园林植物学课件—第一章植物的细胞和组织

1、园林植物学课件园林植物学课件 张俭卫张俭卫 2009、12 第1章 植物的细胞和组织 第一节植物的细胞第一节植物的细胞 第二节植物的组织第二节植物的组织 教学目的教学目的 1了解细胞学说细胞学说的提出在自然科学发展史上的重大 意义。 2掌握细胞膜细胞膜的结构及其主要功能，主要细胞器细胞器的 结构和功能，细胞核细胞核的结构和功能。 3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（无丝分细胞分裂的三种方式（无丝分 裂、有丝分裂、减数分裂）及各个分裂时期的特点。裂、有丝分裂、减数分裂）及各个分裂时期的特点。 4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

2、的过程。 重点重点 （1）细胞、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）细胞器的结构功能； （5）染色体的结构和功能； （6） 细胞分裂的意义和方式； （7）有丝分裂的过程、特点和意义 难点难点 （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、色体的均等分配这一中心，在染色体、DNA、细胞、细胞 核、纺锤体等方面去掌握有丝分裂各个时期的主要核、纺锤体

3、等方面去掌握有丝分裂各个时期的主要 变化。变化。 第一节 植物的细胞 v一、植物细胞的概念及意义一、植物细胞的概念及意义 v二、植物细胞的形态和大小二、植物细胞的形态和大小 v三、原生质三、原生质 v四、四、植物细胞的构造植物细胞的构造 v五、植物细胞的繁殖五、植物细胞的繁殖 一、植物细胞的概念及意义一、植物细胞的概念及意义 v世界上植物种类很多，各种植物的形态和结构也是 千差万别，但是无论是参天的大树还是低矮的花草 灌木都是由细胞组成的。我们取植物的任何部分切 片，放置显微镜下观察，都可以看到无数个细小的 腔室，这就是细胞细胞。较为低等的植物，一个细胞就 是一个植物体，它的一切生命活动包括新

4、陈代谢、 生长、发育、繁殖等，都是由一个细胞来完成。而 高等植物是由无数细胞构成的多细胞植物体，细胞 之间并且有了形态构造上的分化和机能上的分工， 共同完成整个植物体的生命活动。由此可知，植物植物 的细胞既是植物体的结构单位，也是功能和遗传的的细胞既是植物体的结构单位，也是功能和遗传的 单位。单位。 v细胞一般很小，必须借助于 显微镜观察，人类对细胞的 认识是与显微镜的发明和改 进分不开的。1665年英国的 物理学家虎克（Robert Hooker）用自制的显微镜来 观察软木切片，发现软木是 由许多蜂窝状的小室组成的， 他把这些小室定名为细胞。 他的这一发现，为人类探索 生物体的微观世界开辟了

5、新 的途径。 虎虎 克克 发发 表表 的的 图图 片片 v到了十九世纪，德国植 物学家施来登施来登 （M.Schleden,1804- 1881）和动物学家施旺施旺 (T.Schwan,1810-1882), 共同得出结论,提出了一 切有机体,从简单的单细 胞生物到复杂的多细胞 生物都是由细胞组成的。 细胞是生物生命活动的 基本单位的重要概念从 而建立了细胞学说 由 于细胞学说细胞学说的建立,使我 们把动植物界统一起来。 因此，细胞学说被列为 十九世纪自然科学的三 大发现之一。 v二十世纪六十年代，研制出电子显微镜电子显微镜，用电子束 代替光束，从而使细胞学的研究水平，由显微结构显微结构 发展

