第一章植物细胞和组织

1第一章植物细胞和组织一、植物细胞（一）细胞及细胞学说1、细胞：是组成生物有机体的形态结构和功能的基本单位。2、细胞学说：1838~1839年由德国植物学家M.J.Schleiden和动物学家T.Schwann提出。其内容为：植物和动物的组织都是由细胞组成；所有的细胞是由细胞分裂或融合而来；卵和精子都是细胞；一个细胞可以分裂而形成组织。细胞学说被被恩格斯评价为19世纪三大发明之一。（二）原核细胞和真核细胞1、原核细胞是细胞中较为原始的一类细胞，没有真正的细胞核，即没有核膜将它的遗传物质与细胞质分开，只有一个由裸露的环状DNA分子构成的拟核体。细胞器种类和数量较真核细胞简单。蓝藻和细菌是原核细胞的典型代表，此外支原体、衣原体、放线菌等也都是原核细胞。2、真核细胞：有真正的细胞核，遗传物质被包被在核膜内，细胞器种类、数量相对丰富。（三）原生质及原生质体1、原生质：是构成细胞生活物质的总称。即植物细胞除细胞壁以外的其他组成部分。2、原生质体：是细胞壁以内有生命的部分，由原生质分化而来，可分为细胞膜（质膜）、细胞质和细胞核三部分。（四）显微结构和亚显微结构：1、显微结构：是指在光学显微镜下呈现的细胞结构。2、超微结构：在电子显微镜下看到的更精细的结构称为超微结构或亚显微结构。（五）植物细胞的基本结构：植物真核细胞是由细胞膜、细胞核、细胞质和细胞壁四部分构成。1、细胞膜及内膜系统：（1）细胞膜又称质膜，细胞的重要组成部分之一。是与细胞壁紧密相连,包在细胞质外的一层薄膜，由磷脂双分子层和镶嵌在其上的蛋白质构成。具有保护、选择性透过、吞噬、信息传递、识别等功能。细胞膜在电镜下是一种由三层结构组成的单位叫做单位膜，单位膜中各种组成成分的结合方式，现在较为广泛接受的模型是“膜的流动镶嵌模型”。（2）内膜系统：细胞质中存在着许多由膜构成的细胞器或结构，它们彼此相关，甚至连通，组成一个庞大而又精密复杂的系统，这个系统称为内膜系统。细胞的内膜系统为真核细胞所特有，而且也是真核细胞所必需的。在生物进化过程中，内膜系统在原生质体中起分隔、区域化的作用。被膜分隔的不同小区，特化为不同的细胞器，从而实现细胞内的区域分工，使得在“细胞”——这样一个极小的空间中能同时进行多种不同的生化反应。内膜系统巨大的表面，又使各种酶定位于不同的空间，保证了一系列复杂的生化反应能有序地、高效地进行。同时，内膜系统还与质膜相连，相邻细胞的内膜系统通过胞间连丝也互相沟通，这就提供了一个细胞内及细胞间的物质和信息的运输系统，从而使多细胞有机体能成为协调的统一整体。2、细胞核：是真核细胞的重要组成部分，细胞内的遗传物质DNA，几乎全部存在于核内，它控制着蛋白质的合成，控制着细胞的生长和发育，是细胞的控制中心。它的结构为：（1）核膜：是物质进出细胞核的门户，起着控制核与细胞质之间物质交流的作用。在电子显微镜下可观察到它是由双层单位膜组成，外膜表面有大量核糖体附着，且常与粗糙内质网相连，内膜与染色质紧密联系，两层膜之间具间隙，叫核周间隙。核膜上还有许多小孔，称为核孔，它是大分子物质进出细胞核的通道，核孔能随着细胞代谢状态不同进行启闭。2（2）核质：分为染色质和核液。染色质易被碱性染料着色，染色深的部分称异染色质，染色较浅的部分称常染色质。染色质是由许多称为核小体的基本单位组成的串珠状结构。核液是充满核内空隙的无定形的基质。（3）核仁：是折光性很强的匀质小体，细胞核中一般为1~2个，也有多个的。核仁是核内合成和贮藏rRNA的场所。3、细胞质：细胞质是质膜以内细胞核以外的原生质，由半透明的胞基质和分布于其中的多种细胞器和细胞骨架系统组成。（1）基质：是细胞质中除细胞器以外的半透明的原生质胶体、可进行胞质运动（旋转或循环运动），是代谢的重要场所。（2）细胞器：是悬浮于胞基质之中、具有一定形态结构和功能的亚细胞结构单位。根据结构及功能不同，可分为双层膜结构、单层膜结构、无膜结构的细胞器。