植物学-第一章 植物细胞

第一章植物细胞第一节概述第二节细胞生命活动的物质基础—原生质第三节植物细胞外被结构特点*第四节植物细胞间的联络结构第五节植物细胞质及其细胞器第六节植物细胞核第七节植物细胞的后含物*第八节植物细胞的分裂、生长和分化*第九节植物细胞的衰亡第一章植物细胞和组织第一章植物细胞和组织本章重点植物细胞的基本结构细胞壁和细胞后含物的结构和化学组成细胞的有丝分裂与减数分裂第一节概述celln.<生>细胞；小牢房；蜂巢；电池；<诗>墓穴vi.住在牢房或小室中vt.囚禁celluaradj.细胞的；由细胞组成的；多孔的；蜂窝状cellphone/cellularphone移动电话；便携式电话（美）第一节概述细胞（cell）是构成植物体的形态结构和生命活动的基本单位罗伯特虎克的显微镜、他观察到的细胞（1665）和现代显微镜第一节概述光学显微镜及观察效果光源聚光镜样品物镜目镜第一节概述解剖镜（体视显微镜）第一节概述透射电子显微镜及其观察效果电子光源聚光镜样品物镜透镜屏幕第一节概述扫描电子显微镜及其观察效果第一节概述有机体除病毒外，都是由细胞构成的。由此可分为单细胞有机体生物和多细胞生物。第一节概述细胞学说（celltheory）：德国植物学家施莱登（1838）和动物学家施旺（1839）1、一切动植物都由细胞发育而来。2、细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体的生命起作用。3、新细胞来源于老细胞的分裂。第一节概述细胞学说之后一系列重要发现：受精现象（1875）、动植物细胞有丝分裂（1880）、动植物减数分裂（1883、1886）、植物受精现象（1888）、线粒体（1894）、高尔基体（1898）、被子植物双受精现象（1898）相继发现。1900年，孟德尔遗传定律的（重新）发现（1865）1953年，DNA双螺旋结构的模型发现，奠定了分子生物学基础。1961年，通过尼伦堡等人的研究，确立了每一种氨基酸的“遗传密码”。第一节概述植物细胞的形状（形态结构与功能的关系？）第一节概述各种形状的植物细胞第一节概述植物细胞的大小高等植物细胞直径：10-100μm。最小细胞，如枝原体（原核细胞），直径0.1—0.15μm。番茄果肉、西瓜瓤细胞直径可达1mm，肉眼可见；棉花种子的表皮毛长可达75mm。细胞体积受细胞核所能控制的细胞质的量以及细胞相对表面积大小控制。生理活跃的细胞常较小，代谢活动弱的细胞往往较大。第一节概述植物细胞结构示意图第一节概述真核细胞：原生质体具有由核膜包被的细胞核，细胞内有各类被膜包被的细胞器。原核细胞（细菌，蓝藻等）：无细胞核，DNA分散于细胞中央一个较大的区域（核区或拟核）；细胞一般较小，无具膜结构的细胞器，细胞内只有少量的膜片层。