6、到超微结构发展到超微结构，细胞的精细结构均被发现。同时 伴随着同位素示踪法、放射自显影术、X射线、细 胞匀浆、超速离心等生化技术的应用使细胞学又进 入到分子结构的研究水平。细胞内的遗传物质 RNAT和DNA的分子结构也被揭示出来，使细胞学 说进入现代新阶段。二十世纪末，生命科学又有了 新的飞跃，在纳米技术、克隆技术及基因图谱的绘 制等方面都取得重大突破，进入二十一世纪后，细 胞学说和生命科学必将产生更大的飞跃。 光学显微镜光学显微镜 双筒光学显微镜双筒光学显微镜 目镜目镜 物镜物镜 聚光器聚光器 光源光源 二、植物细胞的形态和大小二、植物细胞的形态和大小 v形态 v由于植物种类不同，植 物体内

7、各细胞所处的位 置和执行的生理机而其 形态也不相同，常见的 有球圆形、椭圆形、多 面体形、梭形、星形、 纺锤形、圆筒形和纤维 形等 vA、纤维形子 B、长柱形 C、圆筒形D、椭圆形 E、根毛的细胞 F、气孔 的保卫细胞G、表皮细胞 H、多面体形 I、星形 v大小大小 v在植物体内，不同 的部位的细胞大小 也有所不同，通常 直径在20-50微米之 间，只有在显微镜 下才能看到。但有 的植物细胞较大， 如松树的管胞，葡 萄的导管，成熟的 西瓜果肉细胞直径 达1-2厘米，苎麻的 张维细胞可长达200 厘米以上，肉眼可 以看到 三、原生质三、原生质 v细胞内具有生命活动的物质，称为原生质， 由它组成原

8、生质体，它是细胞结构和生命活 动的物质基础。原生质具有极其复杂的化学 成分，并且不同生物体中或同一植物体的不 同细胞中，甚至同一细胞的不同发育时期， 原生质的组成都存在差异。尽管如此，它们 的基本组成成分大致是相同的。 v1水水 水占细胞全重的60%-90%。原生质中的含水量多少，直 接影响原生质的粘性和弹性，间接的影响细胞的组成和功能。 v2蛋白质蛋白质 蛋白质占原生质干重的60%以上，它既是原生质重要 的结构成分，又是细胞内参与调节各种代谢活动，酶的基本组成 物质；细胞内重要的贮藏物质，完成各种功能，维持生命活动过 程不可缺少的重要物质。 v3核酸核酸 核酸是细胞中主要的的遗传物质，担负着

9、贮存和复制遗 传信息的功能，同时还和蛋白质的合成有密切关系。核酸在细胞 遗传、生长、发育、变异、细胞分裂以及蛋白质和其它细胞成分 的合成中起到了重要的作用。 v4、类脂类脂是细胞中重要的结构物质和贮藏物质，如磷脂参与各种 膜结构的组成；核桃、花生等种子中含有大量的脂肪。 v5糖类糖类 是由碳、氢、氧组成的化合物，糖类是光合作用的产物， 同时又是植物生命活的能量基础，并可转化成有机酸、脂肪、蛋 白质和核酸。 v6无机盐类无机盐类 原生质中含有某些无机盐类，是植物细胞生命活动 中不可缺少的物质。 v原生质的化学组成除以上所述外，还有含量极少，但生理作用颇 大的有机物质，如维生素、植物激素、抗生素等

10、，它们都是细胞 正常生活必不可少的物质。 四、四、植物细胞的构造植物细胞的构造 v植物体内的各类 细胞虽然外部特 征差异很大，但 它们的基本结构 是相同的。生活 的植物细胞由细 胞壁、原生质体 和细胞内含物三 部分组成。细胞 壁包在原生质体 外面，成为细胞 的骨架；原生质 体是细胞内一切 有生命物质的总 称；随着细胞的 生长发育，细胞 内产生了贮藏物 质和代谢产物称 为细胞内含物。 植物模式细胞结构图植物模式细胞结构图 1. 细胞壁细胞壁 2. 细胞膜细胞膜 3. 细胞质细胞质 4. 细胞核细胞核 5. 液胞液胞 6. 溶酶体溶酶体 7. 高尔基高尔基 8. 叶绿体叶绿体 9. 线粒体线粒体

