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植物学 植物细胞 植物学精品课程 教学目的 掌握细胞的组成与功能 植物学精品课程 本章主要内容 1 概述 植物学精品课程 1665年 RobertHooke 英 发现了细胞 第一节概述 植物学精品课程 细胞学说 1838 1839年德国植物学家施莱登 M Schleiden 和动物学家施旺 T Schwann 几乎同时提出了细胞学说 Celltheory 植物和动物的组织都是由细胞构成的 所有细胞是由细胞分裂或融合而来 卵和精子都是细胞 一个细胞可以分裂而形成组织 植物学精品课程 施莱登 1804 1881 德国植物学家 细胞学说的创立者之一 1838年 施莱登在他的 植物发生论 一文中证明 植物形态的最基本单位是细胞 最简单的植物是由一个细胞构成的 大多数植物是由细胞和细胞的变态构成的 他与德国动物学家施旺共同奠定了细胞学说的基础 1839 1863年在耶拿大学任植物学教授 著作有 植物学概论 等 植物学精品课程 施旺 1810 1882 德国动物学家 解剖学教授 细胞学说的创立者之一 1839年 施旺概括了施莱登的成就 并在他的 关于动植物的结构和生长的一致性的显微研究 中指出 细胞是有机体 整个动物和植物都是细胞的集合体 它们按照一定的规律排列在动植物体内 这样 施旺就将施莱登的观点扩大到了动物体 相继证实了细胞是生命的单位 动 植物都是由细胞构成的 与德国植物学家施莱登共同奠定了细胞学说的基础 植物学精品课程 细胞学说建立的意义 细胞学说从理论上确立了细胞在整个生物界的意义 把自然界中形形色色的有机体统一起来 揭示了生物构造的基本规律 同一性 和生物进化的内在根据 恩格斯高度评价了细胞学说 把它与能量守衡 生物进化论并列为19世纪自然科学的3大发现 从细胞水平提供了有机界统一的证据 证明动植物有着细胞这一共同的起源 动植物的产生 成长和构造的秘密被揭开了 从而为十九世纪自然哲学领域中辩证唯物主义战胜形而上学的唯心主义 提供了一个有力的证据 为近代生物科学的发展接受有机界进化的观念准备了条件 如果没有细胞学说 达尔文主义也很难胜利完成 植物学精品课程 光学显微镜的基本结构 显微结构 植物学精品课程 电子显微镜 超微结构 植物学精品课程 电子显微镜的发明和应用 扩大了人类的观察视野 可分辨0 2nm的细微构造 电子显微镜和其他一些新技术的应用 揭示了细胞内各种微小细胞器如线粒体 叶绿体 核糖体等的超显微结构与功能 自然界中也存在非细胞形态的生物 病毒 这是一类由蛋白质和核酸组成的大分子 不能进行任何形式的代谢 只有寄生于寄主细胞内后 才具有生命特征 植物学精品课程 植物细胞结构示意图 植物学精品课程 第二节细胞生命活动的物质基础 原生质 一 原生质的化学组成1 水和其他无机物水占细胞全重的60 90 成熟种子中占10 14 游离水和结合水 无机盐包括Fe Cu Zn Ca Mg K Na Cl等 2 有机物蛋白质 核酸 脂类 糖类 四大类生物大分子 生理活性物质 活性多肽 维生素 激素 抗生素等 植物学精品课程 水 85 无机盐 1 5 蛋白质 10 脂质 2 糖类 0 4 DNA 0 4 RNA 0 7 细胞化学成分 植物学精品课程 二 原生质的物理性质和生理特性 有机物大分子形成直径约1 500nm的小颗粒 均匀分散在以水为主而溶有简单的糖 氨基酸 无机盐的液体中 成为具有一定弹性与黏性 半透明的亲水胶体 其中大量的胶体颗粒形成巨大的表面 为原生质所进行的代谢活动创造了有利条件 活细胞是个动态体系 通过原生质组成的各种结构不断的进行各种新陈代谢活动 诸如吸收 分泌 细胞间信息传递 生长发育和繁殖等等 原生质的运动 旋转运动 一个方向 循环运动 多个方向 植物学精品课程 第三节植物细胞的形态 结构和功能 一 大小一般 25 50 m最小 枝原体 0 1 0 15 m最大 苎麻纤维细胞长达550mm人肉眼可见的最小尺度是100 m二 形状 植物学精品课程 植物学精品课程 植物细胞的大小与形状取决于 细胞的遗传性 细胞对环境的适应性 细胞所担负的生理功能动物细胞与植物细胞1 动物细胞 无细胞壁 