大学植物学细胞

学习要求：1.掌握植物细胞的基本结构（显微结构和亚显微结构）2.掌握细胞分裂的类型和过程3.掌握组织的起源和类型4.掌握营养器官和繁殖器官的发育和结构,植物形态解剖部分,第一章 植物细胞,细胞是生物体结构和功能的基本单位 是生命活动的基本单位,第一节 概述,一、细胞的发现及细胞学说二、植物细胞的形状和大小三、植物细胞的结构组成四、原核细胞和真核细胞五、细胞生命活动的物质基础原生质,一、细胞的发现及细胞学说,1665年，虎克（Robert Hooke） 软木薄片（木栓细胞），发现细胞。,列文.虎克（Antonie van Leeuwenhoe) 发现细胞里粘稠物质原生质1833，布朗（RBrown，） 发现细胞核,1838一1839年 施莱登（Schleiden）和施旺(Schwann）1.一切动植物有机体都由细胞组成。 2.每个细胞是相对独立的单位。 3.新细胞来源于老细胞的分裂。,细胞学说,二、植物细胞的形状和大小,（一）形状,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,（二）大小,细胞小的原因：（1）受细胞核所能控制的范围的制约（2）相对表面积大，有利物质的交换和转运。,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10100um。,三、植物细胞的结构组成,植物细胞,细胞壁,原生质体,细胞核,胞基质,细胞器,细胞质,质膜,其他细胞器,质体,线粒体,核膜,核质,核仁,植物细胞模式图,显微结构和亚显微结构,显微结构 普通光学显微镜观察到的细胞结构。分辨率：0.2um染色体、叶绿体、线粒体、中心体、核仁,亚显微结构电子显微镜观察到的细胞结构。 分辨率：0.2nm 细胞膜、内质网膜、核膜、核糖体、微体、微管和微丝,四、原核细胞和真核细胞,五、细胞生命活动的物质基础原生质,原生质：是细胞内有生命活性的物质。化学组成 水和无机盐、蛋白质、核酸、脂质、糖类、活性物质物理性质 无色、半透明半流动状态、亲水胶体注意与原生质体和原生质层区别： 原生质体：去掉细胞壁的由质膜包裹、具有生活力的裸露细胞。由质膜、细胞质和细胞核组成。原生质层：成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜和介于这两层膜之间的细胞质合称为原生质层,植物细胞特有的细胞结构,细胞壁质体大液泡,第二节 细胞壁,植物细胞外被包括细胞壁和质膜（细胞膜）,原生质体的分泌物质在质膜外形成的，具有一定的硬度和弹性,保护作用支持和巩固细胞的形状参与生命活动,一、细胞壁,（一）细胞壁的结构,胞间层、初生壁、次生壁比较 *,洋葱细胞不断长大，初生壁也扩大,（二）细胞壁的化学组成,纤维素（亲水性）,半纤维素、果胶质,角质、栓质、木质、矿质,40个成束,（三）细胞壁的特化*,细胞形成初生壁时，初生壁上较薄的凹洼区域，称为*初生纹孔场。,形成次生壁时，初生壁上不沉积次生壁物质的区域成为*纹孔。,二、植物细胞间的联络结构,1、纹孔,纹孔结构：纹孔膜、纹孔腔、纹孔口纹孔类型：单纹孔、具缘纹孔,单纹孔：纹孔口和底同大，纹孔腔为上下等径，圆筒形。,具缘纹孔：次生壁向细胞内延伸拱起形成纹孔缘，口小腔大呈圆锥形。,纹孔缘,2、胞间连丝,作用细胞间物质运输和传递刺激的重要渠道；使植物体的细胞连接成一个整体。,*胞间连丝：穿过细胞壁的微细孔眼或纹孔，沟通相邻细胞的原生质细丝。