植物学-植物细胞与组织1.ppt

第一章植 物 的 细 胞 和 组 织细胞的发现：细胞的发现：1665年，年，RobertHooke软木蜂窝状的小格子软木蜂窝状的小格子命名为命名为“cell”细胞学说细胞学说1838年，施莱登（年，施莱登（Schleiden）1839年，施旺（年，施旺（Schwann）1858年，年，Virchow1880年，年，Weismann细胞学说可以归纳为以下细胞学说可以归纳为以下3点：点：1、所有生物都由细胞和细胞的产物组成；、所有生物都由细胞和细胞的产物组成；2、新的细胞必须经过已存在的细胞分裂而、新的细胞必须经过已存在的细胞分裂而产生；产生；3、细胞是生命活动的基本单位。、细胞是生命活动的基本单位。细胞的定义：细胞的定义：细胞是生物体结构和生命活动的基本单位，细胞是生物体结构和生命活动的基本单位，也是生物个体发育和系统发育的基础，细胞具也是生物个体发育和系统发育的基础，细胞具有遗传上的全能性。有遗传上的全能性。光学显微镜透射电子显微镜扫描电子显微镜 显微镜的发明打开了研究细胞微显微镜的发明打开了研究细胞微观世界的大门观世界的大门:第一节植物细胞的基本结构一、植物细胞的形状与大小一、植物细胞的形状与大小细胞形态多样：球形、多面体、长方体、管状等细胞形态多样：球形、多面体、长方体、管状等细胞的直径一般为细胞的直径一般为20-50m二、植物细胞的基本结构二、植物细胞的基本结构细胞细胞细胞壁细胞壁原生质体原生质体质膜质膜细胞质细胞质细胞核细胞核细胞器细胞器胞基质胞基质细胞的显微及超微结构细胞的显微及超微结构光学显微镜下可以看到的细胞结构称为光学显微镜下可以看到的细胞结构称为显微结构显微结构电子显微镜下细胞内的精细结构称为电子显微镜下细胞内的精细结构称为亚显微亚显微或或超微结构超微结构三、原生质体（三、原生质体（protoplast）原生质体：原生质体：细胞内具有生命特征的部分（生细胞内具有生命特征的部分（生活细胞中除细胞壁以外的所有部分）活细胞中除细胞壁以外的所有部分）原生质：原生质：构成原生质体的主要物质构成原生质体的主要物质原生质是生命活动的物质基础，细胞内的一原生质是生命活动的物质基础，细胞内的一切代谢活动都在原生质体内进行。切代谢活动都在原生质体内进行。（一）质膜（一）质膜（plasmamembrane）：）：原生质原生质体表面的一层薄膜，主要由脂类和蛋白质组成，体表面的一层薄膜，主要由脂类和蛋白质组成，具有具有“选择透性选择透性”和和“流动性流动性”。1、质膜的结构：、质膜的结构：磷脂类物质组成双分子层磷脂类物质组成双分子层，蛋白质不同程度嵌入其中，膜糖与蛋白质和脂蛋白质不同程度嵌入其中，膜糖与蛋白质和脂质相结合，分布于质膜表面，与细胞识别相关。质相结合，分布于质膜表面，与细胞识别相关。单位膜模型：单位膜模型：质膜在电镜下表现为质膜在电镜下表现为“暗暗-明明-暗暗”三条平行带的结构，暗带为蛋白质分子组成，明三条平行带的结构，暗带为蛋白质分子组成，明带为脂类物质组成，这样的结构称为单位膜。带为脂类物质组成，这样的结构称为单位膜。