植物學(xué)細(xì)胞課件

第一章

植物細(xì)胞

Theplantcelland第一節(jié)

植物細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)一、細(xì)胞是構(gòu)成植物體的基本單位

細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)：1665年英國(guó)人虎克（RobertHooke，1635-1703）第一次發(fā)現(xiàn)了“細(xì)胞”，標(biāo)志著人們對(duì)微觀世界認(rèn)識(shí)的開(kāi)始（用Leeuwenhoek發(fā)明制作的顯微鏡)（-現(xiàn)代光學(xué)顯微鏡-電鏡）。植物細(xì)胞電子顯微鏡透射電子顯微鏡掃描電子顯微鏡細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立

1838-1839年，德國(guó)植物學(xué)家施萊登（M.Schleisden，1804-1881）和動(dòng)物學(xué)家施旺（T.Schwann，1810-1882）指出：除非胞生物以外，一切動(dòng)物和植物都是由細(xì)胞組成的，細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)的基本單位。細(xì)胞學(xué)說(shuō)被認(rèn)為是19世紀(jì)科學(xué)上的三大發(fā)現(xiàn)之一。植物（動(dòng)物）細(xì)胞具有全能性——植物離體細(xì)胞是獨(dú)立的個(gè)體，是有機(jī)體的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，在一定的條件下能夠分裂、生長(zhǎng)和分化，產(chǎn)生親本有機(jī)體的“復(fù)制品”。組培試管苗（植物細(xì)胞的全能性）二、植物細(xì)胞的形狀（一）植物細(xì)胞的形狀

多種多樣，一般與它們所處的環(huán)境、擔(dān)負(fù)的生理功能有關(guān)，如單細(xì)胞、纖維、導(dǎo)管、篩管等，反映了形態(tài)與功能相適應(yīng)的規(guī)律。細(xì)胞的形狀和大小細(xì)胞的形狀和大?。ǘ┲参锛?xì)胞的大小

一般很小，非肉眼能看到（分辨），必須借助顯微鏡。直徑大多為10-100um（1um=1‰0mm），最小的為0.5um（球菌）。有人估計(jì)，一張葉片可含4000萬(wàn)個(gè)以上的細(xì)胞，一個(gè)6cm直徑的蘋(píng)果含4億個(gè)

細(xì)胞。少數(shù)肉眼可見(jiàn)，如番茄果肉細(xì)胞、西瓜瓤細(xì)胞，達(dá)1mm，苧麻纖維長(zhǎng)1-5cm，動(dòng)物中神經(jīng)細(xì)胞達(dá)1m。細(xì)胞小的主要原因是：一個(gè)細(xì)胞核所能控制的細(xì)胞質(zhì)的量是有一定限度的；細(xì)胞體積小，其相對(duì)面積就大，有利于物質(zhì)的迅速交換和轉(zhuǎn)運(yùn)。三、植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)

顯微結(jié)構(gòu)——亞顯微結(jié)構(gòu)——植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞結(jié)構(gòu)模式圖（三大區(qū)別）植物細(xì)胞模式圖成分：無(wú)機(jī)物：水(water)無(wú)機(jī)鹽(Mineralmaterial)有機(jī)物：四種生物大分子，如蛋白質(zhì)（protion）

核酸(nucleicacid)類(lèi)脂(lipid)

糖類(lèi)(saccharide)

等特性：是親水膠體系統(tǒng)，由于化合物間發(fā)生復(fù)

雜化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生生命現(xiàn)象，能分化出各種結(jié)構(gòu)。處于凝膠和溶膠（水多，代謝快）的動(dòng)態(tài)變化中。原生質(zhì)同化和異化的矛盾就是新陳代謝（一）原生質(zhì)體1、細(xì)胞核

除原核細(xì)胞（細(xì)菌、藍(lán)藻等）及個(gè)別（篩管）例外，均有細(xì)胞核，常1細(xì)胞1核，極個(gè)別的2核（絨氈層細(xì)胞）、多核（乳汁管）。細(xì)胞核的位置、形狀、相對(duì)大小隨細(xì)胞的生長(zhǎng)（幼嫩）而變化。細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)（間期核、在生長(zhǎng)、未處于分裂）

