第一章植物细胞的结构与功能.ppt
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1、授课教师:杨 川本章概述内容简介一、植物细胞的结构与功能一、植物细胞的结构与功能 植物细胞的概念、形状和大小,细胞生命活动的物质基础,细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核的基本构造,植物细胞的无丝分裂、有丝分裂和减数分裂等繁殖方式。 二、植物的组织与功能二、植物的组织与功能 分生组织的类型与特征,营养组织、保护组织、机械组织、输导组织、分泌组织等成熟组织的特征,复合组织及组织系统。 三、植物的营养器官三、植物的营养器官 根、茎、叶的形态结构与功能,根、茎、叶等营养器官的变态。 四、植物的生殖器官四、植物的生殖器官 花、果实、种子的形态结构与发育。本章概述学习目标1熟练掌握:植物细胞和组织、器官的概念
2、、类型、构造以及细胞有丝分裂的特点,根、茎、叶的形态、构造与功能。 2掌握:生物膜的结构和功能,减数分裂的特点,花的构造、开花、传粉、受精作用及果实和种子的形成。3了解:植物细胞的形状和大小,有丝分裂和减数分裂的过程与区别。4学会:显微镜的正确使用方法,会用显微镜观察植物营养器官的结构。本章概述重点难点1植物细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核的基本构造。2有丝分裂和减数分裂的基本过程与区别。 3分生组织和成熟组织的结构与功能。 4根、茎、叶等营养器官的结构。 5花、果实、种子等生殖器官的结构。 6花、果实、种子等生殖器官的发育过程。植物体的结构与功能植物体的结构与功能植物细胞的结构植物细胞的结构植
3、植物细胞概述物细胞概述细胞是植物体结构和执行功能的基本单位。自然界中的植物无论是幼小的禾苗,还是参天大树都是由细胞组成的。细胞是1665年英国科学家虎克,首先用自制的显微镜发现的。1838年和1839年德国人施莱登和施旺,发表了细胞学说,从而确认了细胞是一切动植物体的基本单位。植物细胞的结构植物细胞的结构植物细胞的形状植物细胞的形状植物细胞的形状是多种多样的,有球形或近球形的,如单细胞的衣藻;有多面体的,如根尖和茎尖的生长锥细胞;有长筒状的,如输导水分无机盐和同化产物的导管和筛管;有长纺锤形的,如起支持作用的纤维细胞;此外还有长柱形的、星形的等不规则形状。细胞形状的多样性,反映了细胞形态与其功
4、能相适应的规律。细胞不仅有一定形状,而且有不同的大小。多数细胞都很小,只有在显微镜下才能看清楚。细胞的直径一般在10100mm之间。但也有些细胞很大。如西瓜的果肉细胞直径可达1mm,棉纤维4065mm,苎麻纤维细胞长达550mm。植物细胞的结构植物细胞的结构细胞的大小细胞的大小植物细胞的结构植物细胞的结构植物细胞的构造植物细胞的构造植物细胞由细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核组成。细胞膜、细胞质、细胞核又称为原生质体。细胞壁是植物细胞所特有的结构。细胞壁结构大体分为三层:初生壁、胞间层和次生壁。植物细胞的结构植物细胞的结构细胞壁细胞壁植物细胞的结构植物细胞的结构细胞膜细胞膜植物细胞的细胞质外侧与细
5、胞壁紧密相接的一层薄膜称为细胞膜或质膜。质膜主要由脂类物质和蛋白质组成,此外还有少量的糖类以及微量的核酸、金属离子和水。质膜具有三层结构,即脂质双分子层构成膜的骨架,蛋白质分子结合在脂质双分子层的内外表面、嵌入脂质双分子层或者贯穿整个双分子层。膜及其组成物质是高度动态的、易变的。细胞膜以内,细胞核以外的原生质统称为细胞质。细胞质包括胞基质和细胞器。细胞器是细胞质中分化出来的,具有特定结构和功能的亚细胞单位,胞基质是细胞器外围没有特化成一定结构的细胞质部分。细胞器主要有:液泡、质体、线粒体、内质网、核糖体、高尔基体、溶酶体、圆球体、微粒和微管等。胞基质则是没 有结构形状的透明物质。细胞器就是埋于
