《植物学》上第一章课件

第一章植物细胞第一节植物细胞的形态结构第二节植物细胞的繁殖第三节植物细胞的生长和分化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一、细胞是构成植物体的基本单位1665年，英国人虎克(Hooke1635—1703)第一次用自制的显微镜观察到细胞，取名“cell”。1838年，德国植物学家施莱登“论植物的发生”中第一个指出“一切植物，如果它们不是单细胞的话，都完全是由细胞集合而成的。细胞是植物结构的基本单位”。1839年，德国动物学家施旺在“显微研究”一文中指出动物及植物结构的基本单位都是细胞。他们的观点就是恩格斯称之为19世纪自然科学的三大发现之一的“细胞学说”，即：细胞是生物有机体的结构和功能的基本单位。此后，细胞学说进一步发展，德国细胞学家Virchow（1858）指出“细胞来自于细胞”。Weismann更进一步指出，现在所有细胞都可以追溯到远古时代的一个共同祖先（1880）。细胞是构成生物有机体的基本单位，但并不是唯一的构成单位。二、植物细胞的形状和大小1.大小：一般细胞直径为10—100μm。少数植物细胞较大，如番茄果肉、西瓜瓤的细胞。原因：①细胞的大小受细胞核的控制作用相关。②细胞越小，相对表面积越大，有利于细胞与周围环境间物质和能量的交换和转运。2.形状：单细胞植物，细胞常呈球形。多细胞植物体，理想状态下，细胞呈正十四面体（但是这种细胞很少见）。细胞的形状与细胞所执行的功能有关。植物细胞的形态EKBIGFJLHDCAA纤维B管胞C导管分子D筛管分子和伴胞E薄壁细胞F分泌毛G分生组织细胞H表皮细胞I厚角组织细胞J分枝状石细胞K薄壁组织细胞L表皮和保卫细胞G三、植物细胞的结构细胞壁（包围在原生质体外面的坚硬外壳）原生质体（细胞的生命活动部分）质膜细胞核细胞质1.细胞核：（nucleus）⑴形态：通常为1个，球形或半球形。⑵结构：⑶功能：①储存和传递遗传信息，控制细胞的遗传。②调节细胞的生理活动。核膜：双层膜（外膜和内膜），上有小孔，称核孔。控制核与细胞质之间物质交流的作用。核质：核仁：1—多个，核内合成和储藏RNA的场所。碱性染料染色核液（浅色）染色质（深色）（一）原生质体（核仁）（核膜）（核液）（染色体）（核孔）2.细胞质⑴质膜：（plasmalemma）Ⅰ单位膜:电子显微镜下，质膜显示出暗-明-暗的三层结构，中央明带的主要成分是类脂，厚度为3.5nm，两侧暗带的主要成分是蛋白质，厚度为2nm，这三层结构组成一个单位的膜，称单位膜。Ⅱ主要功能:①使细胞与环境隔离,保持一个相对稳定的细胞内环境；②控制细胞与外界环境的物质交换，具有“选择透性”；③具有能量传递与信息传递的功能；④质膜上具有大量的酶，也是进行生化反应的重要场所。⑴质膜：（plasmalemma）Ⅲ生物膜的结构：①磷脂双分子层：两排磷脂分子在膜上形成双分子层，亲水的含磷酸的“头部”，朝向膜的内、外两侧；疏水的脂肪酸的烃链“尾部”朝向膜的中间。②膜的流动镶嵌模型：蛋白质以各种方式镶嵌在磷脂双分子层中，构成膜的磷脂和蛋白质都具有一定的流动性。暗带，厚2nm,主要成分蛋白质。明带,厚3.5nm,主要成分类脂。暗带单位膜结构示意图⑵细胞器(organelle):细胞质内具特定结构和功能的微结构或微器官（亚细胞结构）。①质体(plastid)：植物细胞特有的细胞器。Ⅰ质体的类型：根据所含色素不同，分为叶绿体（含叶绿素a、b和胡萝卜素、叶黄素）、有色体（只含胡萝卜素、叶黄素）和白色体（不含色素）。Ⅱ叶绿体(chloroplast)的结构：光学显微镜下,高等植物的叶绿体为球形、卵形或凸透镜形。电子显微镜下，叶绿体具精细的结构。光学显微镜下的叶绿体（基质）（基粒）(膜间隙）（内膜）（外膜）（类囊体）叶绿体的超微结构Ⅲ叶绿体的功能：进行光合作用的质体。氧气ATP光水光反应碳水化合物二氧化碳暗反应CO2+H2O[CH2O]+O2光能叶绿体光反应：在基粒上进行。暗反应：在基质中进行。