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1、第二章 植物细胞与组织,本章主要内容,1665年，英国物理学家Robert Hooke用自制的显微镜观察软木切片，看到很多像蜂窝一样的小室，把它称为“细胞（cell）”,第一节 植物细胞的基本结构和功能,Hooke自制的显微镜,Hooke显微镜下的软木切片,1673年，有个名叫列文虎克（Antoni van Leeuwenhoek）的荷兰人用自己制造的显微镜观察到了被他称为“小动物”的微生物世界。从此打开了人类认识微观世界的大门。,细胞学说,1838-1839年德国植物学家施莱登（M.Schleiden）和动物学家施旺（T.Schwann）提出了细胞学说（Cell theory）。一切有机体都
2、是有由细胞组成。结构的单位。,施莱登,细胞学说建立的意义,细胞学说从理论上确立了细胞是构成有机体的基本单位。恩格斯高度评价了细胞学说，把它与能量转化和守衡定律、达尔文的生物进化论并列为19世纪自然科学的3大发现。,光学显微镜的基本结构,显微结构,电子显微镜,超微结构,电子显微镜的发明和应用，大大提高了显微镜的分辨率。电子显微镜和其他一些新技术的应用，揭示了细胞内各种微小细胞器如线粒体、叶绿体、核糖体等的超显微结构与功能，以及植物体表面的超微结构。,遗传单位的证明植物细胞的全能性指一个细胞所具有的产生一个完整植株的固有能力。,龙胆和菊的试管苗开花,1958年，美国科学家Steward.F.C以胡
3、萝卜根为材料，首次证实了植物细胞的全能性。,种子植物中，一般的细胞直径为10-100m。,植物细胞的形状和大小,番茄果肉细胞,石细胞,纤维,薄壁细胞,叶表皮细胞,导管,植物细胞由原生质体(protoplast)和细胞壁(cell wall)两部分构成。原生质体是由细胞中的生命物质原生质构成的。细胞壁是包围在原生质体外面的坚韧外壳。显微结构：光学显微镜下呈现的细胞结构。超微结构：电子显微镜下看到更精细结构。,植物细胞的结构与功能,植物细胞结构示意图,胞间层（中层）初生壁 次生壁,细胞核 质体 细胞基质 线粒体 内质网 高尔基体 核糖体 液泡 溶酶体 质膜 微体 微管、微丝和中间纤维,细胞壁,原生
4、质体,细胞质,细胞器,后含物,植物细胞,1、形态结构 核膜：双层膜、核孔 核仁：1几个，致密的匀质小球体 染色质：丝状，主要成分：DNA、蛋白质 核质 核基质：水、蛋白质、RNA、一些酶,细胞核,细胞核,洋葱鳞片叶内表皮细胞,2、生理功能*遗传物质贮藏、复制和表达的场所。*合成DNA、RNA的场所。*控制蛋白质的合成从而控制了细胞生长、发育与遗传。,细胞膜（质膜）：原生质体表面紧贴细胞壁的一层薄膜，又称原生质膜。生理功能：1、保持细胞的完整性并稳定细胞内环境。2、控制细胞内外的物质交换。3、接收外界信号，调节细胞内新陈代谢。,细胞膜,电子显微镜下的细胞膜,单位膜,结构模型 流动镶嵌模型 磷脂分
5、子构成具一定流动性的脂质双分子层；蛋白质分子以各种方式镶嵌在脂质双分子层中。,膜的流动镶嵌模型,磷脂双分子层,多糖,蛋白分子,（二）细胞质,细胞质：质膜以内、细胞核以外的原生质，由细胞质基质和各种胞器组成。,细胞器,质体：绿色植物特有的细胞器，外围有双层单位膜包被，内有液态基质和膜系统。能合成和积累同化产物。前质体 质体 叶绿体 成熟质体 有色体 白色体,1、质体,叶绿体,红辣椒果皮,有色体,叶绿体,2、线粒体,由双层膜、基质组成，其中内膜凹陷成嵴。有氧呼吸的主要场所。,嵴,内膜,外膜,基质,3、内质网,单层膜片层网状管道系统。糙面内质网：附有核糖体，与蛋白质合成有关光面内质网：合成和运输脂质
