植物学细胞PPT课件.ppt

《植物学细胞PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《植物学细胞PPT课件.ppt（38页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、植物学,植物形态解剖学植物生理学植物分类学,植物形态解剖学,植物的细胞植物的组织植物的器官,第一章 植物的细胞,一 细胞的发现,显微镜是在16世纪末发明的，第一架复式显微镜由荷兰眼镜制造商詹森（Janssen）兄弟于1590年试制成功的。,17世纪（1665年）英国学者虎克用显微镜观察软木薄片，第一次发现了细胞（cell-小室）。,二 细胞学说,2、细胞学说建立的意义,恩格斯的评价：十九世纪自然科学的三大发现之一。,细胞学说的重要意义在于：它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辨证唯物主义战胜形

2、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。,1、细胞学说的建立。18381839年，施莱登（M.J.Schleiden）和施旺（T.Schwann）共同创立了细胞学说,细胞学说的要点：（1）所有的植物和动物组织由细胞构成；（2）所有的细胞来自其它细胞，不是由于细胞 分裂就是细胞融合形成；（3）卵和精子是细胞；（4）单个细胞可分裂而形成组织。,三 植物细胞的基本结构,植物细胞,细胞壁,原生质体,原生质体的概念：,是指细胞内全部活的物质。从现代概念来说，是一个生活细胞中所有有生命活动的物质的总称,构成生活

3、细胞的除细胞壁以外所包含的各部分,原生质的概念：,1.细胞壁的化学成分,高等植物细胞壁的主要成分是多糖和蛋白质,多糖包括纤维素、半纤维素和果胶质。植物体不同细胞的细胞壁成分有所不同，如在多糖组成的细胞壁加入了其他成分，如木质素、脂类化合物(角质、木栓质和蜡质等)和矿物质(碳酸钙、硅的氧化物等)。,细胞壁内的蛋白质约占细胞壁干重的10%。它们主要是结构蛋白（伸展蛋白）酶蛋白和凝集素。,（一）细胞壁,纤维素是细胞壁中最重要的成分，是由多个葡萄糖分子以-(1,4)糖苷键连接的D葡聚糖，含有不同数量的葡萄糖单位，从几百到上万个不等。纤维素分子以伸展的长链形式存在。数条平行排列纤维素链形成分子团。多个分

4、子团长链再有序排列形成微纤丝。由微纤丝再聚集成较粗的大纤丝。平行排列的纤维素分子链之间和链内均有大量氢键，使之具有晶体性质，有高度的稳定性和抗化学降解的能力。,半纤维素是存在于纤维素分子间的一类多糖，是由不同种类的糖聚合而成的一类多聚糖，其成分与含量随植物种类和细胞类型不同而异。其主要成分有木葡聚糖、阿拉伯木聚糖、半乳糖等。木葡聚糖是一种主要的半纤维素成分。木葡聚糖的主链是-(1,4)糖苷键连接的葡萄糖，侧链主要是木糖残基，有的木糖残基又可与半乳糖、阿拉伯糖相连。,果胶是胞间层和双子叶植物初生壁的主要化学成分，单子叶植物细胞壁中含量较少。是一种可溶性多糖，包括果胶酸钙和果胶酸钙镁，由D半乳糖醛

5、酸、鼠李糖、阿拉伯糖和半乳糖等通过-(1,4)键连接组成的线状长链。除了在维持细胞壁结构中有重要作用外，果胶多糖降解形成的片段可作为信号调控基因表达，使细胞内合成某些物质，抵抗真菌和昆虫的危害。果胶多糖保水力较强，在调节细胞水势方面有重要作用。,胼胝质是-(1,3)葡聚糖，广泛存在于植物的花粉管、筛板、柱头、胞间连丝等处。它是一些细胞壁中的正常成分，也是一种伤害反应的产物，如植物韧皮部受伤后，筛板上即形成胼胝质堵塞筛孔，花粉管中形成胼胝质常常是不亲和反应的产物。,1960年发现了细胞壁内有富含羟脯氨酸的糖蛋白，定名为伸展蛋白。现已证明它是一种结构蛋白。伸展蛋白的结构特征是富含羟脯氨酸，其含量约

6、占氨基酸摩尔数30%40%。所含的糖主要是阿拉伯糖和半乳糖。,伸展蛋白有助于植物抗病和抗逆性。真菌感染、机械损伤能引起伸展蛋白增加。,伸展蛋白的前体由细胞质以垂直于细胞壁平面的方向分泌到细胞壁中，进入细胞壁的伸展蛋白前体之间以异二酪氨酸为连键形成伸展蛋白网，径向的纤维素网和纬向的伸展蛋白网相互交织。,细胞壁中的酶大多数是水解酶类，如蛋白酶、酸性磷酸酶、果胶酶等；另外还有氧化还原酶，如过氧化物酶、过氧化氢酶、半乳糖醛酸酶等。细胞壁酶的功能多种多样，例如半乳糖醛酸酶水解细胞壁中的果胶物质使果实软化。花粉细胞壁中的酶对于花粉管顺利通过柱头和花柱至关重要。由此可见，细胞壁积极参与了细胞的新陈代谢活动。

