《绪论植物细胞结构》PPT课件.ppt

陈启助 生命科学与生物制药学院 生科楼428室,植物生物学 Plant Biology,绪 论,我 拥抱阳光雨露 我 扎根大地沃土,我 傲立于巍峨巅峰 我 惬意在无尽平原,即使 深邃的海底 苍茫的戈壁 也有我靓丽的身影,世界因我而生机盎然,我婀娜多姿，浪漫无限,更多精彩，等待大家课后来补充,我养活众多动物包括“万物之灵”的人类,植物在自然界和人类生活中的作用,植物是自然界中的第一性生产者，即初级生产者,90%的能量,80%的蛋白质,90%的食物,还是医药的重要来源,植物在维持地球上物质循环的平衡中起着不可替代的作用,植物为地球上其他生物提供了赖以生存的栖息和繁衍场所 植物在调节气温、水土保持，以及在净化生物圈的大气和水质等方面均有极其重要的作用 人类的衣食住行都离不开植物，没有植物就没有人类和人类社会的存在与发展,生物多样性（Biological diversity),生物多样性是指地球上所有的生物，及其与环境所形成的形式、层次、联合体的多样化。 包含三个层次：遗传多样性，物种多样性，生态系统多样性。 遗传多样性是物种多样性和生态系统多样性的基础； 物种多样性是构成生态系统多样性的基本单元。,生物的分界,生物,六界系统,真细菌,古细菌,古细菌界,真细菌界,原核生物,真核生物,古真核生物界,古真核生物超界,后真核生物超界,原生动物界,藻界,植物界,真菌界,动物界,卡瓦勒-史密斯八界系统,三域系统,古细菌原界,真细菌原界,真核生物原界,植物（Plant）,含有叶绿素 能进行光合作用 真核生物 与其他生物的区别：营养方式为光合自养，又区别于那些原始的光合自养生物 包括：真核藻类，苔藓植物，蕨类植物，裸子植物和被子植物,植物生物学 （Plant Biology）,以植物为主要对象，从不同层次（生态系统、生物群落、居群、个体、器官、组织、细胞、分子）研究： 植物体的形态、结构和功能 植物生长发育的生理与生化基础 植物与环境之间的相互关系及相互作用 植物多样性的产生和发展的过程与机制 揭示植物个体发育和系统发育过程中的基本规律的科学,人类面临最重大的问题和挑战,人口膨胀； 粮食短缺； 疾病危害； 环境污染； 能源危机； 资源匮乏； 生态平衡破坏； 生物物种大量消亡。,解决人类生存与发展所面临的一系列重大问题，在很大程度上将依赖于生命科学的发展。生命科学对人类经济、科技、政治和社会发展的作用是全方位的。,植物科学在自然科学和国民经济发展中的意义,植物科学的发展与自然科学的发展相辅相成。 植物科学的研究为利用植物和改造植物提供理论基础，可以推动农业的发展与技术革命。 通过对植物区系、植物资源、植被和珍稀濒危植物的调查研究，为农业区划、工业发展和城市建设提供科学依据 在解决人类面临的粮食和能源紧缺、环境污染和生物多样性保护等重大问题上有着极其重要的作用。 古植物学的研究，可以为找煤、石油及其他矿藏资源提供科学依据,植物学发展简史及今后的发展方向,本草学阶段：16世纪末以前，以实用为目的 博物学阶段：16世纪末至1859年，意大利西沙尔比诺以生殖器官作为分类基础，使植物学和实用的本草区别开来。主要是大量采集描述，指导思想是神创论。 生物科学阶段：18591953年，指导思想是进化论，注重进化关系，力求建立符合自然演化结果的系统关系 生命科学阶段：1953年DNA双螺旋结构的发现，研究从器官细胞水平进入到分子水平，也即进入到探索生命现象本质的阶段,发展趋势及方向：,两极分化又相互融合：1.在微观领域从分子水平探索生物的结构、过程与机理，以揭示生物界的高度统一性；2.在宏观领域研究生物圈与大气圈、水圈、岩石圈的相互作用，及宇宙射线作用与无重力世界中的生命行为 各分支学科交叉渗透、相互推动 从定性走向定量 从实验走向证明 在解决人类面临的重大问题中植物学将发挥重要作用：如发展design crop等,学什么,植物的细胞和组织 植物的形态和结构 植物的生长与发育 植物的多样性和分类 植物的进化与系统发育 植物资源的利用和保护,植物生物学是一门实验科学 要通过观察、对比、分析、实验等，并在理论学习的基础上和实际联系起来，才会对植物学的知识有一个比较完整和比较深刻的理解。 