11、10. 光滑光滑 11. 粗糙粗糙 12. 核糖体核糖体 初生壁初生壁 植物细胞植物细胞 模式结构模式结构 细胞壁细胞壁 原生质体原生质体 细胞后含物和细胞后含物和 生理活性物质生理活性物质 胞间层胞间层 次生壁次生壁 细胞膜细胞膜 细胞质细胞质 细胞核细胞核 基质基质 细胞器细胞器 线粒体线粒体 高尔基体高尔基体 核糖体核糖体 溶酶体溶酶体 质体质体 液泡液泡 后含物：淀粉、蛋白质、后含物：淀粉、蛋白质、 脂肪、晶体脂肪、晶体 生理活性物质：酶、维生素、激素生理活性物质：酶、维生素、激素 v（一）原生质体（一）原生质体 v原生质体是细胞原生质体是细胞 内全部有生命物内全部有生命物 质的总称质

12、的总称，是细 胞的最主要部分。 它包括细胞壁以 内一切有生命的 物质，如细胞质、 细胞质膜、细胞 核以及其它各种 细胞器细胞器等。 1、细胞质膜、细胞质膜 v细胞质膜细胞质膜 在细胞质的在细胞质的 外面，紧贴外面，紧贴 细胞壁的内细胞壁的内 侧包围着一侧包围着一 层薄而柔软层薄而柔软 的膜，称为的膜，称为 细胞质膜，细胞质膜， 简称简称质膜质膜。 在电子显微镜下观察质膜有三层结构，双鳞在电子显微镜下观察质膜有三层结构，双鳞 酯分子层中，贯穿着蛋白质分子，将具有三酯分子层中，贯穿着蛋白质分子，将具有三 层结构组成一个单位的膜层结构组成一个单位的膜“单位膜单位膜”。 细细 胞胞 膜膜 的的 分分

13、子子 结结 构构 v膜结构的液态镶液态镶 嵌模型嵌模型： 在脂质双分 子层中镶嵌着球 蛋白分子。膜中 的蛋白质有的是 特异酶类，在一 定条件下具有 “识别”、“捕 捉”和“释放” 某些物质的能力， 从而对物质的透 过起主动的控制 作用。 糖糖 蛋白质蛋白质 脂类脂类 流动镶嵌模型流动镶嵌模型 糖萼糖萼 蛋白质 脂双层脂双层 双双 分分 子子 层层 膜蛋白分布不对称膜蛋白分布不对称 脂质双层 镶嵌蛋白 跨膜 蛋白 膜表面 蛋白 质膜的生理功能质膜的生理功能 v质膜是细胞内重要的结构，它保证了细 胞内细胞器按室分工按室分工，同时具有对物质 选择吸收选择吸收的能力；能控制细胞内外的物 质交换；调解物

14、质的运输，并有细胞识 别、信息传递等功能。 细胞膜选择透性细胞膜选择透性 v细胞膜只允许某些分子或离子进入或者 排出细胞的特性，是细胞膜最基本的功能细胞膜最基本的功能。 它能阻止细胞内的许多有机物（如糖和可溶 性蛋白）从细胞内渗出，又能调节水和盐类 及其他营养物质进入细胞，使细胞能在复杂 的环境中保持相对的稳定性，从而维持细胞 正常的生命活动。 v膜结构在原生质体中普遍存在，这些膜组成各细胞 器的界限，是细胞内生化活动的场所，它们构成相 互联系的膜系统，使细胞的生命活动连成一个整体。 2、细胞质、细胞质 v细胞质 细胞质是质膜以内，为半透明而带粘 滞的无结构的基质。含有丰富的蛋白质、类脂 及各

