植物学之植物组织系统.pptx
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1、1.Researchbriefhistory植物细胞研究简史植物细胞研究简史1.1TheDiscoveryofCells(1)细胞的发现与显微镜密切相关)细胞的发现与显微镜密切相关(2)英国的)英国的胡克胡克(RobertHooke)在)在1665年首次年首次描述了植物细胞(木栓),命名为描述了植物细胞(木栓),命名为cell。(3)荷兰的)荷兰的列文虎克列文虎克(Leeuwenhoek)和意大利)和意大利的的马尔比基马尔比基(Malpighi)对细胞)对细胞显微结构显微结构(Microstructure)认识的贡献认识的贡献.Section1morphologyandstructure第1页
2、/共89页(1)DiscoveryofcelltheoryRobertBrown(1831):nucleusMattiasSchleiden(1838)inBotanyTheodorSchwann(1839)inZoology;“CellTheory”(2)ContentofcelltheoryAlllivingorganismsarecomposedofcellsandthatcellsformaunifyingstructuralbasisoforganization.细胞是组成有机体的结构、功能基本单细胞是组成有机体的结构、功能基本单位。位。1.2CellTheory(1838-1839
3、)第2页/共89页u恩格斯对细胞学说给予了高度的评价,将其列为十九世纪自然科学的三大发现之一。恩格斯对细胞学说给予了高度的评价,将其列为十九世纪自然科学的三大发现之一。u细胞学说创立的重要性:细胞学说创立的重要性:l(1)从细胞水平提供了有机界统一的证据,证明了植物与动)从细胞水平提供了有机界统一的证据,证明了植物与动物有着细胞物有着细胞这一共同的起源。这一共同的起源。l(2)为近代生物学的发展,接受生物进化的观点奠定了基础,)为近代生物学的发展,接受生物进化的观点奠定了基础,推动了近代生物学的研究。推动了近代生物学的研究。(3)Significanceofcelltheory细胞学说的细胞学
4、说的意义意义第3页/共89页u在在20世纪初期:明确了细胞的各主要世纪初期:明确了细胞的各主要显微结构显微结构。u20世纪的世纪的30-40年代以前:年代以前:细胞是生物体结构和功能的基本细胞是生物体结构和功能的基本单位。单位。u在在30-40年代,年代,透射电子显微镜透射电子显微镜(transmissionelectronmicroscopy,TEM)的研制成功,以电磁透镜代替了玻璃)的研制成功,以电磁透镜代替了玻璃透镜,突破了光学显微镜的局限性。应用于生物学的研究透镜,突破了光学显微镜的局限性。应用于生物学的研究中,提示了细胞一个新的研究领域中,提示了细胞一个新的研究领域超微结构超微结构。
5、u60年代末,年代末,扫描电子显微镜扫描电子显微镜(scanningelectronmicroscopy,SEM)问世并被广泛应用,使人们能直接观)问世并被广泛应用,使人们能直接观察到生物,乃至细胞立体、生物的结构。察到生物,乃至细胞立体、生物的结构。u60年代,组织培养技术年代,组织培养技术细胞全能性细胞全能性:证明细胞学说证明细胞学说1.3developmentofcytology细胞学的细胞学的发展发展第4页/共89页2.morphologyandstructureofplantcell2.1plantcellform植物细胞的形状植物细胞的形状 球状体球状体多面体多面体纺锤形纺锤形柱状
6、体柱状体第5页/共89页2.2sizeofplantcell植物细胞的大小植物细胞的大小u一般为一般为10100微米微米u最小(最小(球菌球菌)0.5微米微米u 西瓜果肉细胞西瓜果肉细胞1毫米毫米u棉花种毛长棉花种毛长75毫米毫米u苘麻茎的纤维细胞长苘麻茎的纤维细胞长550毫米毫米第6页/共89页Formandsizeofplantcell第7页/共89页2.3basicstructureofplantcell植物细胞的基本结构植物细胞的基本结构第8页/共89页原生质体原生质体细胞壁细胞壁后含物后含物细胞膜细胞膜细胞质细胞质细胞核细胞核植物细胞植物细胞基质基质双层膜细胞器双层膜细胞器单层膜细胞