由相邻细胞的质膜连接而成的40-50nm的管道，内有细胞质。,柿胚乳细胞 ，示胚乳细胞,一、质膜（细胞膜）,是一层单位膜，在电子显微镜下显示出三层结构,特性：流动性、不对称性、选择透性,流动镶嵌模型,第三节 原生质体,功能：是细胞间或细胞与外界环境间的分界控制细胞与外界环境的物质交换接受和传递外界信号,化学组成:磷脂和蛋白质，少量的糖类。,细胞质分为胞基质和细胞器,（一）胞基质是无色半透明的胶体物质代谢场所胞质环流,二、植物细胞质,*细胞器：细胞内具有特定结构和功能的亚细胞结构(微结构）。,包括：质体、线粒体、内质网、高尔基体、核糖体、溶酶体、液泡、圆球体、微体、微管和微丝,（二）细胞器,双层膜细胞器质体类型参与碳水化合物的合成和贮藏,叶绿体有色体白色体,光合作用,高等植物中为圆形或椭圆形，直径约510um，厚度约23um。,1）叶绿体,形态,作 用,色素,叶绿素、叶黄素、胡萝卜素,类囊体 单位膜构成的扁平封闭小囊,类囊体,叶绿体,叶黄素、胡萝卜素等,2）有色体,作 用,色素,3）白色体,作 用,类型,质体的分化,叶绿体,白色体,三种质体的关系,前质体,有色体,形态,粒状、棒状、丝状或分枝状。直径一般为 0.5-1.0um。,呼吸作用主要场所，供能中心。,功能,线粒体与叶绿体的形成（内共生说）,支持线粒体和叶绿体内共生起源的主要证据有：具有双层膜和环状DNA，就像原核细胞；叶绿体DNA序列与蓝藻相似，而线粒体DNA序列与-变形菌相似；核糖体为70S型，对细菌蛋白质合成抑制剂氯霉素敏感，蛋白质合成于N-甲酰甲硫氨酸；RNA聚合酶可被利福平、链霉素等抑制；,由单层单位膜围成的各类管、泡、腔交织的网状管道系统。,是胞基质中的膜系统细胞核内质网质膜相邻细胞,粗面内质网外表面附有核糖体颗粒,光面内质网外表面没有核糖体颗粒,内质网的类型,1.参与蛋白质的合成、加工、运输,2.合成脂类、激素,内质网的功能,4.分室作用,3.是许多细胞器的来源,单位膜构成的扁囊叠在一起，边缘膨大且具有穿孔。,功能：1. 有分泌作用2. 参与细胞壁形成,成熟面：微凹，向着质膜，形成分泌小泡。,形成面：微凸，向着细胞核，接受内质网的运输泡。,功能：将氨基酸组装成肽链，是合成蛋白质的中心。,分布：胞基质、细胞核、质体和线粒体的基质、内质网外表面。游离核糖体或多聚核糖体。,单层膜，含消化酶，特征酶是酸性水解酶,分解大分子，消化清除残余物。,半层被膜，积聚和贮存脂肪,内含脂肪酶，可以水解脂肪，具有溶酶体性质,类型,单层膜,过氧化物酶体,单层膜包被，充满细胞液。成熟细胞为一中央大液泡。植物细胞显著特征之一,a.维持细胞渗透压和膨压,b.使原生质贴壁有利于与外界进行气体和物质的交换。,c.贮藏和消化作用,a.微管由微管蛋白二聚体组成，长管状。功能：维持细胞的形状形成纺锤丝，与染色体向两极移动和细胞壁形成有关,b.微丝 由肌动蛋白和肌球蛋白组成。支架作用、细胞器的运动、胞质环流,细胞的内膜系统,由膜构成的细胞器或结构，彼此相关、相连组成的复杂而精密的系统。功能：分隔和区域化酶定位于不同空间通过胞间连丝沟通相邻细胞,第四节 植物细胞核,一、细胞核的形态,二、细胞核的结构,1.核被膜 双层膜 核模上具有核孔，沟通细胞核和细胞质间的物质运输。 核膜内有核纤层。 2.核仁 一般有1个 成分有蛋白质、RNA和DNA。 贮存rDNA，合成rRNA，核糖体大小亚基的装配。,3.核基质 纤维状的网，主要成分是蛋白质、少量RNA。 核骨架 4.染色质 易被碱性染料着色的物质，主要成分是DNA和组蛋白，含少量RNA和非组蛋白。 