15、种代谢产物。 v是细胞内进行各种代谢活动的场所，同时还不 断为细胞器行使功能提供必需的营养物质。 v在生活的细胞中，细胞 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，这种运动称为 胞质运动。常见的有旋 转运动和回旋运动。 v细胞质的运动能促进细 胞内的营养运输、气体 交换、生长发育及创伤 恢复等，是生命活动的 一种标志。 A.旋转运动旋转运动 B.回旋运动回旋运动 3、细胞器、细胞器 v在细胞质中浸埋着各种由原生质分化形 成的，具有特定形态结构和生理功能的 亚细胞结构，称为细胞器。 线粒体、质体、内质网、高尔基体、核糖线粒体、质体、内质网、高尔基体、核糖 体、

16、溶酶体、（中心体）、液泡等体、溶酶体、（中心体）、液泡等。 （1）线粒体）线粒体 v线粒体是 所有生活 细胞中进 行呼吸与 能量代谢 的重要细 胞器。 用电子显微镜观察，线粒体有一层外膜外膜和一层内膜内膜，内膜在 许多部位向内褶叠成管状或搁板状突起称为嵴嵴。嵴间的空间 为基质基质，其中含有DNA、蛋白质、核糖体、类脂球等。在基 质和内膜中，有ATP酶，与呼吸作用有关。 线粒体结构线粒体结构 线粒体是真核细胞的线粒体是真核细胞的“动力工厂动力工厂”，贮藏在，贮藏在 营养物质中能量，在线粒体中氧化，转化为营养物质中能量，在线粒体中氧化，转化为 细胞可利用的化学能细胞可利用的化学能ATP，一部分以热

17、能，一部分以热能 形式消散。形式消散。 v线粒体基质内有自身的线粒体基质内有自身的DNA、RNA及蛋白质、及蛋白质、 酶系和生化过程中间产物等液态物质。因此，酶系和生化过程中间产物等液态物质。因此， DNA可自我复制，具有一定的遗传独立性可自我复制，具有一定的遗传独立性 v细胞中线细胞中线 粒体的数粒体的数 目的多少目的多少 是细胞呼是细胞呼 吸作用强吸作用强 弱的标志弱的标志 数量多说数量多说 明细胞生明细胞生 长旺盛，长旺盛， 反之则衰反之则衰 弱。弱。 （2）质体）质体 v质体质体是绿色植物细胞特有的细胞器。根 据质体所含色素和生理功能不同，可分 为叶绿体、白色体叶绿体、白色体和有色体有

18、色体三种，它们 都是由非常小的前质体发育而来。 v质体质体 早在1883年就被提出。也是具有双双 层膜层膜结构的细胞器，质体随细胞的生长 而增大，并能分裂增殖。与细胞的代谢 过程密切相关。 叶绿体叶绿体 v叶绿体 是一种绿色的质体，含有叶绿素、胡萝卜 素和叶黄素，其中叶绿素约占所含色素总量的2/3， 故呈绿色。 v主要分布在高 等植物的绿色 部分的细胞中 以及部分藻类 植物的细胞中。 基粒类囊体内膜外膜 叶绿体的生理功能叶绿体的生理功能 v主要生理功能是进行 光合作用光合作用。此外，叶 绿体中含有多种酶， 所以叶绿体不仅是光 合作用的中心，而且 也是细胞内生化活动生化活动 的中心之一. 白色体

19、白色体 v白色体 是一种无色的质体，多分布于幼嫩茎 叶或不见光组织的细胞中，特别在贮藏组织 的细胞中较多，通常呈颗粒状，多聚集于细 胞核的周围。有些白色体在细胞生长过程中， 能合成淀汾，称为造粉体造粉体。有些参与脂肪和 油的形成，称为造油体造油体。在光照条件下，白 色体上能产生色素而转变成叶绿体和有色体。 有色体有色体 v有色体 是一种红色、橙色或黄色的质体，含 叶黄素和胡萝卜素，呈多种形状。分布于花 瓣、果实及部分的块根、块茎等部位。有色 体能积累淀粉、脂肪和胡萝卜素能积累淀粉、脂肪和胡萝卜素，同时赋于 花、果实以鲜艳的色彩，具有吸引昆虫和其具有吸引昆虫和其 它动物传粉及种子的传播的功能它动

