第1章+第1节植物细胞的形态结构67.ppt

1、第一章 植物的细胞和组织第一节 植物细胞的形态结构,一、细胞的发现和细胞学说,细胞是构成植物体的基本单位 有机体除病毒外，都是由单个或多个细胞构成的。细胞是生命活动的基本结构与功能单位。,1 细胞的发现 1665年，英国的Robert Hooke利用自制的显微镜观察软木薄片（木栓），发现很多象蜂房样的小室，他把这种小室命名为cell-细胞。,3.细胞学说 德国植物学M.J.Schleiden 和动物学家M.J.Schwann二人于18381839年间提出的。细胞学说认为，细胞是有机体，动、植物都是这些有机体的集合物，它们按照一定的规则排列在动、植物体内。细胞学说第一次明确地指出了细胞是一切动、

2、植物结构单位的思想，从理论上确立了细胞在整个生物界的地位，把自然界中形形色色的有机体统一了起来。,二 植物细胞的形状和大小,（一）植物细胞的形状,形状多样。在均匀组织内，一个典型的、未经分化的薄壁细胞是14面体,执行功能的细胞形状特化,（二）植物细胞的大小 大小差异很大,最小的支原体细胞直径只有,细胞体积小的原因： 细胞大小受细胞核控制范围制约 细胞体积小，相对表面积大，对物质的迅速交换和转运都比较有利。 一般生理活跃的细胞常常较小，代谢活动弱的细胞，则往往较大。,0.1m,种子植物中,一般的细胞直径为10m-100m (1mm=1000m),显微结构和亚显微结构 显微结构：在光学显微镜下呈现

3、的细胞结构.(光学显微镜的分辨率不超过0.2um有效放大倍数一般不超过1200倍) 亚显微结构：在电子显微镜下看到的更为精细的结构称为亚显微结构或超微结构(供生物学研究的电镜放大倍数在20万倍以上，分辨率可达0.2-0.3nm )(1um=1000nm ),三 植物细胞的结构:,胞间层 细胞壁初生壁 次生壁,原生质体,质膜 细胞核细胞质,细胞器 胞基质,（一）原生质体 1 概念： 原生质体:是生活细胞内全部具有生命的物质的总称,一般由细胞膜、细胞质和细胞核三部分组成,是细胞各类代谢活动的主要场所。,2 植物原生质体的组成,洋葱表皮细胞显微结构,细胞质,质膜 细胞核,细胞器 胞基质,原生质体,(

4、1) 质膜 原生质体表面的一层薄膜。电子显微镜下三层结构：两侧的暗带，中间夹着一个明带，明带的主要成分是类脂，暗带的主要成分是蛋白质。,这种在电子显微镜下显示出由三层结构组成为一个单位的膜称为单位膜,质膜的主要功能： 控制细胞和环境间的物质交换,为细胞生命活动提供稳定的内环境 主动运输,细胞识别,细胞内外信号传递等过程中具有重要作用.,生物膜的结构：膜的流动镶嵌模型S.J.Singer and G.Nicolson 1976 (fluid mosaic model) 蛋白质流动镶嵌在磷脂双分子层中,（2）细胞核： 数目：1个细胞多1个核 位置：幼时中央，成熟靠近细胞壁 结构：,核膜,核仁,染色

5、质,核基质,核膜:由基本平行的内层膜、外层膜两构成。两层膜的间隙称为核周隙也称核周腔。,内核膜的核质面有一层由细丝交织形成的致密网状结构称为核纤层。成分为中间纤维蛋白，称为核纤层蛋白。核纤层与细胞质骨架、核骨架连成一个整体，一般认为核纤层为核被膜和染色质提供了结构支架核纤层不仅对核膜有支持、稳定作用，也是染色质纤维两端的附着部位。,核膜上有核孔穿通,占膜面积的8%以上.核孔内、外核膜在孔缘相连续，核孔构造复杂，含100种以上蛋白质，并与核纤层紧密结合成为核孔复合体，是选择性双向通道。功能是选择性的大分子出入；存在电位差，对离子的出入有一定的调节控制作用。,核膜功能：使细胞核成为细胞中一个相对独

6、立的体系，使核内形成一相对稳定的环境。同时，核膜又是选择性渗透膜，起着控制核和细胞质之间的物质交换作用。一般认为，水离子和核苷等小分子物质可直接通透核被膜；而RNA与蛋白质等大分子则经核孔出入核。,染色质,是细胞核内易被碱性染料(如藏花红、甲基绿)染色的物质,由DNA组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的细丝状结构，是遗传物质的载体。当细胞进行有丝分裂时转化成粗短的染色体。,核仁,细胞核内非常明显的结核，呈球状，无膜包被，1到多个，核内合成、加工和贮藏RNA和核糖体亚单位装配的场所,核基质:核内除染色质和核仁外以蛋白质成分为主的网架结构体系,布满细胞核中. 是核的支架,与DNA复制,基因表达以及染

