1、第一章 植物的細胞和組織第一節(jié) 植物細胞的形態(tài)結構,一、細胞的發(fā)現(xiàn)和細胞學說,細胞是構成植物體的基本單位 有機體除病毒外，都是由單個或多個細胞構成的。細胞是生命活動的基本結構與功能單位。,1 細胞的發(fā)現(xiàn) 1665年，英國的Robert Hooke利用自制的顯微鏡觀察軟木薄片（木栓），發(fā)現(xiàn)很多象蜂房樣的小室，他把這種小室命名為cell-細胞。,3.細胞學說 德國植物學M.J.Schleiden 和動物學家M.J.Schwann二人于18381839年間提出的。細胞學說認為，細胞是有機體，動、植物都是這些有機體的集合物，它們按照一定的規(guī)則排列在動、植物體內(nèi)。細胞學說第一次明確地指出了細胞是一切動、

2、植物結構單位的思想，從理論上確立了細胞在整個生物界的地位，把自然界中形形色色的有機體統(tǒng)一了起來。,二 植物細胞的形狀和大小,（一）植物細胞的形狀,形狀多樣。在均勻組織內(nèi)，一個典型的、未經(jīng)分化的薄壁細胞是14面體,執(zhí)行功能的細胞形狀特化,（二）植物細胞的大小 大小差異很大,最小的支原體細胞直徑只有,細胞體積小的原因： 細胞大小受細胞核控制范圍制約 細胞體積小，相對表面積大，對物質(zhì)的迅速交換和轉運都比較有利。 一般生理活躍的細胞常常較小，代謝活動弱的細胞，則往往較大。,0.1m,種子植物中,一般的細胞直徑為10m-100m (1mm=1000m),顯微結構和亞顯微結構 顯微結構：在光學顯微鏡下呈現(xiàn)

3、的細胞結構.(光學顯微鏡的分辨率不超過0.2um有效放大倍數(shù)一般不超過1200倍) 亞顯微結構：在電子顯微鏡下看到的更為精細的結構稱為亞顯微結構或超微結構(供生物學研究的電鏡放大倍數(shù)在20萬倍以上，分辨率可達0.2-0.3nm )(1um=1000nm ),三 植物細胞的結構:,胞間層 細胞壁初生壁 次生壁,原生質(zhì)體,質(zhì)膜 細胞核細胞質(zhì),細胞器 胞基質(zhì),（一）原生質(zhì)體 1 概念： 原生質(zhì)體:是生活細胞內(nèi)全部具有生命的物質(zhì)的總稱,一般由細胞膜、細胞質(zhì)和細胞核三部分組成,是細胞各類代謝活動的主要場所。,2 植物原生質(zhì)體的組成,洋蔥表皮細胞顯微結構,細胞質(zhì),質(zhì)膜 細胞核,細胞器 胞基質(zhì),原生質(zhì)體,(

4、1) 質(zhì)膜 原生質(zhì)體表面的一層薄膜。電子顯微鏡下三層結構：兩側的暗帶，中間夾著一個明帶，明帶的主要成分是類脂，暗帶的主要成分是蛋白質(zhì)。,這種在電子顯微鏡下顯示出由三層結構組成為一個單位的膜稱為單位膜,質(zhì)膜的主要功能： 控制細胞和環(huán)境間的物質(zhì)交換,為細胞生命活動提供穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境 主動運輸,細胞識別,細胞內(nèi)外信號傳遞等過程中具有重要作用.,生物膜的結構：膜的流動鑲嵌模型S.J.Singer and G.Nicolson 1976 (fluid mosaic model) 蛋白質(zhì)流動鑲嵌在磷脂雙分子層中,（2）細胞核： 數(shù)目：1個細胞多1個核 位置：幼時中央，成熟靠近細胞壁 結構：,核膜,核仁,染色

