第一节植物的细胞.ppt

第一章 植物的细胞基础,第一节 植物的细胞,一. 植物细胞的概念 细胞是构成生物有机体形态结构和生理功能的基本单位。,二、植物细胞的形状和大小,形状：植物细胞的形状是多种多样的。有球形、椭圆形、 多面体、纤维形、长柱形等。 大小：植物细胞一般是很小的，最小的球菌细胞直径只有0.5m,在种子植物中一般的细胞直径为10100m，有少数的细胞肉眼可以直接看到。例如番茄和西瓜果肉细胞，直径可达1mm，棉花种子的表皮毛可长达75 mm，麻茎中垢纤维细胞可达550 mm。绝大多数的细胞体积都很小。体积小，则表面积大，有利于和外界进行物质交换，对细胞生活具有特殊意义。,三、植物细胞的基本结构,植物细胞虽然大小不一，形状多样，但一般都具有相同的基本结构，即都由原生质体和细胞壁组成。,原生质体：一个细胞内原生质分化而来的结 构总称。,（一）原生质体,核膜,细胞核,核仁,核质,细胞质,胞基质,细胞质充满在细胞核与细胞壁之间,质膜,细胞器,（1）质膜,质膜是包围在细胞质表面的一层薄膜。质膜主要是由脂类物质和蛋白质组成，此外还有少量的糖类等。 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，而暗带的主要成分是蛋白质。这种由三层结构组成为一个单位的膜，称为单位膜。 质膜的主要功能是控制细胞与外界环境物质交换。此外，质膜还具有接受胞外信息和细胞识别的功能。,（2）细胞器,a.质体 根据所含色素及生理机能的不同，质体可分叶绿体、有色体和白色体三种类型。,叶绿体,叶绿体存在于植物的所有绿色部分的细胞里，叶绿体含叶绿素和类胡萝卜素两类色素。由于叶绿素的含量较高，叶绿体呈绿色。在电镜下可以看到叶绿体外面是由两层单位膜组成的被膜，其内部也有膜形成的一系列结构，许多圆盘状的类囊体相互重叠，形成一个个柱状体单位，称为基粒。在基粒之间有基粒间膜（基质片层）相连接。叶绿体色素及许多光合作用有关的酶，定位于基粒体层上，基质不含色素，但也具有另一些酶类。基粒和基质分别完成光合作用中不同的化学反应。 叶绿体的主要功能是吸收太阳光能进行光合作用。,有色体,含有胡萝卜素和叶黄素。由于两者的比例不同而呈现红黄之间的各种颜色。有色体存在于植物的花瓣、果实的细胞中或植物的其他部分。有色体的形状多种多样，例如红辣椒果皮中有的有色体呈颗粒状，旱金莲花瓣中的有色体呈针状。有色体能积聚淀粉和脂类，在花和果实中具有吸引昆虫和其他动物传粉及传播种子的作用。,白色体,不含色素，呈无色颗粒状。存在于植物体各部分的贮藏细胞中，白色体结构简单，虽然也有双层膜包被，但基质没有膜的结构，不形成基粒，仅有少数不发达的片层。白色体的功能是积累贮藏营养物质。其中积累淀粉的白色体叫造粉体，积累蛋白质的白色体叫造蛋白体，积累脂类的白色体叫造油体。,b. 线粒体,线粒体是动、植物细胞中普遍存在的一种细胞器，除了细菌、蓝藻和厌氧真菌外，生活细胞中都有线粒体。 线粒体的主要功能是细胞进行呼吸作用的场所。,C. 内质网,内质网存在于细胞中，由膜构成的网状管道系统。 内质网有二种类型：一种是在膜的外表附着有许多核糖体，称为粗糙内质网。另一种在膜的外表面则没有核糖体附着，称为光滑型内质网 内质网的功能，一般认为它是一个细胞内的蛋白质、类脂和多糖的合成、贮藏及运输系统。粗糙型内质网合成和转运蛋白质，光滑型内质网能合成和转运类和多糖。,d. 高尔基体,高尔基体本是一由系列扁平的囊和小泡组成。 高尔基体主要是对粗糙内质网运来的蛋白质进行加工、浓缩、贮存和运输，排出细胞。