植物细胞和组织.

•第一章植物细胞和组织教材内容•第一章植物细胞和组织•第一节植物细胞的形态结构•一、细胞是构成植物体的基本单位•二、植物细胞的形状和大小•三、植物细胞的结构•四、植物细胞的后含物•五、原核细胞和真核细胞•第二节植物细胞的繁殖•一、有丝分裂•二、无丝分裂•三、减数分裂1．了解细胞学说的提出在自然科学发展史上的重大意义。2．掌握构成细胞的化学成分，以及这些化学成分的重要作用。3．掌握细胞膜的结构及其主要功能，主要细胞器的结构和功能，细胞核的结构和功能。4．掌握细胞分裂对于生物体维持一切生命活动和延续物种的重要意义，细胞分裂的三种方式（无丝分裂、有丝分裂、减数分裂）特别是有丝分裂的过程和各个分裂时期的特点。5．通过做细胞有丝分裂的实验，观察和理解植物细胞有丝分裂的过程。重点、难点1．重点（1）细胞学说、原生质的概念；（2）构成细胞各种化合物的含量、存在形式和生理作用；（3）细胞结构和功能；（4）细胞质中细胞器的结构功能；（5）染色质（体）的结构和功能；（6）真核细胞和原核细胞的区别；（7）细胞分裂的意义和方式；（8）有丝分裂的过程、特点和意义。2．难点（1）细胞的结构和功能；（2）染色质与染色体的成分和两者的相互关系及细胞有丝分裂过程中，染色体和DNA的变化。在学习过程中要注意运用比较的方法，围绕染色体的均等分配这一中心，在染色体、DNA、细胞核、纺锤体等方面去掌握有丝分裂各个时期的主要变化。细胞是有生命的，活细胞不停地进行着新陈代谢，生物体的生命活动都要在细胞中进行，所以说，细胞既是生物体结构的基本单位，也是生物体功能的基本单位。只有首先弄清楚有关细胞的知识，才有可能使我们更深刻地理解以后将要讲述的一系列内容。植物细胞是构成植物体的基本单位是生命活动（功能）的基本单位细胞除病毒外的一切生物体的结构和功能的基本单位。是生命物质——原生质的存在形式。一个细胞就是一小团能够不断进行自我更新的原生质。这种原生质分化为细胞膜、细胞质、细胞核（或类核）和各种微细结构（细胞器）。通过细胞膜，细胞可与周围环境进行物质交换；通过细胞质内一套完整的代谢结构及其活动，不断进行细胞内成分的更新；通过细胞核（或类核）所具有的一套基因组，细胞可进行独立繁殖。可见，细胞是有膜包围的能进行不断更新和独立繁殖的一小团原生质。根据质膜外有无细胞壁和细胞质内有无叶绿体，将细胞分为：植物细胞动物细胞根据细胞的结构特点和进化关系，将细胞分为：原核细胞真核细胞第一节植物细胞的形态结构•一、细胞的发现及其意义•二、植物细胞的形状和大小•三、植物细胞的结构与功能•四、植物细胞的后含物•五、原核细胞与真核细胞一、细胞的发现及其意义•细胞是生物体的形态结构和生命活动的基本单位。单细胞植物如衣藻、细菌等。多细胞植物的个体中的所有细胞，在结构和功能上密切联系，分工协作，共同完成个体的各种生命活动。病毒、类病毒虽具有生命现象，但不具细胞结构。它只是外有一层由蛋白质组成的外壳，内面有核酸组成芯子，称病毒粒子。•细胞的发现：在1665年，英国学者虎克(胡克）（RobertHooke1635---1703年）用自己制造的显微镜观察软木切片，看到有很多像蜂窝一样的小室，就称为细胞。•荷兰科学家列文.虎克（霍克）AntonievanLeeuwenhoek1632—1723)•1680年当选英国皇家学会外籍会员，1699年被授予巴黎科学院通讯院士。参考资料·细胞的发现简史1665年，英国物理学家罗伯特·虎克（RobertHooke）设计了结构相当复杂的显微镜。有一次，他切了一块软木（木栓）的薄片，放在自己制造的显微镜下观察，看到这块软木片是由很多小室构成的，各个小室之间都有壁隔开，像蜂房似的。虎克给这样的小室结构取名为“细胞”。其实，软木是由死细胞构成的，只有细胞壁，没有原生质。在细胞发现以后的较长一段时间里，大家都把细胞壁看成是细胞的主要部分。