7、器单层膜细胞器内膜系统内膜系统细胞骨架细胞骨架核糖体核糖体显微结构显微结构超微结构超微结构第9页/共89页2.3.1细胞壁细胞壁(cellwall)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(1)(1)细胞壁层次:细胞壁层次:细胞壁层次:细胞壁层次:第10页/共89页(2)CollectionsBetweenCells1)1)primarypitfield初生纹孔场初生纹孔场初生纹孔场初生纹孔场细胞壁在生长时并不是细胞壁在生长时并不是细胞壁在生长时并不是细胞壁在生长时并不是均匀增厚,在均匀增厚,在均匀增厚,在均匀增厚,在细胞初生细胞初生细胞初生细胞初生壁上壁上壁上
8、壁上有一些明显凹陷较有一些明显凹陷较有一些明显凹陷较有一些明显凹陷较薄区域薄区域薄区域薄区域。第11页/共89页2)Pit纹孔纹孔单纹孔(单纹孔(单纹孔(单纹孔(simplepitsimplepit)具缘纹孔具缘纹孔具缘纹孔具缘纹孔(borderedpit)(borderedpit)半具缘纹孔半具缘纹孔半具缘纹孔半具缘纹孔pit;pitcavity;pitpair纹孔腔纹孔腔纹孔缘纹孔缘纹孔塞纹孔塞纹孔膜纹孔膜第12页/共89页SimplepitBorderedpit第13页/共89页3)Plasmodesmata胞间连丝胞间连丝连接相邻两个植物细胞间的细胞质细丝,是细胞连接相邻两个植物细胞间
9、的细胞质细丝,是细胞间物质、信息和能量交流的直接通道。间物质、信息和能量交流的直接通道。第14页/共89页共质体(共质体(symplast)质外体(质外体(apoplast)第15页/共89页葡萄糖、纤维素、微团、葡萄糖、纤维素、微团、微纤丝、大纤丝微纤丝、大纤丝(3)ComponentandultrastructureComponentandultrastructure细胞壁成分和亚显微结构:细胞壁成分和亚显微结构:细胞壁成分和亚显微结构:细胞壁成分和亚显微结构:第16页/共89页1)木化)木化:树的木材部分,导管、管胞、纤维等机械组:树的木材部分,导管、管胞、纤维等机械组织细胞,能产生木质
10、素(丙酸苯酯类聚合物,具有织细胞,能产生木质素(丙酸苯酯类聚合物,具有很高的强度),填充于细胞壁中,叫木化。很高的强度),填充于细胞壁中,叫木化。2)角化)角化:填充角质(脂类化合物),不透水,可透气,:填充角质(脂类化合物),不透水,可透气,可透光。植物的表皮细胞常常发生角化,如叶的表可透光。植物的表皮细胞常常发生角化,如叶的表面形成角质层,具有保护作用,如防止水分蒸腾、面形成角质层,具有保护作用,如防止水分蒸腾、病菌的侵入等。病菌的侵入等。3)栓化)栓化:填充栓质(脂类化合物),:填充栓质(脂类化合物),细胞不透水、细胞不透水、不透气,细胞一经栓化后即死亡,树木的外皮,常不透气,细胞一经栓
11、化后即死亡,树木的外皮,常常是栓化的细胞,具有良好的保护作用。常是栓化的细胞,具有良好的保护作用。4)矿化)矿化:细胞壁内填充矿物质,增加硬度,如禾本科:细胞壁内填充矿物质,增加硬度,如禾本科植物表皮细胞常常发生显著的硅化植物表皮细胞常常发生显著的硅化(4)Specialityofcellwall(4)Specialityofcellwall细胞壁特化细胞壁特化细胞壁特化细胞壁特化第17页/共89页2.protoplast(原生质体原生质体)2.12.1质膜(质膜(质膜(质膜(plasmalemmaplasmalemma 或或或或 plasmamembraneplasmamembrane)脂溶
12、性物质容易通过质膜脂溶性物质容易通过质膜质膜,包在细胞原生质体外面,所以又称细胞质膜,包在细胞原生质体外面,所以又称细胞质膜,包在细胞原生质体外面,所以又称细胞质膜,包在细胞原生质体外面,所以又称细胞膜(膜(膜(膜(cellmembranecellmembrane)。)。)。)。第18页/共89页1)structureuu(1 1)单位膜)单位膜)单位膜)单位膜unitmembraneunitmembraneuu(2 2)特殊性:)特殊性:)特殊性:)特殊性:质膜具有不对质膜具有不对质膜具有不对质膜具有不对称性,蛋白质非对称排列;称性,蛋白质非对称排列;称性,蛋白质非对称排列;称性,蛋白质非对
13、称排列;质膜质膜质膜质膜具有流动性,其结构会发生发变化;具有流动性,其结构会发生发变化;具有流动性,其结构会发生发变化;具有流动性,其结构会发生发变化;质膜具有选择透质膜具有选择透质膜具有选择透质膜具有选择透性性性性。uu(3 3)流动镶嵌模型流动镶嵌模型S.J.SingerS.J.Singer和和和和G.NicolsonG.Nicolson(19721972)根据免疫荧光技术、冰冻)根据免疫荧光技术、冰冻)根据免疫荧光技术、冰冻)根据免疫荧光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果,在蚀刻技术的研究结果,在蚀刻技术的研究结果,在蚀刻技术的研究结果,在”单位膜单位膜单位膜单位膜”模型的基础上提出模型的基础
