03植物细胞和组织.ppt

第二节 植物细胞繁殖,一、 植物细胞的繁殖,细胞分裂的方式,包括有丝分裂、无丝分裂和减数分裂,1. 有丝分裂（体细胞分裂的方式),主要发生在根尖、茎尖及生长快的幼嫩部位,（1）细胞分裂间期：核酸和蛋白质合成,复制前期（G1期）：核仁增大，RNA和Pr合成 复制期（S期）：合成DNA加倍 复制后期（G2期）：,（2）细胞分裂期：包括核分裂和胞质分裂,核分裂,前期：染色体，核膜核仁消失，纺锤丝出现。 中期：染色体在赤道面上，纺锤体明显（两种）。 后期：着丝点分裂为二 末期：两极的子染色体成丝状，核仁核膜出现。,有丝分裂各时期 （mitosis）,前期 a-e,有丝分裂,末期 j,中期 f,后期g-i,胞质分裂,两核之间的纺锤丝形成成膜体，在成膜体围起来的中间部分，来自高尔基体的小泡(带由细胞壁前体物质)在赤道面上彼此融合形成细胞板，将细胞质从中间隔开。 细胞板逐渐向四周扩展，直到与母细胞的细胞壁相连接，完全把母细胞分隔成二个子细胞。 在两个新的子核之间形成新细胞壁，把一个母细胞分隔成二个子细胞的过程，称为胞质分裂,有丝分裂的过程：,复制前期（G1期） 间期 复制期（S期） （interphase） 复制后期（G2期） 前期 (prophase) 中期 (metaphase) 核分裂 后期 (anaphase) 末期 (telophase) 胞质分裂 (cytokinesis),有丝分裂的生物学意义：,每次分裂前必须进行一次染色体的复制 染色体分裂为两条子染色体，平均分配到两个子细胞中 保证每一个子细胞具有与母细胞相同数量和类型的染色体 保证每一代的子细胞与母细胞具有相同的遗传物质，保证了细胞遗传的稳定性,2. 无丝分裂,分裂时核内不出现染色体，也不形成纺锤丝 分裂形式：横缢、纵缢、碎裂、出芽等 分裂过程：核仁一分为二，细胞核延长，核仁向两端移动，核中间缢缩断裂成两个子核，随后在两子核之间形成新壁，成为2个子细胞 优点：消耗能量少，分裂速度快 缺点：不能保证母细胞的遗传物质平均地分配到两个子细胞中,无丝分裂（直接分裂 细胞最简单分裂方式， 如图：横缢、出芽等,3、减数分裂 （meiosis） 与有性生殖相关的分裂方式,连续两次的分裂（减数分裂 I & II) DNA只复制一次 产生四个子细胞（四分体）,减数分裂 I,减数分裂 II：似有丝分裂（无染色体复制）,前期I,减数分裂,细线期 偶线期（配对-4） 粗线期（基因重组） 双线期 终变期,中期I 后期I 末期I,减数分裂的生物学意义：,减数分裂导致了性细胞（配子）的染色体数目减半。 在以后的有性生殖过程中，两个配子结合形成合子，合子的染色体数目又恢复到亲本的水平。 有性生殖的后代始终保持亲本的固有染色体数目和类型。 同源染色体的联会、交叉和片段交换导致遗传重组类型的产生，基因多样化。,减数分裂与有丝分裂特征比较,第三节 植物细胞的生长和分化,植物细胞生长和发育细胞体积和重量不可逆增加的过程，是植物个体生长的基础。,植物细胞生长分为液泡吸水伸长生长和实质性生长,植物细胞分化执行不同功能的细胞在其形态、结构和功能上表现出各种变化和特化的过程。,分化常是可逆的，分化细胞逆转为不分化细胞，称为脱分化。 植物的个体发育是植物细胞不断分裂、生长和分化的结果。 在系统发育上，植物越进化，细胞分化越剧烈分工越细致，植物体结构也越复杂 细胞分化的基因表达与调控，是当今发育生物学研究的热点和中心问题之一。,第二章 植物组织,一、组织的概念 在植物体中，来源相同、形态结构相同或不同，行使共同生理功能的细胞群称为组织。