最新0203 园林植物学 植物细胞和组织PPT文档.ppt

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1、第一章 植物细胞,第一节 植物细胞的形态结构第二节 细胞的新陈代谢第三节 植物细胞的增殖第四节 植物细胞的生长、发育和分化,第一节 植物细胞的形态结构,细胞的发现：1665年，英国胡克(R.Hooke)第一次发现植物细胞；1838年，德国植物学家施莱登第一个提出：细胞是植物结构的基本单位；1839年德国动物学家施旺第一个提出：“细胞学说”名词。,（1）细胞是生物体的基本结构单位，除（类）病毒、噬菌体外均由细胞构成；（2）细胞是生物体基本功能单位，一切生命活动都发生在细胞中。（3）现在的细胞是通过分裂产生的。,一、植物细胞的形状与大小,单细胞的植物细胞因处于游离状态，呈球形或近球形；多细胞的植物

2、细胞因紧密排列，相互挤压，呈各种不同的形状。,肉眼的最小分辨率为0.1mm(100m）。光学显微镜下观察到的细胞结构称显微结构（microscopic structure);最小分辨率为0.2m。电子显微镜下观察到的细胞结构称亚显微结构（submicroscopic structure），最小分辨率为0.2nm。,Sieve-tube under SEM,Sieve-tube under LM,Transmission electron Microscopy(TEM),Plant cell under TEM,2.2 Scanning Electron Microscopy(SEM),Deve

3、lopment of Tomato flower under SEM,the early buds,the early buds,Early bud with dissected sepals,Section through the ovary,Early bud with dissected sepals,Spores and pollens,二、植物细胞的基本结构,植物细胞由细胞壁（cell wall）和原生质体（protoplasm）组成。原生质体是指细胞中有生命活动的主要物质，包括细胞膜、细胞质、细胞核等结构；细胞壁是包围在原生质体外面的坚韧外壳。,原生质：无机物（水和无机盐等）有机物

4、（糖类、蛋白质、脂质、核酸、维生素等）后含物（贮藏物质或代谢产物）,原生质体,细胞壁,二、植物细胞的基本结构,原生质体,质膜（plasma membrane）或细胞膜（cell menbrane）,细胞壁,细胞质(cytoplasm),细胞核（nucleus）,质体(plastid),线粒体(mitochondrion),内质网(endoplasmic reticulum,ER),高尔基体(Golgi body),溶酶体(lysosome),微体(microbody),细胞骨架(cytoskeleton),液泡（vacuole）,核糖体(ribosome),（一）质膜（plasma membr

5、ane）,电子显微镜下可见“暗-明-暗”三条带的结构：脂双层：磷脂类物质（具有亲水的极性头部和疏水的极性尾部；膜蛋白：对物质的透过起主要的控制作用。膜糖：与蛋白质结合成糖蛋白，与脂质分子结合成糖脂。,1972年，S.J.Singer 和G.Nicolson提出细胞膜结构的流动镶嵌模型。质膜的主要功能：控制细胞与外界环境的物质交换，以维持细胞内环境的相对稳定。还在细胞识别、细胞间的信号传递、新陈代谢的调控等过程中起重要作用。,（二）细胞质（cytoplasm）,细胞器（organelle）：散布在细胞质的基质中，有被膜，具有一定结构和功能的微结构。质体、线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体、微体、液

6、泡、细胞骨架、核糖体。,质体（plastid）,叶绿体（chloroplast）：光合作用的场所，含有叶绿素、叶黄素和胡萝卜素。有色体（chromoplast）：仅含叶黄素和胡萝卜素。白色体（Leucoplast）：不含色素，存在于植物贮藏细胞中，可分3类：造粉体、蛋白体和油质体。,一个叶绿体的透射电子显微镜照片,基质类囊体,基粒类囊体,基质,基粒,叶绿体（chloroplast）,H2O+CO2 O2+有机物(ATP),叶绿素,光能,前质体 叶绿体 有色体 白色体,叶形成 见光,果实绿变黄,线粒体（mitochondrion）,是由双层膜包被的囊状细胞器。内膜向内折入形成隔板状或管状突起，称

