《普通植物学》植物细胞与组织章节
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第一章植物细胞和组织第一节植物细胞一、概述1.概念世界上的植物种类繁多,千差万别,但就其结构来说,所有的植物体都是由细胞构成的。
细胞不仅是植物结构单位,也是功能单位。
细胞并不是生命有机体〔包括植物〕唯一的结构单位,如病毒。
2.发现一般细胞都很小,要用显微镜才能看到。
1665年,英国人Hooke用他改良的显微镜观察软木的结构,发现并命名了细胞。
二、原生质的化学组成构成细胞的生活物质为原生质,它是细胞活动的物质基础。
原生质有着相似的基本成分。
1.水和无机物原生质含有大量的水,一般占全重的60-90%。
幼嫩植株含水60-90%。
种子〔成熟的〕含水10-14%。
水的作用:游离水作为溶剂而参加代谢过程;作为原生质结构的一部分;影响代谢活动;调节原生质温度变化,维持原生质正常的生命活动。
除水之外,原生质中还含有无机盐及许多呈离子状态的元素,如铁、锌、锰、镁、钾、钠、氯等。
2.有机化合物组成原生质的物质有:蛋白质核酸脂类糖类①蛋白质蛋白质分子由20多种氨基酸组成。
由于氨基酸的数量、种类、排列顺序不同,形成各种蛋白质。
蛋白质可以作为原生质的结构蛋白,而且还以酶的形式起重要作用。
例如,使物质分解的淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶等。
②核酸生活的原生质都含有核酸,核酸都和蛋白质结合形成核蛋白。
核酸由核苷酸构成。
单个的核苷酸由一个含氮碱基、一个五碳糖和一个磷酸分子组成。
核酸根据含糖不同,可分为含有核糖的核糖核酸〔RNA〕和含有脱氧核糖的脱氧核糖核酸〔DNA〕。
DNA的双螺旋结构。
③脂类但凡经水解后产生脂肪酸的物质属于脂类。
在植物体内,有的作为结构物质,例如磷脂和蛋白质结合,构成细胞的各种膜。
有些脂类形成角质,木栓质和蜡,参与细胞构成。
细胞外表的蜡、木栓层。
④糖类糖类是光合作用的同化产物,参与构成原生质和细胞壁。
细胞中最重要的糖可分为。
单糖:例如:葡萄糖、核糖双糖:例如:蔗糖、麦芽糖多糖:例如:纤维素、淀粉原生质中除上述四大类物质以外,还含有极微量的,但生理作用很大的有机物,称为:生理活跃物质,如:酶、维生素、激素、抗菌素。
第一章:植物细胞和组织基本知识体系:本章主要包括细胞基础知识(细胞的发现、细胞学说、细胞的物质构成、细胞类型)真核细胞的构造(细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核的构造)植物细胞的后含物、细胞分裂生长和分化;以及植物组织的基本概念,各种组织的特点和类型,复合组织的种类及组织系统的概念等内容重点和难点:重点:是真核细胞的一般结构及植物细胞的后含物组织的基本概念和不同组织种类的区别。
难点:植物细胞分裂分化及植物体生长、发育概念的把握,维管束的种类及不同维管束类型的判断等。
基本要求:了解细胞学说基本内容,搞清各种组织在植物中的分布正确辨别植物细胞分裂分化特点有丝分裂的各过程细胞特征;掌握其核细胞的一般构造、功能;熟练掌握植物组织的概念、组织分类和各类组织的结构特点。
1.细胞的化学组成1.1水和无机盐1.1.1水:生命是离不开水的,早在几十亿年前的远古时代,最初的生命是从原始海洋起源的,距今约4亿年时,生命才开始出现在陆地上,并渐渐适应了陆地环境。
水在植物生命活动中重要性体现在:1)水是极性分之,具有较强的内聚力和吸附力;2)生命活动中各种化学反应的反应物都必须溶解于水;3)游离态的水为细胞中的生物化学反应提供了水溶液的环境;4)水分之中的氢键使水具有高的比热容,这使水吸收较多热能而本身的温度上升不高,保证了细胞或植物体的温度相对稳定,也使得代谢速率保持相对稳定。