7、,凝集素是一类能与糖结合或使细胞凝集的蛋白质，几乎所有的高等植物都发现有凝集素，某些低等植物中也有。茎、叶凝集素的大部分存在于细胞壁中。凝集素参与植物对细菌、真菌和病毒等的防御作用。最近发现细胞壁中存在执行信号传导功能的多肽,2.细胞壁的层次及组成物质,细胞壁的层次,胞间层,初生壁,次生壁,初生壁：主要成分是纤维素、半纤维素和果胶。是细胞生长过程中或细胞停止生长前由原生质体分泌形成的细胞壁层，初生壁较薄。初生壁中还有多种酶类和糖蛋白，这些非纤维素多糖和糖蛋白将纤维素的微纤丝交联在一起。微纤丝呈网状，分布在非纤维素多糖的基质中，果胶质使得细胞壁有延展性，使细胞壁能随细胞生长而扩大。分裂活动旺盛的

8、细胞，进行光合、呼吸作用的细胞和分泌细胞等都仅有初生壁。,胞间层：胞间层又称中层，为相邻细胞共有的一薄层。位于细胞壁最外面，主要由果胶类物质组成，有很强的亲水性和可塑性，多细胞植物依靠它使相邻细胞粘连在一起。果胶易被酸或酶分解，从而导致细胞分离。,初生壁的结构,次生壁：次生壁是在细胞停止生长、初生壁不再增加表面积后，由原生质体代谢产生的壁物质沉积在初生壁内侧而形成的壁层，与质膜相邻。次生壁较厚。植物体内一些具有支持作用的细胞和起输导作用的细胞会形成次生壁，以增强机械强度，这些细胞的原生质体往往死去，留下厚的细胞壁执行支持植物体的功能。次生壁中纤维素含量高，微纤丝排列比初生壁致密。果胶质极少，基

9、质主要是半纤维素，也不含糖蛋白和各种酶，因此比初生壁坚 韧，延展性差。次生壁中 还常添加了木质素等，大 大增强了次生壁的硬度。,由于次生壁的微纤丝排列有一定的方向性，次生壁通常分三层，即内层(S3)、中层(S2)和外层(S1)，各层纤维素微纤丝的排列方向各不相同，这种成层迭加的结构使细胞壁的强度大大增加。,3.细胞壁的生长,纤维素的微纤丝形成细胞壁的骨架，组成细胞壁的其他物质如果胶、半纤维素、胼胝质、蛋白质、水、栓质、木质等填充入各级微纤丝的网架中。细胞壁的生长包括壁面积增长和厚度增长。初生壁形成阶段，不断沉积增加微纤丝和其他壁物质使细胞壁面积扩大。壁的增厚生长常以内填和附着方式进行。内填方式

10、是新的壁物质插入原有结构中，附着生长则是新的壁物质成层附着在内表面。,4.细胞壁的特化,在形成次生壁时，原生质体常分泌不同性质的 化学物质填充在细胞壁内，与纤维素密切结合而使细胞壁的性质发生各种变化。,(1)木质化。木质素填充到细胞壁中的变化称木质化。木质素是苯丙烷衍生物的单位构成的一类聚合物，是一种亲水性物质，与纤维素结合在一起。细胞壁木质化后硬度增加，加强了机械支持作用，同时木质化细胞仍可透过水分，木本植物体内即由大量细胞壁木质化的细胞(如导管分子、管胞，木纤维等)组成。,(2)角质化。是细胞壁上增加角质的变化。角质是一种脂类化合物。角质化细胞壁不易透水。这种变化大都发生在植物体表面的表皮

11、细胞，角质常在表皮细胞外形成角质膜，以防止水分过分蒸腾、机械损伤和微生物的侵袭。,(3)栓质化。细胞壁中增加栓质的变化叫栓质化。栓质也是一种脂类化合物，栓质化后的细胞壁失去透水和透气能力。因此，栓质化细胞的原生质体大都解体而成为死细胞。栓质化的细胞壁富于弹性，日用的软木塞就是栓质化细胞形成的。栓质化细胞一般分布在植物老茎、枝及老根外层，以防止水分蒸腾，保护植物免受恶劣条件侵害。根凯氏带中的栓质是质外体运输的屏障。,(4)矿质化。细胞壁中增加矿质的变化叫矿质化。最普通的有钙或二氧化硅(SiO2)，多见于茎叶的表层细胞。矿化的细胞壁硬度增大，从而增加植物的支持力，并保护植物不易受到动物的侵害。禾本

