植物学二版幻灯片1303胞组根.ppt
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1、植物学 主讲 许桂芳第一章 植物细胞与组织n第一节第一节 植物细胞植物细胞 一、细胞是构成植物体的基本单位细胞是构成植物体的基本单位 生物体除病毒外,都是由细胞构成的。单细胞有生物体除病毒外,都是由细胞构成的。单细胞有机体的一切生命活动由这一细胞来承担,多细胞有机机体的一切生命活动由这一细胞来承担,多细胞有机体中,各个细胞相互依存、彼此协作,共同保证着整体中,各个细胞相互依存、彼此协作,共同保证着整个有机体正常生活的进行。个有机体正常生活的进行。n人们对细胞认识过程中,主要事件有:人们对细胞认识过程中,主要事件有:n1590年,年,荷兰荷兰詹森(詹森(Janssen)兄弟试制成功)兄弟试制成功
2、第一台复式显微第一台复式显微镜。镜。n1665年,年,英英Robert hook用自制的复式显微镜观察木栓切片用自制的复式显微镜观察木栓切片时,时,发现并命名发现并命名“细胞细胞”。n1839年,年,德德植物学家和动物学家,创立植物学家和动物学家,创立细胞学说细胞学说,其主要内容,其主要内容有:有:(1)所有的植物组织和动物组织均由细胞构成;)所有的植物组织和动物组织均由细胞构成;(2)细胞来自细胞,不是由于细胞分裂就是由于细胞融合;)细胞来自细胞,不是由于细胞分裂就是由于细胞融合;(3)卵和精子均是细胞;)卵和精子均是细胞;(4)单个细胞分裂而形成组织。)单个细胞分裂而形成组织。n1841年
3、,雷马克(年,雷马克(Remark)在观察鸡胚细胞时发现了细胞的)在观察鸡胚细胞时发现了细胞的直直接分裂接分裂;不久,费勒明(;不久,费勒明(Flemming)在动物、施特拉斯布格)在动物、施特拉斯布格(Strasburger)在植物中分别发现了)在植物中分别发现了间接分裂间接分裂。n1898、1899年,纳瓦兴(年,纳瓦兴(Nawaschin)和吉格纳特)和吉格纳特(Guignard)先后发现了被子植物的)先后发现了被子植物的受精作用受精作用。其后,施特拉。其后,施特拉斯布格在植物中发现了斯布格在植物中发现了减数分裂现象减数分裂现象。n1894年,阿尔特曼(年,阿尔特曼(Altman)、)、
4、1897年,本达(年,本达(Benda)分)分别发现和描述了别发现和描述了线粒体线粒体。n1898年,年,意大利细胞学家高尔基意大利细胞学家高尔基(C.Golgi,18431926)发明了神经发明了神经细胞染色法细胞染色法,并在神经细胞中发现了高尔基体。并在神经细胞中发现了高尔基体。(1906年获诺贝尔生理学年获诺贝尔生理学或医学奖。或医学奖。n20世纪初,细胞的主要显微结构已经查明,人们开始世纪初,细胞的主要显微结构已经查明,人们开始侧重于对染色体及细胞质的研究。侧重于对染色体及细胞质的研究。n20世纪四十年代,世纪四十年代,电镜发明电镜发明,提高了显微镜的分辨率,提高了显微镜的分辨率(能区
5、分的两点间的最小距离,肉眼:(能区分的两点间的最小距离,肉眼:0.1 mm 光光镜镜0.20.3 um 电镜电镜0.25nm)。)。n60年代,发现年代,发现植物细胞全能性植物细胞全能性,利用组织培养技术,利用组织培养技术,把植物离体细胞培养成完整植株。把植物离体细胞培养成完整植株。n二、植物细胞的形状和大小二、植物细胞的形状和大小 据力学计算和实验观察,一个典型的、未经据力学计算和实验观察,一个典型的、未经特殊分化的薄壁细胞是特殊分化的薄壁细胞是十四面体十四面体。在植物体内,。在植物体内,只有在根和茎的顶端分生组织和某些植物茎的只有在根和茎的顶端分生组织和某些植物茎的髓部薄壁细胞中,才可见到
