植物生物学笔记整理

第一章植物细胞与组织第一节植物细胞的形态与结构一、植物细胞的形状与大小细胞体积小的原因（1）细胞核在细胞生命活动中起重要作用，它所能控制的细胞质的量是有限的，所以细胞的大小受细胞核所能控制的范围的制约（2）利于细胞与周围环境（包括相邻细胞）的物质交换和细胞内部的物质运输和信息传递二、植物细胞的基本结构A原生质体是指细胞中有生命活动的物质（原生质），是细胞各类代谢活动进行的主要场所，是细胞最重要的部分。包括细胞膜、细胞质、细胞核等结构原生质是组成原生质体的物质，包括水、无机盐；蛋白质、糖类、维生素等后含物是植物细胞中的一些贮藏物质或代谢产物B细胞壁是包围在原生质体外面的坚韧外壳显微结构：光学显微镜（分辨率0.2µm）观察到的细胞结构有细胞壁、细胞质、细胞核、液泡等结构和经过特殊染色的高尔基体（硝酸银染色）和线粒体（JanusgreenB染色）等。亚显微结构（超微结构）：在电子显微镜（分辨率0.25nm）下看到的更为精细的结构。细胞原生质体三、原生质体（一）质膜电子显微镜下观察到它是包围在细胞质表面的一层薄膜通常紧贴细胞壁，厚度约7～8nm（原生质体表面的一层薄膜，脂类和蛋白质）内膜：光学显微镜看不到，采用高渗溶液（如高盐溶液）处理后，使原生质体失水而收缩，与细胞壁发生分离（质壁分离），可以看到质膜是一层光滑的薄膜。1.质膜的结构脂双层+膜蛋白+膜糖单位膜：暗—明—暗（蛋白质）（类脂）生物膜的“流动镶嵌模型”主要特点：有序性、流动性、不对称性质膜的功能：1.物质跨膜运输2.能量转换3.代谢调节4.细胞识别5.抗逆性6.信号转导7.纤维素的合成和微纤丝的组装细胞壁原生质体质膜细胞质和细胞器细胞核细胞膜或质膜细胞核细胞质细胞器（二）细胞质：细胞核以外，细胞质膜以内的原生质为细胞质。1.细胞器一般认为是散布在细胞质的基质中具有一定结构和功能的“微结构”或“微器官”。（1）质体一类与碳水化合物的合成及贮藏密切相关的细胞器。为植物细胞所特有的结构。质体是由原（前）质体发育而来质体·叶绿体：光合作用的细胞器。只存在于植物的绿色细胞中。含有叶绿素、叶黄素和胡萝卜素。植物叶片的颜色，与细胞叶绿体中这三种色素的比例有关，一般情况是叶绿素占绝对优势（占全部色素的2/3，叶绿素a占叶绿素含量的3/4）。叶绿素是主要的光合色素。·有色体：只含胡萝卜素与叶黄素。存在于果实、花瓣或植物体的其他部分。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作用。·白色体：不含色素。普遍存在于植物体各部分的贮藏细胞中，起淀粉和脂肪合成中心的作用。根据贮藏物质的不同分为三类：a造粉体b蛋白体c油质体（2）线粒体内膜上分布有许多带柄的球状小体，称基粒·是细胞进行呼吸作用的场所。·细胞内的糖、脂肪、氨基酸等物质的最终氧化都在线粒体中进行，并释放能量供细胞代谢所需。功能：是细胞进行呼吸及能量代谢的中心，有100多种酶，极大部分参与呼吸作用。释放的能量提供各种代谢活动的需要，因此被喻为细胞中的“动力工厂”。（3）内质网形态：分布于细胞质中由两层平行膜构成的相互沟通的网状管道系统。管道以各种形状延伸和扩展成为各类管、泡、腔交织的状态，其内充满基质。分类：糙面内质网（rER）：合成蛋白质光面内质网（sER）；合成和运输类脂和多糖功能：1、制造、包装、运输代谢产物2、内质网构成了一个从细胞核到质膜，以及与相邻细胞直接相通的管道系统，与细胞内和细胞间的物质运输有关系。（4）高尔基体叶绿体：膜、类囊体和基质有色体：形状多样，只含有叶黄素和胡萝卜素，存在于花瓣和果实中，胡萝卜根中也有。能积聚淀粉和脂类白色体：不含色素，呈无色颗粒状，普遍存在于植物体各部分的储藏细胞中。储藏淀粉的称为淀粉体，储藏蛋白质的称为蛋白体，储藏脂类的称为造油体结构：是由一叠（5～8）扁平的囊和小泡所组成，每个囊由单层膜包围而成。一个细胞内的全部高尔基体总称为高尔基器功能：1、高尔基体是多糖合成和细胞分泌物最后加工和包装的场所。