高尔基体参与细胞壁的形成。高尔基尔体还具有分泌作用。,e. 核糖核蛋白体,生活细胞中都含有核糖体。分布在粗糙型内质网上或分散在细胞质中。核糖体的化学成分是核酸和蛋白质，其中核酸约占60%，蛋白质占40%。在细胞质中，它们可能游离状态存在，也可以附着于粗糙型内质网的膜上。核糖体是合成蛋白质的主要场所。,f. 液泡,液泡被一层液泡膜包着，膜内充满着细胞液，并含有多种有机物和无机物，有的是代谢贮藏物，如糖、有机酸、蛋白质、生物碱、丹宁、色素等。如甜菜根和甘蔗的茎液泡含有大量的蔗糖，许多果实含有大量的有机酸，烟草的液泡中含有花青素，花青素的颜色随着细胞液的酸碱性不同而有变化，酸性时呈现红色，碱性呈蓝色，中性呈紫色。有些细胞液泡中含水量有一些晶体，如草酸钙结晶，这种液泡成为存储细胞代谢废物的场所，能减轻草酸对细胞的毒害。 液泡的生理功能，主要是贮藏作用。但因含有许多水解酶，也具有消化作用。,g. 溶酶体,溶酶体是由单层膜围成的泡状结构，泡内主要含有各种不同的水解酶，如酸性磷酸酶、核糖核酸酶、蛋白酶等等。它们可以分解所有的生物大分子。,h. 圆球体,圆球体是一层膜围成的球形小体，直径约0.11.0m。它是一种贮藏细胞器，是积累脂肪的场所。当大量脂肪积累后，圆球体变成透明的油滴。在油料植物种子中含有很多圆球体。在一定条件下，圆球体中的脂肪酶也能将脂肪水解，因此，圆球体具有溶酶体的性质。,i. 微体,微体是由一层膜包围的小体，直径约0.21.5m。主要有两种： 一是过氧化物酶体，存在于高等植物叶的光合细胞中，常与叶绿体、线粒体相伴存在，执行光呼吸的功能；另一种为乙醛酸循环体，存在于油料植物种子和大麦、小麦种子的糊粉层及玉米的盾片中，与脂肪代谢有关，能将脂肪分解成糖。,j. 细胞骨架,在细胞基质中还分布着一个复杂、由蛋白质纤维组成的支架，称为细胞骨架。 微管：它是非膜性结构，由两种不同的和球状蛋白微管蛋白围成的中空的长管状结构。 微管主要功能是：1、维持细胞的形状；2、对染色体的位移起作用；3、与染色体、鞭毛、纤毛的运动有关；4、参与细胞壁的形成和发育。 微丝：比微管更细的纤维，在细胞呈纵横交织的网状，常连接在微管和细胞器之间，致使细胞内细胞核与细胞器有序的排列和运动。 中间纤维：为一类直径介于微管与微丝之间的中空管状纤维称为中间纤维，为多数真核生物细胞中都有中间纤维蛋白。 微管、微丝和中间纤维，三者在细胞内形成错综复杂的立体网络，将细胞内的各种结构连接和支架起来，以维持在一定的部位上，使各种结构能执行各自的功能。,（3）胞基质,胞基质存在于细胞器外围，是一具有弹性和黏滞性能的透明胶体溶液。胞基质的化学成分很复杂，含有水无机盐和溶于水中的气体等小分子，以及脂类、葡萄糖、蛋白质、氨基酸、酶、核酸等中的细胞器，在细胞内作有规律的持续的流动，这种运动称胞质运动。胞基质是细胞内进行各种生化活动的场所，同时还不断为细胞器行使动能提供必需的营养原料。,（二）细胞壁,细胞壁是植物特有的结构。它是由原生质体分泌的物质形成的，具有一定的硬度和弹性。细胞壁保护原生质体，并与植物的吸收、蒸腾、运输和分泌等方面和生理活动有很大的关系。,1细胞壁的化学成分,高等植物和绿藻等细胞壁的主要成分是多糖，包括纤维素、果胶质和半纤维素。植物体不同细胞的细胞壁成分可以不同，这是由于细胞壁中还渗入了其他各种物质的结果。常见的物质有角质、木栓质、木质素等。,2细胞壁层次,细胞壁的结构可分三层： 1、胞间层； 2、初生壁； 3、次生壁。,（1）胞间层。又称中层，是相邻两个细胞间所共有部分。