高中生物奥赛精品课件-植物学部分-植物细胞与组织.ppt

1、,植物生物学,第一章 植物细胞与组织,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； 特化的细胞分工合作，共同完成复杂的生命活动 细胞是生殖和遗传的基础与桥梁；具有相同的遗传语言； 细胞是生物体生长发育的基础；,细胞是生命的基本结构单位，绝大多数生物是由细胞组成的；,细胞的基本概念,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 细胞的形态多样，球形、多面体、立方体、长形等,第一节 植物细胞的形态与结构,植物细胞的基本结构,细胞壁 (cell wall),细胞,原生质体 (protoplast),细胞质,细胞核,质膜,细胞的显微及超微结构,

2、显微结构指在光学显微镜下观察到的结构。 超微结构指在电子显微镜下观察到的结构，也称亚显微结构。,光镜,电镜,电镜,原生质体,细胞核（nuclear）,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,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 (nuclear pore),内核膜,核基质：染色质和核仁都被液态的核基质所包围。,细胞质 细胞质基质 细胞器 后含物,细胞器：细胞质中具有一定 形态结和功能的结构,核糖体、溶酶体、液泡

3、、微管、微丝等,质体：与糖类合成和储藏有关,质体,有色体,叶绿体,白色体,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。储藏淀粉的称为淀粉体，储藏蛋白质的称为蛋白体，储藏脂肪的称为造油体,前质体,叶绿体,白色体,有色体,光,黑暗,光,失去叶绿素,光,如发育中的番茄,最初含有白色体,以后转变为叶绿体,最后失去叶绿素而转化成有色体,果实的颜色也随着变化. 胡萝卜根的有色体暴露于光下,就可发育为叶绿体,质体是由原（前）质体(proplast)发育而来：,线粒体三维结构图解,线粒体,内

4、质网:细胞质内由膜组成的一系列片状的囊腔和管腔,彼此相通形成一个隔离于细胞基质的管道系统,糙面内质网 （rough） 光面内质网 （smooth）,细胞内的通讯系统、运输、合成,高尔基体 是一些聚集的扁的小囊和小泡。是细胞分泌物的加工和包装场所，最后形成分泌泡将分泌物排出体外。高尔基体还与植物分裂时的新细胞壁的形成有关（有丝分裂形成新细胞壁的过程中，可以看到大量的高尔基体）。,液泡（vacuole）：细胞代谢产物的储藏场所,细胞液（cell sap）,液泡,液泡 被一层液泡膜(tonoplast)所包被，膜内充满细胞液(cell sap)，主要有水分、糖、单宁（茶叶和柿子中含量多，具涩味，破损

5、后伤口很快变成黑色）、有机酸、植物碱、花色素、无机盐等。 液泡中含有花色素(主要是花青素anthocyanidin),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（牵牛花早晨为蓝色，以后渐转红色） 渗透调节；贮藏；消化 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,溶酶体 是单层膜小泡，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，消化细胞碎渣和从外界吞入的颗粒。,微体（micribady）：单层膜 过氧化物酶体与叶绿体和线粒体配合,圆球体（spherosome）：半单

6、位膜 脂肪的储藏和水解,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期中，含丰富蛋白质，可运动，与细胞代谢密切相关,细胞壁 包围在原生质体外的坚韧外壳 保护、支持作用,细胞壁,组成： 胞间层(中层）：存在于细胞壁的最外边主要成果胶 初生壁：细胞停止生长前原生质体分泌形成的主要成分纤维素 、半纤维素和果胶。 次生壁（三层）细胞停止生长后，在初生壁内侧继续积累的细胞壁层。主要成分纤维素 、少量半纤维素、木质素,初生壁 次生壁,胞间层,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

7、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,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,胞间连丝(plasmodesmata),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,细胞间的联系,胞间连丝 (plasmodesma):贯穿于细胞壁之间并密集发生于纹孔场和纹孔膜上，沟通细胞之间的连丝 胞间连丝是细胞