細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)u

核膜包括外膜、內(nèi)膜、核孔、核周腔（圖）u

核仁是合成核糖體RNA（即rRNA，是蛋白質(zhì)合成場(chǎng)所）的場(chǎng)所u

染色質(zhì)由DNA、蛋白質(zhì)（組蛋白和非組蛋白）

、少量RNA組成，是遺傳物質(zhì)存在的主要形式，細(xì)胞分裂是變粗短成染色體。u

核液是無(wú)定形物的基質(zhì)

細(xì)胞核的功能：遺傳的功能和控制功能2、細(xì)胞質(zhì)（cytoliasm）細(xì)胞膜（質(zhì)膜）(plasmalemma)胞基質(zhì)(cellmatrix)細(xì)胞器(organelle)（1）質(zhì)膜

關(guān)于質(zhì)膜結(jié)構(gòu)有二種模型（電鏡下）：A、單位膜結(jié)構(gòu)模型

認(rèn)為質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)是固定、靜止的，模式圖是：

單位膜結(jié)構(gòu)模型單位膜結(jié)構(gòu)模型生物膜分子結(jié)構(gòu)的流體鑲嵌模型

Singer和Nicolson1972年提出流動(dòng)鑲嵌膜結(jié)構(gòu)模型流動(dòng)鑲嵌膜葉片與葉綠體葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖葉綠體的超微結(jié)構(gòu)所含色素和形狀所含色素：葉綠素a（藍(lán)色）、葉綠素b（綠色）、葉黃素（黃色）、胡蘿卜素（橙色）。葉綠素能吸收和利用光能（

化學(xué)能

），直接參與光合作用；其它的二類(lèi)合稱(chēng)類(lèi)胡蘿卜素，只能將吸收的光能傳遞給葉綠素，起輔助作用。葉片的顏色與三種色素的比例有關(guān)。形狀：高等植物的相似（球形、卵形、凸透鏡形），低等植物的多種多樣（厚底杯狀、螺旋帶狀等）。電鏡結(jié)構(gòu)：

外膜

內(nèi)膜

均為單位膜

基質(zhì)

無(wú)色液相，主為蛋白質(zhì)，暗反應(yīng)場(chǎng)所。

基粒

由10-100個(gè)基粒類(lèi)囊體疊成柱狀。

基粒間膜

由基質(zhì)類(lèi)囊體連于基粒間。

類(lèi)囊體系統(tǒng)：分布色素，是光合作用光反應(yīng)場(chǎng)所。葉綠體和線粒體是細(xì)胞的“能量轉(zhuǎn)換器”（光能

化學(xué)能

生命活動(dòng)需要的能）類(lèi)囊體——由單層膜圍成扁平封閉小囊，是葉綠體的結(jié)構(gòu)單位，有二種，相互連成一個(gè)完整系統(tǒng)，其上分布色素，是光合作用光反應(yīng)場(chǎng)所。功能：進(jìn)行光合作用，制造有機(jī)物。B、有色體

n

存在于果實(shí)、花瓣或其他部分，如胡蘿卜根中。n

外被雙層膜，不形成內(nèi)囊體，含類(lèi)胡蘿卜素。n

吸引昆蟲(chóng)傳粉、動(dòng)物采集，利授粉、種子傳播；也有積累淀粉、脂的能力。C、白色體

n

存在于植物體無(wú)色部分的貯藏細(xì)胞中，如蘿卜根。n

外被雙層膜，不形成類(lèi)囊體，不含色素。n

是淀粉、脂肪的合成中心，分別叫淀粉體、造油體。

三種色素在一定的條件下可以相互轉(zhuǎn)化，如西紅柿由白

綠

紅；蘿卜見(jiàn)光為綠色；胡蘿卜見(jiàn)光為綠色；韭菜黃化為韭黃；樹(shù)葉由綠色

黃色、紅色。

②線粒體

外膜

內(nèi)膜

嵴

內(nèi)膜內(nèi)褶

基粒

含ATP酶

膜間腔

中心腔

充滿基質(zhì)如蛋白質(zhì)，特別是呼吸酶。功能：是呼吸作用的場(chǎng)所，被喻為“動(dòng)力工廠”（“發(fā)動(dòng)機(jī)”、“能量轉(zhuǎn)換器”）。因?yàn)閮?nèi)有100多種呼吸酶，與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)分解、形成ATP、釋放能量有關(guān)。營(yíng)養(yǎng)物

