植物学奥赛课件——第一节 植物细胞的形态结构.ppt

第一章植物的细胞和组织,第一章植物的细胞和组织,第一节植物细胞的形态结构第二节植物细胞的繁殖第三节植物细胞的生长和分化第四节植物的组织和组织系统,第一节植物细胞的形态结构,地球上生命的同一性比它的多样性还要令人吃惊.这种同一性的原因很可能是这样:我们归根结底都是由细胞组成的,而且是从一个单一的细胞衍化而来.引自细胞生命的礼赞,光学显微镜,透射电子显微镜,扫描电子显微镜,一、细胞是构成植物体的基本单位,显微镜的发明为我们打开了微观世界的大门,1590年,17世纪,1665年,细胞的发现,1665年RobertHooke(罗伯特.虎克)用自制的显微镜观察了软木薄片,发现了蜂窝状的小格子“Cell”,1831，Brown（布朗）在兰科植物的叶表皮细胞中发现了细胞核1835，Dwjardin（迪尔雅丹）在低等动物的细胞中发现了十分均匀，有弹性，能收缩的胶状物质，当时称作“肉样质”1846，VonMohl（冯莫尔）在植物细胞中也看到了这种肉样质，并命名为，原生质1950s，电子显微镜的发明才观察到了各种细胞器,细胞学说的创立,1838:Schleiden“论植物的发生”指出:细胞是一切植物结构的基本单位1839:Schwann“显微研究”，指出:动物及植物结构的基本单位都是细胞；1858:Virchow提出:细胞来自于细胞。至此完整的细胞学说就形成了。,细胞是生命的基本结构单位，所有生物都是由细胞组成的；细胞是生命活动的功能单位，一切代谢活动均以细胞为基础；细胞是生殖和遗传的基础与桥梁；具有相同的遗传信息；细胞是生物体生长发育的基础；多细胞生物体中，特化的细胞分工合作，共同完成复杂的生命活动,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,二、植物细胞的形状和大小,三、植物细胞的结构,细胞,原生质体(protoplast)细胞壁(cellwall),细胞质,细胞核,质膜,细胞器,胞基质,质体线粒体内质网高尔基体核糖体液泡（中央大液泡）溶酶体圆球体微体微管和微丝,核膜染色质核仁核基质,胞间层初生壁次生壁,电镜下的细胞,原生质体(protoplast),细胞质(Cytoplasm),细胞核(Nuclear),质膜(Plasmamembrane),原生质体是细胞中生活物质的总体；即一个植物细胞除去细胞壁所剩余的生活物质的整体,(一)原生质体,1、质膜(plasmamembrane),原生质体表面的薄膜，磷脂和蛋白质,质膜的外表面有糖类,并形成糖蛋白.,磷脂分子的结构:核心部分是1分子的甘油,甘油的两个羟基与两个脂肪酸结合形成脂键,第三个羟基与磷酸结合,在磷酸部分还结合一个带电基团(含氨基的化合物),头部,生物膜“流动镶嵌模型”主要特点,流动性fluidity不对称性nonsymmetry,质膜是由一层单位膜构成的。,单位膜,unitmembrane,质膜的功能,1、选择透过性：控制细胞与外界的物质交换.,选择透性是生活的生物膜所特有的.可保证细胞能从环境中不断获取有用的物质,而阻止有害物质,同时排出代谢废物。,2、识别功能、传递信号等功能、调控细胞的新陈代谢,质膜的功能主要与膜上的蛋白质有关,膜蛋白大多是特异的酶类,它们具有识别、捕捉和释放某些物质的功能。,2、细胞质cytoplasm：包括细胞器cellorgan和胞基质enchylema,(1).细胞器：细胞质中有一定形态结构和功能的小体,质体线粒体内质网高尔基体核糖体液泡溶酶体圆球体微体微管和微丝,叶绿体有色体白色体,光面内质网粗面内质网,过氧化物酶体乙醛酸循环体,细胞器,质体plastid：是一类与碳水化合物的合成与贮藏密切有关的细胞器,是植物细胞所特有的。,叶绿体,外膜ectoblast内膜intima基粒grana（由类囊体组成）基粒间膜（也称基质片层或基质类囊体）基质matrix（含DNA、核糖体、淀粉粒）,基粒,基粒间膜,有色体chromoplast：是含有胡萝卜素和叶黄素的质体，存在于植物体中呈现出正红色、桔红色和黄色部分,白色体eucoplast：不含色素，普遍存在于植物的贮藏细胞中，根据贮藏物质的不同分三类：淀粉体、蛋白体和造油体。