cơ thể. Từ đó, các công trình nghiên cứu khác
nhau trong lĩnh vực tế bào của nhiều nhà khoa học trên thế giới, lần lần làm sáng tỏ cấu tạo
và chức năng của tế bào, dẫn tới hình thành học thuyết tế bào (1838). Năm 1703 Giôn Rei
đã phân biệt hai nhóm cây Một lá mầm và Hai lá mầm. Những hệ thống phân loại của
Carolus Linnaeus (1707 –1778), Bena Jussieu J., Antoine Jussieu, Augustin de Candolle,
đều đã dựa vào hình thái giải phẫu các cơ quan, chủ yếu là cơ quan sinh sản, mà chưa
chú ý đến hệ thống sinh và họ quan niệm loài là bất biến.
Bước sang thế kỷ XIX, những thành tựu nghiên cứu hình thái, giải phẫu đã góp
phần đưa phân loại học đạt những kết quả to lớn.
Đến thời kỳ Charle Darwin, thì khoa học thực vật có một bước chuyển mạnh mẽ.
Học thuyết tiến hoá Darwin đã bác bỏ quan điểm sinh vật không biến đổi, mà có quá
trình phát triển và tiến hoá do quy luật di truyền, biến dị, chọn lọc tự nhiên và nhân tạo.
Chính Darwin và trước đó là Lamarck đã xác định tính thống nhất và tiến hoá của sinh
giới. Do vậy, Engels. F đã đánh giá cao và xem học thuyết Darwin là một trong ba phát
kiến lớn của thế kỷ XIX cùng với học thuyết tế bào và định luật bảo toàn năng lượng.
Sau Darwin, hình thái giải phẫu, phân loại thực vật đã được nghiên cứu trên quan
điểm tiến hoá, những hệ thống phát sinh khác nhau đã được hình thành và lập luận chủ
yếu đều dựa vào các dẫn liệu hình thái giải phẫu so sánh, di truyền như Engler,
Hutchison, Bus, Cuôc xanốp (Kypcaнoь), Takhtajan
Sự phát triển của phân loại thực vật gắn liền với những tiến bộ của hình thái giải
phẫu thực vật, đặc biệt gắn liền với các dụng cụ phóng đại, các kỹ thuật hiển vi, cho phép
nghiên cứu cấu tạo tế bào là đơn vị cơ bản về cấu tạo và chức năng của cơ thể.
Sau khi R.Hooke sử dụng kính hiển vi quang học để quan sát sinh vật hiển vi, ông
đã xuất bản cuốn sách “hình hiển vi” năm 1965.
Sau R.Hooke, vào những năm 70 của thế kỷ XVII, nhà động vật học người Ý
Malpighi M. và nhà thực vật học người Anh là Grew đã công bố nhiều công trình giải phẫu
về tổ chức học (mô học), vì vậy, có thể xem Malpighi M.và Grew là những người đặt nền
móng nghiên cứu giải phẫu học. Hai thế kỷ tiếp theo, các nhà sinh học đi sâu nghiên cứu
nội chất tế bào như Robert Brown đã phát hiện nhân tế bào. Năm 1980, Hanstein đã giới
thiệu thuật ngữ “thể nguyên sinh” để chỉ một đơn vị chất nguyên sinh (tế bào). Như vậy, từ
quan điểm tế bào là một “xoang rỗng” đã chuyển sang quan niệm tế bào là một khối
nguyên sinh chất có chứa nhân và được giới hạn bằng vách tế bào là thành phần không
sống của tế bào (tế bào thực vật và nấm).
Sau khi học thuyết tế bào ra đời, thì tế bào học bắt đầu phát triển nhanh chóng.
Remark (1841) khám phá phân bào không tơ, De Flemming (1898 –1880) nghiên cứu phân
bào giảm phân ở động vật , Strasbuger tìm thấy phân bào gián phân ở thực vật, E.Van
Beneden (1887) khám phá sự giảm phân, Waldeyer (1890) nghiên cứu thể nhiễm sắc,
Hertwing (1875) nghiên cứu sự thụ tinh, Van Beneden, Boveri (1876) tìm thấy trung thể,
Altman (1884) khám phá ty thể và bộ máy Golgi (1889)
Học thuyết tế bào ra đời đã thúc đẩy nhiều bộ môn mới tách ra như hình thái học,
giải phẫu học, tế bào học, di truyền học, sinh lý học, sinh hoá học. Từ đó các nhà khoa
học đã đi sâu tìm mối liên quan giữa cấu tạo và chức năng. Ngay từ năm 1874 Svendener
đã chú ý đến việc áp dụng nguyên tắc, nghiên cứu giải phẫu trên quan điểm chức năng
sinh lý. Sau đó 10 năm, G.Habeclan phát triển đầy đủ hướng này trong cuốn sách “Giải
phẫu, sinh lý thực vật”.