生物是活的东西，一定要用活的眼光来学习 发育的不同阶段，进化的眼光 把握生命的层次 个体器官组织 细胞细胞器分子原子,如何学习植物生物学,主要参考书：,周云龙主编，植物生物学 杨世杰主编，植物生物学 杨继主编，植物生物学 贺学礼，植物学（十五农林规划教材） 陆时万，吴国芳等编：植物学(第二版)上下册 潘瑞炽主编，植物生理学（第五版）,主要实验实习指导书：,汪小凡，杨继主编，植物生物学实验 王英典，刘宁主编，植物生物学实验指导,主要期刊介绍,植物学报 植物学通报 西北植物学报 武汉植物研究 云南植物研究 广西植物 植物杂志 生物学通报 America Journal of Botany Botanical Review Current Advances in Plant Science Nature,第一章 植物细胞与组织,第一节 细胞的概念,R. Hooke 1665年 软木 蜂窝状的小格子“细胞” Leeuwenhoek 细菌及污水中的其他微生物 1838年 Schleiden 1839年 Schwann，1858年Virchow，细胞学说，可以归纳为以下两点： 1、细胞是生命活动的基本单位； 2、新的细胞是通过已存在的细胞分裂而产生的。,显微镜的发明打开了微观世界的大门,透射电子显微镜,扫描电子显微镜,光学显微镜,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。,一、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；细胞很小，从而获得较大表面积 细胞的形态多样，球形、多面体、立方体、长形等,第二节 植物细胞的形态与结构,二、植物细胞的基本结构,细胞壁,细胞,原生质体,细胞质 和 细胞器,细胞核,质膜,（一）质膜 (plasma membrane)：原生质体表面的一层薄膜，由脂双层、膜蛋白和膜糖组成。,“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。,三、原生质体 (protoplast),质 膜 的 功 能 1、选择透性： 有选择地控制物质出入细胞，维持细胞内部环境的相对稳定。 2、存在激素受体、抗原结合位点、其他有关细胞识别的位点：参与能量转换、代谢调节、细胞识别、信号转导等重要活动。 3、质膜也称作“外膜”而细胞内其它细胞器的膜统称内膜。,1、细胞器：细胞质的基质中具有一定形态结构和功能的物质。,（二）细胞质（cytoplasm),有色体,白色体,质体,叶绿体,是植物细胞特有的细胞器,叶绿体：两层膜、类囊体 、基质（环状双链DNA，核糖体，淀粉粒，蛋白质，脂类）,光合作用,光合作用色素和电子传递系统位于类囊体膜上,有色体：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。能积聚淀粉和脂类。 白色体：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。储藏淀粉的称为造粉体，储藏蛋白质的称为蛋白体，储藏脂类的称为油质体。,质体是由前质体发育而来：,白色体,前质体,叶绿体,有色体,蛋 白 体,油 脂 体,造 粉 体,光照,叶绿素破坏,线粒体: 外膜 内膜：嵴 ，基粒 基质 ：环状双链DNA分子，核糖体,呼吸及能量代谢中心,内质网:由单层膜包围形成的片状或管状的囊,彼此相通，形成一个隔离于细胞基质的管道系统,光面内质网：脂类代谢活跃细胞 糙面内质网：具有分泌功能的细胞,细胞内的通讯系统、运输、合成,高尔基体：是一些单层膜包被的扁平小囊和小泡，与细胞分泌物和多糖的合成与运输有关。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。,溶酶体：是单层膜包裹的小泡，内含多种水解酶，可催化蛋白质、核酸、脂类、多糖等生物大分子降解，消化细胞碎渣和从外界吞入的颗粒。,微体：单层膜包围的球状细胞器 过氧化物酶体含过氧化氢酶，与叶绿体和线粒体配合，参与光呼吸过程。 乙醛酸循环体含乙醛酸循环酶系，可将脂肪酸转化为糖。,烟草叶细胞 过氧化物酶体,被单层液泡膜包被，膜内充满细胞液，主要成分有水解酶、氨基酸、糖、单宁、有机酸、植物碱、花色素、无机盐等。 具有一个大的中央液泡是成熟的植物生活细胞的显著特征。 渗透调节，维持细胞紧张度；贮藏；水解衰老的细胞器，消化功能。,液泡：植物特有的结构,液泡中含有花色素(主要是花青素),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，中性时呈紫色，酸性时呈红色。 