1.1.2无机盐细胞中的无机盐通常以离子状态存在,如Na+、K+、Mg2+、Cl-、HPO42-、HCO3-等。
无机盐在植物生命活动中重要性体现在:1)有些离子是酶的活化因子和细胞生命活动的调节因子如Mg2+ 、Ca2+等;2)有些离子对细胞的渗透压和PH值起重要的调节作用;3)有些离子是与有机物结合组成核苷酸如PO42-与戊糖和碱基组成核苷酸,Mg2+参与合成叶绿素等;4)植物细胞中的金属离子也会与一些阴离子形成难溶性的盐类如草酸钙等,从而降低对细胞的毒性。
植物细胞和组织部分完整知识点第二章:植物细胞和组织第一节:植物细胞的基本结构和功能一、植物细胞植物体的结构,即由细胞构成组织,由同一或不同组织构成器官,由器官构成植物体。
因此细胞是:构成植物体的形态结构和生命活动的基本单位。
(一)细胞学说是由德国植物学家M. J. Schleiden. 和T. Schwann二人于1838—1839年间提出的。
(二)细胞的形态:细胞的大小,主要受到下列三因素控制:(1)细胞核的控制能力;(2)细胞表面积的限制;(3)细胞代谢速率的影响。
显微结构:光学显微镜下看到的结构(0.1毫米——0.2微米)超微结构:电子显微镜下看到的结构(0.2微米——1.4埃)又称亚显微结构。
:植物细胞的基本结构与各部分的功能:生活的植物细胞的基本结构 :(1)原生质体:细胞膜﹑细胞质﹑细胞核。
(2)细胞壁:包围在原生质体的外围。
二、原生质体:原生质体:一个细胞内分化了的原生质。
原生质:构成细胞的生活物质的总称。
1.细胞膜(质膜):生活细胞的原生质体表,都有一层由脂类和蛋白质等构成的具有选择透性的薄膜包围,它将细胞与外界分开,在植物细胞中它和它外围的细胞壁紧密相连。
功能:控制胞内外物质交换;稳定胞内环境;接受信息等。
细胞质:是质膜以内、细胞核以外的原生质。
它由半透明的胞基质和分布其中的细胞器组成。
它包括:(1)胞基质:细胞质中除了细胞内膜结构单位和非膜结构的实体以外,其余没有分化的均质的胶体部分。
(2)细胞器:细胞质内具有特定形态结构与功能的亚细胞结构。
根据是否具有生物膜及组成生物膜的单位膜层数,可将细胞器分为:具双层膜结构﹑单层膜结构和无膜结构三种类型。
(一)双层膜结构:1.质体:(1)概念:是植物细胞中特有的细胞器之一,它具有自主的遗传物质。
(2)功能:合成和积累同化物质,是细胞的光合作用中心。
(3)分类:质体按所含色素与行使的功能不同,可分为:①叶绿体:含叶绿素和少量类胡萝卜素,绿色,进行光合作用,制造有机物。
细胞是一切有机体结构和生命活动的基本单位。
细胞通过分裂增加数目,而又通过分化变得彼此互不相同,由相同类型的细胞群构成组织,由不同的组织有机结合构成具有一定形态、结构和生理功能的器官。
学习单元1 植物细胞的基本结构植物细胞由细胞壁和原生质体构成。
细胞壁构成了细胞的外壳;原生质体由细胞膜、细胞核、细胞质组成。
高等植物细胞超微结构示意图一、细胞壁细胞壁是植物细胞特有的结构,其主要成分是多糖和蛋白质,还有木质素等酚类化合物、脂类化合物和矿物质等。
(一)细胞壁的层次:细胞壁的分层胞间层:产生于有丝分裂末期;主要成分为果胶。
初生壁:细胞生长增大体积时,由原生质体分泌产生;主要成分为纤维素,半纤维素,果胶。
次生壁:细胞停止生长时形成,主要成分为纤维素,木质素等。
生活的植物细胞无次生壁,一旦形成次生壁,便成为死细胞。
次生壁比初生壁厚(二)纹孔与胞间连丝初生壁的厚度往往是不均匀的,常有一些凹陷区域,其内有许多胞间连丝通过,这个区域称为初生纹孔场。
次生壁形成时,往往在原有的初生纹孔场处不形成次生壁,这种只有中层和初生壁隔开,而无次生壁的较薄区域称为纹孔。
相邻细胞的纹孔常成对存在,叫做纹孔对。
若只有一侧的壁具有纹孔,这种纹孔就称为盲纹孔。
