植物细胞与组织教材

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1、第一章 植物细胞与组织 显微镜的发明打开了微观世界的大门显微镜的发明打开了微观世界的大门 光学显微镜透射电子显微镜扫描电子显微镜 细胞的显微及超微结构 显微结构（microstructure）指在光学显微镜下观察到的结构 。 超微结构（ultrastructure）指在电子显微镜下观察 到的结构，也称亚显微结构。 光镜电镜 电镜 电 镜 下 的 细 胞 细胞的基本概念 1855年，Virchow 细胞学说可以归纳为以下两点： 1 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 产生。 细胞是生命活动的基本单位 l 细胞是生命活动的功能单位，一切代谢活动 均以细胞

2、为基础； l 特化的细胞分工合作，共同完成复杂的生命活动 l 细胞是生殖和遗传的基础与桥梁；具有相同的遗传 语言； l 细胞是生物体生长发育的基础； l细胞是生命的基本结构单位，绝大部分生物都是 由细胞组成的； 植物细胞的形状与大 小 植物体由细胞构成（单细胞或多细胞） 细胞的大小通常在20-50m之间 细胞的形态多样，球形、多面体、立方 体、长形等 第一节 植物细胞的形态与结构 植物细胞的基本结构 细胞壁 (cell wall) 细胞 原生质体 (protoplast) 细胞质 (cytoplasm)和 细胞核 (nuclear) 细胞器 (organelle) 质膜(plasma memb

3、rane) 原生质体 质膜 (plasma membrane)：原生质体表 面的一层薄膜，脂类和蛋白质 单位膜 质 膜 的 超 微 结 构 单位膜(Unit membrane) 电镜下膜的剖面,表现 为两条暗带夹一明带的结构。 生物膜的“流动镶嵌模型”主要特点 有序性 流动性 不对称性 生物膜的结构是与其功能相一致的。生物膜的结构是与其功能相一致的。 质 膜 的 功 能 1.物质跨膜运输 2.能量转换 3.代谢调节 6.信号转导 4.细胞识别 5.抗逆性 7.纤维素的合成和 微纤丝的组装 细胞核（nuclear） 通常一个细胞只有 一个细胞核，偶有双 核或多核 细胞核一般圆球形 ，直径约10-

4、20m 细 胞 核 核被膜 (nuclear envelop) 染色质 (chromatin) 核仁 (nucleolus) 核基质 细 胞 核 核被膜： 染色质：是细胞核中遗传物质存在的主 要形式，其主要成分是DNA和蛋白质 核仁：含大量RNA和蛋白质，是核糖体RNA 的合成、加工及核糖体亚单位的装配场所 外核膜 核孔 (nuclear pore) 内核膜 核周隙(perinuclear space) 核基质：染色质和核仁都被液态的核基质 所包围。 细胞质（cytoplasm) 细胞质基质（cytomatrix) 细胞器(organelle) 后含物(ergastic material) 细

5、胞器：细胞质中具有一定 形态和功能结构 细 胞 器 质体 线粒体 高尔基器 内质网 微体 圆球体 核糖体、溶酶体、液泡、微管、微丝等 质体（Plastid）：与糖类合成和 储 藏有 关 质体有色体 (chromoplast) 叶绿体 (chloroplast) 白色体 (leucoplast) 叶绿体：膜(membrance) 、类囊 体 (thylakoid)和基质 (stroma) 光合作用 叶绿体的显微及超微结构 基质 基质类囊体 基粒 叶绿体膜 细胞质中的核糖体 叶绿体中核糖体 有色体(chromoplast)：形状多样，只含有 叶黄素和胡萝卜素，存在于花瓣和果实中 ，胡萝卜根中也有。

6、能积聚淀粉和脂类 l白色体(leucoplast)：不含色素，呈无色 颗粒状，普遍存在于植物体各部分的储藏 细胞中。储藏淀粉的称为淀粉体 (amyloplast)，储藏蛋白质的称为蛋白体 ，储藏脂类的称为造油体(elaioplast) 质体是由原（前）质体(proplast)发育而 来： 线粒体 (mitochondrium): 脊 (cristae) 基质 (matrix) 呼吸作用 线粒体三维结构图解 线粒体 (mitochondrion) 内质网:细胞质内由膜组成的一系列片状的囊腔和管腔,彼此相 通形成一个隔离于细胞基质的管道系统 糙面内质网 （rough） 光面内质网 （smooth）