第二节细胞生命活动的物质基础—原生质原生质（protoplasm）是细胞中有生命的部分植物细胞由原生质体（protoplast，包括细胞膜、细胞质和细胞核）和细胞壁（cellwall）组成光镜下——显微结构；电镜下——亚显微或超微结构一、原生质化学组成（一）水和无机盐水是原生质含量最多的物质，以游离水和结合水形式存在水是化学反应的溶剂水的比热大，维持稳定内环境无机盐含量少，但对构成化合物、调节酸碱度与渗透压等具有重要意义（二）蛋白质构成原生质最重要的物质原生质的结构物质以酶的形式参与调节一、原生质化学组成（三）核酸包含DNA和RNA是细胞中主要的遗传物质（四）脂质部分在原生质中作为结构物质磷脂分子具有亲水端和疏水端（五）糖类光合作用的产物，代谢的能源构成原生质、细胞壁的主要物质（六）活性物质活性多肽、维生素、激素和抗生素等二、原生质的胶体性质无色半透明半流动的粘稠液体亲水胶体，带有电荷原生质具有新陈代谢能力，是生命现象的特征第三节植物细胞外被结构特点*一、细胞壁（cellwall）：包被在植物细胞原生质体外面的一个坚韧的外壳。是植物细胞（含细菌，蓝藻和真菌）特有的结构。细胞壁的功能支持、保护作用。相当于动物的骨骼，称外骨骼；还参与植物体吸收、分泌、蒸腾和细胞间运输等；初生壁含有多种具有生理活性的蛋白质，参与细胞生长、调控，细胞识别等生理活动。一、细胞壁（一）细胞壁的分层（1）胞间层（中层）：细胞壁最外面，使相邻细胞彼此粘连在一起。（2）初生壁：在细胞停止生长前原生质体分泌形成。较柔软，具可塑性。多数细胞只具有初生壁。（3）次生壁：细胞停止生长后，在初生壁内侧继续积累的。大部分具次生壁的细胞在成熟时死亡。一、细胞壁（二）细胞壁的组成：细胞壁的主要成分：纤维素（地球上最丰富的有机物，难分解），果胶，半纤维素等。纤维素分子构成基本纤丝，并进一步构成电镜下能够观察到的微纤丝。一、细胞壁（三）细胞壁的特征：纤维素的微纤丝构成骨架，其他物质填充其间次生壁中的纤维素常与其他常见物质结合。木质化：木质（酚类亲水性物质）加强机械支持作用，可透水。例：导管、管胞、木纤维。角质化：角质（脂类化合物）不易透水，多为表皮细胞，防止水分过度蒸腾和微生物的侵袭。同时角质还在表皮细胞外堆积成层，形成角质层。一、细胞壁栓质化：栓质（脂类化合物）富于弹性，如软木塞。不透水透气，多为死细胞。一般分布在植物茎、秆、枝及老根的外层，以防止水分蒸腾，保护细胞受恶劣条件的侵袭。矿质化：矿质（Ca、SiO2），多见于茎、叶的表皮细胞。矿化细胞硬度大，增加植物的支持力，并保护植物不受动物的侵害，如禾本科植物表皮细胞。黏液化：果胶质和纤维素变成黏液和树胶。部分植物的种子和果实表面具有黏液化的细胞。二、细胞膜细胞膜又称质膜（plasmamembrane）：包围在细胞质表面，紧贴细胞壁的膜状结构。主要成分：磷脂和蛋白质，厚约7.5nm结构：电镜下可见呈三层结构，“流动镶嵌模型”生理功能：使细胞与外环境隔离，保持相对稳定的细胞内环境；选择吸收的功能；能量传递和信息传递；有大量的酶，生化反应的重要场所；协调细胞壁物质的合成与组装第四节植物细胞间的联络结构一、胞间连丝（plasmodesmata）：通过纹孔连接相邻两个植物细胞的原生质细丝，是植物细胞间物质和信息交流的直接通道，行使水分、营养物质、小的信号分子以及大分子的胞间运输功能。细胞壁内质网第四节植物细胞间的联络结构二、纹孔（pit）：细胞初生壁不均匀增厚，不增厚的区域称为初生纹孔场，相邻细胞原生质体的胞间连丝集中于这一区域。次生壁产生时初生纹孔场处不被次生壁覆盖，称纹孔。第四节植物细胞间的联络结构纹孔第四节植物细胞间的联络结构纹孔和胞间连丝第五节植物细胞质及其细胞器一、细胞基质：在电镜下看不出特殊结构的胶体物质。