20、物传粉及种子的传播的功能。有色体多 从叶绿体转化而来，也有直接由前质体产生。 三种质体转换关系三种质体转换关系 叶绿体、有色体和白色体都是由前叶绿体、有色体和白色体都是由前 质体发育而来的，在一定条件下，可以质体发育而来的，在一定条件下，可以 相互转化。相互转化。 叶绿体叶绿体 白色体白色体有色体有色体 白白 色色 体体 有色体有色体 叶绿体叶绿体 质体的种类质体的种类 叶绿体叶绿体 三种质体的关系三种质体的关系 3 3、内质网、内质网 v内质网内质网由一层膜由一层膜 围成的小管、小囊围成的小管、小囊 或扁囊构成的网状或扁囊构成的网状 系统。内质网与细系统。内质网与细 胞核的外膜相连，胞核的外

21、膜相连， 与质膜相连，并通与质膜相连，并通 过胞间连丝穿过细过胞间连丝穿过细 胞壁，与相邻细胞胞壁，与相邻细胞 的内质网发生联系。的内质网发生联系。 内质网基本类型内质网基本类型 v粗面内质网粗面内质网：膜上附有核糖体，主要功能与蛋白质的合成、：膜上附有核糖体，主要功能与蛋白质的合成、 修饰、加工和运输有关；修饰、加工和运输有关； v光面内质网光面内质网：膜没有核糖体，主要与脂质和糖类的合成关：膜没有核糖体，主要与脂质和糖类的合成关 系密切。系密切。 1、蛋白质的合成、蛋白质的合成 2、脂类的合成、脂类的合成 、高尔基体、高尔基体 v高尔基体是高尔基体是 与细胞分泌与细胞分泌 作用有关的作用有

22、关的 细胞器，散细胞器，散 布在细胞质布在细胞质 中，由中，由4 48 8 个扁囊平行个扁囊平行 排列在一起，排列在一起， 周围有许多周围有许多 小囊泡，小囊泡， v主要功能：参主要功能：参 与植物细胞中与植物细胞中 多糖合成和分多糖合成和分 泌；糖蛋白的泌；糖蛋白的 合成、加工和合成、加工和 分泌有关。分泌有关。 、液泡、液泡 v 液泡是植物细胞 的显著特征之一。 v液胞内的液汁称细 胞液，其主要成分 是水，并含有糖、 有机酸、脂类、蛋 白质、酶、氨基酸、 树胶、粘液、植物 碱、花青素和无机 盐等物质。 液泡的形成过程 液泡的生理功能液泡的生理功能: 1.贮藏作用; 2.消化作用; 3.液泡

23、在维持细胞质的内环境的稳 定上起着重要的作用； 4.液泡形成的内环境可以缓冲外界 条件的突然变化，因而液泡与植物 抗性有关。 6、细胞核、细胞核 v细胞核是细胞 内最大而且最 重要的细胞器， 是控制细胞活是控制细胞活 动的中心动的中心。常 呈球形或椭圆 形。细胞核由 核膜、核仁、核膜、核仁、 核质核质三部分组 成 核膜核膜 核仁核仁 核质核质 v1、核膜是双层膜，在电子显微镜下可观察到，它 是细胞核与细胞质的界膜。核模上具有许多孔，沟 通细胞核和细胞质间的物质运输。 v2、核中有1-多个核仁，核仁中的成分有蛋白质、 RNA和DNA。核仁的结构也十分复杂，是合成RNA 的场所。 v核膜与核仁之间