8、原生质体间进行物质运输和信号传导的桥梁,纹孔场及纹孔,纹孔场：初生壁上的一些非常薄的区域 纹孔：次生壁形成时在纹孔场不被次生壁物质覆盖，形成的凹陷区域 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,胞间层,初生壁 次生壁,初生纹孔场,细胞分化过程中细胞壁的变化,后含物,（一）贮藏的营养物质 1、淀粉(starch): 形式：以颗粒状态存在，称为淀粉粒(starch grain) 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）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） 单

9、粒淀粉粒：只有一个脐点 复粒淀粉粒：有2个以上脐点，每个脐点有各自的轮纹 半复粒淀粉粒：2个以上脐点，各脐点除有本身的轮纹外，还有共同的轮纹包围,2、蛋白质,形式：拟晶体，其晶体与无机盐结晶不同，常呈方形，因此叫拟晶体；糊粉粒：由一层膜包裹成的圆球状颗粒 鉴定：于双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应,3、脂肪和油类,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染成橘黄色或苏丹染成红色,（二）生理活性物质,含量很少，但对细胞生命活动起着非常重要作用的物质，统称为生理活性物质 酶、维生素、植物激素、杀菌素等 保证细

10、胞内一切生化反应的正常进行；调节和控制植物生长、发育、繁殖以至遗传、变异等一系列生命活动过程,（三）其它物质,糖类、有机酸、单宁、花青素、植物碱、精油、晶体等 植物细胞内的晶体主要是草酸钙晶体，稀碳酸钙晶体，存在于液泡中 单晶：棱柱状或角锥状 针晶：针状，常聚集成束 簇晶：球状，由许多单晶联合形成，每个单晶的尖端都突出于晶簇的表面,细胞的新陈代谢,一切生命活动都是在细胞中进行的 生物体内进行的全部的物质和能量的变化总称为新陈代谢 同化作用：生物从外界摄入营养物质合成为生物自身的物质并贮存能量的过程 异化作用：生物体不断地将自身的某些物质分解，释放能量，并将最终代谢产物排出的过程,细胞与外界环境

11、的物质交换,植物细胞吸水主要有2种方式： 未形成液泡的细胞，靠吸涨作用吸水 液泡形成以后，细胞主要靠渗透性吸水,植物细胞对水分的吸收,植物细胞的全能性（totipotency） 指植物体的每一个活细胞都有一套完整的基因组，并具有发育成完整植株的潜在能力,植物细胞的生长、分化与 组织形成,植物细胞生长和发育细胞体积和重量不可逆增加的过程，是 植物个体生长的基础,植物细胞分化,执行不同功能的细胞在其形态、结构和功能上表现出各种变化和特化的过程（cell differentiation）,细胞分化,细胞在形态、结构和功能上的特化过程，称为细胞分化 分化常是可逆的，分化细胞逆转为不分化细胞，称为脱分化

12、 植物的个体发育是植物细胞不断分裂、生长和分化的结果 在系统发育上，植物越进化，细胞分化越剧烈分工越细致，植物体结构也越复杂 细胞分化的基因表达与调控，是当今发育生物学研究的热点和中心问题之一,植物的组织和组织系统,在植物体中，具有相同来源的细胞(由一个细胞或同一群有分裂能力的细胞)分裂、生长与分化形成的细胞群称为组织(tissue) 仅由一种细胞类型构成的组织叫简单组织 由多种类型细胞构成的组织叫复合组织 由不同的组织按一定的规律构成了器官(organ),植物组织的类型,分生组织：由具分裂能力、未完全分化的、幼嫩的细胞组成的组织 成熟组织：由分生组织衍生的细胞，经过生长、分化形成的其它各种组

13、织，也称为永久组织薄壁组织、保护组织、机械组织、输导组织和分泌结构,分生组织,概念：植物体内具有持续或周期性分裂能力的细胞群称为分生组织 类型： 按在植物体上的位置分： 顶端分生组织 侧生分生组织 居间分生组织,概念：植物体内具有持续或周期性分裂能力的细胞群称为分生组织 类型： 按在植物体上的位置分： 顶端分生组织 侧生分生组织 居间分生组织,顶端分生组织,位置：位于根、茎及其分枝的顶端 作用功能：使根、茎不断伸长,并在茎上形成侧枝和叶。茎顶端分生组织最后还将产生生殖器官 细胞特征：小而等径，薄壁，核位于中央并占较大体积,液泡小而分散,原生质浓厚，无后含物,侧生分生组织,位置：根茎侧面靠近边缘