质膜的超微结构2、细胞膜的流动性、细胞膜的流动性 1972年，年，Singer和和Nicolson提出细胞膜结提出细胞膜结构的构的流动镶嵌模型流动镶嵌模型，认，认为细胞膜具有流动性，为细胞膜具有流动性，膜是处于动态变化之中膜是处于动态变化之中的的3、质膜的功能：、质膜的功能：A、物质跨膜运输、物质跨膜运输B、能量转换、能量转换C、细胞识别、细胞识别D、代谢调节、代谢调节E、抗逆性、抗逆性F、信号传导、信号传导G、纤维素的合成及微纤丝的组装、纤维素的合成及微纤丝的组装（二）细胞质（二）细胞质（cytoplasm）：）：细胞核以外、细胞核以外、细胞膜以内的原生质，包括细胞器和胞基质。细胞膜以内的原生质，包括细胞器和胞基质。1、胞基质（、胞基质（matrix）：）：电子显微镜下无特殊结电子显微镜下无特殊结构的细胞质部分。构的细胞质部分。（1）化学成分：）化学成分：水、无机盐、溶解的气体、糖类、水、无机盐、溶解的气体、糖类、氨基酸、核苷酸，蛋白质、氨基酸、核苷酸，蛋白质、RNA和酶类等和酶类等（2）特点：）特点：处于不断运动状态，能带动细胞器在细胞处于不断运动状态，能带动细胞器在细胞内做有规则的持续流动，这种运动称内做有规则的持续流动，这种运动称胞质运动胞质运动。（3）功能：）功能：细胞之间物质运输和信息传递的介质；细细胞之间物质运输和信息传递的介质；细胞代谢的重要场所；为细胞器行使功能提供必需原料。胞代谢的重要场所；为细胞器行使功能提供必需原料。2、细胞器（、细胞器（organelle）：）：散布于细胞质散布于细胞质内具有一定形态和功能的结构内具有一定形态和功能的结构（1）质体（）质体（plastid）：）：植物细胞特有的细胞器，植物细胞特有的细胞器，与糖类合成和储藏相关，可分为以下与糖类合成和储藏相关，可分为以下3种：种：A、叶绿体（、叶绿体（chloroplast）：）：光合作用细胞器，光合作用细胞器，由两层膜包围而成，基质内分布有膜状的基粒和由两层膜包围而成，基质内分布有膜状的基粒和基质类囊体，含有叶绿素和类胡萝卜素等色素。基质类囊体，含有叶绿素和类胡萝卜素等色素。功能：功能：进行进行光合作用，光合作用，合成和积累合成和积累同化产物同化产物B、有色体（、有色体（chromoplast）：）：形状多样，仅含形状多样，仅含有叶黄素和胡萝卜素，存在于花瓣和果实中，有叶黄素和胡萝卜素，存在于花瓣和果实中，胡萝卜根中也有，能积聚淀粉和脂类胡萝卜根中也有，能积聚淀粉和脂类C、白色体（、白色体（leucoplast）：）：不含色素，呈无不含色素，呈无色颗粒状，普遍存在于植物体各部分的储藏细色颗粒状，普遍存在于植物体各部分的储藏细胞中。储藏淀粉的称为胞中。储藏淀粉的称为淀粉体淀粉体(amyloplast)，储藏蛋白质的称为储藏蛋白质的称为蛋白体蛋白体，储藏脂类的称为，储藏脂类的称为造造油体油体(elaioplast)（2）线粒体（）线粒体（mitochondrion）：）：双层单位膜双层单位膜构成，细胞进行呼吸作用的重要场所，是释放能构成，细胞进行呼吸作用的重要场所，是释放能量的中心，被称为细胞的量的中心，被称为细胞的“动力工厂动力工厂”（3）内质网（）内质网（endoplasmicreticulum）：）：由一由一层单位膜围成的管状、泡状、片状结构，分枝形层单位膜围成的管状、泡状、片状结构，分枝形成网状复杂结构。成网状复杂结构。功能：功能：a、合成、包装、运输某些代谢产物。、合成、包装、运输某些代谢产物。