6、此。 植物细胞的结构植物细胞的结构细胞质细胞质液泡是植物细胞重要的特征之一,它由液泡膜与细胞液组成,液泡膜为具选择透性的单层膜,液泡借此与胞基质分界。液泡外被称为液泡膜的单层膜,膜内为细胞液,细胞液为成分复杂的混合液体,常略呈酸性,主要成分为能溶于水的糖类、单宁、有机酸、植物碱、色素、盐类、氧气和二氧化碳等气体、酶等,使细胞具有酸、甜、涩、苦等味道。幼嫩的细胞中无液泡或液泡极小,不易看见。随着细胞的成长,液泡逐渐增大,大小不等的液泡将胞基质分割成若干个不规则部分,最后许多液泡合并成大液泡,占据细胞的中央,胞基质被挤压成紧贴细胞壁的薄层。中央液泡的形成,标志着细胞已发育成熟。植物细胞的结构植物细
7、胞的结构液泡液泡植物细胞的结构植物细胞的结构质体质体 植物细胞的结构植物细胞的结构线粒体线粒体 线粒体是所有生活细胞中一种重要具双层膜的细胞器,在光学显微镜下,线粒体呈颗粒状或短杆状。主要成分是蛋白质、类脂和少量的核糖核酸。 线粒体的主要功能是进行呼吸作用。细胞内的糖、脂肪、氨基酸最终氧化是在线粒体中进行的,释放的能量用于细胞的生命活动。因此,线粒体被视为细胞能量的“动力站”。植物细胞的结构植物细胞的结构内质网内质网 内质网分布于胞基质中,它是由单层膜构成的网状管道系统。内质网可和核膜的外层膜相连,并延伸到细胞边缘与细胞膜相连,也可通过胞间连丝和相邻细胞的内质网相连,构成复杂的网状管道系统。
8、内质网的主要功能有:合成、包装与运输蛋白质、脂类、糖类、酶等代谢产物;作为某些物质(如蛋白质)的集中、暂时贮藏的场所;是许多细胞器(如高尔基体、液泡、微体等)的来源;可能与细胞壁分化有关,如导管分化过程中,有内质网分布的地方不会沉积次生壁物质,因而形成导管特有的花纹;在细胞内内质网的网状膜系统将细胞分隔成许多小室,使有关代谢活动可分别在特定条件下进行。植物细胞的结构植物细胞的结构其它细胞器其它细胞器 1.核糖体核糖体核糖核蛋白体简称核糖体或核蛋白体,是直径约0.02um的无膜小颗粒,分布在粗糙内质网表面或游离于胞基质中,一个细胞内可以有几十万个。核糖体是合成蛋白质的主要场所。2.高尔基体高尔基
9、体高尔基体是由一叠扁囊组成的,扁囊由平滑的单层膜围成,直径约13m,厚约0.0140.02m,边缘膨大且具穿孔,囊内有液状内含物。高尔基体的主要功能为:物质集运,主要是对由粗糙型内质网合成的蛋白质进行加工、浓缩、储存和运输;生物大分子的装配,利用单糖合成多糖(如纤维素、半纤维素、木质素与果胶质等);参与细胞壁的形成;分泌物质,如糖、多糖蛋白复合体、酶等;参与溶酶体与液泡的形成。3.溶酶体溶酶体溶酶体是由单层膜围成的泡状结构,内含60多种水解酶。溶酶体的功能是消化作用,能分解从外界进入到细胞内的物质,也能消化自身的细胞质和细胞器;溶酶体还可以消化分解细胞内衰变、崩解的一些细胞器,更新细胞结构。4
10、.圆球体圆球体 圆球体 又称油体,是单层膜围成的球形小体,直径约0.11m。内含合成脂肪的酶,是细胞内合成脂肪的细胞器,也是贮藏油脂的小泡。5.微体微体微体是由单层膜包围的细胞器,膜内含有过氧化氢、乙醇酸氧化酶和尿酸氧化酶。微体呈球状或哑铃形,直径约为0.21.0m。目前已明确的微体有过氧化物酶体和乙醛酸循环体,前者与光呼吸有密切关系,后者与脂肪代谢关系密切。6.微管微管微管是中空长管状纤维,主要由微管蛋白组装而成。微管的功能主要有:在保持细胞形态方面起作用;细胞质运动方向与其导向有关;为胞内物质定向运输提供运输轨道,并与微丝结合提供运输动力;微管是纺锤丝的组成成分,对染色体的转移起作用;在细