Cuối thế kỷ XIX và đầu thế kỷ XX, nghiên cứu tế bào được tiến hành mạnh mẽ. Tiếp
theo là những khám phá các cấu trúc siêu hiển vi nhờ phát minh ra kính hiển vi điện tử (năm
1932) bởi giáo sư Ruska, tiến sĩ vật lý điện tử, và phân tích cấu trúc bằng tia Rơnghen, mở
đầu cho việc nghiên cứu sinh học phân tử. Do vậy, cấu tạo và chức năng đã trở thành một thể
thống nhất, không có ranh giới rõ ràng nữa.
Ở Việt Nam, các công trình nghiên cứu hình thái giải phẫu còn ít. Dưới thời Pháp
thuộc, ở Việt Nam chỉ có công trình nghiên cứu về giải phẫu gỗ của H.Lecomte và sau
khi miền Bắc được giải phóng năm 1954 thì việc nghiên cứu và giảng dạy hình thái giải
phẫu được chú ý ở các trường phổ thông và đại học. Hiện nay cũng có các công trình
nghiên cứu cấu tạo gỗ, đặc biệt là gỗ cây rừng ngập mặn miền Bắc và một số công trình
nghiên cứu sâu về hình thái, giải phẫu một số loài, chi, họ thực vật ngành Hạt kín của các
tác giả Việt Nam có giá trị về lý thuyết cũng như ứng dụng để phục vụ công nghiệp hoá,
hiện đại hoá đất nước.
IV. Quan hệ giữa hình thái giải phẫu thực vật với các môn học khác
- Hình thái giải phẫu thực vật là môn học cơ sở. Nó cung cấp các kiến thức cơ sở
cho nhiều môn học khác trước hết là phân loại và sinh học phát triển cá thể thực vật thuộc
bộ môn thực vật học.
- Sinh lý học thực vật được nghiên cứu các chức năng sống trên cơ sở các đặc
điểm hình thái giải phẫu. Qua đó thấy được mối liên hệ thống nhất giữa cấu tạo và chức
năng.
- Sinh thái học thực vật nghiên cứu sự tác động qua lại giữa thực vật và môi
trường sống. Nhờ các dấu hiệu biến đổi về hình thái, giải phẫu của các cơ quan cây khác
nhau của cá thể, quần thể mà giải thích sự thích nghi khác nhau cùng với các quy luật
hình thành các hệ sinh thái, các biôm của sinh quyển
- Địa lý thực vật nghiên cứu sự phân bố thực vật tại các vùng địa lý sinh học trên
cơ sở nghiên cứu các dấu hiệu hình thái giải phẫu của những dạng thực vật đặc trưng hiện
nay cũng như các đại địa chất trước đây, cùng với các quy luật phát tán loài và các khu hệ
thực vật.
- Cổ thực vật học nghiên cứu hình thái giải phẫu dạng hoá thạch từ các thời đại
địa chất trước đây. Các di tích hình thái giải phẫu của thực vật đã chết là rất cần thiết cho
việc xác định lịch sử phát triển thực vật, đồng thời cung cấp những dấu hiệu xác định
tuổi các tầng của lớp vỏ trái đất.
- Bảo vệ thực vật nghiên cứu chống bệnh cho cây trồng trên cơ sở các kiến thức
hình thái giải phẫu để biết các loài gây bệnh như vi khuẩn, nấm hay vi rút và sự phản ứng
của các tế bào, mô, cơ quan của cây trồng đối với sự xâm nhập của các loài ký sinh.