b、分泌内质网小泡进而发育成其它细胞、分泌内质网小泡进而发育成其它细胞器（如高尔基体、圆球体、液泡等）器（如高尔基体、圆球体、液泡等）糙面内质网（糙面内质网（RER）：）：表面附有核糖体，与膜表面附有核糖体，与膜蛋白和分泌蛋白合成相关蛋白和分泌蛋白合成相关滑面内质网（滑面内质网（SER）：）：表面无核糖体附着，与表面无核糖体附着，与脂类和多糖合成运输相关脂类和多糖合成运输相关（4）高尔基体（）高尔基体（Golgibody）：）：一些聚集的扁一些聚集的扁的小囊和小泡，是细胞分泌物的加工和包装场所的小囊和小泡，是细胞分泌物的加工和包装场所，最后形成分泌泡将分泌物排出体外。还与植物，最后形成分泌泡将分泌物排出体外。还与植物分裂时的新细胞壁和细胞膜的形成有关。分裂时的新细胞壁和细胞膜的形成有关。（5）液泡（）液泡（vacuole）：）：单层膜包围而成，膜内单层膜包围而成，膜内充满细胞液，充满细胞液，主要有水分、糖、单宁、有机酸、主要有水分、糖、单宁、有机酸、植物碱、花色素、无机盐等。为植物特有。植物碱、花色素、无机盐等。为植物特有。功能：功能：产生膨压，维持产生膨压，维持组织硬度组织硬度贮存代谢产物贮存代谢产物参与物质循环参与物质循环具溶酶体性质，具溶酶体性质，更新细胞器更新细胞器（6）溶酶体（）溶酶体（lysosome）：）：单层膜小泡，内含单层膜小泡，内含多种水解酶，具消化作用，可分解生物大分子。多种水解酶，具消化作用，可分解生物大分子。（7）微体（）微体（microbody）：）：单位膜围成的球形单位膜围成的球形结构，可分为：结构，可分为：过氧化物酶体：过氧化物酶体：参与光呼吸过程参与光呼吸过程乙醛酸循环体：乙醛酸循环体：参与脂肪酸的转化参与脂肪酸的转化（8）核糖体（）核糖体（ribosome）：）：长圆形或球形，主长圆形或球形，主要成份是要成份是RNA和蛋白质，大量分布在细胞质中或和蛋白质，大量分布在细胞质中或附着在内质网的外表面。是细胞中蛋白质合成的附着在内质网的外表面。是细胞中蛋白质合成的中心。中心。（9）细胞骨架（）细胞骨架（cytoskeleton）：）：使细胞形状稳使细胞形状稳定和细胞质组织化，并能进行细胞运动和物质运定和细胞质组织化，并能进行细胞运动和物质运输。包含以下输。包含以下3种成分：种成分：A、微管（、微管（microtubule）：）：由微管蛋白（由微管蛋白（和和球状蛋白）组成的球状蛋白）组成的中空中空长管，直径约长管，直径约24nm。功能：功能：维持细胞形态，细胞内运输，鞭毛运动维持细胞形态，细胞内运输，鞭毛运动和纤毛运动，支持纺锤体和染色体运动，构成和纤毛运动，支持纺锤体和染色体运动，构成基粒与中心粒。基粒与中心粒。B、微丝（、微丝（microfilament）：）：比微管更细的比微管更细的实心实心纤维，直径纤维，直径7nm，由肌动蛋白构成，有收缩功能，由肌动蛋白构成，有收缩功能功能：功能：维持细胞形状，与细胞内物质运输和原生维持细胞形状，与细胞内物质运输和原生质流动有关，参与顶端生长质流动有关，参与顶端生长C、中间纤维（、中间纤维（intermediatefilament）：）：介于介于维管与微丝之间的维管与微丝之间的中空中空管状纤维，直径约管状纤维，直径约10nm功能：功能：维持细维持细胞形状胞形状（三）细胞核（三）细胞核（nucleus）：）：真核细胞一真核细胞一般都具有细胞核，般都具有细胞核，通常单核，偶有双核或多核，通常单核，偶有双核或多核，呈圆球形，由呈圆球形，由核膜、染色质、核仁核膜、染色质、核仁和和核基质核基质等部等部分组成。