呼吸酶

ATP（含高能）

分解

ADP＋能

生命活動(dòng)線粒體線粒體生命活動(dòng)需要能量C6H12O6+6O26CO2+6H2O+能量（ATP+熱能）③內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）首次在細(xì)胞內(nèi)質(zhì)發(fā)現(xiàn)且成網(wǎng)狀而得名。結(jié)構(gòu)：?jiǎn)螌幽ず送饽?/p>

向內(nèi)

ER向外

質(zhì)膜

胞間連絲

相鄰細(xì)胞

類(lèi)型：據(jù)表面是否附核糖體分為rER和sER內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

功能：

ER構(gòu)成了一個(gè)從細(xì)胞核到質(zhì)膜，以及與相鄰細(xì)胞直接相通的管道系統(tǒng)，與細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間蛋白質(zhì)、類(lèi)脂、多糖（參與細(xì)胞壁的形成）的合成運(yùn)輸有關(guān)；還是其他細(xì)胞器的來(lái)源，如液泡、溶酶體、高爾基體小泡等。④高爾基體

1898年，動(dòng)物學(xué)家高爾基氏在動(dòng)物N.C中首次發(fā)現(xiàn)而得名。高爾基體高爾基體結(jié)構(gòu)：

扁平囊：5-8層，平行疊成盤(pán)形。分

凸面（形成面）：常面向細(xì)胞核和ER

凹面（分泌面）：面向質(zhì)膜

小管：扁平囊周?chē)┒艘虼┛锥纬傻男」?/p>

小泡：凸面小泡

由ER脫落而成，內(nèi)含ER合

成物

凹面小泡

小管末端脫落而成，內(nèi)含

高爾基體加工、濃縮物功能：與細(xì)胞的分泌（分泌物主要是多糖和多糖-蛋白質(zhì)復(fù)合體）作用有關(guān)。參與細(xì)胞內(nèi)一些分泌物的儲(chǔ)存、合成、加工、濃縮，以小泡運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞各處，行使功能。⑤核糖核蛋白體（核糖體）成分：60%rRNA（核糖體核糖核酸）、40%蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)：非膜性，近球形，由二個(gè)亞單位構(gòu)成

功能：合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所多聚核糖體——⑥液泡結(jié)構(gòu)

液泡膜：?jiǎn)螌?，選擇透過(guò)性高于質(zhì)膜

細(xì)胞液：約70%的水、貯藏物（糖、有機(jī)酸等）、排泄物（咖啡堿、煙堿、單寧、花青素、草酸鈣等）。濃度高，易形成結(jié)晶，色深。液泡中的花青素液泡中花青素

是植物細(xì)胞區(qū)別于動(dòng)物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)之一（占90%體積）。野生植物資源的開(kāi)發(fā)利用，如甘蔗、甜菜——蔗糖，罌粟——鴉片，刺梨、酸棗——制飲料，花、果實(shí)——天然色素。功能

細(xì)胞液保持相當(dāng)濃度，，使細(xì)胞保持一定的形狀和進(jìn)行正常生命活動(dòng)；高濃度細(xì)胞液，提高了細(xì)胞的抗寒、抗旱能力；參與物質(zhì)的生化循環(huán)，有利于細(xì)胞的分化和衰老；中央大液泡有利于細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)和氣體交換；豐富而多樣的代謝產(chǎn)物是人們開(kāi)發(fā)利用植物資源的重要來(lái)源之一貯藏代謝產(chǎn)物；是其它細(xì)胞器的來(lái)源，如溶酶體來(lái)源。⑦溶酶體