12、科植物如玉米、稻、麦、竹子等的茎叶非常坚利，就是由于细胞壁内含有SiO2的缘故。,初生纹孔场,细胞壁在生长时并不是均匀增厚的。在细胞的初生壁上有一些明显凹陷的较薄区域称为初生纹孔场。初生纹孔场中集中分布有一些小孔，其上有胞间连丝穿过；初生纹孔场、胞间连丝及纹孔的存在都有利于细胞与环境及细胞之间的物质交流。,5.纹孔,次生壁形成时，往往在原有初生纹孔场处不形成次生壁，这种无次生壁的较薄区域称为纹孔。相邻细胞壁上的纹孔常成对形成，两个成对的纹孔合称纹孔对。若只有一侧的壁具有纹孔，这种纹孔就称为盲纹孔。,纹孔结构,纹孔膜,纹孔腔,初生壁和中层,次生壁围成,纹孔类型,单 纹 孔：次生壁不向 腔中拱出,

13、具缘纹孔：次生壁向 腔中拱出,穿过细胞壁上的小孔连接相邻细胞的细胞质丝称为胞间连丝，胞间连丝多分布在初生纹孔场上，细胞壁的其他部位也有胞间连丝。,6.胞间连丝：,（二）质体,是与碳水化合物的合成与贮藏密切有关的细胞器，是植物细胞特有的结构。,A、叶绿体：,形状：高等植物叶绿体多呈球形、卵形或透镜形。低等植物（藻类）有各种形状。,结构（亚微结构）：外包双层膜；基粒：由许多圆盘状（空烧饼状）的类囊体（基粒片层）重叠而成的柱状单位。基粒间膜（基质片层）：呈分枝状与基粒相连接。基质：内部没有一定结构的部分。功能：光合作用。,B、有色体 成熟的红、黄色水果如番茄、辣椒以及秋天叶色变黄主要因细胞中含有这类

14、质体。有色体中还能积累脂类。花果等因有色体而成具有鲜艳的红、橙色，吸引昆虫传粉，或吸引动物协助散布果实或种子,C、白色体 普遍存在于植物贮藏细胞中的一类质体，根据其贮藏物质的不同分为三类：贮藏淀粉的称为造粉体或称淀粉体，贮藏蛋白质的称为蛋白体，而贮藏脂类的称为造油体,D、原质体,质体是从原质体发育形成的。原质体也是其他质体的前体，一般无色。原质体存在于茎顶端分生组织细胞中，具双层膜，内部有少量小泡。当叶原基分化出来时，原质体内膜向内折叠伸出膜片层系统，在光下，这些片层系统继续发育，并合成叶绿素，发育成为叶绿体。如果把植株放入暗中，质体内部会形成一些管状的膜结构，不能合成叶绿素，成为黄化的质体。

15、如给这些黄化的植株照光，叶绿素能够合成，叶色转绿，片层系统也充分发育，黄化的质体转变成为叶绿体。,叶绿体、白色体和有色体之间的转换关系,成熟的植物细胞具有一个大的中央液泡，是植物细胞区别于动物细胞的一个显著特征。分生组织中的幼小细胞，具有多个小而分散的液泡，细胞成长过程中，这些小液泡吸水膨大，逐渐彼此合并发展成数个或一个很大的中央液泡，占据细胞中央90%以上的空间，而将细胞质和细胞核挤到细胞周边，从而使细胞质与环境间有了较大的接触面积，有利于细胞的新陈代谢。,（三）液泡,AE幼期细胞到成熟细胞，随细胞的生长，细胞中的小液泡变大，合并，最终形成一个大的中央液泡。,液泡由一层液泡膜包围，其内充满了

16、称为细胞液的液体。细胞液是成分复杂的水溶液，其中溶有多种无机盐、氨基酸、有机酸、糖类、脂类、生物碱、酶、鞣酸、色素等复杂成分，细胞液成分和浓度随植物种类和细胞类型不同而异。如甜菜根的液泡中含有大量蔗糖，许多果实的液泡中含有大量有机酸，烟草的液泡中含有烟碱，咖啡中含有咖啡碱。有些细胞液泡中还含有多种色素，例如花青素等，可使花或植物茎叶等具有红、蓝、紫等色。,液泡的结构：,液泡的功能,参与细胞内物质的转移与贮藏。液泡是细胞内许多物质的储藏库，如K(+)、Ca(2+)、Cl(-)、磷酸盐、柠檬酸和多种氨基酸等。这些物质的输入和输出对细胞代谢起着调节和稳定作用。液泡还是贮藏蛋白质、脂肪和糖类的场所。参

