植物形态学教程——第二章：植物细胞和组织资料

植物形态学细胞和组织第一节植物细胞的形态结构第二节植物细胞的繁殖第三节植物的生长和分化第四节植物的组织和组织系统本章小结本章作业第一节植物细胞的形态结构一、细胞是构成植物体的基本单位二、植物细胞的形状和大小三、植物细胞的结构四、植物细胞的后含物五、原核细胞和真核细胞细胞概念1.细胞的发现1665年，英国人罗伯特·虎克（R.Hook）观察软木片，发现软木由很多“小室”构成，形似蜂窝，他称其为“cell”，原意为小室，后来，随着研究的进展和细胞结构的进一步观察、发现，赋于“cell”以特定的意义，逐渐形成了“细胞”这一概念。

实际上，他当时所观察到的是死细胞的空腔，细胞内的其他结构，是后来其他学者观察所发现的。

2.细胞学说细胞学说的创立：植物学家施莱登（Schleiden）（德国）：于1838年提出，所有植物体都由细胞构成。

动物学家施旺（Schwann）（德国）：于1839年在动物研究中证实了上述结论。

并首次提出“细胞学说”（Cell theory）这一概念。

他提出：“动物和植物乃是细胞的集合体，它们依照一定的规律排列在动物和植物体内”。

并明确提出：“一切动物和植物皆由细胞组成”。

2.细胞学说细胞学说要点：细胞是所有生物结构和功能的最基本单位。

所有生物的生物体都是细胞的集合体，它们依照一定的规律排列在生物体内。

一切细胞皆来自细胞。

细胞学说的意义：为个体发育学说奠定了基础为系统发育学说奠定了基础为生物界学说的发展奠定了基础3.细胞学研究的主要阶段细胞的发现及细胞学说的创立：本阶段除细胞的发现和细胞学说的创立外，还有许多重大发现：施特拉斯布格（Strasburger）在植物细胞中发现了有丝分裂。

1898年，纳瓦兴（Nawaschin）发现了被子植物的双受精现象。

1883年，范·贝登（Van Beneden）又在动物和1886年施特拉斯布格在植物中发现了减数分裂。

故称19世纪最后25年为细胞学经典时期。

3.细胞学研究的主要阶段实验细胞学时期这一时期的特点是细胞学家与所有实验生物学家合作。

由于互相合作，互相渗透，发现了很多新问题，纠正了一些错误认识。

例如，生化细胞学得到发展。

1924年孚尔根（Feulgen）等首次介绍了DNA反应的方法。

本斯莱（Bensley,1934）等用超速离心机将细胞内线粒体分离出来。

3.细胞学研究的主要阶段分子生物学兴起1953年沃森和克里克（Watson and Crick）用X射线衍射法得出DNA双螺旋分子结构模型，奠定了分子生物学基础。

1961年尼伦堡（Nirenberg）等通过研究，确定了一种氨基酸的“密码”。

分子生物学的成就，使细胞学的研究达到了一个新的水平。

4.细胞全能性一个完整的活细胞具有发育为完整植物体的潜能。

即为细胞全能性。

细胞全能性是现代生物学中许多领域的理论基础。

如胚胎理论和技术研究、植物组织培养技术、克隆技术等等。

细胞全能性的理论基础：一个生物体上任一活细胞均携带有该种生物所有的遗传信息。

二、植物细胞的形状和大小㈠植物细胞的形状单细胞植物体及游离细胞：近球形。

多细胞植物体：未分化或初步分化的细胞（主要是分生组织细胞）多为十四面体。

已分化成熟的细胞（成熟组织细胞），因行使功能的不同而呈各种形状。

㈡植物细胞的大小1.显微镜的分辨率和细胞大小的计量单位细胞大小的计量单位：1㎜=1000μm（微米）1 μm=1000nm（毫微米或纳米）1nm=10埃1mm=103μm=106nm=107埃光学水平下多用“微米”，电镜下多用“纳米”。

埃已经达到原子水平，在生物学中应用不多。

分辨率：能区别二点间的最小距离。

人眼分辩率为0.1mm；光学显微镜为0.2-0.3 μm；电镜为0.25nm。

㈡植物细胞的大小2.植物细胞的大小植物细胞一般都很小：细菌：一般为0.5 μm种子植物：一般为10-100 μm▪生物细胞一般都需在显微镜下才能分辨，但也有直径超过人眼分辩率（0.1 μm ）的，如棉种皮纤维、桔肉细胞、西瓜果肉细胞等。