质体 大液泡等结构 2 植物细胞 有细胞壁 质体 大液泡等结构 植物学精品课程 植物和动物细胞的结构比较 植物学精品课程 三 植物细胞的结构组成 细胞壁细胞膜细胞器胞基质植物细胞原生质体核膜细胞核核质核仁后含物 细胞质 植物学精品课程 细胞膜 质膜 原生质体表面紧贴细胞壁的一层薄膜 其主要成分为磷脂 50 蛋白质 40 糖和水 2 10 生理功能 1 保持细胞的完整性并稳定细胞内环境 2 控制细胞内外的物质交换 3 接收外界信号 调节细胞内新陈代谢 一 细胞膜 电子显微镜下的细胞膜 结构模型 流动镶嵌模型磷脂分子构成具一定流动性的脂质双分子层 蛋白质分子以各种方式镶嵌在脂质双分子层中 植物学精品课程 二 细胞质 细胞质 质膜以内 细胞核以外的原生质 由胞基质和各种胞器组成 胞基质 细胞质中无色 透明 均匀一致的胶体物质 主要由水 蛋白质 脂类 糖 无机盐等组成 其主要功能为维持细胞器的结构完整 供给细胞器行使功能所需的物质 进行部分生理生化反应 细胞器 细胞内具有一定化学组成和特定的形态结构 行使特定生理功能的亚细胞结构 植物学精品课程 细胞器 植物学精品课程 质体 绿色植物特有的细胞器 外围有双层单位膜包被 内有液态基质和膜系统 质体能合成和积累同化产物 前质体质体叶绿体成熟质体有色体白色体 1 质体 植物学精品课程 叶绿体 植物学精品课程 红辣椒果皮 有色体 植物学精品课程 植物学精品课程 幼茎皮层细胞 植物学精品课程 叶绿体 植物学精品课程 白色体的种类 植物学精品课程 植物学精品课程 2 线粒体 线 棒 粒状由双层膜 基质组成 其中内膜向突起成嵴 嵴上有电子传递粒有氧呼吸的主要场所 植物学精品课程 颗粒状 由大小两亚基组成 合成蛋白质的场所 3 核糖体 植物学精品课程 4 内质网 单层膜片层网状系统 由管道 囊泡和池组成 有粗面内质网和滑面内质网两种 支持细胞 分割细胞质 合成蛋白质 粗面 脂类和激素 滑面 胞内运输 参入质膜和细胞壁的形成 植物学精品课程 5 高尔基体 单层膜的内凹扁囊叠成 囊周围延伸成管道 管道顶端膨大成小泡 小泡成熟后脱落成分沁泡 合成多糖类物质 浓缩 加工物质 与细胞的分泌有关 参入形成细胞壁 植物学精品课程 含大量酸性水解酶 6 溶酶体 单层膜围绕 内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器 消化作用与防御功能 清除无用生物大分子 衰老的细胞器及损伤和死亡的细胞 自噬性溶酶体 autolysosome 异噬性溶酶体 heterolysosome 植物学精品课程 7 圆球体 单层膜圆球体 内含大量脂肪和脂肪酶 积累 贮藏 分解脂肪 8 微体 单层膜球形小体 有过氧化物酶体 内含过氧化氢酶类 和乙醛酸循环体 内含氧化酶类 两种类型 过氧化物酶体参与光合作用 乙醛酸循环体参与脂肪转化成糖的过程 植物学精品课程 9 液泡 单层膜泡状结构 内为含有复杂物质成分 溶于水的糖类 单宁 有机酸 植物碱 色素 盐类等 的液体 称细胞液 功能 维持细胞内环境的稳定 调节渗透压和酸碱度 PH值 贮藏 消化物质 植物学精品课程 微管 microtube 微丝 microfilament 中间纤维 intermediatefilament 真核细胞中的蛋白纤维网架体系 10 细胞骨架系统 cytoskeleton 植物学精品课程 由微管蛋白组成的一种中空管状结构 维持细胞形状 形成纺锤丝 参入细胞壁形成 与细胞运动有关 微管 植物学精品课程 微丝 微丝 由肌动蛋白和肌球蛋白组成的丝状结构 直径7nm 维持细胞形状 与细胞收缩 胞质运动和物质运输有关 植物学精品课程 1 形态结构核膜 双层膜 核孔细胞核核仁 1 几个 致密的匀质小球体 RNA 蛋白质等染色质 丝状 DNA 组蛋白等核质核液 水 蛋白质 RNA 一些酶 三 细胞核 植物学精品课程 洋葱鳞片叶内表皮细胞 植物学精品课程 2 生理功能 遗传物质贮藏 复制和表达的场所 合成DNA RNA的场所 控制蛋白质的合成从而控制了细胞生长 发育与遗传 植物学精品课程 染色体 短臂 着丝粒 长臂 染色单体 核小体 染色体包装的基本结构单位 植物学精品课程 核小体组装成染色体各级结构 