植物個體發(fā)育的基礎(chǔ)細胞與組織優(yōu)秀公開課

第一章

植物個體發(fā)育的基礎(chǔ)

細胞與組織

細胞單細胞植物，一個細胞代表了一個個體，一切生命活動，包括新陳代謝、生長發(fā)育、繁殖，均由一個細胞完成。復(fù)雜的高等植物，由無數(shù)細胞組成，細胞之間有了機能和形態(tài)結(jié)構(gòu)的分工，相互依存、彼此協(xié)作，共同保證有機體的正常生命活動。水1.1植物細胞1.1.1細胞的化學(xué)基礎(chǔ)細胞無機鹽蛋白質(zhì)

核酸糖類脂類1.1.1細胞的化學(xué)基礎(chǔ)2.有機分子A.蛋白質(zhì)占細胞干重的60%，分子量變化范圍在6000-1000000道爾頓之間。由20種基本的氨基酸組成。在細胞中的存在形式：結(jié)構(gòu)蛋白，活性蛋白，儲藏蛋白。為不溶性蛋白質(zhì)，是細胞的結(jié)構(gòu)組分可溶于水，參與細胞的各項代謝活動具有儲藏氨基酸能量的功能，作為有機體生長發(fā)育的原料B.核酸占細胞干重的5%-15%。主要為核苷酸組成。主要為核糖核苷酸（RNA）和脫氧核糖核苷酸（DNA）。DNA，位于細胞核中，是生物遺傳信息的載體，雙螺旋結(jié)構(gòu)。RNA，位于細胞質(zhì)中，三種類型，與蛋白質(zhì)的合成有關(guān)，單鏈線形結(jié)構(gòu).rRNA：核糖體的構(gòu)成骨架。tRNA：轉(zhuǎn)運氨基酸mRNA：編譯合成蛋白質(zhì)的密碼C.糖類：具有多種的化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物功能。主要的功能為：通過氧化作用而釋放大量的能量，滿足生命的需要；轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)等其他物質(zhì)。糖類單糖寡糖多糖葡萄糖、核糖麥芽糖淀粉、纖維素1.1.2細胞學(xué)發(fā)展簡史與細胞學(xué)理論1.1.2.1細胞的發(fā)現(xiàn)與細胞的早期研究1665年，羅伯特.虎克利用顯微鏡觀察軟木塞。英國人格留(N.Grew)，意大利人馬爾比基(M.Malpighi)觀察到了細胞質(zhì)。1831年，英國人布朗（R.Brown)觀察到了細胞核1835年，法國迪亞爾丹（F.Dujardin)發(fā)現(xiàn)細胞中的生活物質(zhì)，稱為肉質(zhì)樣。1665年，RobertHooke(英)發(fā)現(xiàn)了細胞1.1.2.2細胞學(xué)說的誕生1838年德國人施萊登（M.J.Schleiden)，1839年德國人施旺(T.Schwann)建立了細胞學(xué)說的基本原則：（1）一切動物和植物都是由細胞構(gòu)成的，細胞是生命的單位。（2）每個細胞是相對獨立的單位，有其自己的生命。（3）新細胞由老細胞繁衍產(chǎn)生。施旺（1810～1882）德國動物學(xué)家，解剖學(xué)教授。細胞學(xué)說的創(chuàng)立者之一，1839年，施旺概括了施萊登的成就，并在他的《關(guān)于動植物的結(jié)構(gòu)和生長的一致性的顯微研究》中指出：“細胞是有機體。整個動物和植物都是細胞的集合體。它們按照一定的規(guī)律排列在動植物體內(nèi)?！边@樣，施旺就將施萊登的觀點擴大到了動物體，相繼證實了細胞是生命的單位。動、植物都是由細胞構(gòu)成的。與德國植物學(xué)家施萊登共同奠定了細胞學(xué)說的基礎(chǔ)。1.1.2.3細胞分裂和重要細胞器的發(fā)現(xiàn)1841年，雷馬克（Remark)在觀察雞胚血細胞時，發(fā)現(xiàn)了細胞無絲分裂現(xiàn)象。弗萊明（Flemming)在動物細胞，施特拉斯布格在植物細胞中發(fā)現(xiàn)細胞的有絲分裂。1883年，范.本內(nèi)登（vanBeneden)在動物細胞中觀察到減速分裂。染色體（1888），中心體（1883），線粒體（1897），高爾基體（1898）。1.1.2.4細胞學(xué)的發(fā)展（1）細胞的發(fā)現(xiàn)到細胞學(xué)說的發(fā)表。（2）19世紀中期到20世紀初。（3）20世紀以后。1.1.3植物的細胞結(jié)構(gòu)細胞的定義：是一切有機體結(jié)構(gòu)的基本單位，是有機體維持生理代謝和功能的基本單位、有機體生長發(fā)育的基礎(chǔ)，是有機體遺傳和變異的基本單位。植物細胞的形態(tài)和結(jié)構(gòu)一、植物細胞的形態(tài)細胞的大?。翰町惡艽?，一般20~50~100m