⏹极端的如苎麻韧皮纤维，其长可达550mm。

㈡植物细胞的大小2.植物细胞的大小植物细胞微小的原因第一、细胞核所能控制的体积有限。

第二、细胞体积越小，其比表面越大。

▪一般来说，生理活跃的细胞较小，而代谢活动弱的细胞体积较大。

三、植物细胞的结构概述㈠原生质体㈡细胞壁概述植物细胞由原生质体和细胞壁二大部分构成。

原生质：泛指细胞内具有生命活性的物质。

（物质性质概念）原生质体：指一个细胞内原生质所构成结构的总称。

（物质结构概念）显微结构：光学显微镜下能够分辨的结构称显微结构。

亚显微结构：在电镜下才能分辨的结构，也称超微结构。

概述植物细胞（亚显微）结构模式图：细胞核线粒体内质网高尔基体㈠原生质体原生质体的划分1.细胞核2.细胞质3.内膜系统核膜核仁染色质核质核液单位膜模型流动镶嵌模型定义叶绿体质体有色体线粒体白色体内质网高尔基体核糖体液泡溶酶体圆球体微体微管和微丝位置形状和大小细胞核的组成细胞核的功能结构质膜性质及功能细胞器胞基质㈠原生质体原生质体的划分原生质体结构的划分有三种观点：▪分为质膜、细胞核和细胞质三部分。

将细胞质定义为：质膜以内，细胞核以外的原生质。

▪分为质膜和细胞质二部分。

细胞质定义为：质膜以内所有原生质（包括细胞核）。

▪分为细胞质和细胞核。

细胞质定义为细胞核以外，细胞壁以内所有原生质，包括质膜、细胞器和胞基质。

㈠原生质体1.细胞核——①位置、形状和大小：未成熟细胞：位于中央或接近中央，近球形，核大（指在细胞中所占比例大）。

成熟细胞：因中央液泡的形成并占据细胞内绝大部分空间，将细胞质连同细胞核挤于边缘靠近壁的位置；核的形状也多被挤扁；核小。

液泡㈠原生质体1.细胞核——②细胞核的组成：核膜：为核最外的一层与细胞质分界的薄膜。

结构：由内外二层膜构成，膜上有许多小孔，称核孔。

功能：核膜是核和细胞质之间的屏障和通道。

核孔和膜的非孔部分具有不同程度的通透性，可以进行物质和信息的交流。

核仁：核内的球形结构，一般为1个或2个。

是核内合成和贮藏RNA的场所，其大小随细胞生理状态而变化。

㈠原生质体1.细胞核——②细胞核的组成：核质：核膜以内除核仁以外的部分。

染色质：是细胞中遗传物质存在的主要形式，电镜下为网状细丝状结构。

其主要成分是DNA和组蛋白。

当细胞分裂开始时，其结构进行螺旋化而转变为光学显微镜可分辨的染色体状态。

核液：核内没有明显结构的基质，化学成分尚未完全弄清，现已知含有蛋白质、RNA和多种酶。

1.细胞核——②细胞核的组成：㈠原生质体㈠原生质体1.细胞核——②细胞核的组成示：DNA 、染色质与染色体的关系。

㈠原生质体1.细胞核——③细胞核功能：储存和传送遗传信息，在遗传上，核内遗传物质的遗传占主导地位。

控制整个细胞的生命活动。

㈠原生质体2.细胞质细胞质包括质膜、细胞器和胞基质。

质膜是紧贴于细胞壁内的一层薄膜。

细胞器是包埋于胞基质中的具有一定形态结构和特定功能的原生质结构（或称小器官）。

胞基质是位于核以外，质膜以内的透明的无定形基质。

㈠原生质体2.细胞质——⑴质膜——质膜的结构单位膜模型：电镜下，质膜显出具有明显的三层结构：两侧呈两个暗带，中间夹有一个明带。

三层的总厚度约7.5nm，其中两侧暗带各为2nm，中间明带约3.5nm。

明带的主要成份是类脂，暗带为蛋白质。

这种在电子显微镜下显示出三层结构组成为一个单位的膜，称为单位膜。

㈠原生质体2.细胞质——⑴质膜——质膜的结构单位膜模型：▪单位膜模型示意图暗带（厚约2nm，为蛋白质）明带（厚约3.5nm，为类脂）暗带（厚约2nm，为蛋白质）㈠原生质体2.细胞质——⑴质膜——质膜的结构流动镶嵌模型：相互平行排列的二层磷脂分子（脂双分子层）构成质膜的骨架，每一层的磷脂分子间相互平行且均与膜垂直。