7、 细胞内的通讯系统 、运输、合成 高尔基体 是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，最后形成分泌泡将分泌物 排出体外。高尔基体还与植物分裂时的新细胞壁和细 胞膜的形成有关。 液泡（vacuole）：细胞代谢产物 的储藏场所 细胞液（cell sap） 液泡液泡(vacuole)(vacuole) l被一层液泡膜(tonoplast)所包被，膜内充满细胞液 (cell sap)，主要有水分、糖、单宁、有机酸、植物 碱、花色素、无机盐等。 l液泡中含有花色素(主要是花青素anthocyanidin), 致使花瓣具有鲜艳的颜色。花青素随pH不同其色泽可 变，碱性时呈兰色，中性时呈

8、紫色，酸性时呈红色 l渗透调节；贮藏；消化 l细胞学家把细胞质中凡是由单层膜所包围的小泡， 称为液泡系(vacuome)，包括液泡、溶酶体、圆球体 、微体等 溶酶体 是单层膜小泡，由高尔基体断裂而产生, 内 含多种水解酶, 可催化蛋白质、核酸、脂类、多糖等 生物大分子，消化细胞碎渣和从外界吞入的颗粒。 微体（micribady）：单层膜 过氧化物酶体与叶绿体和线粒 体配合 乙醛酸体脂肪酸的转化 圆球体（spherosome）：半单位膜 脂肪的储藏和水解 细胞骨架（cytoskeleton） 微丝(microfilament，MF)：细丝状结构，直径68nm 微管(microtubule,MT)

9、：细长、中空的管状结构，外径 25nm 中间纤维(intermediate filament,IF)：细长管状结构 ，直径10nm 微丝 微管 中间纤维 内膜系统(endomembrane system)： l具膜的细胞器与核膜一起，在细胞质基质中， 彼此相关，甚至相通，组成一个复杂的膜系统 ，成为一个功能上连续统一的细胞内膜，称为 内膜系统 l物质贮藏、运输、交换 l有利于能量的转换、传递 l有利于信息的管理、代谢活动的进行 细胞基质 细胞质中除细胞器以外的胶状物质称为细 胞基质，细胞骨架和各种细胞器分布期中 ，含丰富蛋白质，可运动，与细胞代谢密 切相关 细胞壁 细胞壁(cell wall)

10、 l包围在原生质体外的坚韧外壳 l保护、支持作用 l吸收、蒸腾、运输、分泌 l细胞识别 l参与细胞生长调控 细胞壁 组成： 胞间层 (middle lamella) 初生壁 (primary wall)：13m 次生壁 (secondary wall)：510 m 成分： 果胶类物质 纤维素 (cellulose)、半纤维素、木质素 (lignin) 多种酶类 (enzymes)和糖蛋白 胞间层 初生壁 次生壁初生纹孔场 细胞分化过程中细胞壁的变化 初生壁 次生壁 胞间层 l电镜下，次生壁可分为外、中、 内三层 l纤维和石细胞等典型具次生壁的 细胞，细胞壁有5层结构：胞间层 、初生壁和三层次生

11、壁 l大部分具次生壁的细胞，在成熟 时原生质体死亡，残留的细胞壁 有支持保护的功能 l电镜下，次生壁可分为外、中 、内三层 l纤维和石细胞等典型具次生壁 的细胞，细胞壁有5层结构：胞 间层、初生壁和三层次生壁 l大部分具次生壁的细胞，在成 熟时原生质体死亡，残留的细胞 壁有支持保护的功能 胞间连丝(plasmodesmata) 细胞壁生长时并非均匀增厚，在初生壁上有 一些较薄的区域叫初生纹孔场(primary pit field)，其上有许多小孔，细胞的原生质细 丝通过这些小孔,与相邻细胞相连 穿过细胞壁，沟通相邻细胞的原生质细丝， 称为胞间连丝 细胞间的联系 胞间连丝 (plasmodesm