A、质体：是植物所独有的一种细胞器，具双层膜结构，成熟的质体具有合成和积累同化产物的功能。根据所含色素的不同，将其分为白色体、叶绿体、有色体。白色体：不含色素，多存在于幼嫩组织、储藏组织和植物表皮组织中，具有储藏物质的功能，根据储藏物质的不同，将其分为三种：储藏淀粉的称为造粉体；储藏蛋白质的称为造蛋白体；储藏脂类的称为造油体。是淀粉、脂肪、蛋白质积累的中心。叶绿体：是进行光合作用的质体，只存在于植物的绿色细胞中。叶绿体含有叶绿素、叶黄素和胡萝卜素，具有同化功能。有色体：含有叶黄素和胡萝卜素，由于二者的比例不同，可分别呈黄色、橙色或橙红色，它经常存在于果实、花瓣、或植物体的其他部分。有色体能积聚淀粉和脂类，在花和果实中具有吸引昆虫和其他动物传粉及传播种子的功能。B、线粒体：是具有双层膜的细胞器，呈颗粒状，主要进行呼吸作用，提供和传递能量。C、内质网：是具有单层膜的细胞器，外形呈扁平囊状或管状，具有合成、包装、运输代谢产物，形成其他细胞器的功能。根据其上有无核糖体的附着，将其分为粗糙内质网和光滑内质网。D、高尔基体：是具有单层膜的细胞器，是由一叠扁平的囊所组成的结构。具有合成与分泌多糖等物质，参与细胞壁的形成等功能。E、溶酶体：是具有单层膜的细胞器，外形呈颗粒状，其内含60多种水解酶，具有异体吞噬、自体吞噬和自溶作用。F、微体：是由单层膜构成的球状的细胞器，根据其所含酶的不同，将其分为过氧化物酶体和乙醛酸循环体两种，前者与光呼吸有关、后者与脂肪代谢有关。G、液泡：是具有单层膜的细胞器，分为液泡膜和细胞液。具有调节细胞渗透压与膨压；参与细胞内物质的积累与移动；参与大分子物质的降解等功能。H、核糖体：是非膜结构的细胞器，主要构成成分是核酸和蛋白质。是细胞合成蛋白质的场所。由大、小两个亚基组成。I、微梁系统：由微管、微丝和中间纤维等在细胞中相互交织，形成的一个网状的结构，成为细胞内骨骼状的支架。它可使细胞具有一定的形状，并参与胞质运动、染色体移动、物质的运输等。微管、微丝是细胞内非颗粒状的、无膜包被的细胞器。4、细胞壁：是包围在植物细胞原生质体外面的一个坚韧的外壳。它是植物细胞特有的结构，与液泡、质体一起构成了植物细胞与动物细胞相区别的三大结构特征。它是原生质体生命活动中所形成的多种壁物质加在质膜外围而形成的。细胞壁具有保护原生质体，维持细胞形状，对器官起一定的支持作用，参与植物体吸收、分泌、蒸腾及细胞间运输等功能，对调节细胞的生长和细胞间的识别等重要生理活动也起一定作用。3（1）细胞壁分层：细胞壁从外到内可分为三层。胞间层（果胶层、中层）：为相邻两个细胞共有的一层，成分为果胶质。初生壁：在胞间层以内，成分为纤维素、半纤维素、果胶质。为生活细胞所具有。次生壁：在初生壁内侧（厚的又可分为外、中、内三层），具有次生壁的细胞其内原生质体消失，为死细胞；成分以纤维素为主，并常常含有木质素等。（2）初生纹孔场：是指植物细胞壁的初生壁上，存在的较薄的凹陷区域。（3）纹孔：植物细胞壁上的结构单位，植物细胞在形成次生壁时，有一些部位不沉积壁物质，因此形成一些间隙，这种在次生壁形成过程中未增厚的部分称为纹孔。它是由纹孔腔和纹孔膜构成，根据纹孔的形状，把纹孔分为单纹孔和具缘纹孔（它的次生壁穹出于纹孔腔上，形成一个穹形的边缘，从而使纹孔口明显减小）两个类型。（4）胞间连丝：是穿过细胞壁的原生质细丝。它是细胞原生质体之间物质和信息直接联系的桥梁，是多细胞植物体成为一个结构和功能上统一的有机体的重要保证。（六）后含物：是植物细胞新陈代谢过程中产生的,存在于细胞质中的一些非原生质物质,它包括植物细胞储藏物质、中间产物及其代谢的废物等。后含物种类如下：1、淀粉：是细胞内碳水化合物的主要储存形式，在细胞中以颗粒状态存在，称为淀粉粒。在光学显微镜下可看到淀粉粒的脐和轮纹。淀粉粒分单粒、复粒、半复粒三种类型。淀粉粒的形状大小，可作为鉴定植物种类的依据。淀粉遇碘呈蓝色反应。2、蛋白质：细胞中的贮藏蛋白质呈固体状态，生理活性稳定。