7、色体包装与构建有密切关系.,细胞核功能： 储存和传递遗传信息，以及通过控制蛋白质的合成对细胞的生理活动起重要的调节作用，是遗传和代谢的调控中心。,(3) 细胞质：,质膜以内细胞核以外的部分，由细胞器和细胞质基质组成。,A细胞器 散布在细胞质内具有一定结构和功能的微结构，包括质体、线粒体、内质网、高尔基体、核糖体溶酶体、微体、圆球体、液泡、细胞骨架。,质体 一类和碳水化合物合成与贮藏密切有关的细胞器，是植物细胞特有的结构。根据色素不同，可分为三种类型：叶绿体、有色体和白色体 。 叶绿体：是进行光合作用的质体，包含叶绿素、叶黄素和胡萝卜素。 叶绿素是主要的光合色素, 能吸收和利用光能,直接 参与光

8、合作用,其他两类 色素不直接参与光合作用 只能将吸收的光能传递给 叶绿素,起辅助光合作用的 功能.,叶绿体的功能：吸收利用光能,进行光合作用,叶绿体的结构:,叶绿体被膜: 双层膜,基粒 (光反应),基质: 没有一定结构(暗反应),基粒间膜(基质片层),类囊体,有色体:只含胡萝卜素和叶黄素,比例不同呈现黄,红和橘黄,形状多样,位于花果细胞中。 功能: 辅助光合作用,积聚淀粉和脂类,在花和果有吸引传粉昆虫和动物及传播种子的作用。,白色体：不含色素,无色颗粒状,普遍存在于植物体各部分细胞，特别是贮藏细胞中较多。根据贮藏物质不同分为造粉体（淀粉）和造油体。 功能:淀粉和脂类合成中心.,结构:有色体和白

9、色体只有双层膜,内部没有发达的膜结构，不形成基粒。,质体的发育： 在植物发育过程中质体由前质体分化,前质体,叶绿体,有色体,白色体,光？,线粒体 是一些大小不一的颗粒状、棒状、丝状或有分枝的细胞器,比质体小,功能：进行呼吸作用的场所，为生命活动提供直接能量，因此，线粒体被喻为“动力工厂” 。,结构,内质网 细胞质中由一层膜围成的管状或囊状腔而构成的互相沟通的网状结构。,粗糙型内质网：膜外侧附有核糖体小颗粒 光滑型内质网：膜外侧不附有核糖体小颗粒 内质网的功能： 粗糙型内质网主要功能是合成和运输蛋白质光滑型内质网是脂质和多糖合成的场所。,高尔基体: 由叠在一起的囊(单层膜)和其周围大量的囊泡所组

10、成。分泌旺盛的细胞富含高尔基体。 功能：加工与分泌从内质网来的蛋白质、脂质；参与植物细胞中多糖的合成和分泌，参与新细胞壁和膜的形成。,核糖核蛋白体: 一种颗粒状结构没有被膜包被,主要成分是蛋白质和RNA，在细胞中以附着在内质网表面形成粗糙内质网或分散在细胞质基质的游离状态存在。 功能：细胞中蛋白质合成中心。,液泡:植物特有的细胞器。,功能：渗透调节；贮藏和消化,溶酶体（0.25-0.3m）: 单层膜包围的囊泡，内含多种水解酶，能够分解所有生物大分子 功能：分解代谢产物和细胞组分。,圆球体: (0.1-1m) 膜包裹的圆球形小体。膜只有一层暗带，可能是单位膜的一半。 是储藏细胞器，是脂肪积累的场

11、所。,微体(0.5m): 单层膜包被的颗粒形细胞器含氧化酶和过氧化氢酶，分为过氧化物酶体和乙醛酸循环体。过氧化物酶体分布在叶片细胞，与叶绿体线粒体共同参与光呼吸过程，乙醛酸循环体存在于含有大量脂肪的萌发种子中，对脂肪转化为糖起重要作用。,微管和微丝: 细胞内呈管状或纤丝状的细胞器，它们在细胞中相互交织，形成网状的细胞支架，使细胞具有一定形状，细胞学上称之为“微梁系统”或“细胞骨架”,显示一个细胞内微管分布的照片,微管的组成与功能:由球状微管蛋白装配成长管状结构, 维持细胞形状、参与细胞壁形成和生长并与细胞和细胞器的运动有关如参与形成纺锤丝 微丝组成和功能：肌动蛋白和肌球蛋白。具有收缩功能，支架