分组成。细胞核是遗传物质贮存和复制的主要场所，细胞核是遗传物质贮存和复制的主要场所，功能功能是控制蛋白质合成，控制细胞的生长、发育和遗传是控制蛋白质合成，控制细胞的生长、发育和遗传1、核膜（、核膜（nuclearenvelope）：）：位于核最外层，位于核最外层，双层膜，上有核孔，负责核内外物质和信息的交双层膜，上有核孔，负责核内外物质和信息的交流，外连内质网，内与染色质相接。流，外连内质网，内与染色质相接。2、核仁（、核仁（nucleolus）：）：无膜包围，由蛋白质无膜包围，由蛋白质和和RNA组成，功能是合成核糖体组成，功能是合成核糖体RNA，进行核，进行核糖体大小亚基的组装。糖体大小亚基的组装。3、核基质（、核基质（nuclearsap）：）：核骨架核骨架+核液。核液。4、染色质（、染色质（chromatin）：）：DNA、组蛋白、非、组蛋白、非组蛋白和少量组蛋白和少量RNA组成的线形复合体。可被碱性组成的线形复合体。可被碱性染料深染的物质，在细胞分裂间期时呈细丝状，染料深染的物质，在细胞分裂间期时呈细丝状，有丝分裂时则螺旋化成为棒状染色体有丝分裂时则螺旋化成为棒状染色体四、细胞壁（四、细胞壁（cellwall）：）：包围在原生质包围在原生质体外面的一个坚韧的外壳，是植物特有结构。体外面的一个坚韧的外壳，是植物特有结构。功能：功能：1、保护和支持原生质体、保护和支持原生质体2、吸收、分泌、蒸腾和物质运输、吸收、分泌、蒸腾和物质运输3、参与细胞识别、参与细胞识别3、参与细胞生长调控、参与细胞生长调控（一）细胞壁的化学组成（一）细胞壁的化学组成纤维素纤维素(cellulose):由多个葡萄糖分子串联而成由多个葡萄糖分子串联而成纤维素分子束（微团）聚合而成纤维素分子束（微团）聚合而成微纤丝，微纤丝相微纤丝，微纤丝相互交织成网状，构成细胞壁的基本框架，果胶、木质、互交织成网状，构成细胞壁的基本框架，果胶、木质、栓质等填充于微纤丝栓质等填充于微纤丝“网网”的空隙中，微纤丝再聚集成的空隙中，微纤丝再聚集成较粗的纤丝，称大纤丝。较粗的纤丝，称大纤丝。果胶分子间的钙桥果胶分子间的钙桥果胶分子间的钙桥果胶分子间的钙桥酸性果胶分子酸性果胶分子酸性果胶分子酸性果胶分子糖蛋白糖蛋白糖蛋白糖蛋白中性果胶分子中性果胶分子中性果胶分子中性果胶分子微纤丝微纤丝微纤丝微纤丝半纤维素分子半纤维素分子半纤维素分子半纤维素分子木质素木质素(lignin):大分大分子聚合物，增加细胞子聚合物，增加细胞壁硬度，分布于具有壁硬度，分布于具有支持作用、机械作用支持作用、机械作用的细胞的细胞壁中。的细胞的细胞壁中。角质角质(cutin)、栓质、栓质(suberin)和蜡质和蜡质(wax)等脂肪类物质等脂肪类物质（二）细胞壁的层次：（二）细胞壁的层次：1、胞间层、胞间层(middlelamella，中胶层、中层），中胶层、中层）细胞分裂产生新细胞时最早形成，是相邻细细胞分裂产生新细胞时最早形成，是相邻细胞共有的一层结构，主要成分是果胶质，特性是胞共有的一层结构，主要成分是果胶质，特性是柔软和胶粘，有可塑性，在细胞间起缓冲作用。柔软和胶粘，有可塑性，在细胞间起缓冲作用。