11、胞壁建成时,控制纤维素微纤丝的排列方向。植物细胞的结构植物细胞的结构细胞核细胞核细胞核是细胞的重要组成部分。细胞内的遗传物质DNA几乎全部存在于核内,它控制着蛋白质的合成,控制着细胞的生长发育,因此说,细胞核是细胞的控制中心。细胞核多为卵圆形或球形,埋藏在细胞质中,细胞核的结构可分为核膜、核仁和核质三部分。无丝分裂也称直接分裂。无丝分裂过程比较简单,消耗能量少,分裂速度快。由于分裂过程中无纺锤丝出现,故称无丝分裂。植物不定根、不定芽的产生,竹笋、小麦节间的伸长,胚乳的发育和愈伤组织的形成等都是无丝分裂的结果。植物细胞的繁殖植物细胞的繁殖无丝分裂无丝分裂有丝分裂也叫间接分裂,是植物营养细胞最普遍
12、的一种分裂方式。植物的根尖、茎尖以及形成层细胞,都以这种方式进行繁殖。由于分裂过程中有纺锤丝出现,故称有丝分裂。有丝分裂过程人为地将它划分为下述五个时期。间期、前期、中期、后期、末期。植物细胞的繁殖植物细胞的繁殖有丝分裂有丝分裂减数分裂又称成熟分裂,它是有丝分裂的一种特殊的形式,是植物在有性生殖过程中形成性细胞前所进行的细胞分裂。减数分裂的过程与有丝分裂基本相似。所不同的是,减数分裂包括了连续两次的分裂,但染色体只复制一次,这样,一个母细胞经过减数分裂可以形成四个子细胞,每个子细胞染色体数目只有母细胞的一半,因此,这种分裂叫做减数分裂。植物细胞的繁殖植物细胞的繁殖减数分裂减数分裂植物细胞的繁殖
13、植物细胞的繁殖有丝有丝分裂与减数分裂的比较分裂与减数分裂的比较减数分裂是特殊的有丝分裂。它是生殖细胞繁殖的方式。有丝分裂是多数细胞繁殖的主要方式。有丝分裂形成的子细胞染色体数目与母细胞相等,而减数分裂产生的子细胞中只有母细胞数目的一半。每种植物细胞里的染色体数目都是一定的。多数植物细胞内含有2个或2个以上的染色体组。体细胞内含有几个染色体组,植株体就叫几倍体。常见植物染色体组数如下:植物细胞的繁殖植物细胞的繁殖染色体组染色体组植物种类染色体组数目组内染色体数 染色体数普通小麦6742玉米21020棉花41352西瓜21122大豆22040花生22040植物组织与功能植物组织与功能植物组织概述植
14、物组织概述分生组织位于植物体的生长部位,是指具有持续分裂能力的细胞群。它的细胞学特征是:细胞代谢活跃,有旺盛的分裂能力;细胞体积小,排列紧密,无细胞间隙;细胞壁薄,不特化;细胞质浓厚,无大液泡分化;细胞核较大并位于细胞中央。根据在植物体中的分布位置,可分为三种:顶端分生组织、侧生分生组织、居间分生组织。植物组织与功能植物组织与功能分生组织分生组织保护组织位于植物体茎、叶表面,具有保护内部组织,防止体内水分过度散失,避免虫、菌侵害和机械损伤等作用。按来源可分为初生保护组织(表皮)和次生保护组织。植物组织与功能植物组织与功能保护组织保护组织 植物组织与功能植物组织与功能营养组织营养组织营养组织又称
15、薄壁组织或基本组织,它普遍存在于植物体各个部位。其特点是:细胞体积较大,排列疏松,有明显的胞间隙;细胞壁薄,由纤维素组成;细胞质内含叶绿体或质体,有大的液泡;分化程度浅,极易转化为次生分生组织。 植物组织与功能植物组织与功能输导组织输导组织输导组织主要运输水,无机盐和有机营养的作用。 输导组织是植物体中担负物质长途运输的主要组织,常和机械组织在一起组成束状,上下贯穿在植物体各个器官中。根据其结构和功能的不同,可分两类:一类是导管和管胞;另一类是筛管和伴胞。植物组织与功能植物组织与功能机械组织机械组织机械组织是对植物起主要支持作用的组织,具有很强的抗压、抗张和抗曲挠的能力。广泛分布于根、茎、叶柄
