《植物学》-0细胞四川农业大学课件

1、第一章第一章 植物细胞植物细胞 本章提要：本章提要： 第一节第一节 细胞的化学组成细胞的化学组成 第二节第二节 植物细胞的结构和功能植物细胞的结构和功能 第三节第三节 植物细胞的增殖植物细胞的增殖 第四节第四节 细胞的衰老与死亡细胞的衰老与死亡细胞细胞(cell)的发现和细胞学说的发现和细胞学说(cell theory) 1665 1665年年 虎克虎克(R.Hooke)(R.Hooke) 1838-1839 1838-1839年年 Schleden Schleden 和和 Schwann Schwann 创立细胞学说创立细胞学说 细胞学说的内容：细胞学说的内容： 1)1)所有的动物和植物都是

2、由细胞构成的所有的动物和植物都是由细胞构成的, ,细胞是有机体细胞是有机体的结构和功能单位；的结构和功能单位； 2)2)一切细胞来源于细胞（通过细胞分裂或细胞融合）；一切细胞来源于细胞（通过细胞分裂或细胞融合）； 3)3)精子和卵都是细胞；精子和卵都是细胞； 4)4)细胞进行分裂，一个细胞通过分裂而形成组织。细胞进行分裂，一个细胞通过分裂而形成组织。 细胞学说的意义细胞学说的意义 1 1、从细胞角度把整个有机体统一起来了；、从细胞角度把整个有机体统一起来了； 2 2、证明了动物和植物都是由细胞起源的；、证明了动物和植物都是由细胞起源的； 3 3、证明了达尔文的生物进化论观点，打击了唯心论、证明

3、了达尔文的生物进化论观点，打击了唯心论和神创论。和神创论。病毒病毒(virus)非细胞的生命形态(non-cellular form of life)第一节第一节 细胞的化学组成细胞的化学组成一、水和无机盐一、水和无机盐 1 1、水、水 作为生化反应物的溶剂；物质运输的载体；维持细胞与植物体的温度稳定 2 2、无机盐、无机盐（通常以离子状态存在） Mg2+、Ca2+酶的活化因子和细胞生命活动的调节因子 Mg2+参与全盛叶绿素 离子对细胞的渗透压和 pH 起着重要的调节作用 二、有机化合物二、有机化合物 1 1、糖类、糖类 能量物质 单糖葡萄糖、核糖、脱氧核糖 双糖蔗糖、麦芽糖 多糖淀粉、纤维素

4、、果胶、半纤维素 2 2、脂类、脂类 结构物质、能量物质 中性脂肪和油、磷脂、蜡、角质 3 3、蛋白质、蛋白质 结构物质、酶 由氨基酸组成的大分子有机化合物，与植物体的结构、 性状和发育有密切关系。 二、植物细胞的基本结构二、植物细胞的基本结构 细胞壁细胞壁 植物细胞植物细胞 细胞膜（质膜）细胞膜（质膜） 原生质体原生质体 细胞质细胞质 细胞核细胞核三、原生质体三、原生质体(protoplast) 原生质的概念和原生质的性质原生质的概念和原生质的性质 原生质原生质(protoplasm) 指组成原生质体（或细胞）的有指组成原生质体（或细胞）的有生命物质。原生质的物理性质是一种半透明的亲水胶体。

5、生命物质。原生质的物理性质是一种半透明的亲水胶体。凝胶凝胶 失水、降温失水、降温 亲水胶体亲水胶体 加水、升温加水、升温 溶胶溶胶 ( (一一) )质膜质膜(plasmalemma) （细胞膜（细胞膜cell membrane）1 1、质膜的结构：、质膜的结构： 单位膜模型：单位膜模型： “ “暗暗- -明明- -暗暗” 流体镶嵌模型流体镶嵌模型2 2、质膜的功能、质膜的功能: : 分界细胞与外界环境的界膜分界细胞与外界环境的界膜 选择性地调控物质进出细胞选择性地调控物质进出细胞 信号传递、细胞识别及免疫信号传递、细胞识别及免疫（二）细胞质及其细胞器（二）细胞质及其细胞器 胞基质胞基质 胞质运