7、为嵴（cristae），扩大了内膜与基质接触的表面积。线粒体基质中还含有环状的DNA分子和核糖体。,核糖体,线粒体含有100多种酶，分布于膜上或基质中。线粒体是细胞进行呼吸作用的场所，释放大量的能量，透过膜转运到细胞中的其它部分，提供新陈代谢需要，被喻为细胞中的“动力工厂”。有机物+H2O+O2 CO2+H2O+ATP,内质网（endoplasmic reticulum,ER）,是细胞质中由单层膜构成的网状管道系统。,内质网（endoplasmic reticulum,ER）,光面内质网：在松树树脂道的分泌细胞中多（脂质代谢活跃）。粗面内质网：膜上附有核糖体。功能是合成和运输蛋白质。二者相通的

8、，管中的蛋白质和脂质相遇而产生脂蛋白。,高尔基体（Golgi body）,1898年意大利人高尔基（Camillo Golgi）在猫的神经细胞中首先观察到（银染）。由一系列扁平的囊和小泡组成。常呈弯曲状，凸面（形成面）和凹面（成熟面）。,高尔基体立体结构,是细胞分泌物最后的包装和加工场所。与细胞壁的形成有关。,溶酶体（lysosome）,是由单层膜包被的多形小泡。含有多种水解酶，可催化各种大分子的降解，消化细胞中的贮藏物质。,微体（microbody or cytosome）,是由单层膜包围的球状细胞器，含有氧化酶和过氧化酶类。有两种：过氧化物酶体（peroxisome）-叶细胞中 乙醛酸循环

9、体（glyoxysome）-种子萌发,液泡（vacuole）,由单层液泡膜包被。液泡中含有多种溶质：如蔗糖（甜菜）、有机酸（果实）、生物碱（烟草、咖啡）、色素（花或叶）等。液泡中含有一些水解酶，具有溶酶体的特征。,细胞骨架（microtubule）,稳定细胞形状细胞壁的形成和生长细胞运动物质运输,细胞骨架（microtubule）,存在真核细胞中，包含3种蛋白质纤维：a.微管：为中空(24nm)长管状纤维，由球状的微管蛋白聚合组装而成。b.微丝：实心(7nm)的纤维，主要成分是肌动蛋白、肌球蛋白和肌动蛋白结合蛋白，具有象肌肉一样的收缩功能。c.中间纤维：由角蛋白组成的中空管状纤维（8-11nm

10、），与细胞分化有关。,细胞皮质,微管,微丝,核糖体,粒线体,核糖体（ribosome）,是蛋白质的合成中心。分布在粗面内质网上：合成分泌到细胞外的蛋白质；或分散在细胞质中：合成细胞内各种膜的结构蛋白。叶绿体基质或线粒体基质中也有核糖体。,（三）细胞核（nucleus）,1.核被膜：外膜（面向细胞质，外附核糖体）膜间腔 内膜（与染色质紧密接触）核孔复合体（选择透性）核纤层（中间纤维蛋白）,2.染色质：碱性染料染色后光镜下可见的核物质。主要成分为DNA和蛋白质（组蛋白和非组蛋白），少量RNA。,（三）细胞核（nucleus）,3.核仁：光学显微镜下为折光性强，发亮的小球。电镜下为无膜包围的椭圆形的

11、颗粒状结构。富含蛋白质和RNA。代谢旺盛的细胞核仁大。,（三）细胞核（nucleus）,核被膜,双层核膜,核孔复合体,核纤层,染色质,核仁,核基质（核骨架）,DNA组蛋白和非组蛋白,（四）细胞壁（cell wall）,细胞壁的化学成分主要为纤维素、果胶质、半纤维素、木质素等；胞间层（中层）：相邻细胞的细胞壁之间，主要成分为果胶质。初生壁（1-3nm）：细胞生长过程中形成的壁。次生壁：具支持或输导作用的细胞壁增厚，原生质体往往死去；更坚韧但延展性差。,初生纹孔场（primary pit field）：细胞壁的初生壁上的较薄的区域。上面有小孔，有胞间连丝穿过。胞间连丝（plasmodesma）：穿