16、等处,有时也存在于果实中。在植物体内起支持和巩固作用,其细胞特点是有一定程度加厚的细胞壁。可分为厚角组织和厚壁组织两种。植物体的分泌组织可分为外分泌组织和内分泌组织;外分泌组织常见的有腺毛、腺鳞和密腺管;内分泌组织常见有分泌细胞、分泌腔分泌道和乳汁管等。植物组织与功能植物组织与功能分泌组织分泌组织植物体的结构与功能植物体的结构与功能根根根的形态根的形态植物的根可分为主根、侧根和不定根,主根和侧根为定根。一株植物所有根的总体为根系。可分为直根系和须根系。根尖是指根的最顶端到着生根毛的部位。根尖是根生命活动最活跃的部位,根的生长、组织的形成,以及对水分及矿质的吸收主要由根尖来完成。根尖从顶端起依次
17、分为根冠、分生区、伸长区、根毛区四区。 根根根尖的结构根尖的结构幼根的生长是由根尖的顶端分生组织经过分裂、生长、分化三个阶段发展而来的,这种生长过程称为根的初生生长。由根初生生长产生的结构叫根的初生结构。根的初生结构由外向内依次为表皮、皮层和中柱。初生木质部与初生韧皮部合称初生维管组织。在被子植物中,根的初生木质部由导管、管胞、木纤维和木薄壁细胞组成,初生韧皮部由筛管、伴胞、韧皮纤维和韧皮薄壁细胞组成。根根双子叶植物根的初生结构双子叶植物根的初生结构双子叶植物的根,在完成初生生长之后,由于形成层的发生和活动,不断产生次生维管组织和周皮,使根的直径增粗,这种生长过程叫次生生长,并产生次生结构。根
18、根双子叶根的次生结构双子叶根的次生结构禾本科植物为单子叶植物,其根的基本结构也可分为表皮、皮层、中柱三个部分,但各部分有其特点,特别是不产生维管形成层和木栓形成层,不能进行次生生长。根根禾本科植物根的结构禾本科植物根的结构侧根开始发生时,中柱鞘某些部位的几个细胞,细胞质变浓,液泡很小,细胞恢复分裂活动。首先进行切向分裂,形成侧根原基,其分化方向以向顶顺序进行,其顶端逐渐分化为生长点和根冠。最后由于新的生长点的不断分裂、生长和分化而向外突出,结果穿过母根的皮层和表皮成为侧根。侧根产生多少及快慢与作物吸水、肥的效率有密切关系。农业增产措施上的移植、假植、中耕、施肥等均能促进侧根的发生。根根侧根的发
19、生侧根的发生 根根根的生理作用根的生理作用 通常植物地上部分具有主茎和侧枝,茎有节、节间、叶腋和枝条等。茎上着生叶的部位叫做节,相邻两节之间的部分叫节间,叶片与枝条之间的夹角称为叶腋。茎的顶端和叶腋处都着生着芽,分别称为顶芽和腋芽(侧芽)。木本植物的枝条,其叶脱落后,在节上留有一定形状的痕迹,叫叶迹。芽鳞脱落后留下的痕迹则叫芽鳞痕,根据芽鳞痕的数目可以判断枝条的年龄。枝条的外表还往往可以看到一些很小的突出,叫皮孔。植株生长过程中,根据枝条延伸生长的强弱,可将枝条分为长枝和短枝。植物体的结构与功能植物体的结构与功能茎茎茎的形态茎的形态 不同植物的茎在长期进化过程中,有各自的生长习性,以适应外界环
20、境。通常茎的生长方式有四种方式:直立茎、缠绕茎、攀缘茎和匍匐茎。茎茎茎的生长特性茎的生长特性芽是处于幼态而未伸展的枝、花或花序。根据芽在茎、枝条上着生的位置、性质、结构和生理状态可分为以下几种类型:1.定芽和不定芽 按芽在枝条上的位置,可分为定芽和不定芽,而定芽可分为顶芽和腋芽。着生于枝条项端的芽,叫顶芽。着生于枝条和叶之间的芽,叫腋芽(或侧芽)。顶芽和腋芽都着生在枝条固定的位置上,而称为定芽。有的芽能够在老根、老茎和叶片上发生,这些芽称为不定芽。2.叶芽、花芽和混和芽 按所形成的器官可分为枝芽、花芽和混合芽。形成枝条的芽,叫做叶芽。形成花或花序的芽,叫做花芽。如果一个芽开展后,既生枝叶,又长