5、質(zhì),核基質(zhì),核膜:由基本平行的內(nèi)層膜、外層膜兩構成。兩層膜的間隙稱為核周隙也稱核周腔。,內(nèi)核膜的核質(zhì)面有一層由細絲交織形成的致密網(wǎng)狀結構稱為核纖層。成分為中間纖維蛋白，稱為核纖層蛋白。核纖層與細胞質(zhì)骨架、核骨架連成一個整體，一般認為核纖層為核被膜和染色質(zhì)提供了結構支架核纖層不僅對核膜有支持、穩(wěn)定作用，也是染色質(zhì)纖維兩端的附著部位。,核膜上有核孔穿通,占膜面積的8%以上.核孔內(nèi)、外核膜在孔緣相連續(xù)，核孔構造復雜，含100種以上蛋白質(zhì)，并與核纖層緊密結合成為核孔復合體，是選擇性雙向通道。功能是選擇性的大分子出入；存在電位差，對離子的出入有一定的調(diào)節(jié)控制作用。,核膜功能：使細胞核成為細胞中一個相對獨

6、立的體系，使核內(nèi)形成一相對穩(wěn)定的環(huán)境。同時，核膜又是選擇性滲透膜，起著控制核和細胞質(zhì)之間的物質(zhì)交換作用。一般認為，水離子和核苷等小分子物質(zhì)可直接通透核被膜；而RNA與蛋白質(zhì)等大分子則經(jīng)核孔出入核。,染色質(zhì),是細胞核內(nèi)易被堿性染料(如藏花紅、甲基綠)染色的物質(zhì),由DNA組蛋白、非組蛋白及少量RNA組成的細絲狀結構，是遺傳物質(zhì)的載體。當細胞進行有絲分裂時轉化成粗短的染色體。,核仁,細胞核內(nèi)非常明顯的結核，呈球狀，無膜包被，1到多個，核內(nèi)合成、加工和貯藏RNA和核糖體亞單位裝配的場所,核基質(zhì):核內(nèi)除染色質(zhì)和核仁外以蛋白質(zhì)成分為主的網(wǎng)架結構體系,布滿細胞核中. 是核的支架,與DNA復制,基因表達以及染

7、色體包裝與構建有密切關系.,細胞核功能： 儲存和傳遞遺傳信息，以及通過控制蛋白質(zhì)的合成對細胞的生理活動起重要的調(diào)節(jié)作用，是遺傳和代謝的調(diào)控中心。,(3) 細胞質(zhì)：,質(zhì)膜以內(nèi)細胞核以外的部分，由細胞器和細胞質(zhì)基質(zhì)組成。,A細胞器 散布在細胞質(zhì)內(nèi)具有一定結構和功能的微結構，包括質(zhì)體、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、核糖體溶酶體、微體、圓球體、液泡、細胞骨架。,質(zhì)體 一類和碳水化合物合成與貯藏密切有關的細胞器，是植物細胞特有的結構。根據(jù)色素不同，可分為三種類型：葉綠體、有色體和白色體 。 葉綠體：是進行光合作用的質(zhì)體，包含葉綠素、葉黃素和胡蘿卜素。 葉綠素是主要的光合色素, 能吸收和利用光能,直接 參與光

8、合作用,其他兩類 色素不直接參與光合作用 只能將吸收的光能傳遞給 葉綠素,起輔助光合作用的 功能.,葉綠體的功能：吸收利用光能,進行光合作用,葉綠體的結構:,葉綠體被膜: 雙層膜,基粒 (光反應),基質(zhì): 沒有一定結構(暗反應),基粒間膜(基質(zhì)片層),類囊體,有色體:只含胡蘿卜素和葉黃素,比例不同呈現(xiàn)黃,紅和橘黃,形狀多樣,位于花果細胞中。 功能: 輔助光合作用,積聚淀粉和脂類,在花和果有吸引傳粉昆蟲和動物及傳播種子的作用。,白色體：不含色素,無色顆粒狀,普遍存在于植物體各部分細胞，特別是貯藏細胞中較多。根據(jù)貯藏物質(zhì)不同分為造粉體（淀粉）和造油體。 功能:淀粉和脂類合成中心.,結構:有色體和白

9、色體只有雙層膜,內(nèi)部沒有發(fā)達的膜結構，不形成基粒。,質(zhì)體的發(fā)育： 在植物發(fā)育過程中質(zhì)體由前質(zhì)體分化,前質(zhì)體,葉綠體,有色體,白色體,光？,線粒體 是一些大小不一的顆粒狀、棒狀、絲狀或有分枝的細胞器,比質(zhì)體小,功能：進行呼吸作用的場所，為生命活動提供直接能量，因此，線粒體被喻為“動力工廠” 。,結構,內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 細胞質(zhì)中由一層膜圍成的管狀或囊狀腔而構成的互相溝通的網(wǎng)狀結構。,粗糙型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：膜外側附有核糖體小顆粒 光滑型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：膜外側不附有核糖體小顆粒 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能： 粗糙型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)主要功能是合成和運輸?shù)鞍踪|(zhì)光滑型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是脂質(zhì)和多糖合成的場所。,高爾基體: 由疊在一起的囊(單層膜)和其周圍大量的囊泡所組