2、高尔基小泡能将蛋白质、脂类和多糖携带到目的地。3、高尔基体参与溶酶体和液泡的形成。（5）溶酶体结构：是单层膜小泡，由高尔基体断裂而产生,内含多种水解酶,可催化蛋白质、核酸、脂类、多糖等生物大分子，消化细胞碎渣和从外界吞入的颗粒。功能a对贮藏物质的利用起重要作用含多种水解酶类，如蛋白酶、脂酶、核酸酶等。b在细胞分化过程中消除不必要的结构组成以及在细胞衰老过程中破坏原生质体结构也都有特定作用。（6）微体：具单层膜的球状细胞器与溶酶体的区别在于含有不同的酶，微体含有过氧化物酶和过氧化氢酶类。分类：a过氧化物酶体含有过氧化氢酶等与叶绿体和线粒体共同参与光呼吸过程；将细胞在代谢活动中产生的对细胞有毒的过氧化氢分解成水和氧气b乙醛酸循环体含有乙醛酸循环酶系将种子萌发时将子叶等贮藏的脂肪转化为糖（7）液泡（植物细胞特有）具有大的中央液泡是成熟植物生活细胞的显著特征，也是植物细胞与动物细胞在结构上的明显区别之一结构：由单层膜包被的细胞器，液泡膜能控制物质的进出，具有选择透性。液泡内含细胞液。发生：幼期的细胞有多个分散的小液泡，细胞成长过程中，这些小液泡逐渐彼此合并发展成数个或一个很大的中央液泡，占据细胞中央很大空间（细胞体积的90％以上），将细胞质和细胞核挤到细胞的周边。（8）细胞骨架稳定细胞形状，进行细胞运动和物质运输；包含微管、微丝和中间纤维①微管是宽约24nm的中空长管状纤维。由球状的微管蛋白聚合组装而成。生理功能：a维持细胞形状b参与细胞壁的形成c微管与细胞的运动及细胞内部细胞器的运动有密切关系②微丝是直径约4～7nm的实心的纤维，由肌动蛋白、肌球蛋白和肌动蛋白结合蛋白组成。生理功能:a支架作用，维持细胞的形状，支持和网络各类细胞器b主要功能是与微管配合，控制细胞器的运动③中间纤维直径介于微管和微丝之间（8～11nm）的中空管状纤维。生理功能：a骨架功能b信息功能c与细胞分化有关（9）核糖体是直径17～23nm的小椭圆形颗粒。主要成分RNA（核糖体RNA）和蛋白质结构包括1个大亚基和1个小亚基多核蛋白体：蛋白质合成旺盛的细胞中，在电镜下常可看到，在执行蛋白质合成功能时，核糖体数个串联在一起，形成一个聚合体，称多核蛋白体或多核糖体。功能是细胞中蛋白质合成的中心，氨基酸在这有规则的组装成蛋白质。2.细胞基质生理功能：a是细胞器之间物质运输和信息传递的介质b是细胞代谢的一个重要场所，许多生化反应如某些蛋白质的合成等都是在这进行c胞基质也不断为各类细胞器行使功能提供必需的原料胞质运动在生活的细胞中，胞基质处于不断的运动状态，它能带动其中的细胞器，在细胞内作有规则的持续流动，这种运动称胞质运动。在有单个大液泡的细胞中，胞基质常常围绕着液泡朝一个方向作循环流动。胞质运动是一种消耗能量的生命现象。与微丝有关。对于细胞内物质的运转有重要的作用，促进了细胞器之间生理上的相互联系。（三）细胞核所有的真核细胞都有细胞，通常为一个细胞核，绒毡层细胞常有二核，成熟的筛管细胞无细胞核细胞核细胞核的功能遗传物质DNA主要集中在核内，因此，细胞核的主要功能是储存和传递遗传信息，在细胞遗传中起重要作用四、细胞壁（一）细胞壁的化学成分成分：果胶类物质纤维素半纤维素木质素多种酶类糖蛋白（二）细胞壁的层次：根据时间和化学成分的不同分成三层：1.胞间层又称中层，存在于细胞壁的最外面。主要成分是果胶质。2.初生壁细胞停止生长前原生质体分泌形成的。细胞壁层，存在于胞间层内侧。主要成分是纤维素、果胶。3.次生壁细胞停止生长后，在初生壁内侧继续。积累的细胞壁层。（3层）主要成分是纤维素，常常有木质（三）细胞壁的功能核被膜:染色质:是细胞核中遗传物质存在的主要形式，其主要成分是DNA和蛋白质核仁:含大量RNA和蛋白质，是核糖体RNA的合成、加工及核糖体亚单位的装配场所核基质:染色质和核仁都被液态的核基质所包围。外核膜内核膜核孔核周隙①包围在原生质体外的坚韧外壳；②保护、支持作用；③吸收、蒸腾、运输、分泌；④细胞识别；⑤参与细胞生长调控（四）初生纹孔场、纹孔与胞间连丝1.