結(jié)構(gòu)：?jiǎn)螌幽?/p>

圍成多形小泡

酸性水解酶

濃度高，能溶解所有生物大

分子。來(lái)源：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和液泡功能：通過(guò)胞飲式（膜內(nèi)陷）和自溶式（膜破裂“自殺”）完成大分子的消化作用，有利于細(xì)胞分化（導(dǎo)管）、衰老死亡；有利于貯藏物的利用。溶酶體⑧圓球體

由膜（只具一層電子不透明暗帶，半“單位膜”）包被，是脂肪積累的場(chǎng)所，也含脂肪酶，具有溶酶體的性質(zhì)。⑨微體

單層膜圍成，含氧化酶和過(guò)氧化氫酶類(lèi)，與糖類(lèi)的形成有關(guān)⑩微管和微絲

非膜性細(xì)胞器，管狀或纖維狀構(gòu)成細(xì)胞骨架（微梁系統(tǒng)），與支持、運(yùn)動(dòng)等有關(guān)。

“結(jié)構(gòu)、特性和功能”細(xì)胞骨架細(xì)胞骨架百合花粉微絲骨架分布洋蔥根尖分生細(xì)胞（中期）微管回顧：細(xì)胞器(organelle)雙膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器單膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器非膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器線粒體，質(zhì)體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體液泡溶酶體微體等核糖體，微絲，微管各類(lèi)細(xì)胞器發(fā)育聯(lián)系（二）細(xì)胞壁(cellwall)

細(xì)胞壁、中央大液泡、質(zhì)體是植物細(xì)胞區(qū)別于動(dòng)物細(xì)胞的三大結(jié)構(gòu)特征。細(xì)胞壁由原生質(zhì)分泌的非活性物質(zhì)構(gòu)成，硬、有彈性，主要起保護(hù)作用。1、細(xì)胞壁的層次（顯微結(jié)構(gòu)）

為什么會(huì)分層？

分三層（

位置、主要成分、特性、作用）胞間層：初生壁：次生壁：剛分裂的細(xì)胞只有胞間層，較成熟活細(xì)胞有胞間層和初生壁，成熟死細(xì)胞具有胞間層、初生壁、次生壁（可達(dá)三層）。2、紋孔和胞間連絲初生紋孔場(chǎng)——指初生壁不均勻加厚造成的一些明顯的凹陷區(qū)域。胞間連絲——指相鄰細(xì)胞間，通過(guò)紋孔穿過(guò)細(xì)胞壁的胞間連絲，是細(xì)胞間物質(zhì)和信息直接聯(lián)系的橋梁。紋孔——由次生壁形成時(shí)所產(chǎn)生的中斷部分形成的孔（這些中斷部分的初生壁完全不被次生壁覆蓋）。

紋孔對(duì)——紋孔分為：?jiǎn)渭y孔和具緣紋孔單紋孔的結(jié)構(gòu)：紋孔口、紋孔腔（次生壁圍成的腔）、紋孔膜（腔底的胞間層和初生壁）。具緣紋孔的結(jié)構(gòu)：紋孔口、紋孔緣、紋孔腔（次生壁圍成的腔）、紋孔膜（紋孔塞、塞周緣），如導(dǎo)管的具緣紋孔。初生紋孔場(chǎng)、胞間連絲、紋孔的存在，有利于細(xì)胞與環(huán)境以及細(xì)胞之間的物質(zhì)和信息交流。細(xì)胞壁層次初生紋孔場(chǎng)初生壁次生壁紋孔和胞間連絲胞間連絲具緣紋孔單紋孔3、細(xì)胞壁的化學(xué)組成主要是纖維素（100以上的葡萄糖基連成）、果膠質(zhì)、半纖維素等，都是親水性的，因此，細(xì)胞壁一般含有較多的水分，溶于水分的任何物質(zhì)都能隨水透過(guò)細(xì)胞壁。但細(xì)胞壁成分的變化可增加保護(hù)作用：u