6、类似的细胞形状。髓部薄壁细胞中,才可见到类似的细胞形状。在系统演化中细胞适应功能的变化而分化成不在系统演化中细胞适应功能的变化而分化成不同的形状。同的形状。不同种类的细胞,大小悬殊。已知最不同种类的细胞,大小悬殊。已知最小的是支原体,其直径只有小的是支原体,其直径只有0.4um0.4um,而番,而番茄、西瓜果肉细胞直径可达茄、西瓜果肉细胞直径可达1mm 1mm 。苎麻。苎麻茎的纤维可长达茎的纤维可长达550 mm 550 mm,棉种子的表皮,棉种子的表皮毛,可以延伸长达毛,可以延伸长达75 mm 75 mm。细胞体积小,相对表面积就增大,有利细胞体积小,相对表面积就增大,有利于细胞与外界进行物
7、质交换。于细胞与外界进行物质交换。显微结构显微结构(microscopic structure):在光学显微镜下呈):在光学显微镜下呈现的结构。现的结构。亚显微结构亚显微结构(submicroscopic structure)或超微结构)或超微结构(ultramicroscopic structure):在电子显微镜下看到的更为):在电子显微镜下看到的更为精细的结构。精细的结构。细胞壁细胞壁 植物细胞植物细胞 原生质体:(质膜)、细胞质、细胞核原生质体:(质膜)、细胞质、细胞核三、植物细胞的结构 包围在植物细胞原生质体外面的一个坚韧的外壳,包围在植物细胞原生质体外面的一个坚韧的外壳,是是植物细
8、胞特有的结构植物细胞特有的结构。功能:功能:a 对原生质体起保护作用;对原生质体起保护作用;b 影响植物的吸收、蒸腾、细胞识别和影响植物的吸收、蒸腾、细胞识别和 物质运输;物质运输;c 在多细胞植物体内,细胞壁对各个器官有着在多细胞植物体内,细胞壁对各个器官有着 支持作用。支持作用。(一)细胞壁1 细胞壁的层次(1)胞间层(胞间层(intercellular layer):主要成分是:主要成分是 果胶,有很强的亲水性和可塑性,将细胞果胶,有很强的亲水性和可塑性,将细胞 彼此粘连。果胶易被酸和酶分解。彼此粘连。果胶易被酸和酶分解。(2)初生壁(初生壁(primary wall):在细胞停止生长前
9、原:在细胞停止生长前原 生质体分泌形成的细胞壁层,主要成分是生质体分泌形成的细胞壁层,主要成分是 纤维素、半纤维素和果胶。纤维素、半纤维素和果胶。(3)次生壁(次生壁(secondary wall)有些细胞在细胞停止有些细胞在细胞停止 生长后,在初生壁的内侧继续积累的细胞生长后,在初生壁的内侧继续积累的细胞 壁层。其主要成分是纤维素,含有少量的壁层。其主要成分是纤维素,含有少量的 半纤维素,并常常含有木质。半纤维素,并常常含有木质。胞间层胞间层胞间层胞间层初生壁初生壁初生壁初生壁次生壁次生壁次生壁次生壁1232 细胞壁的化学成分与特化细胞壁的化学成分与特化 角质化、栓质化、木质化、矿质化角质化
10、、栓质化、木质化、矿质化:指角质、:指角质、栓质、木质、矿质等渗入细胞壁或覆于壁外的过程。栓质、木质、矿质等渗入细胞壁或覆于壁外的过程。3 纹孔(纹孔(pit)和胞间连丝()和胞间连丝(plasmodesmata)初生纹孔场初生纹孔场:细胞生长时并不是均匀增厚的,在初生:细胞生长时并不是均匀增厚的,在初生 壁上具有一些明显的凹陷区域,这些区壁上具有一些明显的凹陷区域,这些区 域称域称。纹纹 孔孔:当次生壁形成时,次生壁上具有一些中断:当次生壁形成时,次生壁上具有一些中断 的部分,这些部分也就是初生壁完全不被的部分,这些部分也就是初生壁完全不被 次生壁覆盖的区域。次生壁覆盖的区域。纹孔的结构 纹