2、初生壁（、初生壁（primarywall)细胞分裂和正在生长时形成的细胞壁，主细胞分裂和正在生长时形成的细胞壁，主要成分是纤维素、半纤维素和果胶质，通常较要成分是纤维素、半纤维素和果胶质，通常较薄、柔软而有弹性，能随细胞生长而扩展。薄、柔软而有弹性，能随细胞生长而扩展。3、次生壁（、次生壁（secondarywall)细胞体积停止增大后加在初生壁内表面形成细胞体积停止增大后加在初生壁内表面形成的壁层，主要成分为纤维素和半纤维素，并常有的壁层，主要成分为纤维素和半纤维素，并常有木质素、木质、栓质等物质填充其中。常出现在木质素、木质、栓质等物质填充其中。常出现在机械支持或运输作用的细胞中。机械支持或运输作用的细胞中。（三）初生纹孔场（三）初生纹孔场（primarypitfield）、胞）、胞间连丝（间连丝（plasmodesma）与纹孔（）与纹孔（pit）1、初生纹孔场：、初生纹孔场：在初生壁上具有一些明显的凹陷在初生壁上具有一些明显的凹陷区域，称为初生纹孔场。区域，称为初生纹孔场。其上有许多小孔，其中其上有许多小孔，其中有胞间连丝穿过。有胞间连丝穿过。2、胞间连丝：、胞间连丝：穿过细胞壁，沟通相邻细胞的原穿过细胞壁，沟通相邻细胞的原生质细丝称为胞间连丝生质细丝称为胞间连丝 通过胞间连丝结合在一起的原生质体，称通过胞间连丝结合在一起的原生质体，称共质体共质体（symplast）；共质体以外的部分，称共质体以外的部分，称质外体质外体（apoplast），包括细胞壁、细胞间隙和死细胞腔。，包括细胞壁、细胞间隙和死细胞腔。3、纹孔：、纹孔：指指次生壁上不加厚的凹陷部分，相邻细次生壁上不加厚的凹陷部分，相邻细胞的纹孔通常成对存在称为胞的纹孔通常成对存在称为纹孔对纹孔对。纹孔腔呈圆筒状的称为纹孔腔呈圆筒状的称为单纹孔单纹孔纹孔腔呈圆锥状而边缘向中央隆起的称为纹孔腔呈圆锥状而边缘向中央隆起的称为具具缘纹孔缘纹孔单纹孔单纹孔具缘纹孔具缘纹孔五、后含物（五、后含物（ergasticsubstance）：）：细胞原生质体代谢作用的产物，可以在细胞细胞原生质体代谢作用的产物，可以在细胞生活的不同时期产生和消失，其中有的是贮藏物，生活的不同时期产生和消失，其中有的是贮藏物，有的是废物。有的是废物。1、淀粉（、淀粉（starch）：）：淀粉呈颗粒状，有脐和淀粉呈颗粒状，有脐和轮纹。淀粉粒遇碘呈蓝到紫色反应。轮纹。淀粉粒遇碘呈蓝到紫色反应。2、蛋白质（、蛋白质（protein）：）：结晶或无定形固体，结晶或无定形固体，常以糊粉粒形式存在于细胞质中，遇碘呈黄色反常以糊粉粒形式存在于细胞质中，遇碘呈黄色反应。应。3、脂肪（、脂肪（fat）与油（）与油（oil）：）：以固体或油滴的形以固体或油滴的形式存在于细胞质中，是细胞中含能量最高而体积式存在于细胞质中，是细胞中含能量最高而体积最小的贮藏物质，常存在于种子、胚和分生组织最小的贮藏物质，常存在于种子、胚和分生组织细胞中。可被苏丹细胞中。可被苏丹III或苏丹或苏丹染成橙红色。染成橙红色。4、晶体（、晶体（crystal）：）：存在于液泡中，有不同形存在于液泡中，有不同形态和成分态和成分质体线粒体高尔基体内质网核糖体液泡溶酶体微体细胞骨架叶绿体有色体白色体粗糙型内质网光滑型内质网过氧化物酶体已醛酸体细胞质基质细胞器质膜细胞质细胞核核膜核质核仁染色质核基质原生质(生活物质)后含物（代谢产物）原生质体细胞 壁胞间层初生壁次生壁植物细胞淀粉蛋白质脂肪与油晶体