6、动胞质运动 细胞质细胞质 细胞器细胞器 细胞器细胞器(organelle) 是由原生质特化形成的，具有一定形态、担负特定生理功能的亚细胞结构。(cytoplasm)1 1、质体、质体(plastid) 与同化产物的合成、积累和贮藏相关的一类细胞器，具与同化产物的合成、积累和贮藏相关的一类细胞器，具双层膜的结构。植物细胞特有的细胞器。双层膜的结构。植物细胞特有的细胞器。 （1 1）叶绿体）叶绿体(chloroplast)（含叶绿素）光合作用光合作用 外膜、内膜、基质、基质片层、基粒 含少量DNA、核糖体 （2 2）白色体）白色体 造粉体造粉体（积累淀粉） 造油体造油体（贮藏脂肪） 造蛋白体造蛋白

7、体（积累蛋白质） （3 3）有色体）有色体 含胡萝卜素、叶黄素含胡萝卜素、叶黄素 质体的相互转化质体的相互转化2 2、线粒体、线粒体(mitochondron) 呼吸作用呼吸作用 “ “动力工厂动力工厂” 具双层膜，内膜向内折叠形成嵴具双层膜，内膜向内折叠形成嵴 含少量含少量DNADNA、核糖体、核糖体3 3、内质网、内质网（endoplasmic reticulum 缩写为 ER ） 单层膜构成的网状结构单层膜构成的网状结构 粗面内质网粗面内质网（rER,表面上有核糖体） 光面内质网光面内质网（sER,表面上无核糖体） 生理功能：生理功能： “分室分室”作用；作用； 物质的合成、积累和运输；

8、物质的合成、积累和运输； 形成其他一些细胞器形成其他一些细胞器4 4、高尔基体、高尔基体（Golgi body, dictyosome） 由由3-73-7个扁平的单层膜的囊堆叠而成个扁平的单层膜的囊堆叠而成 功能：物质的累积、加工、转运、贮存功能：物质的累积、加工、转运、贮存 在植物细胞分裂时参与细胞壁的形成在植物细胞分裂时参与细胞壁的形成 在根冠细胞中分泌粘液在根冠细胞中分泌粘液5 5、溶酶体和圆球体、溶酶体和圆球体 单层膜的泡状结构，含多种水解酶单层膜的泡状结构，含多种水解酶 功能：消化作用功能：消化作用 圆球体是由半单位膜构成的泡状结构，除水解酶圆球体是由半单位膜构成的泡状结构，除水解酶

9、外，还含多种脂肪酶。外，还含多种脂肪酶。 生理功能：积累、贮藏脂肪生理功能：积累、贮藏脂肪6 6、微、微 体体 单层膜构成的泡状结构单层膜构成的泡状结构 过氧化物酶体过氧化物酶体参与光呼吸参与光呼吸 乙醛酸循环体乙醛酸循环体参与乙醛酸循环，参与乙醛酸循环， （将脂肪转化为糖类）（将脂肪转化为糖类）7 7、液、液 泡泡 液泡液泡 液泡膜液泡膜 细胞液细胞液 功能：功能： 渗透调节；贮藏；消化作用渗透调节；贮藏；消化作用8 8、微管、微管 微管微管由两种球蛋白构成的中空的管状结构由两种球蛋白构成的中空的管状结构 支持作用，构成细胞骨架支持作用，构成细胞骨架 参与形成纺锤丝、鞭毛参与形成纺锤丝、鞭毛