6、与多糖,内质网,*单层膜的内凹扁囊叠成，囊周围延伸成管道，管道顶端膨大成小泡，成熟后脱落分离出去。*功能：合成多糖类物质；浓缩、加工物质；与细胞的分泌有关；参入形成细胞壁。,4、高尔基体,小椭圆形颗粒；由大小两亚基组成。合成蛋白质的场所。,5、核糖体,6、液泡,*单层膜泡状结构，内为含有复杂物质成分（溶于水的糖类、单宁、有机酸、植物碱、色素、盐类等）的液体，称细胞液。*功能：维持细胞内环境的稳定；调节渗透压和酸碱度（PH值）；贮藏、消化物质。,含大量酸性水解酶,7、溶酶体*单层膜围绕、内含多种水解酶类。*消化作用与防御功能，清除无用生物大分子、衰老的细胞器及 损伤和死亡的细胞。,自噬性溶酶体(
7、autolysosome),异噬性溶酶体(heterolysosome),8、圆球体*单层膜圆球体，内含大量脂肪和脂肪酶。*积累、贮藏、分解脂肪。9、微体*单层膜球形小体，有过氧化物酶体（内含过氧化氢酶类）和乙醛酸循环体（内含氧化酶类）两种类型。*过氧化物酶体参与光合作用；乙醛酸循环体参与脂肪转化成糖的过程。,微管（microtube）微丝（microfilament）中间纤维（intermediate filament）,真核细胞中的蛋白纤维细胞骨架系统。,10、细胞骨架系统（cytoskeleton）,由微管蛋白组成的一种中空管状结构。维持细胞形状；形成纺锤丝；参入细胞壁形成；与细胞运动有
8、关。,微管,微丝,微丝：由肌动蛋白和肌球蛋白组成的丝状结构。维持细胞形状；与细胞收缩、胞质运动和物质运输有关。,细胞壁(cell wall),区别于动物细胞的最显著特征。,细胞壁的层次,胞间层（中层）(middle lamella):存在于细胞壁的最外层，与相邻细胞共用一层。化学成分果胶，具很强的亲水性和可塑性。初生壁(primary wall)：细胞停止生长前由原生质体分泌，有纤维素、半纤维素和果胶，还含有酶和糖蛋白。次生壁(secondary wall)：细胞停止生长后，在初生壁内侧继续积累而成。主要成分为纤维素，含少量半纤维素并常含木质素。能增强细胞机械强度。,初生纹孔场(primary
9、 pit field):细胞壁生长时不均匀增厚，初生壁上明显的凹陷区域即初生纹孔场。,胞间连丝(plasmodesma):在初生纹孔场上集中分布着许多小孔，细胞的原生质细丝通过这些小孔，与相邻细胞的原生质体相连。这种沟通相邻细胞的原生质细丝称为胞间连丝。,纹孔(pit),次生壁形成时，初生壁完全不被次生壁覆盖的区域，称为纹孔。通常分为单纹孔和具缘纹孔两类，也有分三类的。,半具缘纹孔,具缘纹孔,单纹孔,纹孔基本结构,纹孔腔,纹孔膜,具缘纹孔,单纹孔,次生壁形成拱形的边缘,细胞壁的化学组成,高等植物和绿藻的细胞壁主要化学成分是纤维素，纤维素的网络结构中交联半纤维素和果胶等物质。细胞壁中还渗入其他各
10、种物质。,由于特殊物质渗入细胞壁或细胞壁自身物质发生转变，使细胞壁的生理功能性质发生改变。木化：木质素渗入次生壁中，使细胞壁变硬，但是不影响水和气体的通过。角化：角质渗入初生壁中，使细胞壁对水和气体的透性降低，但利于脂类物质的吸收。,细胞壁的特化,栓化：栓质渗入次生壁，使细胞壁的弹性加强，而对水和气体的透性降低。矿化：某些矿物质渗入细胞壁中，增加细胞壁的硬度。粘液化：细胞壁自身物质转变成粘液，增强细胞壁的保水性，减少机械损伤。,细胞壁的亚显微结构,微团(micelle)微纤丝(microfibre)大纤丝(macrofibre)。电子显微镜下对细胞壁结构的研究指出，构成细胞壁的基本单位是微纤丝
