植物的細胞(cell)

1、第一章 植物的細胞(Cell),概述第一節(jié) 植物細胞的基本構(gòu)造 一、原生質(zhì)體 二、細胞后含物和生理活性物質(zhì) 三、細胞壁第二節(jié) 植物細胞的分裂,概述,細胞是生命的結(jié)構(gòu)和功能單位。目前已知的生物體（不包括病毒）均由一個或多個細胞構(gòu)成，而所有細胞在結(jié)構(gòu)與功能上都具有本質(zhì)的相似性，由此說明紛繁多樣的生命在本質(zhì)上是同一的，并且可能有著共同的起源。細胞具有獨立的、有序的、自主調(diào)控的代謝體系；

2、細胞能夠通過分裂而增殖，是生物個體發(fā)育和系統(tǒng)發(fā)育的基礎(chǔ)；細胞是遺傳的基本單位，并具有遺傳的全能性。,概述,概念：構(gòu)成植物體的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生命活動的基本單位。形狀、大小： 形狀多樣，隨植物種類以及存在部位和機能不同而異。 高等植物細胞的大小一般直徑10~100um。,,植物的顯微結(jié)構(gòu)：在光學(xué)顯微鏡下所觀察到的植物體或細胞的內(nèi)部構(gòu)造。 有效放大倍數(shù)小于1200倍。植物的超微結(jié)構(gòu)（亞顯微結(jié)構(gòu)）：在電子顯微鏡下所觀察

3、到的植物體內(nèi)更細致的結(jié)構(gòu)。 有效放大倍數(shù)大于100萬倍。,第一節(jié) 植物細胞的基本構(gòu)造,典型的植物細胞（模式植物細胞）：各種植物細胞的主要形態(tài)特征都集中在一個細胞里。,,典型的植物細胞,原生質(zhì)體,后含物和生理活性物質(zhì),細胞壁(cw),,細胞質(zhì)(cp),細胞核(cn),,質(zhì)膜,基質(zhì),細胞器,,質(zhì)體,線粒體,液泡,內(nèi)質(zhì)網(wǎng),高爾基體,核糖體等,,后含物：淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、晶,生理活性物質(zhì)：酶、維生素、激素,一、原生質(zhì)體(pro

4、toplast),是細胞內(nèi)有生命的物質(zhì)的總稱，包括細胞質(zhì)、細胞核、質(zhì)體、線粒體等，細胞的一切代謝活動都在這里進行。構(gòu)成原生質(zhì)體的物質(zhì)基礎(chǔ)是原生質(zhì)，其化學(xué)成分主要是蛋白質(zhì)和核酸。在生活細胞中，水是主要成分，占鮮重的80~90%。,（一）細胞質(zhì)(cytoplasm)(cp),充滿在cw和cn之間，外面包被著質(zhì)膜，質(zhì)膜內(nèi)是半透明的基質(zhì)。在基質(zhì)中分散著細胞器。細胞質(zhì)有自主流動的能力，這是一種生命現(xiàn)象。,1、質(zhì)膜(plasmic memb

5、rane),是cp與cw相接觸的膜。厚度為6~10nm,一般在光鏡下難以看到，主要在電鏡下，看到為三層結(jié)構(gòu)，兩側(cè)成兩個暗帶，中間夾有一個明帶。對膜的結(jié)構(gòu)，目前較流行的是“流體鑲嵌”模型。主要功能：選擇透性，控制細胞內(nèi)外水分和物質(zhì)的交換。,目前，對膜的研究是細胞生物學(xué)中最活躍的領(lǐng)域之一，因為生命現(xiàn)象中的許多基本問題，如能量的轉(zhuǎn)換、刺激的傳導(dǎo)、細胞識別、細胞免疫、激素的作用等無不和膜有關(guān)。細胞中除質(zhì)膜外，cp與液泡相接觸的膜為液泡膜，在

6、cp的基質(zhì)中還有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、小泡，以及各種細胞器也都由膜構(gòu)成，而且它們彼此連接相互交通，使整個細胞形成了一個十分復(fù)雜的膜系統(tǒng)。細胞中的生化反應(yīng)也都在膜上進行。,2、細胞器(organelle),是細胞中具有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)、成分和特定功能的微器官，也稱擬器官。包括質(zhì)體、線粒體、液泡系、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、核糖體、溶酶體等。前三者可在光鏡下觀察到，其他的只能在電鏡下觀察到。,（1）質(zhì)體(plastid),是綠色植物細胞所特有的細胞器。其