10、 中等纤丝中等纤丝 微丝微丝细胞运动细胞运动微管、中等纤丝和微丝三者合称为细胞骨架细胞骨架或微梁系统微梁系统。9 9、核糖体、核糖体（ribosome）（核蛋白体） 由两个亚基（亚单位）构成，分布在胞基质中和粗面由两个亚基（亚单位）构成，分布在胞基质中和粗面内质网表面。内质网表面。 粗面内质网上的核糖体合成的分泌蛋白排出细胞外；粗面内质网上的核糖体合成的分泌蛋白排出细胞外；胞基质中的核糖体合成的蛋白质留存于细胞内。胞基质中的核糖体合成的蛋白质留存于细胞内。 亚基由一个亚基由一个rRNArRNA结合一个蛋白质分子构成。结合一个蛋白质分子构成。 生理功能：合成蛋白质生理功能：合成蛋白质（三）细胞核

11、（三）细胞核(nucleus)原核细胞原核细胞(prokaryotic cell)(prokaryotic cell)与与真核细胞真核细胞(eukaryotic cell)(eukaryotic cell) 核被膜核被膜 双层膜，具核孔 核仁核仁合成合成 rRNArRNA 核基质核基质 染色质染色质(chromatin)染色体染色体(chromosome) 细胞核细胞核 四、细胞壁四、细胞壁(cell wall) 1 1细胞壁的分层细胞壁的分层 胞间层胞间层(中层中层)由果胶质组成由果胶质组成 初生壁初生壁由纤维素构成骨架，半纤维素、果胶质等参与形成由纤维素构成骨架，半纤维素、果胶质等参与形成

12、 次生壁次生壁由纤维素构成骨架，半纤维素、木质素等参与形成由纤维素构成骨架，半纤维素、木质素等参与形成 2 2细胞壁的特化细胞壁的特化 木化木化（木质素） 角化角化（角质） 栓化栓化（木栓质） 矿化矿化（Si、Ca） 3 3纹孔和胞间连丝纹孔和胞间连丝 初生纹孔场初生纹孔场(primary pit field)： 细胞的初生壁上一些较薄的区域。细胞的初生壁上一些较薄的区域。 胞间连丝胞间连丝(plasmodesma)： 穿过相邻细胞的细胞壁的原生质细丝。穿过相邻细胞的细胞壁的原生质细丝。纹孔和胞间连丝的存在使多细胞生物成为一个统一的整体。纹孔和胞间连丝的存在使多细胞生物成为一个统一的整体。五、

13、植物细胞的后含物五、植物细胞的后含物 后含物后含物 是指植物细胞中的贮藏物质、次生代谢是指植物细胞中的贮藏物质、次生代谢产物和废物。产物和废物。 1 1淀粉淀粉（以淀粉粒形式存在） 2 2蛋白质蛋白质（以糊粉粒形式存在） 3 3油和脂肪油和脂肪 4 4晶体、丹宁、色素晶体、丹宁、色素（如花青素）、生物碱、有机酸等、生物碱、有机酸等第三节第三节 细胞的增殖细胞的增殖一、细胞周期一、细胞周期(cell cyccle) 1 1间期间期: DNA: DNA合成合成 复制前期（复制前期（G G1 1）、复制期（）、复制期（S S）、复制后期（）、复制后期（G G2 2） 2 2分裂期（分裂期（M M）

14、3 3细胞周期的时间：（小时）细胞周期的时间：（小时）G1SG2M合计合计蚕豆根尖细胞蚕豆根尖细胞493.5218.5紫鸭趾草根尖细胞紫鸭趾草根尖细胞110.52.5317.0紫露草根尖细胞紫露草根尖细胞410.82.72.520二、有丝分裂二、有丝分裂（mitosis) ( 间接分裂间接分裂indirect division）特点特点：（1）细胞分裂过程中出现染色体和纺锤丝；细胞分裂过程中出现染色体和纺锤丝； （2）两个子细胞中染色体数目与母细胞相等。）两个子细胞中染色体数目与母细胞相等。有丝分裂的过程：有丝分裂的过程： （1）细胞核分裂）细胞核分裂 前期前期出现染色体，前期末核膜、核仁消失