初生纹孔场细胞的初生壁上有一些较薄的区域。2.胞间连丝穿过细胞壁，沟通相邻细胞的原生质细丝。3.纹孔：①单纹孔②具缘纹孔当次生壁形成时，次生壁上具有一些中断的部分，这些部分也就是初生壁完全不被次生壁覆盖的区域，称为～。五、后含物：指植物细胞中的贮藏物质和代谢产物。（一）贮藏的营养物质1、淀粉形式：以颗粒状态存在，称为淀粉粒鉴定：用碘—碘化钾溶液染色时，通常呈蓝黑色形成淀粉粒时，先从一个点脐点开始，向外层层沉积，形成许多同心的层次——轮纹（直链淀粉和支链淀粉交替沉积而成）单粒淀粉粒：只有一个脐点复粒淀粉粒：有2个以上脐点，每个脐点有各自的轮纹半复粒淀粉粒：2个以上脐点，各脐点除有本身的轮纹外，还有共同的轮纹包围2、蛋白质形式：①拟晶体，其晶体与无机盐结晶不同，常呈方形，因此叫拟晶体②糊粉粒：由一层膜包裹成的圆球状颗粒。•鉴定：贮藏蛋白质遇碘呈黄色·糊粉粒集中分布于种子的胚乳和子叶中，往往禾谷类胚乳的最外一层细胞或几层细胞中含有大量的糊粉粒，特称为糊粉层。豆类子叶细胞中除普遍具有糊粉粒外，还含有一或几个拟晶体。·豆类糊粉粒的形成过程是：一个大液泡分散成几个小液泡，随种子的成熟，小液泡内的蛋白质逐渐变为糊粉粒；种子萌发时，糊粉粒中的蛋白质被利用，小液泡重新转变成一个大液泡。3、脂肪和油类形式：以固体或油滴的形式存在于细胞质中，是细胞中含能量最高而体积最小的贮藏物质，常存在于种子、胚和分生组织细胞中。鉴定：用苏丹III或苏丹Ⅳ染成橙红色。（二）生理活性物质·含量很少，但对细胞生命活动起着非常重要作用的物质，统称为生理活性物质·酶、维生素、植物激素、杀菌素等。·保证细胞内一切生化反应的正常进行；调节和控制植物生长、发育、繁殖以至遗传、变异等一系列生命活动过程。（三）其它物质·糖类、有机酸、单宁、花青素、植物碱、精油、晶体等。·植物细胞内的晶体主要是草酸钙晶体，稀碳酸钙晶体，存在于液泡中。·单晶：棱柱状或角锥状。·针晶：针状，常聚集成束。·簇晶：球状，由许多单晶联合形成，每个单晶的尖端都突出于晶簇的表面。植物细胞第三节.植物细胞的增殖细胞增殖也就是细胞数目的增加，是通过细胞分裂来实现的。细胞分裂有三种方式：有丝分裂无丝分裂减数分裂一、细胞周期连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束到下一次分裂结束所经历的全部过程称细胞周期，可划分为分裂间期与分裂期。原生质(生活物质)质膜细胞质细胞核原生质体细胞质基质细胞器质体线粒体高尔基体内质网核糖核蛋白体液泡溶酶体圆球体微体微管微丝微丝叶绿体有色体白色体粗糙型内质网光滑型内质网过氧化物酶体已醛酸体核膜核质核仁后含物(代谢产物)贮藏的营养物质生理活性物质:维生素、生长素、酶其它物质:无机盐、生物碱、单宁、有机酸、晶体等淀粉脂肪蛋白质细胞壁胞间层初生壁次生壁（一）分裂间期是从前一次分裂结束到下一次分裂开始的一段时间，它是分裂前的准备时期。细胞核呈球形，具有核膜、核仁，染色质不规则地分散于核液中。细胞质很浓、细胞核位于中央并占很大比例、核仁明显。间期细胞进行大量的生物合成，根据合成的物质不同，一般把整个间期分为三个阶段：复制前期（G1期）从细胞前一次分裂结束到DNA合成开始。主要进行RNA和各类蛋白质的合成。复制期（S期）是细胞从DNA合成开始到DNA合成结束的时期。主要进行遗传物质的复制，包括DNA的复制（半保留复制）和组蛋白等染色体物质的合成复制后期（G2期）从S期结束到分裂开始前的时期。为分裂期进行物质和能量的准备（二）分裂期染色体纺锤丝DNA均分（三）细胞周期的时间（四）周期性细胞、终端分化细胞与G0期细胞有些细胞在形成以后，不再进行DNA的复制，即细胞周期停止于G1期，因其脱离了细胞周期，可以认为这是G0期细胞，如花粉粒中的营养细胞。有些细胞能够连续分裂，从不进入G0期，属周期细胞，如植物根尖、茎尖的原分生组织细胞。植物体内有些细胞不可逆地脱离了细胞周期，失去分裂能力，为终端分化细胞，如韧皮部中的筛管分子。二、有丝分裂有丝