14、的位置，包括形成层和木栓形成层 作用功能：使根茎不断增粗。木栓形成层的活动使长粗的根茎表面或受伤的器官表面形成新的保护组织 细胞特征：细胞大部分呈长梭形，原生质体高度液泡化，细胞质不浓厚。分裂活动具明显周期性 注意：在没有加粗生长的单子叶植物中，没有侧生分生组织。草本双子叶中活动微弱或根本不存在,居间分生组织,位置：是顶端分生组织在上述器官中局部区域的保留 作用功能：能使上述器官伸长 活动特点：细胞持续分裂活动的时间短，分裂一定时间后，所有细胞都转变为成熟组织,小麦拔节，葱、蒜、韭菜的叶子剪去，上部还能继续伸长，这是因为居间分生组织活动的结果。落花生由于雌蕊柄基部居间分生组织的活动而能把开花后

15、的子房推入土中。,按发生来源分,原分生组织： 位置：位于根、茎最前端，由没有分化的、最幼嫩的、终生保持分裂能力的胚细胞所组成(即由胚胎遗留下来的最早的分生组织) 细胞特征：体积小，核相对较大，细胞质浓厚，多为等径的多面体,初生分生组织,位置：位于根、茎的顶端，由原分生组织刚刚衍生的细胞所组成，在原分生组织的下方 特点：细胞在形态上出现了最初的分化，细胞仍然具有很强的分裂能力，但没有原分生组织那样旺盛，因此是一种边分裂，边分化的组织，是由分生组织向成熟组织过渡的组织,次生分生组织,是由已经成熟的组织细胞，经过脱分化恢复分裂能力形成的分生组织，因此叫次生分生组织 位置：存在于根、茎的形成层和木栓形

16、成层中；特别是木栓形成层是典型的次生分生组织,注意：,原分生组织和初生分生组织分裂的结果使器官伸长，次生分生组织的分裂结果使器官增粗 凡是由根尖、茎尖的初生分生组织细胞分裂、分化形成的成熟组织，都称初生组织 凡是由形成层等次生分生组织的细胞所产生的成熟组织都叫次生组织 把、两种分类方法结合起来看：顶端分生组织包括原分生组织和初生分生组织，而侧生分生组织一般属于次生分生组织,成熟组织,概念：由分生组织衍生的细胞，经生长、分化，形成的其它各种组织，称为成熟组织 注意：成熟程度是相对的，并非一成不变，如薄壁组织有时能进一步特化为另一种组织；有时成熟组织也可脱分化成分生组织 类型：按功能分为保护组织、

17、薄壁组织、机械组织、输导组织和分泌结构,保护组织,概念：覆盖于植物体表起保护作用的组织 功能：减少体内水分蒸腾，控制植物与环境的气体交换，防止病虫害侵袭和机械损伤等 类型：根据来源及形态结构的不同分为两类： 表皮： 来源：由初生分生组织细胞分化而成 位置：覆盖在幼嫩器官的表面 结构特征：一般只有一层细胞，彼此紧密嵌合，无胞间隙，外壁加厚并覆盖一层角质膜；有些在角质膜外还覆盖有蜡质(蜡被,呈白霜状),电镜下角质膜可分为二层结构： 角质层(外面一层)：由角质组成，有时含有蜡质 角化层(内层)：由纤维素和角质组成 表皮包括多种类型的细胞，其结构和功能各不相同 表皮细胞：呈各种形状的扁平体，外壁有角质