12、过细胞壁沟通相邻细胞的原生质细丝（40nm），是细胞原生质体之间物质和信息直接联系的桥梁。,柿胚乳切片，示胞间连丝（400X）,通过胞间连丝结合在一起的原生质体，称为共质体（symplast）。共质体以外的部分，称质外体（apoplast），包括细胞壁、细胞间隙和死细胞的细胞腔。纹孔（pit）：存在于次生壁上，根据纹孔腔的式样可分为单纹孔和具缘纹孔。,细胞壁在细胞生命活动中的作用：机械支持调控细胞的生长物质运输植物细胞间的识别植物的防御功能（物理屏障；主动抵御）,（五）后含物（ergastic substance）,后含物：植物细胞中的贮藏物质和代谢产物。淀粉：是植物细胞中仅次于纤维素 的最丰

13、富的碳水化合物。沉积时，围绕脐点，直链淀 粉和支链淀粉交替沉积，形成环 状轮纹（单粒、复粒、半复粒）。,蛋白质：主要集中在种子中，无活性，拟晶体；或储存于液泡中形成糊粉粒。脂肪与油类：是细胞中含能量最高而体积最小的贮藏物质。晶体：存在于液泡中，是新陈代谢的废物，能避免对细胞的毒害。可分为单晶、针晶、晶簇。,二、植物细胞的基本结构(小结),原生质体,质膜（plasma membrane）或细胞膜（cell menbrane）,细胞壁,细胞质(cytoplasm),细胞核（nucleus）,质体(plastid),线粒体(mitochondrion),内质网(endoplasmic reticul

14、um,ER),高尔基体(Golgi body),溶酶体(lysosome),微体(microbody),细胞骨架(cytoskeleton),液泡（vacuole）,核糖体(ribosome),内质网,高尔基体,线粒体,细胞核,核被膜,叶绿体,叶绿体被膜,真核藻类细胞的亚显微结构,核糖体,溶酶体,细胞壁,细胞膜,植物细胞与动物细胞的区别,动物细胞（左）和植物细胞（右）亚显微结构模式图,原核细胞与真核细胞的比较,具有核被膜和各种细胞器的细胞，称为真核细胞。只有拟核、没有细胞器的细胞，称为原核细胞。,原核细胞与真核细胞亚显微结构的比较,第二节 细胞的新陈代谢,酶（enzyme）1、由活细胞产生具有

15、高效率催化活性和专一性的特殊蛋白质。2、全酶=酶蛋白+辅基（辅酶）,第二节 细胞的新陈代谢,质壁分离现象（plasmolysis）,第二节 细胞的新陈代谢,离子和分子的跨膜转运 被动运输：高浓度 低浓度；不耗能 自由扩散和协助扩散主动运输：低浓度 高浓度；耗能；需媒介,第三节 植物细胞的增殖,根据染色体和纺锤丝的有无可分为：有丝分裂*无丝分裂减数分裂,一、细胞周期（cell cycle）,细胞周期：连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束到下一次分裂结束所经历的全部过程。分裂间期（interphase）分裂期（mitosis）胞质分裂（cytokinesis）,分裂间期（interphase）,G1期

16、：RNA含量增加、相关酶增加、细胞器数目增多等。S期*：细胞核中DNA的复制（半保留方式、多个复制起点、复制泡）+细胞质中组蛋白合成=染色体的复制。G2期：微管蛋白等大量合成。,G1期：RNA含量增加、相关酶增加、细胞器数目增多等。,S期：细胞核中DNA的复制+细胞质中组蛋白合成=染色体的复制。,G2期：微管蛋白等大量合成。,二、有丝分裂（mitosis）,前期（prophase）中期（metaphase）后期（anaphase）末期（telophase）,前期,中期,后期,末期,洋葱根尖细胞的有丝分裂（细胞核分裂）,前期（prophase）：细胞核内出现染色体，核膜和核仁消失，同时纺锤体开始