14、上提出模型的基础上提出模型的基础上提出“流动镶嵌模流动镶嵌模流动镶嵌模流动镶嵌模型型型型”,强调膜的流动性和膜蛋白分,强调膜的流动性和膜蛋白分,强调膜的流动性和膜蛋白分,强调膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性,受到大多数人的支布的不对称性,受到大多数人的支布的不对称性,受到大多数人的支布的不对称性,受到大多数人的支持。持。持。持。质膜的的结构模型质膜的的结构模型第19页/共89页2)functionuu1.1.使细胞的内外环境分隔开,为的生命活动提供相对使细胞的内外环境分隔开,为的生命活动提供相对使细胞的内外环境分隔开,为的生命活动提供相对使细胞的内外环境分隔开,为的生命活动提供相对稳定的稳定的
15、稳定的稳定的内环境内环境内环境内环境。uu 2.2.控制膜内外之间的物质交换,具有控制膜内外之间的物质交换,具有控制膜内外之间的物质交换,具有控制膜内外之间的物质交换,具有选择性的进行物质运输选择性的进行物质运输选择性的进行物质运输选择性的进行物质运输uu 3.3.参与参与参与参与主动运输,被动运输和胞饮作用主动运输,被动运输和胞饮作用主动运输,被动运输和胞饮作用主动运输,被动运输和胞饮作用,为多种酶提供结合,为多种酶提供结合,为多种酶提供结合,为多种酶提供结合位点,使酶促反应高效而有序地进行。位点,使酶促反应高效而有序地进行。位点,使酶促反应高效而有序地进行。位点,使酶促反应高效而有序地进行
16、。uu 4.4.提供提供提供提供细胞识别细胞识别细胞识别细胞识别位点,完成细胞内外信息跨膜传递。位点,完成细胞内外信息跨膜传递。位点,完成细胞内外信息跨膜传递。位点,完成细胞内外信息跨膜传递。uu 5.5.纤维素合成和微纤丝的组装纤维素合成和微纤丝的组装 第20页/共89页2.2nucleus细胞核细胞核细胞核多呈圆形,直径细胞核多呈圆形,直径细胞核多呈圆形,直径细胞核多呈圆形,直径10-2010-20mm,细胞核的形状、大小及,细胞核的形状、大小及,细胞核的形状、大小及,细胞核的形状、大小及在细胞中的位置均随着细胞的生长而变化。在细胞中的位置均随着细胞的生长而变化。在细胞中的位置均随着细胞的
17、生长而变化。在细胞中的位置均随着细胞的生长而变化。分生组织细胞核分生组织细胞核分生组织细胞核分生组织细胞核成熟组织细胞核成熟组织细胞核成熟组织细胞核成熟组织细胞核Form:第21页/共89页细胞核外有一层薄膜,称为细胞核外有一层薄膜,称为细胞核外有一层薄膜,称为细胞核外有一层薄膜,称为核膜核膜核膜核膜(nuclearmembranenuclearmembrane)。膜内)。膜内)。膜内)。膜内充满均匀透明的胶状物质,称为充满均匀透明的胶状物质,称为充满均匀透明的胶状物质,称为充满均匀透明的胶状物质,称为核质核质核质核质(nucleoplasmnucleoplasm),其中有一),其中有一),其
18、中有一),其中有一到几个折光强的球状小体,称为到几个折光强的球状小体,称为到几个折光强的球状小体,称为到几个折光强的球状小体,称为核仁核仁核仁核仁(nucleolusnucleolus)。当细胞固定染)。当细胞固定染)。当细胞固定染)。当细胞固定染色后,核质中被染成深色的部分,称色后,核质中被染成深色的部分,称色后,核质中被染成深色的部分,称色后,核质中被染成深色的部分,称染色质染色质染色质染色质(chromatinchromatin),其余),其余),其余),其余染色浅的部分称染色浅的部分称染色浅的部分称染色浅的部分称核液核液核液核液(nucleochylemanucleochylema)。
19、)。)。)。核膜核膜染色质染色质核仁核仁核孔核孔核液核液Structure:第22页/共89页Function:1)储存和传递遗传信息。储存和传递遗传信息。2)控制和调节细胞的生理活动。)控制和调节细胞的生理活动。3)通过控制不同基因的表达来控制生物的性状。)通过控制不同基因的表达来控制生物的性状。第23页/共89页(3)Cytoplasm 细胞质uu质膜以内、细胞核以外的物质质膜以内、细胞核以外的物质质膜以内、细胞核以外的物质质膜以内、细胞核以外的物质uu可分为可分为可分为可分为细胞质基质和细胞器细胞质基质和细胞器细胞质基质和细胞器细胞质基质和细胞器两部分。两部分。两部分。两部分。细胞质基质