12、作用，配合微管控制细胞器运动 ，进行胞质流动。,细胞荧光显微镜照片 （微管呈绿色、微丝红色、核蓝色）,,B细胞质基质 细胞质中除细胞器以外的无定形部分,是一种粘稠的胶体,蛋白质含量20%-30%. 细胞质运动:生活细胞中，细胞质基质带动细胞器在细胞中作有规则的持续的流动。 功能:细胞器间物质运输和信息传递的介质；细胞代谢的场所；为各类细胞器行使功能提供原料。 原生质体是细胞内一团具有复杂分化的原生质单位，是作为一个整体进行生命活动的。,（二）细胞壁 包围在植物细胞原生质体外的外壳，是植物细胞特有的结构,其功能是用来保护原生质体。,1 细胞壁层次:根据

13、形成时间和化学成分不同分为胞间层,初生壁和次生壁 胞间层:又称中层，位于细胞壁最外层，化学成分为果胶,初生壁: 细胞停止生长前原生质体分泌形成的细胞壁层，主要成分为纤维素、半纤维素和果胶。,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，主要成分为纤维素，含少量半纤维素，并常常含有木质素,具有较大的强度. 光镜下厚的次生壁可以显出折光不同的三层：外层、中层和内层。,2. 纹孔和胞间连丝 初生纹孔场: 初生细胞壁上具有的凹陷区域 胞间连丝：是穿过细胞壁的原生质细丝，它连接相邻细胞间的原生质体。它是细胞原生质体之间物质和信息直接联系的桥梁，是多细胞植物体成为一个结构和功能上统一的有机体的重

14、要保证。,辣椒切片,纹孔:次生壁上凹陷的结构,即初生壁完全不被次生壁覆盖的区域称为纹孔,物质可通过纹孔在细胞间运转。,纹孔腔:纹孔四周的次生壁所围成的腔穴。 纹孔膜:纹孔腔底的胞间层和初生壁。 纹孔对:相邻两细胞的纹孔常成对出现称纹孔对。,纹孔类型： 根据次生壁增厚情况 单纹孔：纹孔腔从外到内的直径一般相等为直筒形。 具缘纹孔：次生壁拱起覆盖在纹孔腔之上,中间有一开口,这种拱起的次生壁称纹孔缘,纹孔缘中间的开口称纹孔口。,具缘纹孔,纹孔塞,某些裸子植物管胞壁上特殊的具缘纹孔,3.细胞壁的化学组成 成分：主要成分是纤维素、果胶质和半纤维素，有时也含角质、木质、栓质和矿质等其他成分。,木质化:指细

15、胞壁内填充和附加了木质素 木质化细胞壁加入盐酸-间苯三酚试液，因木质化程度不同，而显红色或紫红色反应;加氯化锌碘液显黄色或棕色反应。 木栓化: 细胞壁中增加了木栓质 木栓化细胞壁加苏丹试液显橘红色或红色遇KOH加热,木栓质则溶解成黄色油滴状。,角质化:原生质体产生的角质不但填充到细胞壁的本身使之角质化,并常积聚在细胞壁的表面形成一层无色透明的角质层.角质化细胞壁的化学反应与木栓化类同,加苏丹试液显橘红色或红色,但遇碱液加热能较持久地保持。 粘液质化:细胞壁的粘液化,是指细胞壁中所含的果胶质和纤维素变成粘液的一种变化.粘液化细胞壁加玫红酸钠酒精溶液可染成玫瑰红色;加钉红试液可染成红色。 矿化：细

16、胞壁中添加了碳酸钙和硅化物,4. 细胞壁的亚显微结构:葡萄糖分子形成的长链形成晶格结构的微团,微团构成微纤丝(纤维素分子束),微纤丝再彼此缠绕成大纤丝,最后形成细胞壁。,微团,微团,不同细胞壁层微纤丝排列方向不同。初生壁呈网状，但多数纤丝与细胞长轴平行；次生壁多数与长轴成一定角度斜向排列，其中外、中、内三层微纤丝走向也不一致，从而增加了壁的坚固性。,四. 细胞中的后含物 细胞原生质体新陈代谢作用的产物，是细胞中无生命的物质，后含物一部分是贮藏的营养物质，一部分是不能再利用的废物。 包括：糖类、蛋白质、脂类（脂肪、角质、栓质、蜡质等），还有成结晶的无机盐和其他有机物。,（一）淀粉（直链淀粉遇碘液显蓝色，支链淀粉遇碘液显紫红色） 细胞中碳水化合物最普遍的贮藏形式，在细胞中常以颗粒存在称淀粉粒。,Starch-storing cells in a potato tuber,（二）蛋白质 细胞中贮藏的蛋白质呈固体状态(原生质体内为胶体状态),可以是结晶或无定形.无定形的蛋白常被一层膜包裹成颗粒状,称糊粉粒.遇碘呈黄色反应.,糊粉粒：蓖麻种子胚乳永久切片,（三）脂肪和油类 含能量最高而体积最