植物与植物生理第一章植物细胞

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章植物细胞,一、植物细胞的发现,二、植物细胞的结构和功能,四、植物细胞的生长与分化、死亡,三、植物细胞的繁殖,第一章植物细胞,一、植物细胞的发现,1,、细胞的发现,2,、细胞学说,3,、细胞学的发展,细胞的发现是和欧洲,15,世纪到,16,世纪工业生产的巨大发展相联系的，特别是和透镜制造与光学技术的发展直接相关。没有显微镜就不可能有细胞学诞生。,（,1,）第一台复式显微镜的制作,（,2,）英国的胡克（,Robert,Hooke,）在,1665,年首次描述了植物细胞（木栓），命名为,cella,。,（,3,）荷兰的,列文虎克,（,Leeuwenhoek,）和意大利的马尔比基（,Malpighi,）,1838,年德国植物学家施莱登指出细胞是植物体的基本结构。,同年，德国动物学家施旺在动物中证实细胞是动物体的基本结构。,1839,年施旺指出：细胞是有机体。动、植物都是这些有机体的集合物，他们按着一定的规则排列在动植物体内。并于,1839,年首次提出了“细胞学说”（,Ce11 theory,），即 细胞是组成有机体的结构、功能基本单位。,细胞学说的要点：,所有动植物组织都是由细胞构成,所有细胞来自其它细胞,卵和精子都是细胞,单个细胞可分裂形成组织,细胞遗传的全能性 植物组织培养技术,在,20,世纪初期，细胞的各主要显微结构均已查明。,二十世纪的,30-40,年代以前，细胞学与生物化学的结合，对细胞结构与功能的关系开始有所了解，认识到细胞是生物体结构和功能的基本单位。,在,30-40,年代，由于透射电子显微镜的研制成功，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中，提示了细胞一个新的研究领域,-,超微结构。,60,年代末，扫描电子显微镜问世并被广泛应用，使人们能直接观察到生物，乃至细胞立体、生物的结构。随着现代化观察仪器和设备的研制和应用，人类对细胞的研究和探讨会更加深入和完善。,60,年代，组培技术细胞全能性,:,证明细胞学说,为了检查布的质量，亲自磨制透镜，装配了高倍显微镜（,300,倍左右），并观察到了血细胞、池塘水滴中的原生动物、人类和哺乳类动物的精子，这是人类第一次观察到完整的活细胞。,世界上第一台显微镜是荷兰眼镜商詹森（,Hans Janssen,在,1604,年发明的。,用自己设计并制造的显微镜观察栎树软木塞切片时发现其中有许多小室，状如蜂窝，称为“,cella,”,，这是人类第一次发现细胞，不过，胡克发现的只是死的细胞壁。,植物细胞,是植物体结构和功能的基本单位。,单细胞植物,，一个细胞代表了一个个体，一切生命活动，包括新陈代谢、生长发育、繁殖等均由一个细胞完成。,复杂的高等植物,，一个个体由无数细胞组成，细胞之间有了机能和形态结构的分工，相互依存，彼此协作，共同保证了有机体的生命活动。,第一章植物细胞,二、植物细胞的结构和功能,植物细胸的形状和大小,植物细胞的基本结构,原核细胞与真核细胸,植物细胞的形状：与它所处的位置和执行的功能有关。,球状体：一些游离状态细胞,柱状体：导管分子、筛管分子,多面体：主要分布在根茎顶端分生组织细胞,纺锤形：茎形成层细胞,梭形：纤维,波浪状：小麦叶肉细胞,植物细胞的大小,一般为,10100,微米,最小（球菌）,0.5,微米,西瓜果肉细,1,毫米,棉花种毛长,75,毫米,苘麻茎的纤维细,550,毫米,1um=10,-6,m,，,1A,o,=10,-4,um=10,-10,m,，,1nm=10,-9,m,第一章植物细胞,二、植物细胞的结构和功能,植物细胸的形状和大小,植物细胞的基本结构,原核细胞与真核细胸,显微结构：,在光学显微镜下呈现的细胞结构。由细胞壁和原生质体构成，后者又由细胞核，细胞质等构成,亚显微结构：,在电子显微镜下显示的细胞结构称为亚显微结构或超微结构。