17、出现；中期（metaphase）：染色体着丝粒排列在细胞中央的赤道面上，纺锤体中央；,后期（anaphase）：染色体分裂成二组子染色体，向相反的两极运动；末期（telophase）：染色体到达两极，伸展延长成染色质，核膜、核仁重新形成，形成新的子核。,胞质分裂,在两个新的子核之间形成新细胞壁，把一个母细胞分隔成二个子细胞的过程。,三、无丝分裂（amitosis）,无丝分裂又称直接分裂，核分裂过程中不出现染色体与纺锤体，也没有复杂的形态变化。无丝分裂的方式有多种，最常见的是横缢式，还有芽生、碎裂、变形虫式分裂等。原核生物细胞分裂的方式是无丝分裂。,四、减数分裂（meiosis）,在高等植物产生

18、孢子时产生。减数分裂前，细胞核中的DNA复制一次。一个母细胞连续两次细胞分裂，最后形成4个单倍体的子细胞（其中的染色体只是母细胞中的一半）。,减数分裂的特殊过程主要发生在前期I，通常人为划分为5个时期：细线期（leptotene）偶线期（zygotene）：同源染色体配对成四联体粗线期（pachytene）染色单体交叉，遗传重组双线期（diplotene）终变期（diakinesis）：核膜、核仁消失,(a)前期1；(b)中期1；(c)后期1,(a)末期1；(b)下次分裂前的间期,(a)前期2；(b)中期2,(a)后期2；(b)末期2；(c)胞质分裂,意义：使植物一方面能接受亲本双方的遗传物质

19、而扩大变异，增强适应性，一方面能保证细胞中的染色体数目维持稳定，保证遗传的稳定性。,植物细胞的分裂植物细胞的生长和发育植物细胞的分化植物组织的形成,第四节 植物细胞的生长、发育与分化,植物细胞全能性（totipotency）：指植物的每个细胞都包含着该物种的全部遗传信息，从而具备发育成完整植株的遗传能力。,第二章 植物组织,第一节 基本概念第二节 植物组织的类型*第三节 植物体内的组织系统,第一节 基本概念,组织（tissue）：在个体发育中，具有相同来源的细胞分裂、生长与分化形成的细胞群。简单组织（simple tissue）复合组织（complex tissue）器官（organ）：由不同

20、的组织按照一定规律构成，具有一定的形态和生理功能。,第二节 植物组织的类型,保护组织(protective tissue)薄壁组织(parechyma tissue)机械组织(mechanical tissue)输导组织(conduting tissue)分泌组织(secretory tissue),成熟组织,分生组织,顶端分生组织（apical meristem）侧生分生组织（lateral meristem）居间分生组织（intercalary meristem）,一、分生组织（meristem tissue）,分生组织：植物体内具有持续分裂能力的细胞群。按照在植物体上的位置，可分：1.顶

21、端分生组织2.侧生分生组织3.居间分生组织,1.顶端分生组织（apical meristem）,主要存在植物的根尖和茎端。细胞等直径、体积小、核大、质浓、液泡不明显。根据细胞分化的程度，顶端分生组织可分为原分生组织和初生分生组织。,2.侧生分生组织（lateral meristem）,位于裸子植物和木本双子叶植物的根和茎等器官中，靠近表面的，与器官长轴平行，呈桶形分布。次生分生组织。细胞长纺锤形、液泡发达、细胞与器官长轴平行。,形成层（使根和茎不断增粗）木栓形成层（使长粗的根、茎表面或受伤的器官表面形成新的保护组织）。,3.居间分生组织（intercalary meristem）,小麦、玉米等

22、植物节间的下方。韭菜、葱等植物叶的基部。落花生的雌蕊柄基部，把开花后的子房推入土中。,（1）原生分生组织(promeristem)直接由植物胚胎里的细胞分裂保留 下来的组织。（2）初生分生组织(primary meristem)由原分生组织衍生细胞组成，已出现了分化，仍具有分裂能力。（3）次生分生组织(secondary meristem)由成熟组织经反分化成为具分裂能力的细胞。分为：维管形成层和木栓形成层。,按来源和性质分：,二、成熟组织（mature tissue）,由分生组织分裂而来的细胞，逐渐丧失分裂能力，进一步生长和分化而形成的组织，又称永久组织（permanent tissue）。