10、成。分泌旺盛的細胞富含高爾基體。 功能：加工與分泌從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)來的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)；參與植物細胞中多糖的合成和分泌，參與新細胞壁和膜的形成。,核糖核蛋白體: 一種顆粒狀結構沒有被膜包被,主要成分是蛋白質(zhì)和RNA，在細胞中以附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面形成粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或分散在細胞質(zhì)基質(zhì)的游離狀態(tài)存在。 功能：細胞中蛋白質(zhì)合成中心。,液泡:植物特有的細胞器。,功能：滲透調(diào)節(jié)；貯藏和消化,溶酶體（0.25-0.3m）: 單層膜包圍的囊泡，內(nèi)含多種水解酶，能夠分解所有生物大分子 功能：分解代謝產(chǎn)物和細胞組分。,圓球體: (0.1-1m) 膜包裹的圓球形小體。膜只有一層暗帶，可能是單位膜的一半。 是儲藏細胞器，是脂肪積累的場

11、所。,微體(0.5m): 單層膜包被的顆粒形細胞器含氧化酶和過氧化氫酶，分為過氧化物酶體和乙醛酸循環(huán)體。過氧化物酶體分布在葉片細胞，與葉綠體線粒體共同參與光呼吸過程，乙醛酸循環(huán)體存在于含有大量脂肪的萌發(fā)種子中，對脂肪轉化為糖起重要作用。,微管和微絲: 細胞內(nèi)呈管狀或纖絲狀的細胞器，它們在細胞中相互交織，形成網(wǎng)狀的細胞支架，使細胞具有一定形狀，細胞學上稱之為“微梁系統(tǒng)”或“細胞骨架”,顯示一個細胞內(nèi)微管分布的照片,微管的組成與功能:由球狀微管蛋白裝配成長管狀結構, 維持細胞形狀、參與細胞壁形成和生長并與細胞和細胞器的運動有關如參與形成紡錘絲 微絲組成和功能：肌動蛋白和肌球蛋白。具有收縮功能，支架

12、作用，配合微管控制細胞器運動 ，進行胞質(zhì)流動。,細胞熒光顯微鏡照片 （微管呈綠色、微絲紅色、核藍色）,,B細胞質(zhì)基質(zhì) 細胞質(zhì)中除細胞器以外的無定形部分,是一種粘稠的膠體,蛋白質(zhì)含量20%-30%. 細胞質(zhì)運動:生活細胞中，細胞質(zhì)基質(zhì)帶動細胞器在細胞中作有規(guī)則的持續(xù)的流動。 功能:細胞器間物質(zhì)運輸和信息傳遞的介質(zhì)；細胞代謝的場所；為各類細胞器行使功能提供原料。 原生質(zhì)體是細胞內(nèi)一團具有復雜分化的原生質(zhì)單位，是作為一個整體進行生命活動的。,（二）細胞壁 包圍在植物細胞原生質(zhì)體外的外殼，是植物細胞特有的結構,其功能是用來保護原生質(zhì)體。,1 細胞壁層次:根據(jù)

13、形成時間和化學成分不同分為胞間層,初生壁和次生壁 胞間層:又稱中層，位于細胞壁最外層，化學成分為果膠,初生壁: 細胞停止生長前原生質(zhì)體分泌形成的細胞壁層，主要成分為纖維素、半纖維素和果膠。,次生壁: 細胞停止生長后在初生壁內(nèi)側繼續(xù)積累的細胞壁層，主要成分為纖維素，含少量半纖維素，并常常含有木質(zhì)素,具有較大的強度. 光鏡下厚的次生壁可以顯出折光不同的三層：外層、中層和內(nèi)層。,2. 紋孔和胞間連絲 初生紋孔場: 初生細胞壁上具有的凹陷區(qū)域 胞間連絲：是穿過細胞壁的原生質(zhì)細絲，它連接相鄰細胞間的原生質(zhì)體。它是細胞原生質(zhì)體之間物質(zhì)和信息直接聯(lián)系的橋梁，是多細胞植物體成為一個結構和功能上統(tǒng)一的有機體的重