24、充满以核酸和蛋白质为主要成分的 胶态物质，称为核质。 v核质分为核液核液和染色质染色质两部分。核液是细胞核内无 明显结构的基质，染色质和核仁浸埋其中，核液中 含有蛋白质RNA和多种酶，这些物质保证了DNA的 复制和RNA的转录。染色质主要是由DNA、RNA和 蛋白质组成的复合体。 v染色质染色质是指间期细胞内由是指间期细胞内由DNA、组蛋白、非、组蛋白、非 组蛋白及少量组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构，是组成的线性复合结构，是 间间 期细胞遗传物质存在的形式。期细胞遗传物质存在的形式。 v染色体染色体 :是指细胞在有丝分裂或减数分裂过程是指细胞在有丝分裂或减数分裂过程 中，由染色质聚缩而成

25、的棒状结构。中，由染色质聚缩而成的棒状结构。 短臂短臂 着丝粒着丝粒 DNA 长臂长臂 染色单体染色单体 中着丝粒 染色体 近端着丝 粒染色体 端着丝粒 染色体 近中着丝 粒染色体 细胞核不仅是细胞核不仅是 遗传物质贮存遗传物质贮存 和复制的主要和复制的主要 场所，同时还场所，同时还 能控制蛋白质能控制蛋白质 的合成，对细的合成，对细 胞的生长、发胞的生长、发 育和遗传起主育和遗传起主 导作用。导作用。 （二）细胞壁（二）细胞壁 v一个成熟细 胞的细胞壁 可分为胞间胞间 层、初生壁层、初生壁 和次生壁和次生壁三 层 （1）胞间层）胞间层 v胞间层是两个相胞间层是两个相 邻的细胞间所共邻的细胞间

26、所共 有的一层薄膜。有的一层薄膜。 是细胞分裂时最是细胞分裂时最 早形成的，其主早形成的，其主 要成分是果胶质，要成分是果胶质， 具有粘性和弹性，具有粘性和弹性， 能使相邻细胞互能使相邻细胞互 相粘合，并可缓相粘合，并可缓 冲细胞之间的压冲细胞之间的压 力。力。 （2）初生壁）初生壁 v初生壁 在细胞形成和生长阶段，原生质分泌出的 代谢产物加在胞间层的内侧。 v主要成分 是纤维素、 半纤维素和 少量果胶质， 仍具有柔软 和弹性，可 随细胞的伸 长而增大其 面积，并且 水分和溶质 可随意通过。 （3）次生壁）次生壁 v次生壁次生壁 随着细胞随着细胞 的生长，原生质体的生长，原生质体 仍继续分泌代

27、谢产仍继续分泌代谢产 物加在初生壁的内物加在初生壁的内 侧，使细胞壁不断侧，使细胞壁不断 加厚，这些加厚的加厚，这些加厚的 部分称之为次生壁。部分称之为次生壁。 其主要成分是纤维其主要成分是纤维 素和半纤维素，并素和半纤维素，并 常有木质素等物质常有木质素等物质 填充其中。，使其填充其中。，使其 外壁厚而坚硬，胞外壁厚而坚硬，胞 腔渐小。所有的植腔渐小。所有的植 物细胞都具有初生物细胞都具有初生 壁，但并不是都有壁，但并不是都有 次生壁。次生壁。 细胞壁的特化细胞壁的特化 v（1）木化木化 细胞壁中渗入木素所引起的变化称木化。 它可使细胞壁硬度增大，加强了细胞的机械和支持 能力。 v（2）栓化栓化 细胞壁中渗入木栓质所引起的变化称栓 化。栓化的细胞壁不透水、不透气，导致细胞内一 切生活物质失去活性，成为死细胞。多发生在植物 体的表面，具有保护植物体内部细胞的作用。 v（3）角化角化 细胞壁中渗入角质化合物所引起的变化 称角化。它能使细胞壁透水性降低，以减少水分蒸 腾和微生物的入侵，具有增强植物对干旱和病菌的 抵抗能力。 v（