7、體積比線粒體大，但比cn小，呈圓盤形或卵圓形，直徑5~8um，厚1um。根據(jù)所含色素和功能的不同，分三種：,①葉綠體(chloroplast)：,所含色素：葉綠素甲、葉綠素乙、胡蘿卜素和葉黃素。形狀：在低等植物，形狀多樣。高等植物，通常呈圓球狀、橢圓形，形如凸透鏡。分布：廣泛存在于綠色植物的葉、莖的綠色部分以及花、果的某些部分。根一般不含葉綠體。功能：光合作用、合成同化淀粉。,②有色體(chromoplast)(雜色體),所含色素

8、：主要是胡蘿卜素和葉黃素，由于二者比例不同，使植物呈黃、紅、橙等色。分布：主要存在于花、果實和根中。形狀：針形、球形、桿狀、多角形或不規(guī)則形。注意：色素和有色體的區(qū)別。,③白色體(leucoplast),不含色素，無色。形狀：個體最小，常呈圓形、橢圓形或紡錘形。分布：多見于不暴光的組織中，少數(shù)見光部分也有。功能：與積累貯藏物質(zhì)有關(guān)。,三者關(guān)系： 都是由前質(zhì)體分化而來，在一定條件下，一種質(zhì)體可以轉(zhuǎn)變成另一種質(zhì)體

9、。 前質(zhì)體 白色體 葉綠體 有色體,,,,,,,,,,,,,（2）線粒體(mitochondria),普遍存在于動植物細胞中，是cp內(nèi)的顆粒狀、棒狀、絲狀或有分枝的細胞器。比質(zhì)體小，直徑0.5~1.0um，長約1~2um。在光鏡下僅見其外形。在電鏡下可見由兩層膜組成。含有非常多樣且異常重要的酶和與能量代謝密切相關(guān)的ATP。是細胞中物質(zhì)氧化(呼吸作用)的中心。有人稱它為細胞的“動力工廠”。

10、,（3）液泡(vacuole),,植物細胞特有的結(jié)構(gòu)。在幼小的細胞中，不明顯，體積小，數(shù)量多。在成熟細胞中，可占據(jù)細胞體積的90%，而把cp和cn擠到一旁。,結(jié)構(gòu)： 液泡膜：是有生命的cp的組成之一，單 層膜，結(jié)構(gòu)與質(zhì)膜相似，但透性 和物理特性卻不同。 細胞液：細胞新陳代謝過程中產(chǎn)生的各 種物質(zhì)的混合液，是無生命的非

11、 原生質(zhì)體的組成部分。意義：對生活細胞有重要意義：貯藏代謝產(chǎn)物，參與細胞中物質(zhì)生化循環(huán)，維持cp內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。,,（4）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmic reticulum) 分布在cp中，由雙層膜構(gòu)成的網(wǎng)狀管道。有光滑和粗糙兩種類型，一般認為是細胞內(nèi)蛋白質(zhì)、類脂和多糖的合成、貯藏及運輸系統(tǒng)。,（5）高爾基體(Golgi body) 分布于cp中，cn周圍或上方。有合成、濃縮和轉(zhuǎn)化某

12、些化合物的功能。（6）核糖體(ribosome) 合成蛋白質(zhì)的場所。（7）溶酶體(lysosome) 分解大分子、起到消化和消除殘余物的作用。,（二）細胞核(nucleus)(cn),是細胞中最重要的成分。在傳遞遺傳性狀和控制細胞代謝上都起著主導(dǎo)作用。除細菌和藍藻外(原核生物)，所有的植物細胞都有cn。在高等植物，一般只有一核。 在低等植物，有雙核或多核。一般呈圓球形，直徑10~20um。,結(jié)構(gòu)：

13、可分為核膜、核仁、染色質(zhì)和核液等四部分。 1.核膜：分隔cp和cn的界限，是雙層膜。 膜上有許多核孔，是cn和cp物質(zhì)交換的通道。 2.核液：核膜內(nèi)呈液體狀態(tài)的物質(zhì)。主要 成分為蛋白質(zhì)、RNA、酶和水。 3.核仁：cn中1~幾個折光率更強的球狀體。 4.染色質(zhì)：散布在核液中，易被堿性染料著色的物質(zhì)。主要由DNA和蛋白質(zhì)組成。,二、細胞后含物和生理活性物質(zhì) 為細胞代