木質(zhì)化

硬、透水；

u

礦質(zhì)化

是碳酸鈣和硅化物，增加支持作用（如禾本科植物）；u

角質(zhì)化、蠟質(zhì)化和栓質(zhì)化

是脂肪性物質(zhì)，不透水，減少蒸騰和雨水浸漬，增抗性；u

木栓化

不透水、不透氣。

4、細(xì)胞壁的亞顯微結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁的主要成分是纖維素，結(jié)構(gòu)單位是微纖絲。葡萄糖基

合成

纖維素分子

成束

微團(tuán)

聚合

微纖絲（電鏡可見(jiàn)）

大纖絲

（光鏡可見(jiàn)）

細(xì)胞壁細(xì)胞壁的詳細(xì)結(jié)構(gòu)四、植物細(xì)胞的后含物（自學(xué)）

后含物——是代謝產(chǎn)物，是不具活性的非原生質(zhì)物。有的是貯藏物，有的是廢物。如淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪和油類(lèi)、晶體等。淀粉粒

后含物（淀粉）糊粉粒后含物（蛋白質(zhì)）第二節(jié)

植物細(xì)胞的繁殖植物要生長(zhǎng)和繁殖后代，就必須經(jīng)過(guò)細(xì)胞分裂來(lái)進(jìn)行細(xì)胞繁殖，以增加細(xì)胞的數(shù)量（也包括體積的增大）。細(xì)胞分裂有三種方式：有絲分裂、無(wú)絲分裂、減數(shù)分裂一、有絲分裂

包括核分裂和胞質(zhì)分裂細(xì)胞分裂周期

（一）核分裂

核分裂——是一個(gè)連續(xù)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，人為的分為間期、前期、中期、后期和末期。1、間期（生長(zhǎng)期）間期的形態(tài)特征（既前面已講的細(xì)胞的結(jié)構(gòu)）

細(xì)胞似乎處于靜止?fàn)顟B(tài)，細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)俱在——細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、核大、球形于中央，具核膜和核仁，染色質(zhì)不規(guī)則分散，細(xì)胞質(zhì)濃。間期細(xì)胞的內(nèi)部變化：是細(xì)胞的生長(zhǎng)階段，進(jìn)行旺盛的生化活動(dòng)，為分裂期做準(zhǔn)備，主要是DNA、蛋白質(zhì)、有關(guān)酶和RNA（染色質(zhì)成分）的合成，積累能量。間期分為G1期、S期、G2期。

G1期（DNA合成前期）：DNA的相對(duì)含量是2C（C表示細(xì)胞內(nèi)一套染色體的DNA含量），主要進(jìn)行RNA、蛋白質(zhì)合成和能量的儲(chǔ)存，1條染色質(zhì)含1分子的DNA。

S期（DNA合成期）：DNA含量增加1倍為4C，1條染色體含2分子DNA（但為成單體）。

G2期（DNA合成后期）：DNAS合成終止，其他成分繼續(xù)合成，4C。有絲分裂間期一個(gè)細(xì)胞核內(nèi)DNA含量的變化有絲分裂DNA含量變化4C2C分裂期2、前期3、中期4、后期5、末期細(xì)胞周期（T）—包括GI期、S期、G2期、M期。洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂圖解有絲分類(lèi)模式圖（二）胞質(zhì)分裂

——在二個(gè)子核之間形成新的細(xì)胞膜和細(xì)胞壁。成膜體——有絲分裂中，由紡錘絲和來(lái)自ER和高爾基體的多糖小泡構(gòu)成的桶狀結(jié)構(gòu)（赤道面處是細(xì)胞板），將形成新細(xì)胞膜

（小泡膜）和細(xì)胞壁（多糖）。（三）有絲分裂的特點(diǎn)和意義二、無(wú)絲分裂（過(guò)程及意義）過(guò)程：核仁裂為二

核伸長(zhǎng)

中凹分為二

二核間形成新的細(xì)胞膜和細(xì)胞壁

2個(gè)細(xì)胞意義：三、減數(shù)分裂

間期：染色體已復(fù)制（