植物学精品课程 四 细胞壁 黄麻茎横切结构 植物学精品课程 植物学精品课程 植物学精品课程 植物学精品课程 细胞间的联系 纹孔与胞间连丝1 纹孔 次生壁在增厚时 有些区域不增厚而留下的孔道 是细胞间水分和物质交换的通道 纹孔的类型有 单纹孔 具缘纹孔 植物学精品课程 植物学精品课程 植物学精品课程 2 胞间连丝 相邻两细胞的质膜相融合所形成的穿过胞间层和初生壁的微小管道 管道中为胞基质和内质网 进行细胞间的物质运输 信号传递 植物学精品课程 植物学精品课程 细胞壁的生长 内填生长 为初生壁的生长方式 其纤维素微纤丝填充在初生壁的微细网孔中 增加壁的表面积以适应细胞体积的增大 敷加生长 为次生壁的生长方式 纤维素微纤丝由外向内以不同的方位层层添加 使壁不断增厚 而细胞腔则逐渐缩小 植物学精品课程 由于特殊物质渗入细胞壁或细胞壁自身物质发生转变 使细胞壁的生理功能性质发生改变的现象 木化 木质素渗入次生壁中 使细胞壁变硬 但是不影响水和气体的通过 角化 角质渗入初生壁中 使细胞壁对水和气体的透性降低 但利于脂类物质的吸收 细胞壁的特化 植物学精品课程 栓化 栓质渗入次生壁 使细胞壁的弹性加强 而对水和气体的透性降低 矿化 某些矿物质渗入细胞壁中 增加细胞壁的硬度 粘液化 细胞壁自身物质转变成粘液 增强细胞壁的保水性 减少机械损伤 植物学精品课程 植物细胞在生长 分化和成熟的过程中 由于新陈代谢活动所产生的代谢中间产物 废物和贮藏物质的总称 后含物的类型 贮藏物质 代谢中间产物 生理活性物质 废物 其它物质 五 植物细胞的后含物 植物学精品课程 1 淀粉 薄壁细胞中 由白色体积累淀粉形成淀粉粒 遇碘呈蓝紫色 1 贮藏物质 植物学精品课程 植物学精品课程 2 蛋白质 多在种子中 由白色体积累蛋白质或由富含蛋白质的小液泡失水形成糊粉粒 遇碘呈淡黄色 植物学精品课程 3 油和脂肪 多在果实和种子中 由白色体或圆球体积累油和脂肪形成油滴 遇苏丹 呈橙红色 植物学精品课程 代谢中间产物 主要有 1 维生素 2 植物激素 生长素 赤霉素 细胞分裂素 脱落酸 乙烯和油菜素内酯 3 抗菌素 4 酶 2 生理活性物质 植物学精品课程 3 其它物质 1 晶体 液泡内的草酸钙或者碳酸钙结晶 2 色素 液泡内的花青素 花色素苷 黄酮及黄酮醇 能呈现出红色 pH7 3 丹宁 4 糖类 5 有机酸 植物碱 植物学精品课程 植物学精品课程 第四节植物细胞的繁殖 无丝分裂有丝分裂最普遍的细胞繁殖方式减数分裂花粉母细胞形成花粉粒 胚囊母细胞形成胚囊 植物学精品课程 1 无丝分裂 细胞核直接一分为二 在两细胞核之间形成新的细胞壁将细胞质一分为二 过程简单 速度快 但遗传性不稳定 植物学精品课程 植物学精品课程 2 有丝分裂常见的体细胞分裂方式 即一个细胞的DNA复制一次 细胞分裂一次 产生两个子细胞的过程 植物学精品课程 正在分裂的细胞从一次分裂结束开始到下一次分裂结束所经历的一个完整过程称为一个细胞周期 cellcycle 分裂间期 interphase 有丝分裂期 mitosis 细胞周期 植物学精品课程 植物学精品课程 DNA合成前期 G1 DNA合成期 S DNA合成后期 G2 DNA复制完成到分裂开始前的时期 RNA和蛋白质的合成继续进行 同时合成微管蛋白及能量准备 合成DNA的时期 要进行DNA和组蛋白的复制 从前一次分裂结束到合成DNA以前的间隔时期 是决定细胞是继续分裂还是走向分化的时期 继续分裂的细胞在G1期极活跃地合成RNA 蛋白质和磷脂等 植物学精品课程 植物学精品课程 植物学精品课程 植物学精品课程 植物学精品课程 InterphaseProphaseMetaphaseAnaphaseTelophaseCytokinesis 植物学精品课程 植物学精品课程 出现在有性生殖过程中 即母细胞内的 只复制一次 细胞连续分裂两次 产生四个子细胞 而每一个子细胞内的染色体只有母细胞的一半 3 减数分裂 植物学精品课程 减数分裂的过程 第一次分裂 前期 细线期 染色质形成染色体 偶线期 同源染色体配对 粗线期 染色单体发生交叉 交换 双线期 交叉的染色单体开始分开 终变期 核仁 核膜消失 植物学精品课程 中期I 成对的同源染色体排列在赤