成分：水、无机盐、溶解的气体糖类、氨基酸、核苷酸等小分子蛋白质、RNA、酶类等大分子功能：带动细胞器在细胞内作有规则的持续流动，对细胞内物质转运有重要作用；细胞代谢的重要场所；为各类细胞器行使功能提供原料。第五节植物细胞质及其细胞器二、细胞器（organelle）：细胞质基质内具有一定形态、结构和功能的微结构或微器官双层膜细胞器：质体*，线粒体单层膜细胞器：内质网，高尔基体，液泡*，溶酶体等无膜细胞器：核糖体，微管和微丝等二、细胞器（一）质体（plastid）：绿色植物特有的一类合成和积累同化产物的细胞器，被双层膜。分为叶绿体，有色体，白色体三类叶绿体（chloroplast）：进行光合作用的质体，存在于植物绿色细胞（主要是叶肉细胞）中。含有色素：叶绿素A/B，胡萝卜素和叶黄素结构：叶绿体呈球形、卵形，其内有基粒及基质片层，色素分布在内部片层上功能：（1）光合作用【视频1-15‘17“】（2）合成自身的DNA、RNA和蛋白质二、细胞器二、细胞器有色体：内含大量胡萝卜素和叶黄素而呈现黄、红或橙色，常存在于花瓣、果实或一些植物的根（如胡萝卜）中。白色体：不含色素，普遍存在于贮藏细胞中，并根据贮藏物质的不同分为造粉体、造油体和造蛋白体。有色体(chromoplast)：内含大量胡萝卜素和叶黄素而呈现黄、红或橙色，这类质体常存在于花瓣、果实或一些植物的根（胡萝卜）中。二、细胞器质体的发育和转化二、细胞器（二）线粒体形状：球形、棒形或细丝状颗粒。结构特点：由双层膜包裹，其内膜向内折叠，形成嵴。功能：进行呼吸作用，是细胞的“动力厂”，含自身的DNA，能独立合成蛋白质。线粒体数目与嵴的多少与细胞生理状态相关。二、细胞器（三）内质网结构：由单层膜以各种形状沿伸、扩展，形成各种管、泡、腔交织的复杂网状管道系统。类型：粗糙型内质网：膜表面附着许多核糖体小颗粒，合成蛋白质（酶）。光滑型内质网：与脂类、糖类的合成关系密切。功能：合成、包装和运输一切代谢产物、蛋白质（酶）、脂类、糖；是许多细胞器的来源；提供细胞空间的支持骨架、增加细胞的表面积；通过胞间连丝中内质网的活动，保持细胞间的联系。二、细胞器电镜下的粗糙型内质网二、细胞器（四）高尔基体结构：由一叠由单层膜围成的扁囊组成，扁囊边缘收缩形成膜质小泡，通过缢缩断裂，小泡从扁囊上脱离下来。功能：多糖合成，糖蛋白的合成、加工和分泌，参与细胞壁的形成。二、细胞器（五）核糖体或核糖核蛋白体结构：有两个半圆形的亚单位形成，无膜结构。可游离或附于内质网上，也存在于线粒体、叶绿体中。主要成分：蛋白质与RNA。功能：合成蛋白质的场所。二、细胞器（六）溶酶体结构：由单层膜组成，膜内含有多种水解酶，以酸性磷酸酶为特有的酶。功能：（1）消化作用（分解生物大分子）；（2）自身吞噬释放酶。（七）圆球体结构：由单层膜组成（可能是单位膜的一半？）储存脂肪，也含有脂肪酶功能：（1）同溶酶体（2）起储存细胞器的作用（八）微体结构：也由单层膜包围而成。类型：植物中含两种微体（1）过氧化物酶体：高等植物叶肉细胞中，与叶绿体、线粒体配合，参与乙醇酸循环，把乙醇酸转化为己糖（光呼吸）。（2）乙醛酸循环体：油粒种子萌发时，与圆球体、线粒体配合，把储存的脂肪转化为糖类。二、细胞器（九）液泡（Vacuole）：是被一层液泡膜包被，膜内充满着细胞液的细胞器。