23、保护组织(protective tissue)薄壁组织(parenchyma tissue)机械组织(mechanical tissue)输导组织(conducting tissue)分泌组织(secretory tissue),1.保护组织(protective tissue),覆盖植物体表起保护作用的组织。减少体内水分的蒸腾，防止病原微生物的侵入，控制植物与外界的气体交换。可分为表皮和周皮。,根的初生结构(示表皮),被子叶植物叶的一般结构(表皮细胞扁平、形状不规则、排列紧密质少、液泡大、不含叶绿体）,椴树三年生茎的结构（示周皮）,2.薄壁组织(parenchyma tissue),细胞壁薄

24、，一般只有初生壁而无次生壁，占植物体组织的大部分，是进行各种代谢活动的主要组织。细胞分化程度相对较低，有较强的分生潜能。,向日葵茎的初生结构（示薄壁细胞）,细胞排列疏松，有细胞间隙。细胞质少，液泡较大，常占细胞的中央。,叶中-光合作用-同化组织（assimilating tissue）果实、种子-贮藏营养-贮藏组织（storage tissue）干旱植物-贮藏水分-贮水组织（aqueous tissue）湿生植物-间隙发达-通气组织（aerenchyma）,被子植物叶的一般结构,柿胚乳细胞,3.机械组织(mechanical tissue),细胞壁加厚，是植物体内的支持组织，有很强的抗压、抗张

25、和抗曲的能力。根据细胞结构的不同，可分为：厚角组织（collenchyma tissue）:支持能力较弱，细胞长形，壁不均匀加厚，初生壁性质，生活细胞。厚壁组织（sclerenchyma tissue）:支持能力较强，细胞壁全面加厚，并常木质化，次生壁性质。有两类：纤维（fiber）和石细胞（stone）。,叶柄和叶中的厚角组织,厚角组织,A.茎横切 B.百岁兰叶中的纤维的纵切,百岁兰Welwitschia mirabilis,厚壁组织石细胞,等径或不规则，细胞壁很厚、强烈木质化的次生壁，具纹孔道。分布于茎、叶、果实和种子中，增加器官的硬度和支持作用。,A.梨果肉中的石细胞 B.昆栏树叶中的石

26、细胞,4.输导组织(conducting tissue),长距离输导水分（管胞和导管）和有机物（筛管和伴胞）。管胞（tracheid）-运输水分和无机盐的死细胞导管（vessel）-运输水分和无机盐的死细胞筛管（sieve tube）-运输有机盐的活细胞伴胞（companion cell）-运输有机盐的活细胞筛胞（sieve cell）-裸子植物中，运输有机盐的活细胞,A.管胞（tracheid）,B.导管（vessel）：两端的细胞初生壁溶解 形成穿孔,筛管（sieve tube）和伴胞（companion cell）,筛板,筛管,伴胞,5.分泌结构(secretory tissue),根据

27、分泌物是否排出体外，可分为外部的分泌结构和内部的分泌结构。外部的分泌结构：腺毛（glandular hair）、蜜腺（nectary）、排水器（hydathode）等。内部的分泌结构：分泌细胞（secretory cell）、分泌腔（secretory cavity）或分泌道（secretory canal）、乳汁管（laticifer）。,外部的分泌结构,松属植物茎的横切（示树脂道）,内部的分泌结构,Euphorbia stem showing laticifers,大戟属,第三节 植物体内的组织系统,植物体由多种组织按照一定的方式与规律结合，具有一定的结构和功能，称为组织系统或复合组织，如

28、维管系统（或维管组织）。韧皮部：筛管（或筛胞）、伴胞、韧皮纤维和韧皮薄壁细胞 运输有机物 双向运输木质部：管胞、导管、木纤维和木薄壁细胞 运输水和溶解在水中的无机盐 单向运输,维管植物体的组织系统可归并成三种：,皮（组织）系统：表皮和周皮，覆盖植物体表，形成一个包裹整个植物体的连续的保护层。维管（组织）系统：韧皮部和木质部，把生长区、发育区与有机养料制造区和储藏区连接起来。基本（组织）系统：薄壁组织、厚角组织和厚壁组织，是植物体各部分的基本组成。维管系统包埋与各种基本系统中，外面覆盖着皮系统。,导管,韧皮薄壁组织,筛管,木纤维,韧皮纤维（厚壁组织）,栓内层,木栓层,维管形成层,木栓形成层,射线,