11、。,原核细胞和真核细胞,原核细胞没有定型的细胞核，只存在拟核。原核生物包括：支原体、衣原体、立克氏体、细菌、放线菌和蓝藻等。真核细胞具定型的细胞核，核外有核膜包被。高等植物和绝大多数的低等植物是真核生物。,蓝藻（原核细胞）,细胞原生质体新陈代谢活动所产生的代谢中间产物、废物和贮藏物质等，统称为后含物。,第二节 植物细胞的后含物,1.贮藏物质*淀粉*蛋白质*脂肪和油2.生理活性物质 维生素、植物激素、抗生素等。3.晶体,（1）淀粉*薄壁细胞中。*由白色体积累淀粉形成淀粉粒。*遇碘呈蓝紫色。类型：单粒淀粉粒、半复粒淀粉粒、复粒淀粉粒。,马铃薯淀粉粒,（2）蛋白质*多在种子中。*由白色体积累蛋白质或
12、由富含蛋白质的小液泡失水形成糊粉粒。*遇碘呈淡黄色。,糊粉粒,（3）油和脂肪*多在果实和种子中。*由白色体或圆球体积累油和脂肪形成油滴。*遇苏丹呈橙红色。,油滴,（4）晶体*植物细胞中的无机盐结晶体，存在于细胞的液泡中。根据形状分为单晶、针晶和簇晶。,单晶,针晶,簇晶,第三节 植物细胞的繁殖,无丝分裂 有丝分裂 最普遍的细胞繁殖方式 减数分裂 花粉母细胞形成花粉粒，胚囊母细胞形成胚囊。,1、有丝分裂常见的体细胞分裂方式，即一个细胞DNA复制一次，细胞分裂一次，产生两个子细胞的过程。,正在分裂的细胞从一次分裂结束开始到下一次分裂结束所经历的一个完整过程称为一个细胞周期（cell cycle）。分
13、裂间期(interphase)有丝分裂期(mitosis),细胞周期,DNA合成前期(G1),DNA合成期(S),DNA合成后期(G2),RNA和蛋白质的合成继续进行，同时合成微管蛋白及能量准备。,合成DNA的时期，要进行DNA和组蛋白的复制。,极活跃地合成RNA、蛋白质和磷脂等。,2、无丝分裂（直接分裂）多见于低等的原核生物细胞的分裂，最常见的是横溢式分裂。,母细胞,横溢,出芽分裂,子细胞,劈裂,碎裂,多核体,出现在有性生殖过程中，即母细胞内的只复制一次，细胞连续分裂两次，产生四个子细胞，而每一个子细胞内的染色体只有母细胞的一半。,3、减数分裂,*减数分裂的过程：第一次分裂：前期:细线期染色
14、质形成染色体。偶线期同源染色体配对。粗线期染色单体发生交叉、交换。双线期交叉的染色单体开始分开。终变期核仁、核膜消失。,中期I：成对的同源染色体排列在赤道板上。后期I：同源染色体彼此分离，向两极移动。末期I：到达两极的染色体形成子核；在子核之间形成细胞壁。（二分体）,第二次分裂：第一次分裂结束所产生的两个子细胞同时进行有丝分裂，经过前期、中期、后期和末期，产生四个子细胞称为四分体。,减数分裂的生物学意义,（1）是有性生殖的前提，保持物种稳定性的基础；（2）减数分裂过程中发生自由组合和遗传变异，从而形成新类型的单倍体细胞，通过有性生殖使子代发生变异，增强了适应能力。因此，减数分裂即是生物繁衍的保证，也是生物进化的内在动力。,植物细胞的生长：指植物细胞体积的增大，重量增加的变化过程。,植物细胞的分化：指植物细胞形态结构和生理功能上的特化。细胞分化主要包括生理生化和形态结构两方面的变化。形态结构分化的表现：质体分化，细胞器的种类、数量和大小的变化，次生壁的形成和特化，贮藏物质的合成和积累等。细胞分化的结果，产生了形态结构和生理功能上互不相同的细胞群，从而形成了各种组织。,