18、膜，排列紧密，除分布其间的气孔外无胞间隙；一般不含叶绿体但常有白色体和有色体。有些植物有23层表皮细胞称为复表皮 根表皮细胞的壁和角质层都很薄，一些细胞特化为根毛行吸收功能，因此又叫吸收组织,气孔器,气孔：窄缝状开口 保卫细胞：气孔两侧肾形或哑铃形的特殊细胞，细胞中含叶绿体，细胞壁不均匀增厚(内侧壁厚)，与气孔开关有关 副卫细胞：有些在保卫细胞外还特化出二个或多个和表皮细胞不同的细胞，协助气体交换和水分蒸腾,表皮附属物： 有些植物的表皮是光滑的无任何突出部分，如菠菜 许多植物的部分表皮细胞向外突出延长，形成各种毛状附属物，又叫表皮毛 加强表皮的保护作用减少水分蒸腾,免遭动物采食。还有分泌、散布

19、种子等作用。棉花是重要纺织原料 毛的形态、类型，表皮的结构，角质膜的纹饰等均可作为植物分类的鉴别依据 表皮存在时间： 仅有初生生长(无加粗生长)的草本植物的表皮终生起作用；没有次生生长的器官叶、花和果实的表皮到器官死亡为止 具加粗生长的根茎表皮会因器官的增粗而破坏，其保护功能由次生保护组织周皮所取代,周皮,来源：由侧生分生组织木栓形成层形成 位置：位于有加粗生长的根茎表面 组成：木栓形成层平周分裂,向外细胞分化形成木栓层,向内分化成栓内层。木栓层、木栓形成层和栓内层合称周皮 木栓层： 具多层细胞,细胞扁长方形,按半径线整齐排列,无胞间隙,壁厚且强烈栓质化,成熟后原生质体解体,细胞腔内充满空气

20、不透水、不透气、不导热、质地轻、具弹性，抗腐蚀 木栓形成层：次生分生组织 栓内层：12层生活的薄壁细胞，壁没有栓质化，细胞按半径线整齐排列(依此与皮层细胞区别开来） 皮孔：为突出周皮的裂缝(通气结构),周皮,内皮层,薄壁组织,是构成各器官最基本的组织，也是进行各种代谢活动的重要组织，在植物体内占有最大体积，故也叫基本组织 结构特点：具薄的初生壁而得名；胞间隙发达；常为等径的多面体细胞；具生活的原生质体，液泡较大 分化程度较低，在创伤愈合、形成不定根、不定芽及嫁接愈合时，薄壁组织可脱分化转变为分生组织；也参与侧生分生组织形成层和木栓形成层的发生,同化组织： 营光合作用的薄壁组织，称为同化组织 特

21、点：细胞含有大量叶绿体，行光合作用合成有机物质 部位：存在于植物体的一切绿色部分叶肉、嫩茎等,贮藏组织,贮藏大量营养物质的组织称为贮藏组织 特点：细胞内充满贮藏的营养物质 部位：存在于各类贮藏器官中块根、块茎、球茎、鳞茎、果实、种子等；根茎皮层和髓及其它薄壁组织也有贮藏功能 贮水组织 贮藏水分的组织 特点：细胞较大，具较大的中央大液泡，可贮存大量水分备用 多存在于旱生植物的肉质植物体内,通气组织 具有大量细胞间隙的薄壁组织称为通气组织 水生植物的根茎薄壁组织有较大的胞间隙，形成气腔或气道，它们在体内形成一个相互贯通的通气系统，使生于水下的器官得到氧气,吸收组织 根尖表皮细胞向外突出形成根毛，行

22、吸收功能，故称为吸收组织,机械组织,对植物体具有支持作用和加固作用的组织（相当于水泥建筑中的钢筋骨架） 细胞特点： 细胞壁局部或全部加厚，起机械支持的作用 细胞多成束存在，且排列紧密，起加固的作用,厚角组织,细胞为长柱形，壁不均匀加厚，有两种情况： 通常在几个细胞邻接处的角隅处加厚，故称厚角组织 有些植物是细胞的切向壁（弦向壁）加厚 存在于植物的幼茎、叶柄、叶片、花柄等部位，而且总是分布于器官的外围，或直接在表皮下，或与表皮只隔开几层薄壁细胞 在器官形成过程中，厚角组织出现较早，是正在生长的茎叶的支持组织,厚壁组织,细胞具均匀加厚的次生壁，常木质化；细胞成熟时，原生质体死亡分解，成为只留有细胞

