植物學(xué)植物細(xì)胞

植物學(xué)植物細(xì)胞第1頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化 （一）分裂間期 1．DNA合成前期(G1期)：準(zhǔn)備期 染色單體(chromatid)組成。G1期細(xì)胞極其活躍地合成RNA、蛋白質(zhì)和磷脂等。 2．DNA合成期(S期)：合成DNA 染色體復(fù)制，DNA含量比G1期增加一倍。 3．DNA合成后期或有絲分裂準(zhǔn)備期(G2期)：每條染色體由兩條完全相同的染色單體組成。第2頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化 （二）分裂期： 核分裂(karyokinesis)、胞質(zhì)分裂(cytokinesis) （三）細(xì)胞周期的時間 一個細(xì)胞周期的時間，在十幾小時至幾十小時之間，凡DNA含量高者，其細(xì)胞周期持續(xù)的時間愈長。G1、G2期長短變動大，S期最長，M期最短。 （四）周期細(xì)胞、G0期細(xì)胞和終端分化細(xì)胞第3頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化 二、有絲分裂(mitosis) 又稱間接分裂(indirectdivision)。分為核分裂(karyokinesis)和胞質(zhì)分裂(cytokinensis)。 一個細(xì)胞經(jīng)過一次有絲分裂，產(chǎn)生染色體數(shù)目和母細(xì)胞染色體數(shù)目相同的兩個子細(xì)胞。第4頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化 （一）染色體和紡錘體 1.染色體的結(jié)構(gòu) 染色單體 著絲粒：異染色質(zhì) 動粒：蛋白質(zhì)復(fù)合體第5頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化 2.紡錘體(spindle) 連續(xù)紡錘絲、極間微管 染色體牽絲、動粒微管第6頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化 （二）有絲分裂的過程 1.細(xì)胞核分裂 （1）前期(prophase)：核內(nèi)的染色質(zhì)凝縮成染色體，核仁解體，核膜破裂以及紡錘體形成。第7頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化 (2)中期(metapnase)：中期是染色體排到赤道面上，紡錘體完全形成的時期。 中期時便于計數(shù)染色體數(shù)目。第8頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化 (3)后期(anaphase)：各個染色體染色單體分開，由赤道面移向細(xì)胞兩極的時期。第9頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化 (4)末期(telophase)：子染色體，變?yōu)槿旧|(zhì)細(xì)絲，核膜、核仁出現(xiàn)，形成了兩個子核。 2.細(xì)胞質(zhì)分裂 染色體離開赤道面后變了形的紡錘體，稱為成膜體(phragmoplast)。 由高爾期體及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分離出來的小泡匯集到赤道面上，和成膜體的微管融合成為細(xì)胞板(cellplate)。 細(xì)胞板逐漸離心擴(kuò)展，直到和母細(xì)胞的壁接觸，完成胞質(zhì)分裂。 經(jīng)過核分裂和胞質(zhì)分裂，一個母細(xì)胞成為兩個子細(xì)胞，子細(xì)胞染色體的數(shù)目和母細(xì)胞的相同。第10頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六末期第11頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第12頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第13頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第14頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第15頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化

三、減數(shù)分裂 減數(shù)分裂(meiosis)是植物有性生殖過程中產(chǎn)生性細(xì)胞時進(jìn)行的一種細(xì)胞分裂。 減數(shù)分裂：包括兩次連續(xù)的分裂，但其DNA只復(fù)制一次，一個母細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂以后，形成4個子細(xì)胞，這樣，每個子細(xì)胞染色體的數(shù)目(以N表示)比母細(xì)胞(2N)減少了一半。所以稱為減數(shù)分裂。 減數(shù)分裂也分為間期和分裂期。間期細(xì)胞進(jìn)行DNA的復(fù)制，分裂期細(xì)胞進(jìn)行兩次連續(xù)的分裂。第16頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化 (一)減數(shù)分裂的過程 1.第一次分裂——減數(shù)分裂Ⅰ：包括4個時期 （1）前期Ⅰ(prophaseⅠ)：可分為以下6個時期：

前細(xì)線期(preleptotene)：核中染色體極細(xì)，已開始凝縮，出現(xiàn)螺旋絲。

細(xì)線期(leptotene)：染色質(zhì)經(jīng)螺旋化，形成細(xì)長線狀的染色體，每條染色體含有2條染色單體。細(xì)胞核和核仁增大，RNA含量增加一倍。第17頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第18頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化

偶線期(合線期，zygotene)：同源染色體(一條來自父本，一條來自母本，兩者的形狀，大小很相似，而且基因順序也相同的染色體)逐漸兩兩成對靠攏，進(jìn)行準(zhǔn)確的配對，這種現(xiàn)象稱為聯(lián)會(synapsis)(配對的染色體稱為二價體)。第19頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第20頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化