15、出现染色体，前期末核膜、核仁消失 中期中期染色排列在赤道面上染色排列在赤道面上 后期后期两个染色单体分别移向纺锤体的两极两个染色单体分别移向纺锤体的两极 末期末期染色单体到达两极，核膜、核仁出现染色单体到达两极，核膜、核仁出现 （2）细胞质分裂）细胞质分裂三、无丝分裂三、无丝分裂(amitosis) （直接分裂直接分裂direct division）特点：特点： 分裂过程中不出现染色体和纺锤丝；分裂分裂过程中不出现染色体和纺锤丝；分裂速度快，消耗能量少。速度快，消耗能量少。方式：方式：横缢、出芽横缢、出芽（发生在种子植物胚乳的形成；愈伤组织的细胞分（发生在种子植物胚乳的形成；愈伤组织的细胞分裂

16、；原核细胞的分裂裂；原核细胞的分裂）四、减数分裂四、减数分裂(meiosis)减数分裂的特点：减数分裂的特点： （1 1）母细胞进行连续两次分裂，而染色体只复制一）母细胞进行连续两次分裂，而染色体只复制一次，形成的次，形成的4 4个子细胞所含的染色体数目比母细胞减少了个子细胞所含的染色体数目比母细胞减少了一半。一半。 （2 2）同源染色体之间发生基因重组，引起后代的变）同源染色体之间发生基因重组，引起后代的变异，使后代对外界环境条件的变化有更大的适应性。异，使后代对外界环境条件的变化有更大的适应性。与植物的有性生殖过程相联系的细胞分裂方式与植物的有性生殖过程相联系的细胞分裂方式 花粉母细胞花粉

17、母细胞 花粉粒花粉粒 胚囊母细胞胚囊母细胞 胚胚 囊囊减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂的过程：减数分裂的过程： 1 1减数分裂减数分裂I I （1 1）前期）前期I I 细线期细线期 偶线期偶线期同源染色体配对 粗线期粗线期染色体片断交换 双线期双线期同源染色体分离 终变期终变期 （2 2）中期）中期I I （3 3）后期）后期I I （4 4）末期）末期I I 2 2减数分裂减数分裂 前期前期 中期中期 后期后期 末期末期五、细胞的生长和分化五、细胞的生长和分化（一）细胞的生长（一）细胞的生长（二）细胞的分化（与（二）细胞的分化（与脱分化脱分化） 在植物的个体发育过程中，细胞在形态、

18、结构和功能在植物的个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能上发生改变的过程称为上发生改变的过程称为细胞分化细胞分化(cytodifferentiation)。 细胞分化受环境因素、植物激素和细胞间相互作用等因素的影响。 脱分化脱分化(dedifferentiation) 是指已分化的细胞在一定因是指已分化的细胞在一定因素作用下恢复分裂能力，重新具有分生组织细胞特性的过素作用下恢复分裂能力，重新具有分生组织细胞特性的过程。程。（三）细胞全能性（三）细胞全能性（19021902年德国植物学家年德国植物学家 Haberlandt Haberlandt 首先提出这一概念）首先提出这一概念） 细胞全能性细

19、胞全能性(totipotency) 是指有机体内大多数的是指有机体内大多数的生活细胞，在一定条件下发育成完整有机体或分化为生活细胞，在一定条件下发育成完整有机体或分化为任何细胞的潜在能力。任何细胞的潜在能力。 细胞全能性的概念为细胞全能性的概念为组织培养组织培养、克隆、克隆（clone）等等生物技术生物技术(biological technique 简称 BT)奠定了理论和奠定了理论和实践基础。实践基础。第四节第四节 细胞的衰老与死亡细胞的衰老与死亡 细胞死亡的形式：坏死性死亡和编程性死亡。细胞死亡的形式：坏死性死亡和编程性死亡。 坏死性死亡坏死性死亡（necrosis）：是由于某些外界因素，