贮藏蛋白质在细胞中可以是结晶的或无定形的，无定形的蛋白质常被一层膜包被成圆球状的颗粒，称为糊粉粒，有时它们集中分布在某些特殊的细胞层，特称为糊粉层。贮藏蛋白质遇碘呈黄色反应。3、脂类：常温下，固态称脂肪，液态称油，含热量高，主要存在于油料植物的胚、胚乳、花粉及一些贮藏器官中。遇苏丹——Ⅲ或苏丹——Ⅳ呈橙红色。4、晶体：在植物细胞中，无机盐常形成各种结晶体（单晶、簇晶、针晶等）沉淀于液泡中。常见的有草酸钙结晶，少数植物也有碳酸钙晶体和二氧化硅晶体。5、单宁：是酚类化合物的衍生物，呈黄、红、棕色颗粒。6、色素：植物细胞中的色素主要有两类。一类是光合色素，是存在于质体中的叶绿素、类胡萝卜素等；另一类是类黄酮醇色素，是存在于液泡中的一类水溶性色素。（七）细胞的繁殖1、细胞周期：是指持续分裂的细胞，从结束一次分裂开始，到下一次分裂完成为止的一个过程。细胞周期包括间期和分裂期。2、细胞分裂的方式：有丝分裂、无丝分裂、减数分裂。（1）.有丝分裂：又称间接分裂。是高等植物细胞分裂最普遍的一种分裂方式。一般分为核分裂和胞质分裂，在分裂间期染色体进行复制，因此，分裂完成后，两个子细胞的染色体数目与母细胞的相同。有丝分裂的过程：间期：G1期：DNA合成前期，或称复制前期；RNA合成。S期：DNA合成期或称复制期；DNA复制，组蛋白合成。G2期：DNA合成后期或称复制后期；RNA、微管蛋白合成，能量准备。分裂期：包括核分裂和胞质分裂：前期：染色质螺旋化形成染色体，核仁、核膜消失。中期：纺锤体形成、染色体、着丝点排列在赤道面上。后期：着丝点分开，染色单体分别向两极移动。末期：染色体解螺旋成染色质，核仁、核膜重新出现，胞质分裂形成两个子细胞。（2）无丝分裂：又称直接分裂。细胞分裂时核先伸长，横缢或以出芽的方式形成两个细胞核，两核间出现新壁。此过程简单、快速，不出现染色体和纺锤丝。4（3）减数分裂：发生在花粉母细胞产生单核花粉粒和胚囊母细胞产生单核胚囊的时候，由两次连续的分裂组成，经过减数分裂，一个母细胞产生四个子细胞，其细胞内染色体数目比母细胞减少一半。（八）植物细胞的生长和分化1、植物细胞的生长：表现在体积明显扩大和内部结构的明显变化。细胞最后能生长的大小，随植物的种类和细胞的类型而定。2、植物细胞的分化：在多细胞的有机体内，细胞经过分裂、生长，然后发生形态结构和生理功能的特化。细胞分化有利于提高各种生理功能和效率，因此，细胞分化是进化的表现。3、细胞脱分化：是指植物体内已成熟的、分化程度浅的细胞，还具有潜在的分裂能力，在一定发育时期或条件下，又可恢复到具有分裂能力的分生组织细胞状态，这种现象称为脱分化。4、细胞的全能性：是指植物体的每一个生活的细胞，在适当的条件下，具有由单个细胞经分裂、生长和分化形成为一完整植株的全部遗传潜力，称为细胞的全能性。二、植物的组织（一）组织的概念：是指在个体发育中，具有相同来源（即由同一个或同一群分生细胞生长、分化而来的）同一类型，或不同类型的细胞群组成的结构和功能单位。根据发育程度不同植物组织可分为分生组织和成熟组织两大类。（二）组织的类型1、简单组织和复合组织根据组织构成的细胞类型可将组织分为简单组织和复合组织。简单组织：是由一种类型的细胞构成的，如薄壁组织是由一类薄壁细胞构成的。复合组织：是由多种类型的细胞构成的，如周皮、木质部、韧皮部、维管束等。2、分生组织和成熟组织根据发育程度、结构、功能不同，可将组织分为分生组织和成熟组织两大类型。分生组织：位于植物特定部位，具有持续性和周期性细胞分裂能力的细胞组成的组织，能分裂产生新的细胞增加到植物体中，使植物体生长。（1）按来源分：A、原分生组织：位于根、茎生长点最先端，由胚性原始细胞和经胚性原始细胞分裂衍生的细胞组成，是其他组织的源泉。B、初生分生组织：由原分生组织衍生而来，具有很强的细胞分裂能力，位于根、茎的顶端，紧挨着原分生组织。初生分生组织由原表皮、基本分生组织、原形成层构成，其活动产生初生结构。C、次生分生组织：由成熟组织细胞脱分化转化而成，分布于有次生