- Trồng trọt cũng được nghiên cứu trên cơ sở các đặc điểm hình thái giải phẫu của
cây trồng, các sản phẩm nông nghiệp, của các giống cây, các sản phẩm nông nghiệp phục
vụ cho công nghiệp Lâm nghiệp cũng được nghiên cứu trên cơ sở đặc điểm hình thái
giải phẫu cây rừng, các giống cây trồng rừng, các sản phẩm gỗ, phân loại gỗ, phân loại
cây rừng
- Phương pháp giảng dạy bộ môn thực vật ở Đại học và Phổ thông dựa trên cơ sở
kiến thức thực vật được xác định để giảng dạy ở Đại học và Phổ thông và để phục vụ
giảng dạy cho các bộ môn khác.
V. Phương pháp nghiên cứu bộ môn hình thái giải phẫu thực vật
Phương pháp nghiên cứu hình thái giải phẫu thực vật là quan sát, mô tả, so sánh
và trên cơ sở các sự kiện đã thu thập được mà phân tích, tổng hợp, để đi đến suy diễn
hoặc suy diễn giả thiết, nhằm tránh sự mô tả một cách giản đơn, cóp nhặt một cách không
cần thiết mà phải đòi hỏi nghiên cứu các sự kiện một cách sâu sắc trên cơ sở một học
thuyết nhất định. N.K. Kolxov đã nói: “Làm việc với những lý thuyết không chính xác có
thể bác bỏ được, còn hơn là không có một lý thuyết nào, khi đó, không biết nên chứng
minh và bác bỏ cái gì”.
Trong phương pháp nghiên cứu hình thái giải phẫu biết kết hợp quan sát tiến hành
trong điều kiện tự nhiên với việc nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, để so sánh các mẫu
thu thập được, phân tích tổng hợp và rút ra kết luận. Phương pháp thực nghiệm là rất
quan trọng khi nghiên cứu sự phát sinh, phát triển của các cơ quan trong điều kiện tương
ứng. Nghiên cứu hình thái giải phẫu có thể tiến hành trên cơ thể chết hoặc trên cơ thể
sống ở những cơ quan đang hình thành hay đã trưởng thành, phải theo dõi trong quá trình
phát triển cá thể hay trong phát sinh loài.
Sự nghiên cứu tế bào, mô và cơ quan phải tiến hành nghiên cứu hiển vi hay siêu
hiển vi. Người ta có thể sử dụng phương pháp ngâm mủn hoặc làm tiêu bản hiển vi. Có
lát cắt mỏng dày đến micromet hoặc siêu hiển vi, lát cắt có độ dày đến nanomet. Các lát
cắt theo một hướng nhất định trong không gian (theo mặt phẳng ngang, dọc hay tiếp
tuyến). Để nghiên cứu sự phát triển mô, cơ quan người ta phải tiến hành làm các tiêu bản
liên hoàn, trong các giai đoạn kế tiếp nhau. Đồng thời cũng phải biết xử lý các mẫu vật
với các chất định hình phù hợp, để không làm hư hỏng các cấu trúc bên trong tế bào. Để
nghiên cứu cấu trúc tế bào, mô trong các cơ quan khác nhau, thì cần phải tiến hành
nhuộm màu khác nhau, bởi vì tế bào, mô có cấu trúc khác nhau thì bắt màu khác nhau.
Ngoài ra, người ta cũng dùng các phản ứng hoá học xảy ra trên các bản cắt gọi là phương
pháp phân tích vi hoá học, để mà nhận biết các thành phần có trong tế bào, mô. Đối với
hình thái học thực nghiệm, người ta sử dụng phương pháp nuôi cấy mô trên vitrô. Bằng
cách đó, người ta có thể nuôi cấy mô được cắt rời từ cây ra trong thời gian hàng chục
năm mà vẫn tiếp tục phát triển và hình thành tế bào, mô, cơ thể mới. Điều đó, giúp ta hiểu
được các quy luật điều khiển sự tạo thành tế bào và mô trong quá trình phát triển cá thể.
Muốn nghiên cứu cấu trúc hiển vi hay siêu hiển vi, thì phải chế tạo các dụng cụ
phóng đại, dựa trên cơ sở, năng lượng bức xạ sản sinh ra tỷ lệ nghịch với độ dài bước
sóng. Năng lượng bức xạ càng lớn thì độ phóng dại càng lớn. Tất cả các bức xạ điện từ
đều có thể sử dụng nó, để chế tạo dụng cụ phóng đại (bức xạ Rơnghen, sóng cực ngắn
điện tử, tia tử ngoại (10-380nm), các tia sáng thấy (380-780nm), tia hồng ngoại (trên
780nm). Các kính hiển vi sử dụng tia sáng thấy, có độ phóng đại tối đa trên ba nghìn lần,
nhưng trong nghiên cứu người ta chỉ sử dụng độ phóng đại trên dưới một vài nghìn lần.