粗線期(pachytene)：染色體縮短變粗。二價體的數(shù)目為原來二倍體染色體數(shù)目的一半。每個二價體含有4條染色單體，也稱為四聯(lián)體(tetrad)。 二價體中不同染色體的染色單體之間，可在若干相對應(yīng)的位置上發(fā)生橫斷，并發(fā)生染色單體片段的互換和再結(jié)合，而另兩條染色單體則不變。這種現(xiàn)象稱為交換(crossing-over)。第21頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化 雙線期(diplotene)：染色體繼續(xù)縮短變粗。配對的同源染色體彼此排斥并開始分離，但在染色單體之間發(fā)生交換的地方—交叉點(diǎn)，仍然連接在一起。因此聯(lián)會的染色體呈現(xiàn)出X、V、8、0等形狀。第22頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第23頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化 終變期(diakinesis)：染色體變得更為粗、短，染色體對常分散排列在核膜內(nèi)側(cè).此期末，核膜、核仁相繼消失，紡錘絲開始出現(xiàn)。第24頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化 （2）中期Ⅰ(MetaphaseⅠ)：成對的染色體(二價體)排列在細(xì)胞中部的赤道面上，紡錘體形成。第25頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化 （3）后期Ⅰ(anaphaseⅠ)：在紡錘絲的牽引下，二價體中兩條同源染色體分開，分別移向兩極。第26頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六中期Ⅰ后期Ⅰ第27頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化 （4）末期Ⅰ(telophaseⅠ)：染色體到達(dá)兩極。 此時有兩種情形，核仁都不出現(xiàn)： ①有的植物染色體螺旋解體，重新出現(xiàn)核膜，形成兩個子核，并在赤道面上形成細(xì)胞板，將母細(xì)胞分隔為兩個仍連在一起的子細(xì)胞，稱做二分體； ②另一些植物只形成一個2核細(xì)胞，染色體不發(fā)生解螺旋，胞質(zhì)也不分裂，要等到第二次分裂末期才發(fā)生胞質(zhì)分裂。第28頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第29頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化 2.減數(shù)第二次分裂——減數(shù)分裂Ⅱ 減數(shù)第二次分裂與有絲分裂相似，也可分為4個時期。 前期Ⅱ(prophaseⅡ)：此期很短。已伸展的染色體又螺旋化縮短變粗，核膜再度消失，紡錘絲重新出現(xiàn)。第30頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化 中期Ⅱ(metaphaseⅡ)：染色體以著絲點(diǎn)排列在子細(xì)胞的赤道面上，紡錘體形成。第31頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化 后期Ⅱ(anaphaseⅡ)：著絲點(diǎn)分裂，染色單體彼此分離，在紡錘絲的牽引下分別移向兩極。第32頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化

末期Ⅱ(telophaseⅡ)：移到兩極的染色體解螺旋，核仁，核膜出現(xiàn)，各形成一個子核。同時細(xì)胞板出現(xiàn)，這樣就形成4個子細(xì)胞——四分體。第33頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六減數(shù)分裂與有絲分裂第34頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第35頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第36頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化 (二)減數(shù)分裂的特點(diǎn)和意義 1.減數(shù)分裂的特點(diǎn)：

①減數(shù)分裂只發(fā)生在植物的有性生殖過程中。

②減數(shù)分裂形成的子細(xì)胞染色體數(shù)目為母細(xì)胞的一半。

③減數(shù)分裂由兩次連續(xù)的分裂完成，一個母細(xì)胞形成四個子細(xì)胞。

④減數(shù)分裂過程中發(fā)生了同源染色體的配對、交叉、互換等現(xiàn)象。第37頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化 2.減數(shù)分裂的意義： ①減數(shù)分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞染色體數(shù)目減為母細(xì)胞的一半，細(xì)胞內(nèi)只有一組染色體，由此形成的精細(xì)胞及卵細(xì)胞也是單倍體。精、卵結(jié)合形成受精卵又恢復(fù)了親代的染色體數(shù)目，這就使每一種植物的染色體數(shù)目保持了相對的穩(wěn)定性，也就是在遺傳上保持了物種的相對穩(wěn)定性。 ②減數(shù)分裂過程中，發(fā)生同源染色體間的交叉，即遺傳物質(zhì)的交換和重組，使后代出現(xiàn)了變異性。這對增強(qiáng)植物的適應(yīng)能力，繁衍種族，都有重要意義。第38頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化

四、無絲分裂 無絲分裂(amitosis)是指間期核不經(jīng)任何有絲分裂時期，直接分裂，形成差不多相等的兩個子細(xì)胞。 依據(jù)核的形態(tài)變化，可分為許多類型。如橫縊、出芽等。第39頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六無絲分裂第40頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化

五、生長和分化 單細(xì)胞合子到由億萬個細(xì)胞構(gòu)成的成年植株 (一)植物細(xì)胞的生長 細(xì)胞生長時，合成代謝旺盛，合成大量的新原生質(zhì)，同時也出現(xiàn)許多中間產(chǎn)物和一些廢物，從而，體積不斷增大，重量也相應(yīng)在增加。體積可增加幾倍、幾十倍，甚至更大。纖維細(xì)胞可增大幾百倍、幾千倍。 細(xì)胞生長表現(xiàn)為體積和重量的增加。 細(xì)胞生長和體積的大小，主要是受細(xì)胞本身遺傳因子的控制。第41頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化 (二)細(xì)胞的分化 一般將多細(xì)胞有機(jī)體內(nèi)的細(xì)胞在結(jié)構(gòu)和功能上變成彼此互異的過程稱為細(xì)胞分化(cytodifferentiation)。包括形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理生化上的分化。生理生化上的分化早于形態(tài)結(jié)構(gòu)分化。 細(xì)胞為什么會分化？是現(xiàn)代生物學(xué)研究領(lǐng)域中的一個重要問題。從生化研究的角度，相同遺傳組成的細(xì)胞，合成特殊的、不同的蛋白質(zhì)時，細(xì)胞就出現(xiàn)了分化。第42頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化 細(xì)胞分化的原因： ①外界環(huán)境條件的誘導(dǎo) ②細(xì)胞在植物體的位置以及細(xì)胞間的相互作用 ③細(xì)胞的極性化 ④激素或化學(xué)物質(zhì)第43頁，共46頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)細(xì)胞的增殖、生長與分化 (三)細(xì)胞的全能性 全能性即植物的大多數(shù)生活細(xì)胞，在適當(dāng)條件下都能由單個細(xì)胞經(jīng)分裂、生長和分化形成一個完整植株的現(xiàn)象或能力。第44頁，共46頁，2023