14、要保證。,辣椒切片,紋孔:次生壁上凹陷的結構,即初生壁完全不被次生壁覆蓋的區(qū)域稱為紋孔,物質(zhì)可通過紋孔在細胞間運轉。,紋孔腔:紋孔四周的次生壁所圍成的腔穴。 紋孔膜:紋孔腔底的胞間層和初生壁。 紋孔對:相鄰兩細胞的紋孔常成對出現(xiàn)稱紋孔對。,紋孔類型： 根據(jù)次生壁增厚情況 單紋孔：紋孔腔從外到內(nèi)的直徑一般相等為直筒形。 具緣紋孔：次生壁拱起覆蓋在紋孔腔之上,中間有一開口,這種拱起的次生壁稱紋孔緣,紋孔緣中間的開口稱紋孔口。,具緣紋孔,紋孔塞,某些裸子植物管胞壁上特殊的具緣紋孔,3.細胞壁的化學組成 成分：主要成分是纖維素、果膠質(zhì)和半纖維素，有時也含角質(zhì)、木質(zhì)、栓質(zhì)和礦質(zhì)等其他成分。,木質(zhì)化:指細

15、胞壁內(nèi)填充和附加了木質(zhì)素 木質(zhì)化細胞壁加入鹽酸-間苯三酚試液，因木質(zhì)化程度不同，而顯紅色或紫紅色反應;加氯化鋅碘液顯黃色或棕色反應。 木栓化: 細胞壁中增加了木栓質(zhì) 木栓化細胞壁加蘇丹試液顯橘紅色或紅色遇KOH加熱,木栓質(zhì)則溶解成黃色油滴狀。,角質(zhì)化:原生質(zhì)體產(chǎn)生的角質(zhì)不但填充到細胞壁的本身使之角質(zhì)化,并常積聚在細胞壁的表面形成一層無色透明的角質(zhì)層.角質(zhì)化細胞壁的化學反應與木栓化類同,加蘇丹試液顯橘紅色或紅色,但遇堿液加熱能較持久地保持。 粘液質(zhì)化:細胞壁的粘液化,是指細胞壁中所含的果膠質(zhì)和纖維素變成粘液的一種變化.粘液化細胞壁加玫紅酸鈉酒精溶液可染成玫瑰紅色;加釘紅試液可染成紅色。 礦化：細

16、胞壁中添加了碳酸鈣和硅化物,4. 細胞壁的亞顯微結構:葡萄糖分子形成的長鏈形成晶格結構的微團,微團構成微纖絲(纖維素分子束),微纖絲再彼此纏繞成大纖絲,最后形成細胞壁。,微團,微團,不同細胞壁層微纖絲排列方向不同。初生壁呈網(wǎng)狀，但多數(shù)纖絲與細胞長軸平行；次生壁多數(shù)與長軸成一定角度斜向排列，其中外、中、內(nèi)三層微纖絲走向也不一致，從而增加了壁的堅固性。,四. 細胞中的后含物 細胞原生質(zhì)體新陳代謝作用的產(chǎn)物，是細胞中無生命的物質(zhì)，后含物一部分是貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)，一部分是不能再利用的廢物。 包括：糖類、蛋白質(zhì)、脂類（脂肪、角質(zhì)、栓質(zhì)、蠟質(zhì)等），還有成結晶的無機鹽和其他有機物。,（一）淀粉（直鏈淀粉遇碘液顯藍色，支鏈淀粉遇碘液顯紫紅色） 細胞中碳水化合物最普遍的貯藏形式，在細胞中常以顆粒存在稱淀粉粒。,Starch-storing cells in a potato tuber,（二）蛋白質(zhì) 細胞中貯藏的蛋白質(zhì)呈固體狀態(tài)(原生質(zhì)體內(nèi)為膠體狀態(tài)),可以是結晶或無定形.無定形的蛋白常被一層膜包裹成顆粒狀,稱糊粉粒.遇碘呈黃色反應.,糊粉粒：蓖麻種子胚乳永久切片,（三）脂肪和油類 含能量最高而體積最