初生纹孔场及纹孔纹孔是细胞壁较薄的区域,有利于细胞间的沟通和水分的运输,胞间连丝较多地出现在纹孔内,有利于细胞间物质交换。
胞间连丝:是连接相邻两个植物细胞的原生质丝,是植物细胞间物质和信息交流的直接通道,行使水分、营养物质,小的信号分子以及大分子的胞间运输功能。
柿胚乳细胞的胞间连丝(三)细胞壁的功能保护原生质体,维持细胞一定的形态,并与细胞生长、物质运输、细胞识别等有关。
二、细胞膜(一)细胞膜的概念:原生质体表面的一层薄膜,又称质膜。
在电子显微镜下可以看见细胞膜的横断面具有明显的黑—白—黑的三层结构,明带主要成分是类脂,暗带主要成分是蛋白质,这种在电子显微镜下显示三层结构的膜称为单位膜。
第一章植物细胞细胞学说:由德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出。
细胞学说认为,一切生命有机体都是由细胞构成的;所有的细胞都是由细胞分裂或融合而产生的;卵和精子都是细胞;一个细胞可以分裂而形成组织。
细胞学说指出一切生物的基本结构单位为细胞。
细胞学说论证了生物界的统一性和共同起源。
细胞:是构成生物有机体结构和功能的基本单位。
生物有机体除病毒外,都是由单个或多个细胞构成的.细胞是生命有机体生长和发育的基础,是代谢和功能以及遗传的基本单位,具有遗传的全能性。
植物细胞由原生质体和细胞壁两部分组成。
细胞全能性:生物体内,每个生活的体细胞都具有像胚性细胞那样,经过诱导能分化发育成为一个新个体的潜在能力,并且具有母体的全部的遗传信息。
原生质:构成细胞的生活物质称为原生质,是细胞结构和生命活动的物质基础。
原生质体:是指细胞中细胞壁以内各种结构的总称,:由生命物质--原生质所构成。
它是细胞各类代谢活动进行的主要场所,是细胞最重要的部分。
一般由细胞膜、细胞质和细胞核三部分组成。
核酸:由核苷酸脱水聚合而成的大分子有机化合物,核苷酸是核酸的组成单位.蛋白质:由20多种氧基酸组合而成的长键状分子.脂类物质:不溶于水易溶于脂性溶剂的脂肪性物质,包括油脂和类脂两类物质。
糖类物质:由碳、氢、氧组成的一大类有机化合物.细胞核:呈一个折光较强.粘滞性较大的球体.核膜:细胞核最外面的薄膜,与细胞质的分界,核膜在电镜下观察为双层膜,由外膜与内膜构成;核膜上有许多小孔,称为核孔;核膜上还有核糖核蛋白体。
核质:核膜以内均匀透明的胶状物质,核质包括两部分:染色质;核液核仁:核质中一到几个折光强的球状小体染色质:当细胞固定染色后,核质中被碱性染料染成深色的部分,称为染色质。
染色质是细胞中遗传物质存在的主要形式,其主要成分是DNA和蛋白质。
在电子显微镜下染色质出现一些交织成网状的细丝。
染色体:细胞有丝分裂和减数分裂时期,染色质高度螺旋化而变粗变短,成为易被碱性染料着色的粗线状或棒状体,此即染色体。
核液:当细胞固定染色后,核质中浅色的部分叫做核液细胞质:细胞核和细胞壁之间的原生质,外面为质膜,质膜内为透明的胞基质,胞基质中包埋着细胞器。
质膜:包围在细胞质表面的一层薄膜细胞器:在细胞质内具有一定形态,结构和功能的微结构或微器官(亚细胞结构)称为细胞器。
如各种质体、内质网、线立体、核糖体、高尔基体、微管等。
质体:质体是一类与碳水化合物的台成与贮藏密切相关的细胞器,它是植物(除细菌、真菌和蓝藻外)细胞特有的结构。
尚未分化成熟的质体称为前质体,分化成熟的质体根据其于是颜色和功能的不同,分为叶绿体、有色体和白色体三种类型。
叶绿体:进行光合作用的质体,只存在于绿色的细胞中,每个细胞可以有几颗道几十颗基粒:叶绿体内部有膜形成的许多圆盘状的类囊体相互重叠,形成一个个柱状体单位,称为基粒线粒体:指一些大小不一的球状.棒状或细丝状颗粒,一般直径为0.5--1um,长度是1-2um,在光学显微镜下,需用特殊的染色,才能加以辨别。