12、a):贯穿 于细胞壁之间并密集发生于纹 孔场和纹孔膜上，沟通细胞之 间的连丝 胞间连丝是细胞原生质体间进 行物质运输和信号传导的桥梁 l电镜下，胞间连丝是直径40nm的管 状结构，相邻细胞的质膜通过胞间 连丝相互连接起来，内质网也相连 l通过胞间连丝结合在一起的原生质 体，称共质体(symplast) l共质体以外的部分，称质外体 (apoplast)，包括细胞壁、细胞间 隙和死细胞的细胞腔 纹孔场及纹孔 纹孔场（pit field）：初生壁上的一些非 常薄的区域 纹孔（pit）：次生壁形成时在纹孔场不 被次生壁物质覆盖，形成的凹陷区域 单纹孔（single pit） 具缘纹孔（bordere

13、d pit） 纹孔膜：两个纹孔间的胞间层和两层初生 壁形成纹孔膜 相邻两细胞之间的纹孔多成对存在，称纹孔 对(pit pair) 后含物 1、淀粉(starch): 形式：以颗粒状态存在，称为淀粉粒(starch grain) 鉴定：用碘碘化钾溶液染色时，通常呈蓝黑色 形成淀粉粒时，先从一个点（脐点）开始，向外 层层沉积，形成许多同心的层次轮纹（直链淀 粉和支链淀粉交替沉积而成） 单粒淀粉粒：只有一个脐点 复粒淀粉粒：有2个以上脐点，每个脐点有各自的 轮纹 半复粒淀粉粒：2个以上脐点，各脐点除有本身的 轮纹外，还有共同的轮纹包围 2、蛋白质 形式：拟晶体，其晶体与无机盐结晶不同，常 呈方形，因

14、此叫拟晶体(crystalloid)；糊粉粒： 由一层膜包裹成的圆球状颗粒 鉴定：贮藏蛋白质遇碘呈黄色 糊粉粒集中分布于种子的胚乳和子叶中，往往禾 谷类胚乳的最外一层细胞或几层细胞中含有大量的 糊粉粒，特称为糊粉层(aleurone layer)。豆类子 叶细胞中除普遍具有糊粉粒外，还含有一或几个拟 晶体 3、脂肪(fat)和油类(oil) 形式：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最小的 贮藏物质，常存在于种子、胚和分生组织 细胞中 鉴定：用苏丹III或苏丹染成橙红色 质体 线粒体 高尔基体 内质网 核糖核蛋白体 液泡 溶酶体 圆球体 微体 微管 微丝 叶绿体 有色体

15、 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) 贮藏的营养物质 生理活性物质 其它物质 淀粉 脂肪 蛋白质 维生素、生长素、酶 无机盐、生物碱、单宁、有机酸、晶体等 原生 质体 细胞 壁 胞间层 初生壁 次生壁 植物 细胞 植物细胞的增殖 n 细胞分裂的作用 一些单细胞生物，如衣藻，一 次细胞分裂可形成两个新生物 体。 多细胞生物，也是由一个细胞 受精卵或合子经过多次分 裂和分化发育形成 l 细胞分裂是细胞繁殖的一种形式。 n 细胞分裂的作用 l 生物的生长也依

16、赖于细胞 分裂，细胞分裂还导致了 多细胞生物的组织分化和 生长发育 l 一个多细胞生物完全长大以后，仍然需要 细胞分裂的过程。这种分裂生成的新细胞 可用于替代不断衰老或死亡的细胞，维持 细胞的新陈代谢，或者用于生物组织损伤 的修复。 n 细胞分裂的作用 有分裂能力的细胞，从一次分裂结束到下一次分裂 结束所经历的一个完整过程称为一个细胞周期 n 细胞周期 典型的细胞周期可包括间期和细胞分裂期两部分。 间期包括一个DNA合成期（S期）及S期前后两个间 隙期（G1期，G2期）。 细胞分裂期则包括有丝分 裂和胞质分裂两个主要过 程。 细胞周期的持续时间 u不同物种、不同组织细胞周期所经历的时间不同 u一般来说，凡DNA含量高,细胞周期持续时间较长 u温度条件的影响非常显著