主要成分是果胶质，能使相邻的细胞粘结在一起。 （2）初生壁。初生壁是在细胞停止生长前原生质分泌形成的细胞层，存在于胞间层内侧。主要成分是纤维素、半纤维素和果胶质。 （3）次生壁。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。它的主要成分是纤维素，并含有少量的半纤维素。,细胞在生长分化过程中，由原生质体合成一些不同性质的化学物质结合到细胞壁内，使次生壁发生变化。常见的变化有木质化、矿质化、角质化、栓质化。,纹孔,次生壁的增厚是不均匀的，有的地方不增厚，形成了许多凹陷的区域，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二种类型。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，形成弓形拱起物。,（4）胞间连丝,穿过细胞壁的细胞质细丝称为胞间连丝。胞间连丝多分布在初生纹孔上，细胞壁的其他部分也有少量胞间连丝。,（三）细胞后含物,细胞后含物是指植物细胞中的贮藏物质和代谢物质。它们存在于细胞质中，细胞器内或细胞壁上。细胞后含物种类很多，如淀粉、蛋白质、脂肪、丹宁、晶体、生物碱等。,在植物的贮藏组织中往往含有大量淀粉。植物光合作用的产物以蔗糖等形式运入贮藏组织后在造粉体中合成淀粉，形成淀粉粒。造粉体积累淀粉时，先从一个起点脐开始，围绕脐从内向外层积累，形成许多同心层次轮纹。脐可位于中央或偏于一侧，轮纹被认为是由于两种不同结构的淀粉（直链淀粉和支链淀粉）交替积累而成。淀粉粒的形态，大小和结构可以作为鉴别植物种类的依据之一。,1.淀粉,2.蛋白质,植物的贮藏蛋白质是结晶或无定形的固体，不表现出明显的生理活性。细胞中贮藏蛋白，呈颗粒状，称糊粉粒。禾本科植物的胚乳最外一层或几层细胞中含有大量的湖粉粒，称为糊粉层。蓖麻细胞内的糊粉粒，在无定形蛋白质中包含有蛋白质的拟晶体和非蛋白质的球体状。,3.脂肪,在植物细胞中脂肪和油常以固体状态或小油滴存在于一些油料植物的种子或果实中，是含能量最高而体积最小的贮藏物质。,4.晶体,在植物细胞的液泡中，常存在各种形状晶体。常见的有草酸钙晶体。草酸是代谢产物，对细胞有害，晶体的形成降低了草酸的毒害作用。,（四）原核细胞和真核细胞,原核细胞和真核细胞的主要区别,第二节 植物生命活动的物质基础原生质,一原生质的概念 细胞内具有生命活动的物质，称为原生质。它是细胞结构和生命活动的物质基础。原生质具有极其复杂的化学成分、物理性质和特有的生物学特性，具有一系列生命活动的特征。,二原生质的化学组成 原生质的化学组成十分复杂。分析表明，原生质所含的主要化学元素是碳、氢、氧、氮四种，约占全重的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。,三组成原生质的化合物,无机物,水：一般占细胞全重的60%-90%。,气体、无机盐类及许多呈离子状态的元素 。,有机物,蛋白质：基本单元是氨基酸，有20种。,核酸：基本单位是核苷酸 。,核糖核酸 （RNA） 脱氧核糖核酸（DNA）,脂类：脂类包括油、脂肪、磷脂等。,糖类：分为单糖、双糖和多糖三类。,第三节 植物细胞的繁殖,植物的生长主要是由于植物体内细胞的繁殖、增大和分化的结果。细胞的繁殖是通过细胞分裂的方式进行的。植物细胞分裂方式有：有丝分裂、减数分裂、无丝分裂。,一细胞周期,细胞周期是指细胞从上一次分裂结束并开始生长到下一次分裂终了所经历的全部过程。细胞周期包括间期和分裂期。,1.