20、如物理、：是由于某些外界因素，如物理、化学损伤和生物侵袭造成的非正常死亡。化学损伤和生物侵袭造成的非正常死亡。 细胞编程性死亡细胞编程性死亡（programmed cell death，简称PCD）：或称：或称细胞凋亡细胞凋亡（apoptosis），是在一定生理或病理条件下，遵循，是在一定生理或病理条件下，遵循自身的程序，主动结束其生命的过程，是正常的生理性死自身的程序，主动结束其生命的过程，是正常的生理性死亡，是基因程序性活动的结果。亡，是基因程序性活动的结果。 1972年，Ken,Wyllie和Gurie等首次提出了编程性死亡的概念。细胞编程性死亡特征细胞编程性死亡特征 细胞编程性死亡的主

21、要特征是细胞的有序降解，包括细胞质和细胞核的凝聚、收缩，染色质边缘化，成月牙型或环型，染色质DNA断裂成DNA片断，核质出泡。（植物细胞的编程性死亡，其染色质凝缩成球形，不边缘化，有细胞壁加厚和质壁分离现象。） 已知有已知有PCD的细胞、组织：的细胞、组织： 在生长过程中，导管细胞、糊粉层细胞、根冠细胞在生长过程中，导管细胞、糊粉层细胞、根冠细胞等的发育等；在生殖过程中，不需要的生理原基（如单等的发育等；在生殖过程中，不需要的生理原基（如单性雄花的雌蕊原基）、雄性不育系的败育小孢子（水稻性雄花的雌蕊原基）、雄性不育系的败育小孢子（水稻、玉米）、胚囊中某些大孢子的退化、花药绒毡层的解、玉米）、胚

22、囊中某些大孢子的退化、花药绒毡层的解体等；在植物与环境的相互作用中，缺氧条件下植物形体等；在植物与环境的相互作用中，缺氧条件下植物形成通气组织的过程等。成通气组织的过程等。 编程性细胞死亡是生物体在生长发育和对环境信号做出编程性细胞死亡是生物体在生长发育和对环境信号做出反应的过程中发生的积极的死亡，是一种有选择地除去不需反应的过程中发生的积极的死亡，是一种有选择地除去不需要细胞的生理性死亡过程，有重要的进化意义。要细胞的生理性死亡过程，有重要的进化意义。植物细胞的形态植物细胞的形态DNA的结构模型的结构模型细胞膜的模型细胞膜的模型生物膜模型生物膜模型 1925年，E.Gorter 和 F.Gr

23、endel 用有机溶剂抽提人的红细胞质膜的膜脂成分，并测定膜脂单层分子在水面的铺展面积，发现它为红细胞表面积的2倍，提出了质膜是由双层脂分子构成的。 1935年，H.Davson 和 J.F.Danielli 提出“蛋白质-脂类蛋白质”的三明治式的质膜结构模型。 1959年，J.D.Robertson 提出了单位膜模型。 1972年，S.J.Singer 和 G.Nicolson 提出了流动镶嵌模型。 1975年,Wallach 提出晶格镶嵌模型。 叶绿体的超微结构叶绿体的超微结构叶绿体的个体发育叶绿体的个体发育白色体的类型与功能白色体的类型与功能质体的转化质体的转化线粒体的超微结构线粒体的超

24、微结构内质网的亚显微结构内质网的亚显微结构高尔基体的超微结构高尔基体的超微结构微管的模型微管的模型微管、微丝与中等纤丝微管、微丝与中等纤丝细胞内微梁系统的立体观细胞内微梁系统的立体观核糖体的模型核糖体的模型细胞核的构造细胞核的构造染色质丝的结构（示核小体）染色质丝的结构（示核小体）原核细胞与真核细胞的比较原核细胞与真核细胞的比较 原核细胞原核细胞 真核细胞真核细胞细胞大小细胞大小 很小（很小（1-101-10微米）微米） 较大（较大（10-10010-100微米）微米）细胞核细胞核 无核膜（称无核膜（称“类核类核”） 有核膜有核膜遗传系统遗传系统DNADNA不与蛋白质结合，不与蛋白质结合， DNADNA与蛋白质结合成与蛋白质结合