,原生质体,细胞壁,后含物,细胞膜,细胞质,细胞核,植物细胞,细胞壁,细胞膜,细胞核,细胞质,细胞器,后含物,洋葱表皮,第一章植物细胞,二、植物细胞的结构和功能,植物细胞的基本结构,1,、细胞壁,2,、原生质体,3,、细胞内含物,(4),细胞壁特化,(3),细胞壁成分,(2),纹孔和胞间连丝,(1),细胞壁层次,细胞壁层次,胞间层,初生壁,次生壁,1,2,3,胞间层是细胞分裂时在,2,个子细胞之间形成的一层薄膜。,化学成分,：果胶质或果胶酸钙和果胶酸镁,功能,：将相邻细胞粘连起来,变化,：果胶被酶或酸分解后，可以形成胞间隙或使细胞相互分离。例如：番茄、西瓜等果实成熟，真菌侵入植物体等。,初生壁,是细胞停止生长前，原生质体分泌形成的细胞壁层。,主要成分,：纤维素、半纤维素和果胶,许多细胞在形成初生壁后，不再形成新的壁层。如薄壁细胞等。,次生壁,是细胞停止生长后，在初生壁内侧继续积累的细胞壁层。,主要成分,：纤维素，少量的半纤维素和木质素,特性,：一般在光学显微镜下，次生壁可以显出折光不同的三层：外、中和内层。另外纤维素具有结晶特性，在偏光显微镜下显示多层结构。,毛竹茎秆纤维细胞壁的多层结构,其加厚具有类似树木年轮的生长规律,(3),细胞壁成分,第一章植物细胞,二、植物细胞的结构和功能,植物细胞的基本结构,1,、细胞壁,细胞壁层次,(2),纹孔和胞间连丝,纹孔腔,纹孔缘,纹孔塞,次生壁增厚不均匀,有的地方不增厚,形成许多凹陷的区域,称为,纹孔,.,相邻两个细胞上的纹孔常相对存在称为,纹孔对,.,纹孔之间的胞间层和初生壁合称,纹孔膜,.,纹孔是细胞之间水分和物质交换的通道,.,分为单纹孔和具缘纹孔两种,.,单纹孔,是次生壁在沉积时,于纹孔形成处终止而不延伸,.,具缘纹孔,是次生壁在沉积时,于纹孔形成处向内延伸,形成弓形拱物,.,胞间连丝,是穿过细胞壁，沟通相邻细胞的原生质细丝。,竹材薄壁细胞,柿子胚乳细胞,-,胞间连丝,(3),细胞壁成分,第一章植物细胞,二、植物细胞的结构和功能,植物细胞的基本结构,1,、细胞壁,细胞壁层次,(2),纹孔和胞间连丝,(4),细胞壁特化,纤维素、半纤维素、果胶质等,葡萄糖,纤维素,微团,微纤丝,大纤丝,木化,：树的木材部分，导管、管胞、纤维等机械组织细胞，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。,角化,：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，如叶的表面形成角质层，具有保护作用，防止水分蒸腾，病菌的侵入等。,栓化,：填充栓质（脂类化合物），细胞不透水、不透气，细胞一经栓化后即死亡，树木的外皮，常常是栓化的细胞，具有良好的保护作用。,矿化,：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,第一章植物细胞,二、植物细胞的结构和功能,植物细胞的基本结构,1,、细胞壁,2,、原生质体,原生质概念,:,泛指细胞内有生命的物质，是构成细胞结构和进行生命活动的物质基础。,原生质化学成分,:,原生质所包含的主要化学元素是碳、氢、氧氮四种，占全重的,90%,；其次有硫、磷、钙、锌、氯、镁、铁等元素，微量元素有钡、硅、锰、钴、铜、钼、矾等。由这些元素组成的,原生质化合物,有水，无机盐和大分子的有机物（蛋白质、核酸、脂类、糖类）。蛋白质占原生质干重的,60%,左右，大分子的有机物约占原生质干重的,90%,，其它为无机盐,原生质的物理性质,带有粘性的半透明的不均一胶质，具有半流动性，形成,0.1-0.001um,的微小颗粒，分散在胶态的液体中，胶粒表面吸附一层水膜，带电荷，由于同种电荷的排斥，使胶质均匀分散，不会凝聚。,（,1,）由于胶粒高度分散，有很大的表面积，有利于物质交换和各种生化反应。,（,2,）由于包有水膜，在干旱、寒冷情况下有一定的水分维持生命活动。在种子干燥时，原生质由溶胶变成凝胶，在种子萌发时吸收水分，原生质由凝胶变成溶胶。,(3,）由于溶胶的半流动性，所以产生原生质的流动现象，有利于细胞内物质的交换和运输,具有新陈代谢能力,是原生质与其它物质的根本区别，也是原生质最重要的生理特性。