11、孔腔:次生壁围成的腔,开口朝向细胞腔纹孔腔:次生壁围成的腔,开口朝向细胞腔 纹孔纹孔 纹孔膜:腔底的初生壁和胞间层部分(裸子植物纹孔膜:腔底的初生壁和胞间层部分(裸子植物 具具纹孔塞纹孔塞)纹孔的类型:纹孔的类型:具缘纹孔具缘纹孔:次生壁穹出于纹孔腔上,形成一个穹形边缘,从而:次生壁穹出于纹孔腔上,形成一个穹形边缘,从而 使纹孔口明显变小。使纹孔口明显变小。单纹孔单纹孔:次生壁上没有穹形边缘。:次生壁上没有穹形边缘。纹孔对纹孔对:细胞壁上的纹孔通常与相邻细胞壁上的一个纹孔相:细胞壁上的纹孔通常与相邻细胞壁上的一个纹孔相 对,两个相对的纹孔合称对,两个相对的纹孔合称。盲纹孔盲纹孔:只有一侧的壁具
12、有纹孔。:只有一侧的壁具有纹孔。纹孔腔纹孔腔纹孔腔纹孔腔纹孔缘纹孔缘纹孔缘纹孔缘纹孔塞纹孔塞纹孔塞纹孔塞单纹孔(单纹孔(单纹孔(单纹孔(simple pitsimple pit)具缘纹孔具缘纹孔具缘纹孔具缘纹孔(bordered pit)(bordered pit)半具缘纹孔半具缘纹孔半具缘纹孔半具缘纹孔柿子胚乳细胞柿子胚乳细胞-胞间连丝胞间连丝胞间连丝胞间连丝:穿过细胞壁,沟通相邻细胞的:穿过细胞壁,沟通相邻细胞的 原生质细丝。原生质细丝。胞间连丝结构:胞间连丝结构:中心柱(压缩内质网的一部分)中心柱(压缩内质网的一部分)中央腔中央腔 颈区颈区(二)原生质体(细胞内由原生质组成的各种结构细胞
13、内由原生质组成的各种结构)1.细胞质细胞质 细胞质指充满在细胞核和细胞壁之间的物质,包括质膜、胞细胞质指充满在细胞核和细胞壁之间的物质,包括质膜、胞基质、细胞器基质、细胞器。(1)质膜:)质膜:结构:单位膜模型、流动镶嵌模型结构:单位膜模型、流动镶嵌模型 功能:控制细胞与外界环境的物质交换;功能:控制细胞与外界环境的物质交换;主动运输、接受和传递外界的信号、抵御主动运输、接受和传递外界的信号、抵御 病菌的感染、参与细胞间的相互识别。病菌的感染、参与细胞间的相互识别。(2)胞基质)胞基质结构:在电镜下看不到特殊结构。其化学成分复杂,为结构:在电镜下看不到特殊结构。其化学成分复杂,为 具有一定弹性
14、和粘滞性的胶体溶液。具有一定弹性和粘滞性的胶体溶液。功能:胞质运动对于细胞内物质的转运具有重要的作功能:胞质运动对于细胞内物质的转运具有重要的作 用,促进了细胞器之间生理上的相互联系。用,促进了细胞器之间生理上的相互联系。胞基质是胞基质是细胞代谢的一个重要场所细胞代谢的一个重要场所,并不断地为各类细胞器,并不断地为各类细胞器行使功能提供必须的原料。行使功能提供必须的原料。胞质流动胞质流动*:在生活细胞中,胞基质处于不断的运动状态,:在生活细胞中,胞基质处于不断的运动状态,它能带动其中的细胞器,在细胞内作规则的持续的流动,这种运它能带动其中的细胞器,在细胞内作规则的持续的流动,这种运动称动称。(
15、紫鸭跖草花丝表皮毛)。(紫鸭跖草花丝表皮毛)(3)细胞器)细胞器 散布在细胞质内具有一定形态、结构和功能的微散布在细胞质内具有一定形态、结构和功能的微结构或微器官。结构或微器官。具有具有双层被膜双层被膜的细胞器:质体、线粒体的细胞器:质体、线粒体 具有具有单层被膜单层被膜的细胞器:内质网、高尔基体、溶的细胞器:内质网、高尔基体、溶酶体、液泡、微体酶体、液泡、微体 具有具有半膜半膜的细胞器:圆球体的细胞器:圆球体 没有被膜没有被膜的细胞器:核糖体、的细胞器:核糖体、(微管与微丝微管与微丝)是一类与碳水化合物的合成与储藏有关的细胞器,是一类与碳水化合物的合成与储藏有关的细胞器,为为植物细胞所特有植