21、花的叫混合芽。苹果、梨等植物具有混合芽。3.鳞芽和裸芽 按芽鳞的有无可将芽分为裸芽和鳞芽。在芽的结构中,外面被有鳞片的叫鳞芽,如苹果的混合芽。不被鳞片的叫裸芽,棉花、烟草、番茄的芽属于裸芽。4.活动芽和休眠芽 按芽的生理活动,芽可分为活动芽和休眠芽。能于当年或次年春季萌发的芽叫活动芽。有的芽形成后,长时期处于休眠状态而不萌发的芽,叫做休眠芽。茎茎芽芽1.分枝 分枝是植物生长时普遍存在的现象,主干的伸长、侧枝的形成,是顶芽和腋芽分别发育的结果,侧枝和主干一样,还可继续产生侧枝,并且有一定的规律性的。种子植物的分枝方式,一般有单轴分枝、合轴分枝和假二叉分枝3种类型。2.分蘖 分蘖是禾本科植物的特殊
22、分枝方式,它是从靠近地面的茎基部产生分枝,并在其基部产生不定根,这种特殊的分枝方式叫分蘖,如小麦、水稻等。茎茎分枝与分蘖分枝与分蘖茎茎双子叶植物茎的初生结构双子叶植物茎的初生结构双子叶植物幼茎是由茎的生长点细胞经过分裂、伸长和分化形成的。把幼嫩的茎作一横切,自外向内分为表皮、皮层和中柱(也称维管柱)三部分。 表皮:是幼茎最外面的一层细胞。通常由单层的活细胞组成,是由原表皮发育而成。表皮对茎的内部起着保护作用。皮层:位于表皮和中柱之间。近靠表皮部位常有一至数层厚角细胞,对幼茎具有机械支持作用。中柱:位于皮层以内,由维管束、髓和髓射线三部分组成。双子叶植物的茎形成初生结构后不久,便进行次生生长,产
23、生次生结构,主要是维管形成层和木栓形成层活动的结果。双子叶植物茎的次生构造自外向内包括:木栓层、木栓形成层、栓内层、皮层(有或无)、初生韧皮部、次生韧皮部、形成层、次生木质部、初生木质部、髓(有或无)和维管射线。通常说的树皮是指茎的形成层以外的部分。茎茎双子叶植物茎的次生结构双子叶植物茎的次生结构茎茎双子叶茎初生到次生发育过程双子叶茎初生到次生发育过程 禾本科植物的茎在形态上有明显的节和节间,其内部构造有以下特点:禾本科植物的茎多数没有次生构造。表皮细胞常硅质化。有的还有蜡质覆盖,如甘蔗、高粱等。禾本科植物茎的皮层和中柱之间没有明显的界限,维管束分散排列于茎内。茎茎禾本科植物茎的特点禾本科植物
24、茎的特点 茎茎茎的生理功能茎的生理功能叶叶叶的组成叶的组成 一个完整的叶是由托叶、叶柄和叶片组成。禾本科植物的叶有些不同,其叶是由叶片和叶鞘组成,并有叶舌和叶身。各种植物叶片的形状多种多样,大小不同,形状各异。叶形一般指整个单叶叶片的形状,但有时也可指叶尖、叶基或叶缘的形状。叶在茎上按一定规律排列的方式,叫叶序。叶序基本上有四种类型:互生、对生、轮生和簇生。一个叶柄上所生的叶片有单叶和复叶两种情况。只生一片叶的叫单叶,生有两片以上的叶叫复叶。复叶可分为四种类型:羽状复叶、三出复叶、掌状复叶和单身复叶。叶叶叶的形态叶的形态叶叶单子叶植物叶的构造单子叶植物叶的构造 禾本科植物的叶片也由表皮、叶肉和
25、叶脉三部分组成。上表皮中有许多呈扇形排列的泡状细胞(运动细胞),与叶片的卷曲与开张有关。气孔器分布在上下表皮上,成纵行排列。禾本科植物叶肉组织没有明显的栅栏组织和海绵组织。叶脉为平行排列,在维管束与上下表皮之间有发达的机械组织,每个维管束的外围具有由一层或两层大型薄壁细胞或厚壁细胞组成的维管束鞘。 双子叶植物的叶片由表皮、叶肉和叶脉三部分组成。表皮位于叶片的上下两面,各由一层排列紧密的单层扁平细胞组成。具有减少蒸腾、加强保护的作用。表皮中有许多分散在表皮细胞间的气孔器,气孔的启闭在调控植物体与外界之间的气体交换,以及水分蒸腾中起着重要作用。叶肉位于上下表皮之间的薄壁细胞,细胞内含大量叶绿体,是
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- 第一章 植物 细胞 结构 功能
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