也是生命的基本特征。,代谢活动强时，原生质呈溶胶状态；代谢活动弱时，原生质呈凝胶状态,细胞核,细胞质,第一章植物细胞,二、植物细胞的结构和功能,植物细胞的基本结构,1,、细胞壁,2,、原生质体,原生质体,是指除细胞壁以外构成生活细胞的各部分，或者说是,指活细胞中细胞壁以内各种结构的总称。,原生质体包括了由原生质组成在形态构造上进一步分化的细胞质、细胞核、内质网、线粒体、质体、核糖体、高尔基体等各部分,第一章植物细胞,二、植物细胞的结构和功能,植物细胞的基本结构,1,、细胞壁,2,、原生质体,细胞质,质膜,细胞器,质膜：,包在细胞原生质体外面的一层薄膜，所以又称,细胞膜,.,但广义的细胞膜包括质膜和细胞内的膜系统（内质网、高尔基体、液泡等的膜），质膜又称为外周膜、外膜，与内膜系统合称为膜系统,质膜的的结构模型,质膜结构：,在电子显微镜下观察，质膜呈现明显的三层结构，两侧呈两个暗带，中间夹有一个明带。三层总厚度约,7.5nm,，其中两侧暗带各为,2.0nm,，中间明带约,3.5nm,。明带的主要成分是类脂，而暗带的主要成分为蛋白质。这种由三层结构组成为一个单位的膜，称为,单位膜,。进一步研究认为，脂质双分子层构成膜的骨架，蛋白质结合在脂质双分子层的内外表面，嵌入脂质双分子层或贯穿整个双分子层。膜及其组成物质是高度地动态的、易变的。脂质和蛋白质都有一定的流动性，使膜的结构处于不断变动状态。,细胞质膜的主要功能概括如下,：,使细胞的内外环境分,隔开,，为生命活动提供相对稳定的内环境。,控制膜内外之间的物质交换，具有,选择性,的进行物质运输,参与主动运输，被动运输和胞饮作用,，为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效而有序地进行。,提供,细胞识别,位点，完成细胞内外信息跨膜传递。,纤维素合成和微纤丝的组装,随着研究的深入，质膜的功能还将不断的被认识。,胞基质,第一章植物细胞,二、植物细胞的结构和功能,植物细胞的基本结构,1,、细胞壁,2,、原生质体,细胞质,质膜,细胞器,细胞器是细胞质中具有一定形态结构和生理功能的亚单位。植物细胞有多种细胞器。,包括：,质体,、,线粒体,、,内质网,、,高尔基体,、核糖体、溶酶体、,液泡,、,微管,等,质体,细胞质,质膜,细胞器,质体,质体：是一类与碳水化合物的合成与贮藏密切有关的细胞器，它是植物细胞特有的结构。根据色素的不同，可将质体分成三种类型：叶绿体、有色体（或称杂色体），和白色体,叶绿体,有色体,叶绿体：是绿色高等植物进行光合作用的细胞器。,分布,：叶肉细胞、气孔的保卫细胞、嫩茎的皮层细胞等。,形态,：球形、椭球形、凸透镜形等，直径,410m,。,色素,：叶绿素,a,、,b,，叶黄素和胡萝卜素,功能,：光合作用,结构,：外膜、内膜、类囊体、基粒、基质片层、基质,黑藻叶片,叶绿体,叶绿体,结构：外膜、内膜、类囊体、基粒、基质片层、基质,外膜,内膜,基粒,基质片层,是单层膜围成的扁平小囊，膜上含有光合色素，又称光合膜。,基质,外膜的渗透性大，物质可自由进出。,内膜对通过物质的选择性很强，控制物质的进出,类囊体,许多类囊体象圆盘一样叠在一起，称为基粒。,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层或,基质类囊体,。,主要成分包括：碳同化相关的酶类，如RuBP羧化酶。叶绿体DNA、蛋白质，各类RNA、核糖体等。,质体,叶绿体,有色体,细胞质,质膜,细胞器,白色体,有色体,：是只含有胡萝卜素和叶黄素，不含基粒的质体。,分布,：主要分布于花瓣、果实、储藏根等部位。,形态,：颗粒状、针状等。,结构,：双层膜,色素,：叶黄素和胡萝卜素,功能,：吸引昆虫传粉、储藏营养物质,红辣椒果实表皮,有色体,质体,叶绿体,有色体,细胞质,质膜,细胞器,白色体,部位,：一些植物的贮藏器官中，如甘薯、土豆的地下器官及种子的胚中。,色素,：不含可见色素的无色质体，呈颗粒状,功能,：积累淀粉、蛋白质及脂肪，从