间期染色质；分裂期染色体。,三、细胞核的功能,植物细胞在新陈代谢过程中产生一些贮藏物质、代谢中间产物以及废物等。,*后含物,第五节 植物细胞的后含物,来源 叶绿体、造粉体,贮藏形式 淀粉粒（单粒淀粉粒、复粒淀粉粒、半复粒淀粉粒）,染色反应 I2-KI蓝色、紫色,一、贮藏的营养物质,储藏部位 贮藏器官,1.淀粉,马铃薯淀粉粒图 示单粒、复粒、半复粒,单粒,半复粒,复粒淀粉粒外含有共同的轮纹 。,只有一个脐点，无数轮纹围绕这个脐点。,复粒,几个单粒淀粉粒聚合而成。有数个脐点，无共同轮纹。,2.蛋白质,储藏部位 胚乳、子叶,存在形式 糊粉粒,性质 非活性稳定状态,化学鉴定方法 I2-KI黄色,3.油和脂肪,分类 油-液体；脂肪-固体,存在部位 油料植物种子或果实,化学鉴定方法 苏丹橘红色,二、次生代谢物质,1.单宁和色素,1）单宁 酚类化合物，保护作用,2）色素光合色素 质体中的叶绿素和类胡萝卜素类黄酮 液泡中的水溶性花色素苷、黄酮、 黄酮醇,2.晶体,多数是草酸钙，少数是碳酸钙。,减少过多的酸对植物的伤害,单晶体、簇晶体、针晶体、钟乳体,无丝分裂,有丝分裂,减数分裂,植物的生长是细胞的繁殖、生长和分化的结果,增加数目,增加体积,功能分化,三种分裂方式,第六节 植物细胞的分裂、生长和分化,过程：核延长缢缩断裂成二子核形成新壁,一、无丝分裂（直接分裂）,细胞核的无丝分裂过程,特点：不出现染色体、纺锤丝 存在遗传的稳定性问题,部位：胚乳、愈伤组织、花药的绒毡层细胞等,二、有丝分裂（间接分裂）,细胞周期,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。包括间期（G1、S、G2）和分裂期（M)。,G1期,为DNA合成前期，有RNA和蛋白质合成；,S期,为DNA合成期，核内染色质复制加倍,G2期,为DNA合成后期，也有RNA和蛋白质合成；,（一）间期,分裂期,细胞质分裂,核分裂(前、中、后、末),（二）分裂期（M期）,1.核分裂,前期：染色质浓缩成染色体，核膜核仁消失，出现纺锤丝。,后期：每个染色体的两条染色单体在纺锤丝的牵引下由赤道板移向两极。,末期：形成二子核，进行细胞质分裂，形成两个新细胞。,赤道面区域形成桶状的成膜体，排列着来自高尔基体的囊泡。,囊泡融合，其内的果胶质形成细胞板，膜成为两个子细胞的质膜。,囊泡之间的内质网与微管形成胞间连丝,细胞板扩展形成新的细胞壁，分隔成两个细胞。,2.细胞质分裂,特点,包括核分裂和胞质分裂两个显著的步骤,有纺锤丝的出现,有染色体的复制和染色单体的分离,意义,使子细胞具有与母细胞相同数量和性状的染色体，保持了细胞遗传的稳定性。,（三）有丝分裂的特点和意义,三、减数分裂,时间有性生殖 部位大、小孢子母细胞,（一)减数分裂的过程,1、减数分裂I,前期I 细线期,核内出现细线状染色体,DNA的复制主要在减数分裂前的间期进行。,前期I 偶线期,联会 同源染色体两两配对,前期I 粗线期,染色体缩短变粗，非姐妹染色单体之间发生交叉交换遗传物质,前期I 双线期,染色体继续螺旋缩短，同源染色体开始相互分离，但在发生交换的地方，仍连在一起，呈现X、V、O、8等形状。,前期I 终变期,染色体更为缩短，此时易于计数，核仁、核膜消失，纺锤丝出现,中期I- 同源染色体排列在赤道面上，出现纺锤体,后期I-同源染色体分离，移向两级,末期I-形成两个子核，两个子细胞,与有丝分裂相同，分为前、中、后、末四个时期。染色单体分开平均