例如，1671年，英国人格留（N·Grew）和意大利人马尔比基（M．Malpighi）同时发现细胞里充满了粘稠物质，他们虽然给这种粘稠物质以“粘质”的名称，可是认为这种物质不是主要的，主要的还是细胞外面的细胞壁。1831年，英国人布朗（R．Brown）发现植物的活细胞里都有一个特别稠密的结构，他给这个结构取名为细胞核，并且认为细胞核是细胞结构的一部分。可是，这时候人们仍然认为细胞壁是细胞的主要部分。罗伯特·虎克（1635～1703）英国物理学家，1665年用自己创造出的第一台能放大200倍的复式显微镜观察到了细胞，虎克从一小块清洁的软木上切下光滑的薄片，将它放置在一片黑色的载物板上，再用一个深度的平凸镜投光其上，于是他看到薄片全是多孔多洞的，像一个蜂窝，虎克首先把这些空隙叫做细胞，这个名称一直沿用至今。实际上，当时虎克看到的是死了的植物细胞残留的细胞壁，并由它围成封闭状的小室，中间充满了空气，富有弹性。但是，虎克的工作使人们对生物结构的认识，进入到细胞这个微观领域。虎克发表的图片世界上第一架显微镜是荷兰眼镜商Z.Jansen(1588---1628)于1604年创制的。用来观察跳蚤，故称为“跳蚤镜”。目前使用的显微镜有普通光学显微镜、暗视野显微镜、相差显微镜、荧光显微镜和电子显微镜等。光学显微镜技术•此技术在细胞学研究中起了重要作用，至今仍离不开•第一台有科研价值的显微镜是英国学者虎克（RobertHooke)•光学和电子显微镜成像原理•不管是何种显微镜，镜像的形成都需要三个基本要素:•①照明系统•②被观察的样品•③聚焦和成像的透镜系统普通复式光学显微镜组成光学放大系统照明系统机械和支架系统目镜物镜光源折光镜聚光镜滤光片目镜物镜聚光器光源分辨率(resolution)分辨率是指能分辨出的相邻两个物点间最小距离的能力，这种距离称为分辨距离。分辨距离越小，分辨率越高。一般规定∶显微镜或人眼在25cm明视距离处，能清楚地分辨被检物体细微结构最小间隔的能力，称为分辨率。人眼的分辨率是100μm光学显微镜的最大分辨率是0.2μm镜下荧光现象显微结构在普通光学显微镜中能够观察到的细胞结构。普通光学显微镜的最大放大倍数为1000～1500倍，能够分辨两个点之间的最小距是0.2微米，小于这个距离就不能分辨。所以，一般认为普通光学显微镜的分辨力极限约为0.2微米。细胞中的结构如染色体、叶绿体、线粒体、中心体、核仁等结构的大小均超过0.2微米，用普通光学显微镜都能看到，因而这些结构属于细胞的显微结构。•19世纪30年代，布朗（R．Brown，1833）在兰科植物叶片表皮细胞中发现了细胞核。•特别是1938一1939年，德国人施莱登（Schleiden）和施旺(Schwann）几乎同时得出结论，提出了细胞学说。施莱登（1804～1881）德国植物学家。细胞学说的创立者之一。1838年，施莱登在他的《植物发生论》一文中证明，植物形态的最基本单位是细胞，最简单的植物是由一个细胞构成的，大多数植物是由细胞和细胞的变态构成的。他与德国动物学家施旺共同奠定了细胞学说的基础。1839-1863年在耶拿大学任植物学教授。著作有《植物学概论》等。施旺（1810～1882）德国动物学家，解剖学教授。细胞学说的创立者之一，1839年，施旺概括了施莱登的成就，并在他的《关于动植物的结构和生长的一致性的显微研究》中指出：“细胞是有机体。整个动物和植物都是细胞的集合体。它们按照一定的规律排列在动植物体内。”这样，施旺就将施莱登的观点扩大到了动物体，相继证实了细胞是生命的单位。动、植物都是由细胞构成的。与德国植物学家施莱登共同奠定了细胞学说的基础。•细胞学说•1.所有的植物和动物组织由细胞构成。•2．所有的细胞来自其他的细胞，不是由于细胞分裂就是细胞融合。•3．卵和精子是细胞。•4．单个细胞可分裂而形成组织。•恩格斯高度评价了细胞发现的意义，认为这是19世纪科学上三大发现之一。