17、与细胞内物质的生化循环。液泡具有溶酶体的性质，在细胞器的更新中有作用。调节细胞水势和膨压。液泡内细胞液保持着相当的浓度，对于维持细胞的水势和膨压有很大作用。液泡充水维持细胞膨压，是植物体保持挺立状态的根本因素；若细胞失水，植物就发生萎蔫，影响植物生长。而保卫细胞膨压的升高与降低直接影响到气孔的开闭。与植物的抗旱、抗寒性有关。高浓度的细胞液，在低温时不易结冰，干旱时不易失水，提高了植物的抗寒、抗旱能力。隔离有害物质，避免细胞受害。细胞代谢过程中产生的废弃物，植物吸收的有害物质，都可能对细胞造成伤害，如草酸是新陈代谢过程中的副产品，对细胞有害，在液泡中形成草酸钙结晶，成为不溶于水的物质，减轻了对植

18、物的毒害作用。防御作用。不少植物液泡中积累有大量苦味的酚类化合物、生氰糖苷及生物碱等，这些物质可阻止食草动物的吃食，许多植物液泡中还有几丁质酶，它能分解破坏真菌的细胞壁，当植物体遭真菌侵害时，几丁质酶合成增加，对病原体有一定的杀伤作用。,（4）、后含物,碳水化合物纤维素和淀粉、蛋白质、脂肪及其有关的物质（角质、栓质、蜡质、磷脂等），形成晶体的无机盐和其它有机物，如丹宁、树脂、树胶、橡胶和植物碱、有机酸、淀粉、有机盐、无机盐类、酶、微生质、激素、抗菌 素等。,后含物是植物细胞原生质体代谢过程中的产物，包括贮藏的营养物质、代谢废弃物和植物次生物质。它们可以在细胞生活的不同时期产生和消失。后含物可以

19、存在于原生质体中或存在于细胞壁上。,后含物类型,存在的状态：液体、固体、晶体。,（1）淀粉,4、后含物,淀粉在细胞中以颗粒状态存在，称为淀粉粒。存在部位：所有的薄壁细胞中都有淀粉粒的存在，尤其是在各类中贮藏器官中更为集中。淀粉是由质体合成的。,淀粉粒的形成 初生淀粉（分解）葡萄糖（合成）（淀粉体）（叶绿体）（运输）（白色体）次生淀粉粒（贮藏器官）,单粒淀粉粒：只有一个称为脐点的蛋白质中心，外面围有明暗相间的轮纹。,淀粉粒的类型,复粒淀粉粒：由几个单粒淀粉粒聚合而成。有数个脐点，无共同轮纹。,半复粒淀粉粒：复粒淀粉粒外含有共同的轮纹。,植物的淀粉粒1.单粒 2.半复粒 3.复粒,淀粉粒的类型,应

20、用 不同植物淀粉粒的形态、大小差异很大，因此可用来鉴定植物。鉴定 遇碘染成蓝紫色（直链深蓝色支链红至紫色）,（）蛋白质,形态,贮存及分布 常以糊粉粒形态贮存在细胞质内，有时也分布在细胞核或质体内。禾本科作物种子的粉粉层：胚乳最外一层（小麦）或几层（大麦）细胞内无定形的糊粉粒。,鉴定 遇碘染成暗黄色（在甘油中观察，因糊粉粒易溶入水）。,细胞内贮藏的蛋白质与构成细胞原生质的蛋白质不同，贮藏蛋白质是没有生命的，呈比较稳定的状态。蛋白质的一种贮藏形式是结晶状，结晶的蛋白质因具有晶体和胶体的二重性，因此称拟晶体。,（）脂肪和油类,在常温下前者为固态，后者为液态，呈油滴状。,形成：由造油体（白色体，圆球体）聚集而成。鉴定：遇苏丹III的酒精溶液呈橙红色，遇涡酸呈黑色。,（4）晶 体,在液泡中形成为无机盐类的结晶。如草酸钙、硫酸钙、碳酸钙（大麻科、桑科、晶体聚集于细胞壁的突丝上，形成乳体，悬挂在细胞腔中）常见的为草酸钙结晶。,单晶：呈棱柱状或角锥状（洋葱磷片和天竺葵叶）针晶：二端尖锐，呈针状常成束（黄精属根茎，芋，鸭跖草叶）簇晶：由许多单晶联合成的复式结构，呈球状（秋海棠，木芙 蓉茎，叶中）。,再见,