14、謝過程中所產(chǎn)生的無生命的產(chǎn)物。（一）后含物(ergastic substance) 細胞在代謝過程中產(chǎn)生的貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)和廢物的統(tǒng)稱。以成形或不成形的形式分布在cp或液泡中。由于其種類和形式多樣，并因植物而異，故是中藥鑒定的依據(jù)之一。,1、淀粉(starch),是所有植物細胞中最常見的貯藏物質(zhì)，以淀粉粒的形式存在于薄壁細胞的cp中。分布：根、莖、種子的胚乳、子葉中。形成：由造粉體積累貯藏淀粉所形成。先從一處開始形成

15、核心臍點，然后環(huán)繞臍點繼續(xù)積累，形成亮暗相間的層紋，最后整個白色體全為淀粉所充滿，形成具有同心圓花紋的淀粉粒。,類型：單粒、復(fù)粒、半復(fù)粒?；瘜W(xué)鑒別： 加碘 藍(直)、紫紅(支) 一般植物同時含直、支鏈淀粉 藍紫色,,,2、菊糖(inulin),由果糖分子聚合而成，是淀粉的異構(gòu)體，多含在菊科和桔?？浦参锏募毎?。能溶于水，不溶于乙醇。,3、蛋白質(zhì)(protein),性質(zhì)：貯藏的蛋白質(zhì)，呈固體狀態(tài)，無生命

16、的物質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。一般以糊粉粒的狀態(tài)存在于細胞的任何部分，常呈無定形的小顆?；蚪Y(jié)晶體。分布：種子的胚乳，子葉細胞。 糊粉層：在玉米、小麥、水稻等果實的胚乳最外一層或幾層細胞中含有大量的蛋白質(zhì)。,檢驗：①黃色反應(yīng) ②碘化反應(yīng) ③二縮尿反應(yīng),4、脂肪(fat)和脂肪油(fat oil),是脂肪酸和甘油結(jié)合而成的脂。常溫下：固體或半固體 脂

17、 液體 油。 通常呈小滴狀分散在cp里，不溶于水，易溶于有機溶劑，比重比較小，折光性強。主要分布在植物種子里。是貯藏物質(zhì)中最為經(jīng)濟的形式。,,,檢驗：①蘇丹Ⅲ 橘紅色②紫草試液 紫紅色③四氧化鋨 黑色,,,,5、晶體(crystal),一般認為是細胞生活過程中所產(chǎn)生的廢物，常見的有草酸鈣結(jié)晶和碳酸鈣結(jié)晶，存在液泡里，它的形成可減少過多的酸對植物所產(chǎn)生的毒害。,(

18、1)草酸鈣結(jié)晶(calcium oxalate crystal),常為無色透明，以不同的形狀分布在細胞液中。一般一種植物只具一種形狀，也有兩種或多種的。常見的有： a.單晶(方晶)(solitary crystal)： b.針晶(acicular crystal)： c.簇晶(cluster crystal；rosette aggregate)： d.砂晶(micro-crystal；crystal sand)：

19、e.柱晶(columnar crystal；styloid)：,應(yīng)用：可作為鑒別藥材的依據(jù)?；瘜W(xué)特征：不溶于醋酸，不溶于水合氯醛，加稀鹽酸溶解，但無氣泡產(chǎn)生；加10~20%硫酸則溶解，并產(chǎn)生硫酸鈣針晶。,(2)碳酸鈣晶體(calcium carbonate crystal),多存在于植物葉的表層細胞中，其一端與cw連接，是cw的特殊瘤狀突起上聚集了大量的碳酸鈣或少量硅酸鈣而形成，形如一串懸垂的葡萄。又稱鐘乳體?；瘜W(xué)特征：加醋酸或稀鹽

20、酸溶解，并放出二氧化碳氣體。主要存在于?？?、爵床科、蕁麻科。,桑葉鐘乳體,三、細胞壁(cell wall)(cw),是植物細胞特有的結(jié)構(gòu)，與液泡、質(zhì)體一起構(gòu)成植物細胞與動物細胞不同的三大結(jié)構(gòu)特征。是具有一定硬度和彈性的固體結(jié)構(gòu)。一般認為是原生質(zhì)體分泌的非生活物質(zhì)形成。,（一）cw的分層,細胞壁由于形成的先后及化學(xué)成分的不同，在結(jié)構(gòu)上分出了層次。相鄰兩細胞所共有的細胞層可分為胞間層、初生壁和次生壁三層。,1、胞間層(intercell