间期,间期是从前一次分裂结束，到下一次分裂开始的一段时间，它是分裂前的准备时期，核内发生一系列的生物化学变化，主要是RNA的合成、蛋白质的合成、DNA的复制等。 可分为： （1）DNA合成前期（G1期）。 （2）DNA分成期（S期）。 （3）DNA合成后期（G2期）。,2分裂期,细胞经过间期后进入分裂期，细胞开始出现染色体，又出现了纺锤丝。细胞中已复制的DNA将以染色体的形式平均分配到两个子细胞中去每一子细胞将得与母细胞同样的一组遗传物质。,二有丝分裂,前期：细胞核内出现染色体，核膜、核仁消失，同时纺锤丝开始出现。 中期：是染色体排列到细胞中央的赤道面上，纺锤体完全形成。 后期：是染色体的两条染色单体分开，分别由赤道面移向细胞两极。 末期：是染色体到达两极，核膜、核仁重新出现，形成两个细胞。,三减数分裂,减数分裂是植物有性生殖中进行的一种细胞分裂方式。在被子植物中，减数分裂发生于大小孢子的时候，即花粉母细胞产生花粉粒和胚囊的时候。减数分裂的整个过程包括两次连续分裂，而DNA只复制一次。因此，一个母细胞经减数分裂后形成四个子细胞，每个子细胞的染色体数目为母细胞的一半 。,1减数分裂的第一次分裂,（1）前期I ：分为五个时期。 细线期：细胞核内出现染色体，核和核仁增大。 偶线期：同源染色体逐渐两两成对靠拢，这种现象称为联会。 粗线期：染色体缩短变粗，每对同源染色体含有4条染色单体。同源染色体上相邻的两条染色单体常发生横断和染色体都带有另一条染色体的片段，这种互换现象对生物的遗传和变异具重要意义，使后代具有巨大的多样性。 双线期：染色体继续缩短变粗，配对的同源染色体开始分离，但在染色单体交换处仍然相连，这期间染色体因而呈现“X”、“V”、“8”、“O”等形状。 终变期：染色体更为缩短变粗，此时是观察与计算染色体数目最好的时期。以后，核膜、核消失，开始出现纺锤丝。,（2）中期I：成对的染色体排列在细胞中部的赤道面上，纺锤体形成。 （3）后期I：由于纺锤丝的牵引 ，每对同源染色体各自分开，并向两移动，每极染色体数目只有原来母细胞染色体数目的一半。这时条染色体仍旧有2条染色单体联在一起。 （4）末期I：到达两极的染色体螺旋解体，重新出现核膜，形成两个子核，并且赤道面形成细胞板，将母细胞分隔成两个子细胞。称为二分体。也有的植物，不形成细胞板，两个子核继续进行第二次分裂。,2. 减数分裂第二次分裂,（1）前期:染色体缩短变粗，核膜、核仁消失，纺锤丝重新出现。 （2）中期:每一子细胞的染色体着丝点排列在赤道面上，纺锤体出现。 （3）后期:着丝点分裂，使染色单体在纺锤丝的牵引下，分别向两极移动。每极各有一套完整的单倍的染色体组。 （4）末期:到达两极的染色单体各形成一个染色体，核膜、核仁出现。同时在赤道面上形成细胞板，产生两个子细胞，这样一个母细胞产生了四分体，以后四分体中细胞各自分离，形成了四个子细胞。,四无丝分裂,特点：核内不出现染色体，不发生像有丝分裂过程中出现的一系列复杂的变化。 过程：细胞核直接分裂，核先伸长，然后中部缢缩、变细，最后断裂，形成两个子核，在两核中间产生新壁，形成两个子细胞。 无丝分裂不仅在低等植物中比较常见，而在高等植物的某些器官中也常出现。例如：甘薯的块根、马铃薯的块茎、大麦茎的居间分生组织及胚乳、愈伤组织等均有无丝分裂发生。,思考练习,1.名词解释： 原生质体 胞间连丝 有丝分裂 减数分裂 2.在电镜下细胞壁可分为几层？各层的主要成分及特点是什么？ 3.植物体各部分的颜色及其变化主要与哪些物质有关？举例说明。 4.减数分裂和有丝分裂有何不同？,本章结束,