16、物细胞所特有。据所含色素不同,可分为。据所含色素不同,可分为叶绿体、叶绿体、有色体、白色体有色体、白色体。质体质体(plastid)叶绿体:含叶绿素、叶黄素、胡萝卜素叶绿体:含叶绿素、叶黄素、胡萝卜素 形状形状:球形、卵形、凸透镜形,在藻类中有杯形、带形及各种:球形、卵形、凸透镜形,在藻类中有杯形、带形及各种 不规则形态。不规则形态。结构结构:双层被膜、基粒、基粒间膜(基质片层)、:双层被膜、基粒、基粒间膜(基质片层)、基质基质 功能功能:光合作用:光合作用黑藻叶片叶绿体黑藻叶片叶绿体 形态形态:球形(花瓣中)、管状(红辣椒果肉)、:球形(花瓣中)、管状(红辣椒果肉)、结晶状(番茄果实)、网结
17、晶状(番茄果实)、网管型等。管型等。结构结构:具双层被膜,但内部没有发达的膜结构。:具双层被膜,但内部没有发达的膜结构。功能功能:能积聚淀粉和脂类,在花和果实中具有吸:能积聚淀粉和脂类,在花和果实中具有吸 引昆虫和其他动物传粉及播种的功能。引昆虫和其他动物传粉及播种的功能。有色体:含胡萝卜素、叶黄素含胡萝卜素、叶黄素红辣椒果实表皮有色体红辣椒果实表皮有色体 形态形态:约:约2*5 um 的颗粒的颗粒 结构结构:表面有双层被膜,但内部没有发达的膜结构。:表面有双层被膜,但内部没有发达的膜结构。功能与分布功能与分布:是淀粉与脂肪的合成中心,当白色体特化成淀粉是淀粉与脂肪的合成中心,当白色体特化成淀
18、粉储藏体时,称淀粉体或造粉体,当它形成脂肪时,则称造油体。储藏体时,称淀粉体或造粉体,当它形成脂肪时,则称造油体。白色体普遍存在于植物体各部分的白色体普遍存在于植物体各部分的储藏器官储藏器官中。中。白色体:白色体:不含可见色素不含可见色素吊竹梅茎表皮白色体吊竹梅茎表皮白色体 形态形态:大小不一的球状、棒状或细丝状颗粒。:大小不一的球状、棒状或细丝状颗粒。结构结构:双层被膜、嵴、电子传递粒、基质内含核糖体和:双层被膜、嵴、电子传递粒、基质内含核糖体和DNA等。等。功能功能:进行:进行呼吸作用呼吸作用的场所,具有的场所,具有100多种酶存在于膜上和基质多种酶存在于膜上和基质 中,其中极大部分参与呼
19、吸作用。呼吸作用中,其中极大部分参与呼吸作用。呼吸作用释放能量释放能量,线,线 粒体因而被喻为细胞内的粒体因而被喻为细胞内的动力工厂动力工厂。线粒体(mitochondrion)形态形态:由单层膜构成的网状管道系统,管道以各种形状延伸和扩:由单层膜构成的网状管道系统,管道以各种形状延伸和扩 展,成为各类管、泡、腔交织的状态。展,成为各类管、泡、腔交织的状态。内质网(endoplasmic reticulum)类型类型:粗糙型内质网(:粗糙型内质网(rER)、光滑型内质网()、光滑型内质网(sER)功能功能:与细胞内和细胞间的物质合成、运输有关;:与细胞内和细胞间的物质合成、运输有关;液泡等细胞
20、器来源;液泡等细胞器来源;分室作用。分室作用。高尔基体(dictyosome ,Golgi body)形态结构形态结构:由一叠扁平的囊所组成,每个囊由单层膜包围而成,直:由一叠扁平的囊所组成,每个囊由单层膜包围而成,直 径约径约0.5um ,中央似盘底,边缘或多或少出现穿孔,中央似盘底,边缘或多或少出现穿孔,在囊的边缘,穿孔扩大像网状结构。在囊的边缘,穿孔扩大像网状结构。功能功能:与细胞的:与细胞的分泌功能分泌功能相联系(如构壁物质的分泌与相联系(如构壁物质的分泌与 运输、根冠粘液及松树树脂的分泌等);运输、根冠粘液及松树树脂的分泌等);参与部分参与部分细胞器的形成细胞器的形成。随着细胞的发育