細胞的形狀：多種多樣

1.長筒形2.長柱形3.圓形4.星形5.多角形6.長方形7.長梭形（3）細胞的類型和生命形態(tài)物質(zhì)非生物：沒有生命的物質(zhì)生物非細胞結(jié)構(gòu)：病毒（如噬菌體）細胞結(jié)構(gòu)原核細胞支原體衣原體細菌藍藻放線菌原核生物，如葡萄球菌破傷風(fēng)桿菌大腸桿菌醋酸桿菌肺炎雙球菌結(jié)核桿菌真核細胞所有動物、種子植物蕨類植物苔蘚植物藻類植物（如水綿、衣藻等）真菌（如酵母菌、霉菌、食用菌類）真核生物模式植物細胞構(gòu)造

細胞壁胞間層初生壁次生壁后含物

原生質(zhì)體貯藏物質(zhì)晶體細胞核細胞膜細胞質(zhì)細胞器模式植物細胞

模式植物細胞是由細胞壁、原生質(zhì)體、后含物三大部分組成質(zhì)體線粒體液泡內(nèi)質(zhì)網(wǎng)核糖體高爾基體1.細胞核（細胞間期）核膜核仁核基質(zhì)染色質(zhì)內(nèi)核膜外核膜核周腔核孔復(fù)合體核纖層由DNA、組蛋白、非組蛋白、少量的RNA組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，是遺傳信息的主要載體纖維中心（FC）致密纖維組分（DFC）顆粒組分（GC）核骨架細胞核功能1.遺傳物質(zhì)儲存和復(fù)制的場所。2.細胞遺傳性和細胞代謝活動的控制中心。結(jié)構(gòu)模型——流動鑲嵌模型磷脂分子構(gòu)成具一定流動性的脂質(zhì)雙分子層；蛋白質(zhì)分子以各種方式鑲嵌在脂質(zhì)雙分子層中。質(zhì)膜的功能1.維持細胞內(nèi)穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境。2.控制細胞內(nèi)外的物質(zhì)交換，包括營養(yǎng)物質(zhì)有選擇的進出及代謝廢物的排出。3.感受外界刺激，引起細胞生理活動和狀態(tài)變化，調(diào)節(jié)細胞的生命活動。4.為細胞內(nèi)的各項生化反應(yīng)提供場所。綠色植物特有的細胞器，外圍有雙層單位膜包被，內(nèi)有液態(tài)基質(zhì)和膜系統(tǒng)。質(zhì)體能合成和積累同化產(chǎn)物。前質(zhì)體質(zhì)體葉綠體成熟質(zhì)體有色體白色體5、質(zhì)體幼莖皮層細胞白色體的種類6.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)*單層膜片層網(wǎng)狀系統(tǒng)；由管道、囊泡和池組成。有粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)兩種。*蛋白質(zhì)的合成、修飾與加工，新生肽鏈的折疊、組裝和運輸?shù)认嚓P(guān)。粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和蛋白質(zhì)的合成、運輸。形成面成熟面空腔分泌小泡7.高爾基體*單層膜的內(nèi)凹扁囊疊成，囊周圍延伸成管道，管道頂端膨大成小泡，小泡成熟后脫落成分沁泡。*合成多糖類物質(zhì)；濃縮、加工物質(zhì)；與細胞的分泌有關(guān)；參入形成細胞壁。顆粒狀；由大小兩亞基組成。合成蛋白質(zhì)的場所。8、核糖體含大量酸性水解酶9.溶酶體*單層膜圍繞、內(nèi)含多種酸性水解酶類的囊泡狀細胞器。*消化作用與防御功能，清除無用生物大分子、衰老的細胞器及損傷和死亡的細胞。自噬性溶酶體(autolysosome)異噬性溶酶體(heterolysosome)10、圓球體*單層膜圓球體，內(nèi)含大量脂肪和脂肪酶。*積累、貯藏、分解脂肪。11、微體*單層膜球形小體，有過氧化物酶體（內(nèi)含過氧化氫酶類）和乙醛酸循環(huán)體（內(nèi)含氧化酶類）兩種類型。*過氧化物酶體參與光合作用；乙醛酸循環(huán)體參與脂肪轉(zhuǎn)化成糖的過程。12、液泡*單層膜泡狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)為含有復(fù)雜物質(zhì)成分（溶于水的糖類、單寧、有機酸、植物堿、色素、鹽類等）的液體，稱細胞液。*功能：維持細胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定；調(diào)節(jié)滲透壓和酸堿度（PH值）；貯藏、消化物質(zhì)。微管（microtube）微絲（microfilament）中間纖維（intermediatefilament）真核細胞中的蛋白纖維網(wǎng)架體系。13、細胞骨架系統(tǒng)（cytoskeleton）*由微管蛋白組成的一種中空管狀結(jié)構(gòu)。