Ⅳ有色体(chromoplast)和白色体(leucoplast)：有色体只含有胡萝卜素和叶黄素，它们常存在于果实、花瓣和植物体的其它部分，使植物体呈现黄色、橙色、和橙红色。其功能有二：①积聚淀粉和脂类；②在花和果实中具有吸引昆虫传粉及传播果实的作用。白色体不含色素，呈颗粒状，常存在于植物体的储藏细胞中，其功能为：合成和储藏淀粉和脂类。有色体白色体Ⅴ质体的形成和相互转变质体的发育前质体黑暗白色体阳光内膜形成片层系统阳光②线粒体(mitochondria)：Ⅰ形态与结构：光学显微镜下，需特殊染色，才可辨别。常为球状、棒状或细丝状颗粒。电子显微镜下，可分为：外膜、内膜、嵴、基质。Ⅱ功能：细胞内进行呼吸作用的场所。线粒体呼吸释放的能量，透过膜转运到细胞的其它部分，提供细胞各种代谢的需要，被称为“动力工厂”。（外膜）外膜（内膜）（基质）（膜间隙）③内质网；（endoplasmicreticulum）Ⅰ形态与结构：由单层膜构成的网状管道系统。Ⅱ类型：粗糙型内质网和光滑型内质网。Ⅲ功能：粗糙型内质网与蛋白质的合成有关；光滑型内质网主要合成和运输类脂和多糖。核糖核蛋白体膜腔内质网的超微结构④高尔基体：（dictyosome）Ⅰ形态与结构：单层膜包围成的扁平囊（3-8个）组成的结构，边缘逐渐出现穿孔。Ⅱ功能：与细胞的分泌功能有关。分泌物主要为多糖和多糖与蛋白质复合体。这些分泌物可起到参与细胞壁的形成、生长等作用。高尔基体的超微结构泡囊（cisterna）小泡(vesicle)⑦核糖体：（ribosome）Ⅰ形态与结构：在电镜下为球形的小颗粒，其大小为20—25微米，是无膜结构的细胞器。由两个大小不等的半球形亚单位组成。Ⅱ功能：合成蛋白质的主要场所。⑤液泡：（vacuole）植物细胞特有的细胞器。Ⅰ形态与发育：由一层单位膜（液泡膜）包被，内含大量水溶液（细胞液）。Ⅱ功能：a、液泡膜具有特殊的选择透性，能使许多物质大量积聚在液泡中。b、维持细胞的渗透压和膨压。c、提高细胞的抗旱和抗寒能力。液泡的发育⑥微管（microtubule）和微丝（microfilament）:Ⅰ形态与结构：微管是细胞内细小中空的长管状细胞器，直径为23—27微米。微丝比微管更细，直径为5—6微米。二者与中间纤维组成了细胞内的骨骼状的支架，因此，被称为细胞骨架（微梁系统）。Ⅱ功能：a、维持细胞的形状b、参与细胞壁的形成和生长。c、影响细胞内的运输和胞质运动。d、参与纺锤丝的形成。核糖体内质网微丝和中间纤维微管线粒体质膜⑶胞基质：（cytoplasmicmatrix）细胞内无特殊结构的细胞质部分。胞质运动：生活细胞中，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的流动，这种运动称为胞质运动。（二）细胞壁分层化学成分特性形成时期胞间层果胶较强亲水性，易分解形成胞间隙。细胞分裂产生新细胞时在两个细胞间形成的。初生壁纤维素、半纤维素、果胶厚度较薄，具有弹性和可塑性细胞生长增大体积时形成，存在于胞间层内侧。次生壁纤维素、木质较厚，常木质化细胞体积停止增大后形成，加在初生壁内表面。⒈细胞壁的层次：胞间层（中层）初生壁初生壁次生壁次生壁⒉纹孔（pit）和胞间连丝（plasmodesmata）：⑴初生纹孔场和胞间连丝：初生纹孔场：初生壁上凹陷的区域。胞间连丝：通过初生纹孔场的原生质细丝。⑵纹孔：次生壁上未增厚的部分。包括纹孔膜和纹孔腔。⑶纹孔的类型：单纹孔（纹孔腔内均匀一致）和具缘纹孔（纹孔腔直径不同）。⑷纹孔对：纹孔多为成对出现的，因此纹孔对有下面几种类型：①单纹孔对；②具缘纹孔对；③半具缘纹孔对；胞间层初生壁初生纹孔场胞间连丝初生壁纹孔膜次生壁初生壁纹孔膜次生壁纹孔腔纹孔腔单纹孔对具缘纹孔对⒊细胞壁的化学组成及亚显微结构：细胞壁主要化学成分为纤维素，还常有果胶、半纤维素和多糖等。另外，细胞壁还因为在植物体部位不同，常发生一些变化：角质化、矿质化、栓质化和木质化。在电子显微镜下，可以看出，细胞壁的结构单位是微纤丝（由微团聚合而成），再由微纤丝聚合成大纤丝。