内质网:分布于细胞质中由一层膜构成的网状管道系统,管道以各种形状延伸和扩展,成为各类管.泡.腔交织的状态.高尔基体:由一叠扁平的囊(也称为泡囊或槽库)所组成的结构,每个囊由单层膜包围而成,直径约0.5-1um,中央似盘底,边缘或多或少出现穿孔核糖核蛋白体:简称为核糖体,是直径为17-23nm的小椭圆形颗粒液泡:被一层液泡膜包被,膜内充满细胞液.含有多种有机物和无机物的复杂的水溶液.溶酶体:由单层膜包围而成的多形小泡,一般直径0.25—0.3um,主要含多种水解酶类,如酸性磷酸酶,核糖核酸酶,组织蛋白酶,脂酶等。
能分解所有的生物大分子.圆球体:由半单位膜也就是只有一层暗带包被的圆球状小体,直径为0.1--1um,染色体反应似脂肪,用锇酸固定后成为或多或少深色的球体微体:单层膜包围的小体,直径约0.5um,大小形状与溶酶体相似,二者的区别在于含有不同的酶,微体含有氧化酶和过氧化氢酶,此外有些微体含有小的颗粒,纤丝或晶体等。
细胞骨架系统:细胞质内由微管、微丝、中间纤维和微梁,四种不同粗细的蛋白质,细丝交织成的网络系统。
微管:由微管蛋白(一种球蛋白)构成的中空而直的管状结构,长约数微米,直径约25nm,其中管壁4---5nm,中心是电子透明的空腔微丝:由肌动蛋白和肌球蛋白构成的比微管更细的纤丝,比微管更细的纤丝,直径只有5--8nm。
胞基质细胞质的重要组成部分。
由半透明的原生质胶体组成,在电子显微镜下看不出特殊结构的细胞质部分,含有与糖酵解、氨基酸合成和分解有关的酶类等重要物质,是生命活动不可缺少的部分。
细胞壁:包围在细胞原生质体外面的具有一定硬度和弹性,对原生质体起保护作用的固体结构。
胞间层:又称中层,存在于细胞壁的最外面,化学成分主要是果胶初生壁:细胞停止生长前原生质体分泌形成的细胞壁层,存在于胞间层内侧,主要成分是纤维素.半纤维素和果胶次生壁:细胞停止生长后在初生壁内侧继续积累的细胞壁层初生纹孔场:初生壁上具有的一些明显的凹陷区域胞间连丝:胞间连丝是穿过细胞壁的原生质细丝,它连接相邻细胞间的原生质体。
它是细胞原生质体之间物质和信息直接联系的桥梁,是多细胞植物体成为一个结构和功能上境一的有机体的重要保证。
纹孔:当次生壁形成时,次生壁上具有的一些中断的部分,即初生壁完全不被次生壁覆盖的区域,这种在次生壁形成过程中未增厚的部分称为纹孔。
纹孔腔:次生壁围成的腔,开口(纹孔口)朝向细胞腔纹孔膜:腔底底初生壁和胞间层部分纹孔塞:某些裸子植物管胞的壁上有一种较为特殊的具缘纹孔,它们的纹孔膜中央部位有一个圆盘状的增厚区域真核细胞:细胞的原生质体都具有由核膜包被的细胞核,细胞内有各类被膜包被的细胞器原核细胞:一类结构上缺少分化的简单细胞,没有细胞核,细胞的遗传物质脱氧核糖核酸(DNA)分散于细胞中央的一个较大的区域有丝分裂:又称间接分裂,是真核细胞分裂的最普遍的形式,一个母细胞通过核分裂和胞质分裂两个步骤,产生两个子细胞,子细胞具有与母细胞相同的染色体数目,在分裂过程中出现纺锤丝和染色体结构。
核分裂:从细胞核内出现染色体开始,经一系列的变化,最后分裂成二个子核为止的一个连续的分裂过程细胞周期细胞分裂中,把从一次细胞分裂结束开始,到下一次细胞分裂结束之间的过程(即一个间期和一个分裂期)称为一个细胞周期。
一个细胞周期包括G1期、S期、G2和M期。
间期:从前一次分裂结束,到下一次分裂开始的一段时间,是分裂前的准备时期连续丝:从核的一极伸到核的另一极的纺锤丝。
染色体牵丝:一端伸向核极,一端与染色体的着丝点相连的纺锤丝。
胞质分裂:在二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无丝分裂:又称为直接分裂或非有丝分裂,分裂过程较简单,分裂时,核内不出现染色体,不发生像有丝分裂过程中出现的一系列复杂的变化减数分裂:细胞连续分裂二次,但染色体只复制一次,使同一母细胞分裂成的4个子细胞的染色体数只有母细胞的一半的分裂过程细线期:染色质形成细线状染色体,核及核仁增大。