,简单组织：由一种细胞类型构成的组织。 复合组织：由多种类型细胞构成的组织。,第一节 植物组织的概念和类型,二、植物组织的类型,1. 分生组织 分生组织是具有持续或周期性细胞分裂能力的细胞群。 分生组织根据位置分为顶端分生组织、侧生分生组织、居间分生组织。 根据来源和性质分为原生分生组织、初生分生组织、次生分生组织。 2. 成熟组织 分生组织衍生的大部分细胞，逐渐丧失分裂的能力，进一步生长和分化形成的其他各种组织称为成熟组织，也叫永久组织。 成熟组织按照功能分为保护组织、薄壁组织、机械组织、输导组织、分泌组织。,1. 按位置划分的分生组织类型, 顶端分生组织,位置：位于根、茎及其分枝的顶端。 功能：使根、茎不断伸长,并在茎上形成侧枝和叶。茎顶端分生组织最后还将产生生殖器官。 细胞特征：小而等径，薄壁，核位于中央并占较大体积,液泡小而分散,原生质浓厚，无后含物。, 侧生分生组织,位置：根茎侧面靠近边缘的位置，包括形成层和木栓形成层。 功能：使根茎不断增粗。木栓形成层的活动使长粗的根茎表面或受伤的器官表面形成新的保护组织。 细胞特征：细胞大部分呈长梭形，原生质体高度液泡化，细胞质不浓厚，分裂活动具明显周期性。,在没有加粗生长的单子叶植物中，没有侧生分生组织。草本双子叶中活动微弱或根本不存在。, 居间分生组织,位置：位于茎、叶柄、子房柄、花柄、花序轴等器官的成熟组织之间；是顶端分生组织在上述器官中局部区域的保留。 功能：能使上述器官伸长。 活动特点：细胞持续分裂活动的时间短，分裂一定时间后，所有细胞都转变为成熟组织。,位置：位于根、茎最前端，由没有分化的、最幼嫩的、终生保持分裂能力的胚性细胞所组成(即由胚胎遗留下来的最早的分生组织)。 细胞特征：体积小，核相对较大，细胞质浓厚，多为等径的多面体。,2. 按发生来源划分的分生组织类型, 原分生组织,位置：位于根、茎的顶端，由原分生组织刚刚衍生的细胞所组成，在原分生组织的下方。 特点：细胞在形态上出现了最初的分化，细胞仍然具有很强的分裂能力，但没有原分生组织那样旺盛，因此是一种边分裂，边分化的组织，是由分生组织向成熟组织过渡的组织。, 初生分生组织, 次生分生组织,是由已经成熟的薄壁组织细胞，经过脱分化恢复分裂能力形成的分生组织叫次生分生组织。 位置：在根茎的侧方，属于侧生分生组织，与加粗有关。存在于根、茎的形成层和木栓形成层中，特别是木栓形成层是典型的次生分生组织。,成熟组织,成熟组织的成熟程度是相对的，并非一成不变，如薄壁组织有时能进一步特化为另一种组织；有时成熟组织也可脱分化成次生分生组织。, 薄壁组织：是构成各器官最基本的组织，在植物体内分布多，是进行各种代谢活动的重要组织。,结构特点：细胞壁薄，仅有初生壁；胞间隙发达；常为等径的多面体细胞；具生活的原生质体，液泡较大。 分化程度较低，在创伤愈合、形成不定根、不定芽及嫁接愈合时，薄壁组织可脱分化转变为分生组织；也参与侧生分生组织形成层和木栓形成层的发生,同化组织：与光合相关，含叶绿体，叶片中最多。 吸收组织：根尖根毛区，吸收水和无机盐。 贮藏组织：块根（茎）、果实、种子等贮藏器官。 贮水组织：细胞大，液泡大，旱生植物的肉质器官中。 通气组织：胞间隙发达，水生和湿生植物（水稻根）。,薄壁组织功能分类,水生植物的根茎薄壁组织有较大的胞间隙，形成气腔或气道，它们在体内形成一个相互贯通的通气系统，使生于水下的器官得到氧气。,吸收组织：根尖表皮细胞向外突出形成根毛，行吸收功能。,20世纪60年代，在电镜下发现了一类特殊的薄壁细胞传递细胞（传输细胞或转移细胞）。 