Từ các tia sáng thấy người ta cũng có thể chế tạo các loại kính hiển vi phân cực để nghiên
cứu cấu tạo tinh thể, kính hiển vi tương phản pha để nghiên cứu tế bào sống, kính hiển vi
đáy đen để nghiên cứu cấu trúc siêu vi, kính hiển vi chiếu sáng phía trên, kính hiển vi kép
để nghiên cứu hình thái, các vật thể có cấu tạo không gian ba chiều
Để nghiên cứu, phát hiện các chi tiết cấu tạo hiển vi nhỏ hơn thì phải sử dụng các
tia có bước sóng ngắn hơn, như kính hiển vi tử ngoại, khả năng phân ly của kính là
100nm, tia Rơnghen có thể phân biệt cấu trúc vật chất sống dưới 1nm, kính hiển vi điện
tử có khả năng phân ly là 0,2nm. Người ta có thể cải tiến kính hiển vi điện tử để nâng độ
phóng đại từ 4 vạn lần lên một triệu lần.
Hiện nay, các ông Binning và Rohrer đã chế tạo thành công kính hiển vi hiệu ứng
đường hầm (1982), cho phép nhìn thấy vật chất có khoảng 0,01nm, nghĩa là bằng một
phần mười đường kính trung bình của mỗi nguyên tử.
Ngoài ra, trong nghiên cứu hình thái giải phẫu thực vật, người ra dùng máy vi
quang phổ để kiểm tra định lượng, phương pháp phóng xạ và tự ghi cho phép xác định
được cấu trúc sinh hoá tế bào, các ly tâm siêu tốc để phân tích các tổ hợp cấu thành tế
bào, máy vi phẫu để tiến hành giải phẫu hiển vi tế bào, tách và nuôi cấy tế bào, phương
pháp sắc kí, phương pháp điện di hay đánh dấu các phân tử của tế bào bằng các đồng vị
phóng xạ và các chất kháng thể để nghiên cứu các đại phân tử
Với các thành tựu nghiên cứu ngày càng hiện đại, cho phép con người khám phá
bản chất của vật chất sống cũng như các cơ chế của hiện tượng sống, hiểu rõ sự khác
nhau giữa vật chất không sống và vật chất sống.
Chương 1
TẾ BÀO
I. Khái niệm tế bào
Tế bào là đơn vị cơ sở của sự sống, bao gồm vật chất sống và không sống, tác động
qua lại với nhau và thống nhất với nhau bởi ba quá trình: Chuyển hoá vật chất, chuyển hoá
năng lượng và chuyển hoá thông tin. Các đặc tính sống chỉ biểu hiện đầy đủ, thống nhất,
đồng bộ, hài hoà ở mức tổ chức tế bào và ở các mức độ tổ chức cao hơn.
Ở giai đoạn rất sớm của sự tiến hoá sự sống, đã chỉ ra rằng, trang bị cơ bản, bắt
buộc được thiên nhiên chọn lọc, đó phải là tế bào. Sự sống được bắt đầu thể hiện dưới
dạng hình thái cấu tạo tế bào nguyên thuỷ, cực kỳ đơn giản, tương tự các dạng tiền thân
tế bào.
Trong quá trình tiến hoá từ tế bào sinh vật tiền nhân (prokaryota) đến tế bào sinh
vật nhân thực (eucaryota), tế bào cấu tạo ngày càng phức tạp, phân hoá nhiều bào quan
với các chức năng chuyên biệt khác nhau, đạt đến mức chuyên hoá hình thái đa dạng và
chức năng cao, phong phú.