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，包括液泡、溶酶体、圆球体、微体等。,内膜系统： 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 物质贮藏、运输、交换 有利于能量的转换、传递 有利于信息的管理、代谢活动的进行,细胞骨架：在细胞基质中由蛋白纤维组成的网络结构,微管：细长、中空的管状结构，外径25nm ，参与细胞壁发育，以及鞭毛、染色体等的运动 微丝：肌动蛋白组成的实心纤维，直径6-8nm，参与细胞器的运动。 中间纤维：细长管状结构，直径10nm，介于微丝、微管之间。,核糖体,由RNA和蛋白质组成，分大小两个亚基 细胞中蛋白质合成的中心 附在糙面内质网上，或游离在细胞质中 叶绿体或线粒体基质中也有核糖体 多聚核糖体提高了蛋白合成效率,2、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其中，含丰富蛋白质 可运动，与细胞代谢密切相关。,（三）细胞核,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10-20m，外被双层核膜。,核仁,异染色质,常染色质,包围在原生质体外的坚韧外壳,四、细胞壁：是植物区别于动物细胞的特征之一,（一）细胞壁的化学成分,多糖：果胶类物质、纤维素 、半纤维素 木质素、角质、木栓质、蜡质 多种蛋白：结构蛋白（糖蛋白）、酶类,（二）细胞壁的层次,胞间层 ：细胞壁的最外层，是细胞分裂最早产生的细胞壁，主成分是果胶，使细胞彼此粘连。,柿子变软了 Why?,初生壁 ：是细胞生长过程中形成的细胞壁，含有纤维素、半纤维素、果胶和一些糖蛋白，其中纤维素的微纤丝呈立体网状排列于非纤维素多糖基质中，具有较大的可塑性，既可使细胞保持一定形状，又能随细胞生长而延展。 次生壁 ：是细胞停止生长后形成的细胞壁，除了纤维素和半纤维素外，还含有大量的具有刚性的木质素，使得延展性差，机械强度强。 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。,初生壁 次生壁,胞间层,（三）初生纹孔场、胞间连丝和纹孔,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，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。,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。,胞间连丝结构模型图解,相邻细胞的质膜和内质网通过胞间连丝相互连接，使植物体中的细胞成为一个整体； 通过胞间连丝结合在一起的原生质体，称共质体； 共质体以外的部分，称质外体，包括细胞壁、细胞间隙和死细胞的细胞腔。,纹孔,纹孔：次生壁形成时，形成的不被次生壁物质覆盖的凹陷区域。 单纹孔 具缘纹孔 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。,初生壁 次生壁,细胞壁的功能,保护原生质体 维持细胞形态 物质的吸收、运输、分泌 细胞间的相互识别 参与细胞生长和分化,五、后含物,细胞中的储存物质和代谢产物，包括糖类、蛋白、脂类、盐类的晶体和某些有机化合物（丹宁，生物碱等）。 1、淀粉：富含于储藏组织细胞中。 形式：以颗粒状态存在淀粉粒。 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）,2、蛋白质,是结晶或无定形的固体；液泡中积累的储藏蛋白呈圆球状颗粒，叫做糊粉粒。 不表现明显的生理活性。,3、脂肪和油,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。,4、晶体：,植物细胞内的晶体主要是草酸钙晶体，盐类物质的晶体存在于液泡中。 形态分为：单晶，针晶，簇晶等。,质体 线粒体 高尔基体 内质网 核糖体 液泡 溶酶体 微体 细胞骨架,叶绿体 有色体 白色体,糙面内质网 光面内质网,过氧化物酶体 乙醛酸循环体,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