两层磷脂分子含磷酸的亲水的头部分别朝向膜的内、外方，由脂肪酸的烃链所构成疏水的尾部朝向中间，二排分子尾尾相接，构成一个包围细胞质的连续脂质分子层。

在此基础上，各种蛋白质以不同方式镶嵌其上。

可以是包埋于其中，可以是贯穿于脂双分子层，可以是附着于两面，可以是镶嵌于两面。

而且这一结构具有流动性。

这样，以脂双分子层为骨架，各种蛋白质以各种方式镶嵌其上，具有流动性的质膜的结构模型，即为流动镶嵌模型。

㈠原生质体2.细胞质——⑴质膜——质膜的性质及功能质膜的性质：质膜最突出的特性是选择透性，选择透性与膜蛋白有关，膜蛋白大多是特异的酶类，在一定条件下，它们具有“识别”、“捕捉”和“释放”某些物质的能力，从而对物质的透过起控制作用。

这种特性是生活的生物膜所特有的。

一旦细胞死亡，膜的选择透性便消失。

物质便能自由透过了。

（死尸溢出水分原因在此）㈠原生质体2.细胞质——⑴质膜——质膜的性质及功能质膜的功能：使有用而无害的营养物质进入细胞排除代谢产物和有害成份，而又不使有用物质流失主动运输功能信息传递抵抗病原物的侵入参与细胞间识别。

㈠原生质体2.细胞质——⑵细胞器定义：散布于细胞质内具有一定结构和功能的原生质微结构或微器官。

在显微镜下可以看到某些细胞器的外部形态，但所有细胞的内部结构均属亚显微结构。

㈠原生质体微管㈠原生质体2.细胞质——⑵细胞器——质体：▪质体为参与碳水化合物的合成与贮藏的有关细胞器。

为植物细胞特有结构，根据色素的有无和种类的不同，可将质体分为叶绿体、有色体（杂色体）和白色体（无色体）。

叶绿体：具色素，进行光合作用的质体。

分布及数量：存于绿色细胞中，数量差别极大。

光合色素：叶绿素类为a、b、c、d 四类，高等植物的叶绿素为a和b；类胡萝卜素类和叶黄素类。

㈠原生质体2.细胞质——⑵细胞器——质体：叶绿体：形态结构：光学显微镜下仅可识别其外部形态，高等植物的叶绿体多呈球形、卵形或凸透镜形。

直径4-10μm，厚度1-2 μm.。

电镜下可观察其内部结构，表面有双层膜包被，内部有膜形成的许多圆盘状的类囊体（基粒片层）相互重叠，形成一个柱状体单位，称为基粒；基粒之间由基粒间膜（基质片层）相联系。

叶绿体的其余空间为基质所充满。

功能：通过光合作用合成植物生长发育所需的碳水化合物。

㈠原生质体2.细胞质——⑵细胞器——质体：叶绿体：结构示意图双层膜类囊体(基粒片层)基粒基质片层（基粒间膜）2.细胞质——⑵细胞器——质体：叶绿体：植物细胞中的叶绿体㈠原生质体㈠原生质体2.细胞质——⑵细胞器——质体：有色体：无叶绿素，仅含胡萝卜素类色素的质体为有色体。

因此，多呈黄色、橙色或橙红色。

有色体多存在于果实、花瓣或植物体的其他部分，如胡萝卜的根、西红柿、红辣椒及一些花瓣。

功能：积聚淀粉和脂类，在花和果实中具有吸引昆虫和其他动物传粉及传播果实、种子的作用。

白色体：不含色素的质体。

为无色颗粒状，不形成基粒。