Thuật ngữ tế bào (cellula, tiếng la tinh có nghĩa là căn buồng nhỏ) được Robert
Hooke người Anh đưa ra vào thế kỷ 17. Ông là người đầu tiên sử dụng kính hiển vi
quang học, quan sát các lát cắt mỏng nút chai, thấy có nhiều ô nhỏ giống như tổ ong, mỗi
ô nhỏ ông gọi là tế bào (hình 1). Thực ra, các ô mà ông quan sát được ở mảnh bần nút
chai, chỉ là vách bao quanh tế bào thực vật đã chết. Sau này ông đã nhận biết được tế bào
ở những mô thực vật khác và thấy các ô tế bào sống đều chứa đầy chất "dịch". Trải qua
hai thế kỷ, nhờ kính hiển vi ngày càng hoàn thiện, người ta ngày càng chú ý tới chất
nguyên sinh và thể vùi của nó. Người ta cho rằng chất nguyên sinh là phần chính của tế
bào, còn vách là sản phẩm tiết từ chất nguyên sinh của tế bào thực vật, cũng như tế bào
nấm. Tế bào động vật thường không có vách.
Chất nguyên sinh có nghĩa là thành phần sống bao gồm tế bào chất, các bào quan
và nhân. Năm 1880, Hanstein đưa ra thuật ngữ "thể nguyên sinh" để chỉ một đơn vị chất
nguyên sinh chứa trong tế bào. Như vậy, tế bào thực vật, tế bào nấm là thể nguyên sinh
có vách bao bọc bên ngoài, còn thể nguyên sinh của tế bào động vật không có vách bao
bọc bên ngoài.
Những nghiên cứu về sau, người ta đã khám phá được các thành phần của thể
nguyên sinh. Năm 1831, Robert Brown đã phát hiện nhân trong tế bào. Năm 1846 Hugo
Von Mohl đã tìm thấy có sự khác nhau giữa chất nguyên sinh và dịch tế bào, năm 1862
Kolliker đã phân biệt được tế bào chất bao quanh nhân. Tiếp theo là những khám phá về
nhiều chi tiết hiển vi và siêu hiển vi khác nhau, đầu tiên với kính hiển vi quang học như
các lạp thể, ty thể, nhiễm sắc thể, phân bào nguyên phân, giảm phân và sau này ở thể
kỷ 20 với kính hiển vi điện tử như ribôxôm, mạng lưới nội chất, ADN, gen được phát
minh.
Hình của Robert Hooke trong cuốn sách" Hình hiển vi" của ông xuất bản năm 1665. Trong cuốn
sách này Hooke đã mô tả nhiều đối tượng trong số các đối tượng mà ông đã nghiên cứu bằng
kính hiển vi do ông thiết kế
Hình 2. Sơ đồ cấu tạo hiển vi (b) và siêu hiển vi (c) tế bào thực vật
sf = vách tế bào, pd= sợi liên
bào, pl = màng ngoại chất; ER = mạng lưới nội chất;
sm = nhân tế bào; mh = màng kép nhân; r = ribôxôm; n = hạch nhân ;
m = ti thể ; sz = thể cầu ; d = dictyoxôm ; P = lục lạp ; v = không bào; L = lipit.
Người ta phân biệt trong tế bào có hai nhóm thành phần: chất nguyên sinh và
không phải chất nguyên sinh. Theo thói quen, người ta mô tả những thành phần của nhóm
chất nguyên sinh là chất sống, còn nhóm thành phần không phải chất nguyên sinh là chất
không sống. Rõ ràng là không thể vạch ra một ranh giới rõ rệt giữa thành phần sống và
không sống, bởi vì trong tế bào, có thể chuyển hoá từ chất không sống trở thành chất
sống và ngược lại, mặt khác trong tế bào, thành phần chất nguyên sinh tác động qua lại
với thành phần không phải chất nguyên sinh tạo nên sự sống của tế bào.
Như vậy, tế bào có thể xác định như một thể nguyên sinh có hoặc không có vách
bao bọc, có liên quan với các hoạt động sống của tế bào.
Ở tế bào sinh vật tiền nhân, "nhân", nhiễm sắc thể ở trạng thái phân tán chưa có
màng kép nhân bao bọc đó là tế bào nhân sơ, ở tế bào bào sinh vật nhân thực, các nhiễm
sắc thể được bao bọc trong màng kép nhân, đó là tế bào nhân chuẩn (nhân thực).