20、细胞质基质细胞质基质细胞质基质:是一种无明显结构,半透明的胶体。:是一种无明显结构,半透明的胶体。:是一种无明显结构,半透明的胶体。:是一种无明显结构,半透明的胶体。胞质运动胞质运动胞质运动胞质运动:细胞质在细胞内作持续、规则的流动。:细胞质在细胞内作持续、规则的流动。:细胞质在细胞内作持续、规则的流动。:细胞质在细胞内作持续、规则的流动。胞质运动的作用胞质运动的作用胞质运动的作用胞质运动的作用:促进细胞质内细胞器之间的相互联系,:促进细胞质内细胞器之间的相互联系,:促进细胞质内细胞器之间的相互联系,:促进细胞质内细胞器之间的相互联系,为细胞器的生理活动提供能量。为细胞器的生理活动提供能量。为
21、细胞器的生理活动提供能量。为细胞器的生理活动提供能量。第24页/共89页organelle(organelle(细胞器细胞器细胞器细胞器):细胞质中具有一定的形态细胞质中具有一定的形态细胞质中具有一定的形态细胞质中具有一定的形态结构和具有特定功能的小结构和具有特定功能的小结构和具有特定功能的小结构和具有特定功能的小“器官器官器官器官”。细胞器:细胞器:细胞器:细胞器:质体(质体(质体(质体(plastidplastid)线粒体(线粒体(线粒体(线粒体(mitochondrionmitochondrion)内质网(内质网(内质网(内质网(endoplasmicreticulumendoplasm
22、icreticulum)高尔基体(高尔基体(高尔基体(高尔基体(dictyosomedictyosome或或或或GolgibodyGolgibody)核糖体(核糖体(核糖体(核糖体(ribosomeribosome)溶酶体(溶酶体(溶酶体(溶酶体(lysosomelysosome)液泡(液泡(液泡(液泡(vacuolevacuole)微管(微管(微管(微管(microtubulemicrotubule)等。)等。)等。)等。第25页/共89页1)质体)质体(Plastid):一类与一类与碳水化合物碳水化合物的合成与贮藏密切有关的细的合成与贮藏密切有关的细胞器胞器植物细胞特有的结构。植物细胞特有
23、的结构。根据色素的不同,可将质体分成三种类型:根据色素的不同,可将质体分成三种类型:l叶绿体叶绿体l有色体(或称杂色体)有色体(或称杂色体)l白色体白色体第26页/共89页绿色高等植物进行光合作用的细胞器。绿色高等植物进行光合作用的细胞器。distribution:叶肉细胞、气孔的保卫细胞、嫩茎的叶肉细胞、气孔的保卫细胞、嫩茎的皮层细胞等。皮层细胞等。Form:球形、椭球形、凸透镜形等,直径球形、椭球形、凸透镜形等,直径410m。Structure:外膜、内膜、类囊体、基粒、基质片层、外膜、内膜、类囊体、基粒、基质片层、基质基质Pigment:叶绿素叶绿素a、b,叶黄素和胡萝卜素,叶黄素和胡萝
24、卜素function:光合作用(光合作用(photosynthesis)a.叶绿体叶绿体chloroplast第27页/共89页第28页/共89页外膜外膜外膜外膜内膜内膜内膜内膜基粒基粒基粒基粒基质片层基质片层基质片层基质片层是单层膜围成的扁平小囊,是单层膜围成的扁平小囊,是单层膜围成的扁平小囊,是单层膜围成的扁平小囊,膜上含有光合色素,又称光膜上含有光合色素,又称光膜上含有光合色素,又称光膜上含有光合色素,又称光合膜。合膜。合膜。合膜。基质基质基质基质Structureandfunctionofchroloplast外膜的渗透性大,物质外膜的渗透性大,物质外膜的渗透性大,物质外膜的渗透性大,
25、物质可自由进出。可自由进出。可自由进出。可自由进出。内膜对通过物质的选择性内膜对通过物质的选择性内膜对通过物质的选择性内膜对通过物质的选择性很强,控制物质的进出很强,控制物质的进出很强,控制物质的进出很强,控制物质的进出类囊体类囊体类囊体类囊体许多类囊体象圆盘一样叠许多类囊体象圆盘一样叠许多类囊体象圆盘一样叠许多类囊体象圆盘一样叠在一起,称为基粒。在一起,称为基粒。在一起,称为基粒。在一起,称为基粒。贯穿在两个或两个以上基粒之贯穿在两个或两个以上基粒之贯穿在两个或两个以上基粒之贯穿在两个或两个以上基粒之间的没有发生垛叠称为基质片间的没有发生垛叠称为基质片间的没有发生垛叠称为基质片间的没有发生垛
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