细胞特点：细胞壁具内突生长(增加质膜面积)，细胞质浓厚，富含线粒体，有发达的胞间连丝(有利于代谢物质的运输与传递)。 在植物体内广泛存在，如小叶脉输导组织的附近(叶肉和输导分子之间的桥梁)，茎节部的维管束中，分泌结构中，种子的子叶、胚乳、胚柄等部位，完成短距离而快速的运输。,成熟组织, 保护组织：覆盖于植物体表起保护作用的组织。,功能：减少体内水分蒸腾，控制植物与环境的气体交换，防止病虫害侵袭和机械损伤等。 类型：根据来源及形态结构的不同分为表皮和周皮。,表皮 来源：由初生分生组织细胞分化而成 位置：覆盖在幼嫩器官的表面 结构特征：一般只有一层细胞，彼此紧密嵌合，无胞间隙，外壁加厚并覆盖一层角质膜；有些在角质膜外还覆盖有蜡质(蜡被,呈白霜状),气孔器,气孔：由保卫细胞和它们间的开口共同组成。 保卫细胞：气孔两侧肾形或哑铃形的特殊细胞，细胞中含叶绿体，细胞壁不均匀增厚(内侧壁厚)，与气孔开关有关。 副卫细胞：有些在保卫细胞外还特化出二个或多个和表皮细胞不同的细胞，协助气体交换和水分蒸腾。,周皮,皮孔：周皮形成后，植物体与外界进行气体交换的通道 。,来源：由次生分生组织木栓形成层产生。 位置：多年生木本植物根茎表面。 结构特征：由木栓层、木栓形成层和栓内层共同组成。, 机械组织：对植物体具有支持作用和加固作用的组织（相当于建筑物中的钢筋骨架）。,细胞特点：细胞壁局部或全部加厚，起机械支持的作用；细胞多成束存在，且排列紧密，起加固的作用。,厚角组织：不均匀增厚，主要成分是纤维素，初生壁性质，硬度小但有弹性。很少在根中发现，主要在茎中，表皮下的位置。 厚壁组织：均匀增厚，常木质化，成熟时常为死细胞构成。包括石细胞和纤维两类。,纤维,两头尖细梭形的细长细胞，长是宽的101000倍，壁强烈次生增厚，但有的不木质化，有的强烈木质化；纹孔较石细胞稀少，呈缝隙状；成熟时原生质体解体，细胞腔狭窄，但旱生植物纤维具生活的原生质体。 广泛存在于植物体各部分，排列紧密，无细胞间隙，并聚集成束，成为植物体内的坚强支柱。 根据所处位置，可分为木纤维和韧皮纤维两类： 木纤维：存在于木质部中，壁木质化，坚硬而缺少弹性，脆而易断，可做造纸或作人造纤维。 韧皮纤维：存在于韧皮部中，细胞壁极厚，富含纤维素，坚韧而有弹性，是良好的工业原料(其工业价值取决于细胞长度和细胞壁含纤维素的程度)。, 输导组织：长距离运输水和营养物质的组织。可分为输送水和无机盐的导管和管胞，输送有机养分的筛管和筛胞。,导管和管胞：导管由厚壁的导管分子组成，无生活的原生质体，壁上有环纹、螺纹、梯纹、网纹和孔纹等木质化增厚。管胞是蕨类和裸子植物的输导组织。,管胞细胞狭长，两端尖细，上下二细胞的端部紧密重叠，水分通过管壁上的纹孔依次向上运送；而导管分子可以形成穿孔，且导管管径比管胞粗大，因此输水能力更强。,筛管和筛胞：筛管是被子植物韧皮部中一列长筒形的生活细胞连接而成，细胞端壁形成筛板，每个细胞称为筛分子。蕨类和裸子植物只有筛胞。, 筛管分子：只具初生壁，上下端壁上有许多小孔称筛孔，具筛孔的端壁特称筛板。,上下两细胞的细胞质通过筛孔彼此相连，与胞间连丝相似，但较粗大，特称联络索，在联络索周围由胼胝质包围。胼胝质沉积在筛板上成为胼胝体。,伴胞：筛管分子旁边有一或几个细长的，并高度特化的薄壁细胞。其原生质浓厚，有明显的核和丰富的细胞器，呼吸旺盛，伴胞与筛管分子同源，彼此间有胞间连丝，叶脉处可发育为传递细胞。,筛管 伴胞,筛胞与筛管分子的区别：筛胞原生质体中无P蛋白；细胞壁上无筛板，筛胞之间以侧壁上的筛域相通，进行物质运输；无伴胞。