,叶绿体,有色体,贮藏淀粉的白色体,质体的发育,白色体encoplast,光,有色体chromoplast,果实成熟时秋天,花瓣的颜色,叶绿体chloroplast,内质网,内质网endoplasmicreticulum是由一层膜构成的网状管道系统。光面内质网smoothsurfacedendoplasmicreticulum:合成和运输类脂和多糖粗面内质网roughsurfacedendoplasmicreticulum:与蛋白质合成有关。两种内质网是相通的，可形成脂蛋白，由小泡运送到高尔基体，分泌到体外。,高尔基体golgiapparatus由一系列扁平的囊和小泡组成的。与内质网配合，能合成多糖,装配糖蛋白,分泌细胞中，高尔基体发达,核糖体的结构与功能(structureandfunction)组成：rRNA40%和蛋白质60%结构：1小个亚单位和1个大亚单位功能：蛋白质的合成中心,代谢旺盛的细胞中，核糖体形成多聚核糖体，合成效率高,核糖体ribosome是细胞中蛋白质的合成中心,中央大液泡centralvacuole的结构与功能,液泡vacuole是一层单位膜包围的囊泡，其内充满了细胞液。所有细胞都有，成熟的植物细胞有中央大液泡。细胞液cellsap的成份：水、无机盐，有机酸，糖类，可溶性蛋白，单宁，植物碱，花青素，各种水解酶等。功能：贮藏各种物质分解衰老的细胞器，参与细胞更新维持细胞膨压,调节PH值，含有花青素随pH不同其色泽可变使果实具有各种味道提高植物的抗性。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,圆球体（spherosome）植物细胞特有的结构,结构：半单位膜包围的球体，膜内有一些颗粒结构功能：具有贮藏功能的细胞器。能储藏脂肪，一定条件下可将其水解。,过氧化物酶体:Peroxisome在叶肉细胞中,与叶绿体和线粒体配合参与光呼吸;分解过氧化氢,乙醛酸循环体:glyoxysome主要存在于油料作物的种子中,可将脂肪转化为糖,微体microbody:是一些由单层膜包围的小体,其内含有氧化酶和过氧化氢酶类,分为两种:,原纤丝protofibril,微管的作用1、起支架作用2、参与细胞壁的形成3、与运动有关,花粉粒的结构,鞭毛的结构,微丝microfilament的作用,微丝：与微管配合，控制细胞质的运动微管的定向排列为细胞质的运动提供了方向，微丝的收缩导致运动的实现,（2）胞基质enchylema,细胞质中除去细胞器以外的无定形的部分,包含水、无机盐、溶解的气体、糖类、氨基酸、核苷酸等，各种细胞器和细胞核孕育其中。是细胞代谢的场所,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,内核膜,核基质：染色质和核仁都被液态的核基质所包围。,3、细胞核（nucleus),(1)核被膜nuclearenvelope,膜间腔intermembranespace,(2)染色质chromatin,(3)核仁nucleolus,无膜包被的颗粒结构富含RNA和蛋白质，为核糖体提供rRNA细胞中蛋白质合成旺盛时，核仁大而明显,(4)核基质nuclearmatrix富含蛋白质的透明液体是细胞核的支架，并与基因的表达和调控有关,内膜系统(endomembranesystem)：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,原生质体内各结构之间在结构和功能上是如何联系的？,思考与总结,植物细胞特有的结构包围在原生质体外的坚韧外壳保护、支持作用吸收、蒸腾、运输、分泌细胞识别参与细胞生长调控,(二)细胞壁cellwall,细胞壁cellwall,1、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2、层次：胞间层(middlelamella)初生壁(primarywall)：13m次生壁(secondarywall)：510m,初生壁primarywall次生壁secondarywall,胞间层intercellarlayer,（1）胞间层,成份：果胶质、纤维素、半纤维素少量的糖蛋白位置：在胞间层内侧功能：是原生质体基本的保护和支撑结构。