21、,植物细胞的液泡由小而多变得大而少。中随着细胞的发育,植物细胞的液泡由小而多变得大而少。中央大液泡为央大液泡为植物细胞所特有植物细胞所特有。形态结构形态结构:外被一层液泡膜,膜内充满着:外被一层液泡膜,膜内充满着细胞液细胞液,它是含有多,它是含有多 种有机物和无机物的复杂水溶液。种有机物和无机物的复杂水溶液。功功 能能:渗透调节、储藏、消化渗透调节、储藏、消化。液泡幼细胞幼细胞幼细胞幼细胞成熟细胞成熟细胞成熟细胞成熟细胞 形态与结构形态与结构:由单层膜包围的:由单层膜包围的多形小泡多形小泡,一般直径为,一般直径为 0.250.8um 。内部主要含有不同类型的。内部主要含有不同类型的 水解酶水解
22、酶类,如酸性磷酸酶、核糖核酸酶、类,如酸性磷酸酶、核糖核酸酶、组织蛋白酶、脂酶等。组织蛋白酶、脂酶等。溶酶体功能功能:异体吞噬异体吞噬,即分解从外界进入细胞内的物质,即分解从外界进入细胞内的物质 自体吞噬自体吞噬,消化细胞自身的局部细胞质或细胞器,消化细胞自身的局部细胞质或细胞器 自溶作用自溶作用,当细胞衰老时,溶酶体膜破裂,释放,当细胞衰老时,溶酶体膜破裂,释放 出水解酶,消化整个细胞而使细胞死出水解酶,消化整个细胞而使细胞死 亡。亡。形态与结构形态与结构:由单层膜包围的小体,直径约:由单层膜包围的小体,直径约0.5um 。其大小、形。其大小、形 状与溶酶体相似,但是二者含有不同的酶。微体中
23、含状与溶酶体相似,但是二者含有不同的酶。微体中含 有氧化酶和过氧化氢酶类。有氧化酶和过氧化氢酶类。功功 能能:过氧化物酶体过氧化物酶体存在于高等植物叶肉细胞内,与叶绿存在于高等植物叶肉细胞内,与叶绿 体、线粒体相配合,参与乙醇酸循环,将光合作用过体、线粒体相配合,参与乙醇酸循环,将光合作用过 程中产生的乙醇酸转化为己糖。程中产生的乙醇酸转化为己糖。乙醛酸循环体乙醛酸循环体主要出现在油料种子萌发时,与圆球体主要出现在油料种子萌发时,与圆球体 和线粒体相配合,把储藏的脂肪转化成糖类。和线粒体相配合,把储藏的脂肪转化成糖类。微体(microbody ,cytosome)形态结构形态结构:膜包裹着的圆
24、球状小体,直径为:膜包裹着的圆球状小体,直径为0.11 um,染色反应染色反应 似脂肪。电镜下,其膜只有一个暗带,因此,可能只是似脂肪。电镜下,其膜只有一个暗带,因此,可能只是 单位膜的一半单位膜的一半。功功 能能:是:是脂肪积累脂肪积累的场所,当大量脂肪积累时,圆球体便变成的场所,当大量脂肪积累时,圆球体便变成 透明的油滴。透明的油滴。圆球体中含有脂肪酶,在一定条件下,酶将圆球体中含有脂肪酶,在一定条件下,酶将脂肪水解脂肪水解成成 甘油和脂肪酸。甘油和脂肪酸。圆球体(spherosome)(核糖体、核蛋白体)(核糖体、核蛋白体)形态结构形态结构:直径为:直径为1223nm 的的小椭圆形颗粒,
25、小椭圆形颗粒,其主要成分是其主要成分是 RNA和蛋白质。在细胞质中,它们可以游离存在,也可和蛋白质。在细胞质中,它们可以游离存在,也可 以附着在以附着在rER上。此外,在细胞核、线粒体、叶绿体中也上。此外,在细胞核、线粒体、叶绿体中也 有分布。由大小有分布。由大小两个亚单位两个亚单位组成。组成。功功 能能:蛋白质的合成中心蛋白质的合成中心。氨基酸在它上面有规则的组装成蛋。氨基酸在它上面有规则的组装成蛋 白质。白质。多核糖体(多核糖体(polyribosome):在执行蛋白质合成功能时,核糖体:在执行蛋白质合成功能时,核糖体 经常经常56个或更多串联在一起,形成一个聚合体,称为个或更多串联在一起
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