,维管组织：木质部和韧皮部的组成中分别以具有输导功能的管状分子导管分子、管胞，和筛管分子或筛胞为主，所以形态学上，将木质部和韧皮部称为维管组织。, 分泌组织：植物体内有些细胞可产生一些特殊的物质，如蜜汁、黏液、挥发油、树脂、乳汁等，并把它们排出体外或积存在体内，这些细胞为分泌细胞，由分泌细胞组成的组织叫分泌组织。,外部的分泌结构：多位于器官表面，如腺表皮、腺毛、蜜腺、腺鳞、盐腺、排水器等。 内部的分泌结构：多在薄壁组织中，如分泌细胞、分泌腔、分泌道、乳汁管等。,外部的分泌结构腺表皮：某些部位的表皮细胞具分泌功能，称腺表皮，如：油菜等柱头表皮细胞形成能分泌糖、氨基酸、酚类等物质,黏着花粉,促进和控制花粉萌发。,外部的分泌结构腺毛表皮附属物中具有分泌作用的毛状体,称腺毛。如薄荷等茎叶上的腺毛。,外部的分泌结构蜜腺：分泌糖液的腺体，存在于虫媒植物的花、茎、叶、叶柄、花梗等处。生长于花部的称为花蜜腺，生长于茎、叶等营养体部位上的称为花外蜜腺。分泌蜜汁是对虫媒传粉的适应，蜜源植物又具有较高的经济价值。,外部的分泌结构盐腺：盐碱地或海边的红树植物向体外分泌多余的盐分。,外部的分泌结构排水器：由水孔和通水组织组成。水孔为气孔变形，通水组织是水孔下方不含叶绿体的薄壁组织。用于排除体内多余水分。,内部的分泌结构分泌细胞：具分泌能力的特化细胞，散生于其它细胞之中，体积明显较周围细胞为大，分泌物积聚于细胞腔内。依分泌物质分为油细胞(樟科等)、黏液细胞(仙人掌科等)、含晶细胞(桑科等)、单宁细胞(蔷薇科等)、及芥子酶细胞(十字花科等)等。,内部的分泌结构分泌腔和分泌道：相邻细胞构成的腔或管道结构，充满分泌物，形成方式主要有溶生和裂生两种。,溶生的：起初部分细胞中形成芳香油，随后细胞破裂解体，形成腔隙，内含物释放到溶生的腔内，如柑桔属。 裂生的：分泌细胞间的中层溶解，细胞分开形成腔隙，分泌物分泌到腔内，如松柏类的树脂道,漆树的漆汁道。 裂溶生的:由上两种方法结合而形成,如芒果叶分泌道。,内部的分泌结构乳汁管：植物体内能分泌乳汁的管状结构，分为无节乳汁管和有节乳汗管。,无节乳汁管：由一个细胞发育而成，随植物生长而延伸分枝，贯穿于植物体内，如大戟属植物。 有节乳汁管：由许多分泌乳汁的管状细胞彼此相连且连接，壁融化消失而成，如菊科、罂粟科等。,有些植物体中有节乳汁管和无节乳汁管同时存在，如橡胶树初生韧皮部中为无节乳汁管，次生韧皮部中为有节乳汁管。乳汁成分十分复杂，有橡胶(橡胶树)、蛋白质、淀粉、糖类(菊糖)、植物碱(罂粟碱、吗啡碱、尼古丁)、酶(木瓜蛋白酶)、单宁等。,植物组织的发生、分化以及组织之间的关系,同化组织 贮藏组织 贮水组织 通气组织 吸收组织 传递细胞,厚角组织 厚壁组织,表皮细胞 气孔器 表皮附属物,木质部 韧皮部,外分泌结构 内分泌结构,薄壁组织 机械组织 初生保护组织 输导组织 分泌组织,石细胞 纤维,木栓形成层,木栓层 栓内层,成熟 组织,衍生 细胞,分生 组织,生长,分化,导管 管胞,筛管 筛胞,组织系统,皮组织系统 基本组织系统 维管组织系统,组织系统,皮组织系统：包括表皮和周皮，覆盖于整个植物体的表面，形成一个连续的保护层。 基本组织系统：由各类薄壁组织、厚角组织和厚壁组织构成，是植物体各部分的基本组成 维管组织系统：由输导组织木质部和韧皮部构成，贯穿于整个植物体内，把植物体各部分有机地连接在一起。,植物整体的结构表现为维管系统包埋于基本系统之中，而外面又覆盖着皮系统，它们在结构上和功能上组成一个有机的统一整体，相互协作，相互依存，共同完成植物的生命过程。,