23、壁的死细胞 a.石细胞： 单个散生或聚集成簇，也可连续成片分布于茎、叶、果实和种子中，有增加器官硬度和支持的作用,b.纤维,两头尖细梭形的细长细胞，长是宽的101000倍，壁强烈次生增厚，但有的不木质化，有的强烈木质化；纹孔较石细胞稀少，呈缝隙状；成熟时原生质体解体，细胞腔狭窄，但旱生植物纤维具生活的原生质体 广泛存在于植物体各部分，排列紧密，无细胞间隙，并聚集成束，成为植物体内的坚强支柱 根据所处位置，可分为木纤维和韧皮纤维两类： 木纤维：存在于木质部中，较短，坚硬而缺少弹性，脆而易断，不宜作纺织原料，但可造纸或作人造纤维 韧皮纤维：存在于韧皮部中，细胞壁极厚，富含纤维素，坚韧而有弹性，是良

24、好的工业原料(其工业价值取决于细胞长度和细胞壁含纤维素的程度),输导组织,木质部:由导管分子、管胞、纤维、薄壁细胞等组成，前两者是厚壁的管状细胞，无生活的原生质体，壁上有环纹、螺纹、梯纹、网纹和孔纹等木质化增厚 a.管胞：,细胞狭长，两端尖细，上下二细胞的端部紧密重叠，水分通过管壁上的纹孔依次向上运送 裸子植物和蕨类植物只有管胞，而无导管；被子植物中也有管胞，但含量少，不起主要作用 系统发育过程中，管胞向两个方向演化：,细胞壁更加增厚，特化为只营支持功能的木纤维 细胞端壁溶解，特化为专营输导功能的导管分子,b. 导管分子,导管分子的端壁上形成一个或几个大的孔称为穿孔，具穿孔的端壁特称穿孔板，导

25、管分子以端壁纵向连接而成导管 导管管径较管胞粗大，又以穿孔直接沟通，因此，导管比管胞具较高运水效率 存在于被子植物木质部中,c.木薄壁细胞,木质部中的薄壁细胞称木薄壁细胞 发育后期壁常木质化，细胞中含淀粉和结晶，具贮藏功能,韧皮部,组成：筛管分子或筛胞、伴胞、韧皮纤维、薄壁细胞等,a.筛管分子,管状细胞，纵向连接形成筛管 只具初生壁，上下端壁上有许多小孔称筛孔，具筛孔的端壁特称筛板,筛管 伴胞,a.筛管分子,筛管分子的侧壁上有许多特化的初生纹孔场，称为筛域，与相邻细胞进行物质交换,a.筛管分子,筛管分子具生活的原生质体,但成熟后核消失 具特有结构P蛋白体，通常分散在细胞质中，受干扰时聚集到筛孔

26、处形成粘液塞,b.伴胞,筛管分子旁边有一或几个细长、两端尖锐，并高度特化的薄壁细胞，称为伴胞，其原生质浓厚，有明显的核和丰富的细胞器，呼吸旺盛,筛管 伴胞,b.伴胞,伴胞功能： 运输物质，有些双子叶植物中伴胞发育成了传递细胞,c.筛胞,裸子植物和蕨类植物中一般没有筛管，完成有机物质运输功能的是筛胞 与筛管分子的区别是：原生质体中无无P蛋白体，细胞壁上只有筛域而无筛板，筛胞之间以侧壁上的筛域相通，进行物质运输,d.韧皮薄壁细胞 常含有结晶和各类贮藏物，主要起贮藏和横向运输的作用,维管组织 木质部和韧皮部的组成中分别以具有输导功能的管状分子导管分子、管胞，和筛管分子或筛胞为主，所以形态学上，将木质部和韧皮部称为维管组织,分泌结构（组织）,植物体内有些细胞可产生一些特殊的物质，如蜜汁、黏液、挥发油、树脂、乳汁等，并把它们排出体外或积存在体内，这种现象称为分泌，凡是能产生分泌物质的细胞或细胞组合称为分泌结构,外部的分泌结构：腺表皮、腺毛、蜜腺和排水器 内部的分泌结构：分泌细胞、分泌腔(道)、乳汁管,c.蜜腺,分泌蜜汁的腺体，存在于虫媒