细胞液中含有多种代谢产物。液泡是植物细胞与动物细胞结构上的明显区别之一。成熟的植物细胞具有一个中央大液泡功能：调节渗透压，控制水分出入细胞；维持一定的膨压，使细胞处于紧张状态，具坚实性；各种养料的代谢产物的贮藏场所（花青素，蔗糖）？怎么区分颜色来自液泡还是有色体二、细胞器（十）细胞骨架系统微管：微管蛋白围成直径约25nm的中空细管结构。与细胞形状维持，细胞壁形成与生长，细胞及细胞器的运动有关。微丝：由肌动蛋白和肌球蛋白组成的直径约为5-8nm的细长丝。与微管共同组成细胞支架，主要控制细胞器的运动，胞质流动。中间纤维：直径约为10nm，具有骨架和信息功能。第六节植物细胞核一、核的形态及其在细胞内的分布通常为圆球形或椭圆球形，大小不定在幼年细胞中位于中央，成熟细胞中往往靠近细胞壁第六节植物细胞核分裂间期核的形态分为3部分（一）核被膜核膜为双层膜，具有核孔，控制物质进出细胞核核膜内有核纤层，由中间纤维构成，与核膜崩解和重组有关（二）核仁核仁含蛋白质和RNA及染色质（DNA），与核糖体RNA的形成有关（三）核质核基质是由细胞骨架构成的核的支架染色质是细胞中遗传物质的主要存在形式第六节植物细胞核二、核的功能贮存和传递遗传信息控制蛋白质的合成，对细胞的生理功能起到调节作用第七节植物细胞的后含物*后含物（内含物）（ergasticsubstance）：指细胞生长过程中，原生质体新陈代谢活动产生的各种代谢产物。是一些非原生质、无生命的有机或无机物质，贮藏的营养物质和代谢废物。许多后含物具有重要的经济价值。（一）淀粉淀粉粒(starchgrain)：一般由造粉体转化而成，围绕一至多个脐形成轮纹。不同植物淀粉粒形状不同，可作为鉴定的依据。马铃薯淀粉粒（示遇碘变蓝）第七节植物细胞的后含物*（二）蛋白质：非活性，较稳定，呈固体状态，与原生质体中呈胶体状态的蛋白质不同（染成黄褐色）（植物蛋白的来源，吃素怎样保证营养？）。糊粉粒：无定形蛋白质被膜包裹成的圆球状颗粒，多分布于胚乳的最外面数层细胞。第七节植物细胞的后含物*（三）脂类：高能量贮藏物质，以脂肪或油滴状态存在于细胞质中（动物细胞中类似，震动减肥？）第七节植物细胞的后含物*（四）晶体：代谢废物形成的无机盐类结晶，如草酸钙结晶，碳酸钙结晶（钟乳体）第七节植物细胞的后含物*禾本科植硅体（表皮细胞中的硅质后含物）植物的生长是细胞数目增加和细胞体积增大（生长）及功能分化的结果。植物细胞的繁殖通过细胞分裂进行，具有有丝分裂、减数分裂和无丝分裂3种类型。第八节植物细胞的分裂、生长和分化*第八节植物细胞的分裂、生长和分化*一、细胞周期（cellcycle）：指从一次细胞分裂结束开始到下一次细胞分裂结束之间的过程。可划分为分裂间期（G1，S和G2期）和分裂期（M期）。二、有丝分裂（Mitosis）三、无丝分裂细胞进行无丝分裂时，核仁先行分裂，继而细胞核延长并缢裂成两部分，接着细胞质也拉长并分裂，形成两个子细胞。整个过程看不到染色体的变化。无丝分裂还有出芽、碎裂等不同方式。生物学意义还有待深入研究四、减数分裂（Meiosis）四、减数分裂（Meiosis）五、植物细胞的生长和分化（一）细胞的生长：指细胞体积和质量增加。同时细胞内部结构还发生相应的变化液泡化程度增加是植物