Trong quá trình phát triển, một số tế bào, mô có nhiều hơn một nhân như trường
hợp của các tế bào cọng bào hay hợp bào, chẳng hạn như ở một số tảo và nấm. Thể bào
tử của nấm bậc cao, tế bào thường có hai nhân, mô, phôi nhủ của một số cây Hạt kín hoặc
phôi của hạt trần có nhiều nhân. Trạng thái nhiều nhân cũng có thể xảy ra trong quá trình
phát triển của tế bào có kích thước lớn như sợi hoặc ống nhựa mủ. Người ta cho rằng ở
một số cấu trúc nhiều nhân, mỗi nhân được tế bào chất bao bọc xung quanh gọi là "sinh
vị" và toàn bộ cấu trúc này là một tổ hợp của các đơn vị chất nguyên sinh gọi là cọng
bào. Còn trường hợp thể bào tử nấm nhầy nhiều nhân, do các tế bào một nhân hợp lại với
nhau gọi là hợp bào.
II. Thành phần, cấu tạo của tế bào
1.Hình dạng và kích thước tế bào
Hình dạng và kích thước của tế bào thực vật nhân thực rất đa dạng. Trừ cơ thể có
diệp lục nhân thực đơn bào (Protista), và một số lớn thực vật bật thấp đại đa số trường
hợp cơ thể thực vật đa bào (plantae), phân hóa nhiều loại mô khác nhau, vì vậy có nhiều
loại tế bào với hình dạng và chức năng khác nhau.
Tế bào mô phân sinh thường nhỏ, chứa đầy chất nguyên sinh, dưới kinh hiển vi
quang học thường không thấy được không bào. Sự không bào hóa đi cùng với sự sinh
trưởng của tế bào. Hình dạng và kích thước tế bào là đặc trưng cho từng loại mô cấu tạo
nên cơ thể hoặc cho các cơ thể khác nhau.
Tế bào mô phân sinh thường có hình khối nhiều mặt (14, 16, 18 mặt). Trong quá
trình sinh trưởng, từ các tế bào mô phân sinh, phân hóa thành hai kiểu: Kiểu tế bào mô
mềm (parenchyma) có chiều dài, chiều rộng không khác nhau mấy đặc trưng cho mô
mềm dự trữ, mô mềm vỏ v.v , ngược lại, kiểu tế bào hình thoi (prosenchyma) có chiều
dài gấp nhiều lần chiều rộng, đặc trưng cho các mô dẫn truyền, các tế bào sợi thuộc mô
cứng v.v
Độ lớn tế bào cũng rất khác nhau, thông thường từ 10m – 100m. Cũng có tế
bào đạt được 200m hoặc hơn, có thể thấy được mắt thường. Tế bào nhân thực có kích
[...]... (hình 13) Thể sao có trong các tế bào động vật, thực vật đơn bào bao gồm các trung tử, khối vật chất vô định hình bao quanh trung tử và các vi quản thể sao phát ra từ trung thể Nó có chức năng kiểm tra sự định vị của các bào quan trong tế bào và tác động qua lại với màng Các thoi phân bào của động vật và thực vật đơn bào được hình thành từ trung thể, còn ở thực vật bậc cao các thoi phân bào được hình. .. lớn thực vật đều có lạp thể - là một thể nhỏ mà ở đó diễn ra sự tổng hợp hoặc tích luỹ các chất hữu cơ Ở thực vật bậc thấp chỉ chứa một hoặc hai lạp có hình dạng khác nhau và khác với lục lạp có dạng bầu dục của thực vật bậc cao, có tên gọi là sắc thể, trên chúng có hạch tạo bột để tổng hợp tinh bột Mặc dù các lạp thể có khác nhau về hình thái cấu trúc và chức năng, chúng có quan hệ với nhau qua sự hình. .. các enzim phân huỷ lipit thực vật thành đường nuôi cây con Bào quan này chỉ có ở thực vật Có thể nói glyoxysom là peroxysom của thực vật 2.3.3 Tính chất sinh lý của tế bào chất + Tính thấm Nồng độ các chất tập trung bên trong tế bào cao hơn môi trường ngoài Nếu không có màng bao bọc giữ lại, các chất bên trong sẽ khuyếch tán ra môi trường bên ngoài Như vậy, màng tế bào là vật cản duy trì trật tự hoá... hóa nhiều bào quan khác nhau ( xem hình 2) 2 Thành phần cấu tạo của tế bào 2.1 Vách tế bào 2.1.1 Thành phần hóa học của vách tế bào Sự có mặt vách xenluloza của tế bào bao phủ lên