四、植物细胞的后含物细胞内的代谢中间产物和废物。㈠淀粉：常以淀粉粒(呈颗粒状)的方式储存在细胞中。在形态上淀粉粒有三种类型:单粒淀粉粒复粒淀粉粒半复粒淀粉粒DEDCBABACFA、单粒淀粉粒B、半复粒淀粉粒A、马铃薯;B、大戟;C、菜豆;C.D复粒淀粉粒D、小麦;E、水稻;F、玉米;淀粉粒类型及常见植物的淀粉粒脐点轮纹㈡蛋白质：细胞中贮藏的蛋白质呈固体状态。常有两种方式：拟晶体（结晶状态）和糊粉粒（无定形状态）。细胞内贮藏的蛋白质糊粉粒㈢脂肪和油滴：脂类是体积最小，含能量最高的贮藏物质。在常温下呈固体的为脂肪，液体的为油滴。常贮藏在种子、胚和分生组织细胞中。㈣晶体：常为细胞的代谢废物，为避免其对细胞的毒害，被贮藏在细胞的特殊部分（常在液泡中）。根据形状不同，可分为单晶、针晶和簇晶。晶体的类型：1、单晶2、簇晶3、针晶五、原核细胞和真核细胞原核细胞结构比真核细胞简单：⑴细胞内无真正由核膜包被的细胞核；遗传物质（DNA）位于细胞中央的一个较大的区域，称核区或拟核。⑵无细胞器的分化。即没有由膜包被的质体、线粒体、高尔基体和内质网等细胞器。细菌和蓝藻的细胞核为原核细胞，因此，它们被称为原核生物。第二节植物细胞的繁殖细胞的繁殖：植物体要生长和繁衍后代，组成植物体的细胞就必须能进行繁殖，细胞繁殖是通过细胞的分裂来实现的。繁殖的方式：有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。第二节植物细胞的繁殖一、有丝分裂：（mitosis）㈠概念：有丝分裂又称间接分裂，其过程较复杂，尤其是分裂过程中细胞核出现明显的变化，出现染色体和纺锤丝，因此称有丝分裂。㈡分裂周期的概念: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整个过程，称为细胞周期，即分裂周期。细胞周期包括分裂间期和分裂期。㈢过程：包括核分裂和胞质分裂两步。⒈间期：分裂前的准备时期。⒉前期：①染色体出现；②核膜、核仁消失；③纺锤丝出现。⒊中期：①染色体排列在细胞中央的赤道面上；②纺锤体形成。⒋后期：①染色体在着丝点处断开，形成两条子染色体；②子染色体在纺锤丝的牵引下，移向两极。⒌末期：①染色体到达两极，开始解螺旋；②核膜、核仁重新出现，形成两个子核。核分裂分裂间期：细胞形态上无明显变化，是分裂前的准备阶段，核内发生一系列的生化变化，主要是DNA的复制和能量的积累。根据各时期合成的物质不同：又可分为三个阶段：⑴DNA合成前期（G1）：RNA和蛋白质的合成。⑵DNA合成期（S）：DNA和组蛋白的合成。⑶DNA合成后期（G2）：少量RNA和蛋白质的合成。分裂前期：①染色体出现；②核膜、核仁消失；③纺锤丝出现。分裂中期：①染色体排列在细胞中央的赤道面上；②纺锤体形成。连续丝染色体牵丝分裂后期：①染色体在着丝点处断开，形成两条子染色体；②子染色体在纺锤丝的牵引下，移向两极。分裂末期：①染色体到达两极，开始解螺旋；②核膜、核仁重新出现，形成两个子核。胞质分裂：在两个子核之间形成新壁的过程。首先，纺锤丝密集，形成成膜体，由成膜体中的小泡，向赤道面移动，并相互融合，释放多糖类物质，形成细胞板。细胞板最初在中央位置形成，并不断向四周扩散，直至把母细胞完全分成两个子细胞。细胞板成膜体㈣有丝分裂的意义：由于在分裂间期进行一次染色体的复制，在分裂过程中，每条染色体分开形成两条子染色体，并平均分配给两个子细胞，因此，有丝分裂形成的每个子细胞具有与母细胞相同数量和性状的染色体，从而保证细胞遗传的稳定性。二、无丝分裂：又称直接分裂，其过程十分简单，无染色体和纺锤丝的出现与变化。常见方式有横裂、纵裂和出芽。为一些低等植物常见的分裂方式。高等植物中，愈伤组织的形成、胚乳的发育过程中，也常进行无丝分裂。棉花胚乳游离核期细胞的无丝分裂第三节植物细胞的生长和分化一、植物细胞的生长细胞分裂产生的子细胞，有的进入下一个细胞周期，再行分裂；有的不再分裂，而朝着生长和分化的方向进展。细胞分裂产