•细胞学说建立的意义：•恩格斯的评价：十九世纪自然科学的三大发现之一。•细胞学说的重要意义在于：它从细胞水平提供了有机界统一的证据，证明动植物有着细胞这一共同的起源，动植物的产生，成长，和构造的秘密被揭开了，从而为十九世纪自然哲学领域中辩证唯物主义战胜形而上学的唯心主义，提供了一个有力的证据，为近代生物科学的发展接受有机界进化的观念准备了条件。如果没有细胞学说，达尔文主义也很难胜利完成。电子显微镜•显微镜是用于细胞观察的主要工具，20世纪30年代发展起来的电子显微镜导致细胞结构和功能研究发生了一次革命，使生物学家得以从亚显微水平上重新认识细胞。亚显微结构又称为超微结构。指在普通光学显微镜下观察不能分辨清楚的细胞内各种微细结构。普通光学显微镜的分辨力极限约为0.2微米，细胞膜、内质网膜和核膜的厚度，核糖体、微体、微管和微丝的直径等均小于0.2微米，因而用普通光学显微镜观察不到这些细胞结构，要观察细胞中的各种亚显微结构，必须用分辨力更高的电子显微镜。•电子显微镜与光学显微镜在总体结构的设计上有很大的差别。在种类上，电镜可分为两大类:•透射电子显微镜•扫描电子显微镜电子显微镜电子显微镜是一种高度精密分析的仪器，利用高速运动的电子束代替光线，用磁透镜代替光学显微镜的玻璃透镜，使电子束汇聚折射、偏转而成像的一种显微镜。电子显微镜它的基本原理是在一个高度的真空系统中，用电子枪发射电子束，通过被研究的样品，经电子透镜聚焦放大，在荧光屏上显示一放大的物像。它的放大倍数比光学显微镜高出几百倍，目前通用式电子显微镜的放大倍数可达80万倍以上，其分辨率为1.4-2埃。可看到病毒、单个分子等。广泛用于生物学、医学、金属物理学、高分子化学、微电子学等各个领域的研究工作。电子显微镜的基本构造电子束照明系统样品室成像系统真空系统记录系统电子枪聚光镜物镜中间镜投影镜电子显微镜为什么电子显微镜需要真空系统(vacuumsystem)?由于电子在空气中行进的速度很慢，所以必须由真空系统保持电镜的真空度，否则，空气中的分子会阻挠电子束的发射而不能成像。植物细胞结构全图真核细胞三大结构体系遗传信息表达系统:染色质(体)、核糖体、mRNA、tRNA等等细胞骨架系统:胞质骨架、核骨架生物膜系统:质膜、内膜系统（细胞器）二、植物细胞的形状和大小•（一）形状：理论上典型的未经分化的薄壁细胞是十四面体，由于适应不同的功能，出现了多种多样的形状-----（16面体？）•（二）大小：一般很小，但也有较大差异•最小：球菌直径0.5um。•最大：苎麻纤维细胞长550mm。•种子植物中一般直径10—100um较大的如番茄果肉，西瓜瓤细胞达1mm，肉眼可见。思考：细胞大小与生物体大小有无关系？•细胞小的原因：•（1）受细胞核所能控制的范围的制约•（2）有利物质的交换（相对表面积大）和转运。•细胞大小变化的一般规律：•（1）生理活跃的常常小，而代谢活动弱的细胞则往往较大；•（2）受外界条件的影响，水、肥、光、温、化学药剂等。如何加以利用？植物学常用单位•1cm•=10mm•=10000um•=10000000nm（纳米）•=10000000A•微米，过去单位符号用μ，现改用μm；纳米，过去单位符号用mμ（毫微米），现用nm；（埃）是习惯使用而应废除的单位，现改用10-1nm（=0.1nm）。利用各种显微镜进行观察的技术•肉眼的分辨率：0.2mm•光镜的分辨率：0.2um•电镜的分辨率：0.2nm•纳米技术纳米技术相关知识•1、纳米•2、纳米科学技术•3、生物学家研制出可以乱真的“纳米人骨”•4、德医学专家借助磁性纳米微粒治疗癌症纳米（nanometer，nm）：一种长度单位，一纳米等于十亿分之一米，千分之一微米。大约是三、四个原子的宽度。碳纳米管纳米科学技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如纳米电子学、纳米材科学、纳米机械学等。纳米科学技术被认为是世