bề mặt màng ngoại chất là một trong những đặc trưng để phân biệt các tế bào thực vật và tế bào động vật Ngoại lệ, thực vật cũng có tế bào không có vách xenluloza (các giao tử) và tế bào động vật có vách tương tự vách xenluloza... lại trong các phức hệ phân tử của nhiều bào quan với những chức năng chuyên biệt khác nhau để hình thành tế bào nhân thực Đó là sự khác biệt rất cơ bản giữa tế bào sinh vật nhân sơ và tế bào sinh vật nhân thực 2.3.1 Tính chất lý học và thành phần hóa học của tế bào chất + Thể trong suốt là thành phần không có hình thái cấu trúc của tế bào chất, nó là nền đồng nhất, trong suốt chứa mạng lưới tua vách... định hình kiểm soát hình dạng và đồng thời hỗ trợ cho sự vận động không những bên trong mà cả bản thân tế bào Bộ khung trong tế bào là thành phần của tế bào chất, có thể quan sát dưới kính hiển vi huỳnh quang hoặc dưới kính hiển vi điện tử Chúng có chức năng sau: - Tạo ra hình dáng đặc trưng cho các kiểu tế bào và mô - Hình thành các thể sao để định vị các tổ chức bên trong tế bào (tế bào động vật) - Hình. .. Vách tế bào làm cho hình dạng của tế bào và kết cấu mô hết sức phong phú, nó có chức năng nâng đỡ, bảo vệ tế bào sống hay tế bào đã chết (mô cứng, quản bào, mạch thông) Vì vậy, mà người ta xem vách tế bào như bộ khung sườn bên ngoài của tế bào, chúng giúp thực vật ở cạn chống lại sự tác động của lực cơ học, bảo vệ sinh học, chống mất nước Để thực hiện chức năng nâng đỡ thì thực vật tiến hành theo hai... dưỡng và làm cho thực vật đa bào trở nên cứng rắn, nhờ vậy, khi thực vật tiến lên cạn, cơ thể có thể vươn mình đứng thẳng lên được trong không khí + Đối với những tế bào chết, do vách tế bào dày lên gấp bộ, bảo đảm cho các cơ quan có độ cứng rắn, thực hiện chức năng nâng đỡ Vách tế bào còn giữ vai trò trong một số hoạt động hấp thu, thoát hơi nước, di chuyển và tiết Trong quá trình hình thành vách,... nguyên liệu vách đã tinh vi, chính xác hơn và việc sử dụng kính hiển vi phân cực, tia X, kính hiển vi điện tử đã trở thành hiện thực để nghiên cứu cấu trúc siêu hiển vi của vách tế bào 2.1.2 Cấu tạo hiển vi và siêu hiển vi của vách sơ cấp và thứ cấp tế bào thực vật nhân thực + Ở thực vật, mỗi tế bào trong cùng một mô, đều có vách riêng của nó và kết dính với các tế bào bên cạnh bởi chất gian bào Những tế... gọi là các tiền lạp thể Từ tiền lạp thể hình thành các lạp khác nhau (hình 22) Trong các lạp, các ADN vòng chúng tiến hành sao mã và phân chia theo kiểu trực phân Theo chủng loại phát sinh các lạp có hai quan điểm khác nhau: - Quan điểm phát triển: trong quá trình tiến hoá từ sinh vật tiền nhân đến sinh vật nhân thực, các lạp được phân hoá trong tế bào chất, để thực hiện các chức năng quang hợp, dự trữ . hình thái giải phẫu thực vật Hình thái giải phẫu học thực vật là một khoa học chuyên nghiên cứu về hình thái, cấu tạo và tổ chức của hệ thống sống. Đối tượng của hình thái giải phẫu thực vật. phẫu thực vật Trong lịch sử phát triển của thực vật học, thì hình thái giải phẫu thực vật phát triển tương đối sớm. Hơn 2.300 năm trước đây, Theophraste được gọi là người sáng lập môn thực vật. tế bào 1 .Hình dạng và kích thước tế bào Hình dạng và kích thước của tế bào thực vật nhân thực rất đa dạng. Trừ cơ thể có diệp lục nhân thực đơn bào (Protista), và một số lớn thực vật bật thấp
Ngày đăng: 02/04/2014, 18:20
Xem thêm: Hình thái-giải phẩu thực vật pptx, Hình thái-giải phẩu thực vật pptx