,（2）初生壁,成份：果胶质位置：在细胞的最外层功能：粘连细胞,成份：纤维素、半纤维素和木质素位置：在胞间层内侧功能：细胞停止生长后形成的，起支持和保护作用。,（3）次生壁,初生壁：纤维素半纤维素果胶质糖蛋白,次生壁：纤维素半纤维素少量果胶质,电镜下，次生壁可分为外、中、内三层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,例题,例1、构成细胞壁的骨架成分是（）A、纤维素B、果胶质C、半纤维素D、木栓质壁,例2、细胞壁分为3层，存在于细胞壁最外面的是，细胞停止生长前形成的是，细胞停止生长后形成的是,胞间层初生壁次生,例3、植物细胞初生壁的主要成分是。A纤维素、半纤维素和果胶B木质、纤维素和半纤维素C果胶D角质和纤维素,A,A,3胞间连丝和纹孔plasmodesmandpit,初生纹孔场(primaryplate)：在初生壁上有一些较薄的区域其上有许多小孔，细胞的原生质细丝通过这些小孔,与相邻细胞相连，这些细丝称胞间连丝,胞间连丝plasmodesm,胞间连丝(plasmodesm)是细胞原生质体间进行物质运输和信号传导的桥梁,纹孔（pit）,纹孔（pit）：初生壁上不被次生壁所覆盖的部分，形成的凹陷区域；该区域可在初生纹孔场的位置，也可在初生壁的其它区域。纹孔的结构：纹孔膜、纹孔腔、纹孔口类型：单纹孔、具缘纹孔特点：相邻两细胞之间的纹孔多成对存在，称纹孔对(pitpair),纹孔大量存在于导管、管胞和纤维的细胞壁上，是水分运输的通道,四、植物细胞的后含物细胞内的贮藏物质和代谢产物,形式：以颗粒状态存在，称为淀粉粒(starchgrain)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hilarspot）开始，向外层层沉积，形成许多同心的层次轮纹veins（直链淀粉和支链淀粉交替沉积而成）,（一）淀粉(starch):,淀粉粒有三种类型,单粒：simplegrain一个脐点复粒compoundgrain两个以上脐点，每个脐点有各自的轮纹。半复粒：halfcompoundgrain除各自的轮纹外，还有共同的轮纹,（二）蛋白质protein,形式：拟晶体crystalloid，其晶体与无机盐结晶不同，常呈方形，因此叫拟晶体；糊粉粒aleuronegrains：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,形成过程：大液泡分散成几个小液泡，小液泡中积累蛋白质逐渐变为湖粉粒；当种子萌发时，糊粉粒中的蛋白质被利用，小液泡重新转变成一个大液泡分布：糊粉粒集中分布于种子的胚乳和子叶中，形成糊粉层(aleuronelayer)。马铃署块茎中的拟晶体分布在表皮下,aleuronegrains,（三）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或苏丹染成橙红色是细胞中最经济的物质贮存形成,根据贮藏物质分类，90%以上的植物的种子是A、油质的B、蛋白质的C、淀粉的D、糖质的,A,例4、胞间连丝的定义是（）A、围绕着液泡的膜，更准确地说，是将一个细胞中几个液泡联结起来的膜系统B、相邻的植物细胞间的细胞质联络丝C、加厚的细胞壁上的孔D、核膜上的小孔,例5、初生纹孔场存在于。A次生壁B初生壁C胞间层D角质层,例6、糊粉粒贮藏的养分是。A淀粉B脂肪C蛋白质D核酸,B,B,C,（四）晶体crystal,单晶和簇晶,针晶,无机盐常形成各种晶体，如草酸钙、碳酸钙,五、原核细胞和真核细胞类别,原核细胞procaryoticcell真核细胞eucaryoticcell,原核细胞遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一个环状DNA构成细胞内没有核膜和具有专门结构与功能的细胞器的分化,原核细胞和真核细胞,植物细胞和动物细胞plantanda