偶线期:同源染色体联合。
同源染色体:一条来自父本,一条来自母本,两条染色体的形状,大小相似,基因顺序相同的染色体。
联会:同源染色体两两成对靠拢进行配对,这种现象称为联会。
粗线期:染色体缩短变粗,配对后的染色体称为二价体,每一个二价体含有4条染色单体,二价体的数目为染色体数目的一半,二价体中不同染色体的两条单体之间发生染色体片段的交换,从而导致基因的交换。
双线期:染色体继续缩短变粗,二价体上出现不等的交叉,呈8,0,x,v等形状。
终变期:染色体缩到最短,分散在核膜内侧,二价体仍为8,0,x,v形态存在,核膜、核仁消失,纺缍丝出现,标志着前期Ⅰ结束。
中期Ⅰ:纺缍体形成,二价体排列于赤道面上。
末期Ⅰ:两组染色体分别到达两极,核膜出现,形成两个子核。
前期Ⅱ:染色体再次缩短变粗,核膜消失,纺缍丝重现。
中期Ⅱ:染色体排列于细胞的赤道面上,纺缍体形成。
后期Ⅱ:着丝点分裂,染色单体分离,向两极运动。
末期Ⅱ:染色单体到达两极,核膜、核仁重现,细胞板出现,形成4个子细胞后含物是植物细胞在代谢活动中所产生的代谢中间物质(存在于细胞质中的一些非原生质物质),它包括植物细胞储藏物质和新陈代谢废弃物,如:淀粉、蛋白质、脂类、晶体、单宁、色素等。
糊粉层:富含糊粉粒的细胞集中分布于种子胚乳的1-几层细胞层,这些细胞层称为糊粉层.细胞分化:细胞结构和功能上的特化,细胞分化表现在内部生理变化和形态外貌变化两个方面。
细胞分化使多细胞植物中细胞功能趋向专门化,有利于提高各种生理功能和效率。
组织:个体发育中,具有相同来源的(即由同一个或同一群分生细胞生长.分化而来的)同一类型或不同类型,形态、结构、生理功能相同或相似,具有一定结构和功能细胞群.简单组织:由一种类型细胞构成的组织复合组织:由多种类型细胞构成的组织分生组织:具持续分裂能力的细胞群称为分生组织。
植物体内生长部位的具有胚性的细胞群。
分生组织根据所处位置不同可分为顶端分生组织、侧生分生蛆织和居间分生组织;根据来源不同可分为原分生组织、初生分生组织和次生分生组织。
(种子植物中具分裂能力的细胞限制在植物体的某些部位,这些部位的细胞在植物体一生中持续地保持强烈的分裂能力)原分生组织:当植物的胚萌发生长时,胚中具有分裂能力的原始细胞——胚性细胞能够持续保留在植物的根尖和茎尖等部位,称为原分生组织,它们分裂后,可以衍生成初生分生组织。
初生分生组织:原分生组织分裂产生而来,位于原分生组织的后端,一方向具有分裂能力,一方面已开始初步的分化。
次生分生组织:由成熟组织的薄壁组织细胞或厚角组织细胞在一定条件下反分化(恢复分裂机能)形成的,位于植物体的侧面部位,包括维管束间形成层和木栓形成层。
顶端分生组织:位于根、茎主轴和侧枝顶端部位,由具有分裂能力的细胞构成的分生组织。
侧生分生组织:部分属于次生分生组织(束间形成层),部分属于初生分生组织(束中形成层),位于有次生生长的植物体侧方周围部分。
居间分生组织:穿插于茎、叶、子房柄、花梗、花序轴等器官的成熟组织中的主要由顶端分生组织遗留的分生组织。
成熟组织:分生组织分裂产生的大部分细胞,经过生长、分化,逐渐丧失分生的功能,形成各种具有特定形态、结构和生理功能的组织.时也称为永久组织保护组织:覆盖于植物体表面,由1层至数层细胞构成的,主要起保护作用的成熟组织。
它的作用是减少体内水分的蒸腾,控制植物与环境的气体交换,防止病虫侵袭和机械损伤等表皮:即表皮层,是幼嫩的根、茎、叶、花、果实等表面的一层生活细胞,也就是植物体初生构造中植物体与外界环境的直接接触层。
气孔器:存在于植物体气生部分表皮上的由保卫细胞及其中间开孔组成了控制植物与外界气体交换的结构。