21、ular layer),又稱中層(middle lamella)。是相鄰兩細胞所共有的薄層。在細胞分裂時形成。主要成分為果膠類物質(zhì)。起粘連兩個細胞的作用。胞間層的果膠質(zhì)易被果膠酶、強酸或強堿等溶解，從而使細胞間分離開來。組織解離法和漚麻的工藝過程就是利用這個原理。,2、初生壁(primary wall),在細胞生長過程中，原生質(zhì)體分泌纖維素、半纖維素、果膠類物質(zhì)添加在胞間層的內(nèi)方，形成薄而具有彈性的初生壁。初生壁能隨細胞生長而延

22、伸。許多植物細胞終身只有初生壁。,3、次生壁(secondary wall),不是所有植物細胞都有次生壁。有些細胞當(dāng)停止生長以后，原生質(zhì)體的分泌物（纖維素和半纖維素以及少量木質(zhì)素等）繼續(xù)在初生壁的內(nèi)側(cè)層層填積，使cw加厚，形成次生壁。次生壁一般比較厚而且堅韌，細胞有了次生壁以后，壁的牢固性大為加強。,復(fù)合中層：具次生壁的細胞，其初生壁就很薄，并且兩相鄰細胞的初生壁和它們之間的胞間層三者已形成一種整體似的結(jié)構(gòu)。有時也包括最初的次生

23、壁層。常用在胞間層與初生壁不易區(qū)別的場合。,在較厚的次生壁中，一般可分為內(nèi)、中、外三層，并以中間的次生壁層較厚。因此，一個典型的具次生壁的厚壁細胞，cw可見有5層結(jié)構(gòu)：即胞間層、初生壁和次生壁（三層）。,（二）紋孔和胞間連絲,1.紋孔(pit) 次生壁形成時并非均勻地增厚，在許多地方留下未加厚而呈凹陷的區(qū)域稱為紋孔。 紋孔對、紋孔膜、紋孔腔、紋孔口 紋孔的存在有利于水和其

24、他物質(zhì)的運輸。,紋孔對具有一定的形狀和結(jié)構(gòu)，常見的有三種類型：（1）單紋孔：（2）具緣紋孔：（3）半緣紋孔：,2、胞間連絲(plasmodesmata),細胞間有許多纖細的原生質(zhì)絲，穿過cw上的微細孔眼或紋孔彼此聯(lián)系，這種原生質(zhì)絲叫胞間連絲。細胞間因胞間連絲保持生理上有機的聯(lián)系，成為統(tǒng)一的整體。,（三）細胞壁的特化,細胞壁主要是由纖維素構(gòu)成的，它具有韌性和彈性。 氧化銅氨液 溶解

25、 纖維素 氯化鋅碘液 藍紫色 細胞壁由于環(huán)境的影響和生理機能的不同，常發(fā)生各種不同的特化。常見的有：,,木質(zhì)化：cw內(nèi)填充和附加了木質(zhì)素，使cw變硬，起支持作用。 檢驗：①+間苯三酚+HCl 紅或紫紅 ②+氯化鋅碘液 黃或棕色木栓化：cw中增加了木栓質(zhì)，是一種脂肪性化合物。 特點：C不透水不透氣，原生質(zhì)體完全消失，成為死細胞

26、。有保護作用。 檢驗：①+蘇丹Ⅲ試液 橘紅或紅色 ②+KOH 溶解成黃色油滴狀,,,,,角質(zhì)化：cw內(nèi)填充了角質(zhì)。角質(zhì)是脂肪性化合物，所以cw的角質(zhì)化或形成角質(zhì)層可防止水分過度蒸發(fā)和微生物的侵害。 檢驗：+蘇丹Ⅲ 橙紅色。粘液質(zhì)化：cw中所含的果膠質(zhì)和纖維素變成粘液的一種變化。主要發(fā)生在種子和果實的表皮細胞中。礦質(zhì)化：cw中含Si或Ca質(zhì)，

27、cw變硬，起支持作用。,,第二節(jié) 植物細胞的分裂,細胞分裂是細胞的基本活動，也是生命延續(xù)的基礎(chǔ)。植物細胞具有三種分裂方式：有絲分裂、減數(shù)分裂和無絲分裂。有絲分裂產(chǎn)生遺傳均一的子細胞，是體細胞增殖的主要方式；減數(shù)分裂產(chǎn)生遺傳多樣的單倍體子細胞，是有性生殖過程的關(guān)鍵事件。無絲分裂是一種少見的分裂方式，可能引起遺傳上的不穩(wěn)定。,復(fù)習(xí)思考題,1.植物的細胞是由哪幾個主要部分組成的？ 2.質(zhì)體可分為哪幾種？各有什么功能？ 3.淀粉粒有幾種類