*維持細胞形狀；形成紡錘絲；參入細胞壁形成；與細胞運動有關(guān)。微管微絲微絲：由肌動蛋白和肌球蛋白組成的絲狀結(jié)構(gòu)，直徑7nm。維持細胞形狀；與細胞收縮、胞質(zhì)運動和物質(zhì)運輸有關(guān)。各種細胞器形態(tài)、作用項目名稱形態(tài)作用線粒體卵球形或棒狀有氧呼吸的主要場所內(nèi)質(zhì)網(wǎng)網(wǎng)狀增大了細胞內(nèi)膜面積核糖體橢圓形小體合成蛋白質(zhì)的場所高爾基體扁囊狀或泡狀形成細胞壁或分泌物質(zhì)液泡泡狀維持細胞緊張度，貯存物質(zhì)等作用2.2細胞壁細胞壁是由原生質(zhì)體分泌的物質(zhì)構(gòu)成，屬于非生活的部分，對細胞起保護、支持的作用，使細胞保持一定的形狀和相對穩(wěn)定的外在環(huán)境。細胞壁本身結(jié)構(gòu)疏松，外界可通過細胞壁進入細胞中。細胞壁的結(jié)構(gòu)：胞間層，初生壁，次生壁。

細胞壁黃麻莖橫切結(jié)構(gòu)紋孔紋孔：具有初生壁的細胞進行次生加厚形成次生壁時，加厚不是均勻的，局部地方?jīng)]有次生壁，只有胞間層+初生壁。形成紋孔的位置在最初形成初生壁時加厚不均勻，形成許多凹洼區(qū)，這時的凹洼區(qū)稱為初生紋孔場——或稱原紋孔。次生壁加厚，在初生壁上紋孔場則不加厚，形成更明顯的紋孔。相鄰兩個細胞的紋孔通常是成對出現(xiàn)的，稱紋孔對。紋孔膜：將一對紋孔隔開的薄膜稱紋孔膜，紋孔膜實際上就是胞間層+初生壁。紋孔口：紋孔在細胞腔的開口。紋孔腔：從紋孔到紋孔膜之間的空腔。單紋孔：紋孔腔呈圓柱形，如纖維、石細胞、薄壁組織。具緣紋孔：紋孔周圍的次生壁離開初生壁隆起成一拱形結(jié)構(gòu)，使紋孔具有隆起的邊緣，紋孔腔呈圓錐形。紋孔塞：裸子植物管胞上具緣紋孔，紋孔膜的中央加厚膨大形成。紋孔道：由具緣紋孔至紋孔膜之間的垂直空間，紋孔塞緣：紋孔塞周圍。具緣紋孔有三個同心圓：最內(nèi)：紋孔口邊緣。中間：紋孔塞邊緣。最外：紋孔緣邊緣。紋孔是細胞壁的薄壁區(qū)域，是細胞間物質(zhì)交換區(qū)域。胞間連絲胞間連絲：細胞壁并非把兩個細胞絕然分開，而是有很纖細的細胞質(zhì)絲——胞間連絲穿過紋孔的細胞壁而相互聯(lián)系，起細胞間物質(zhì)運輸和信息傳遞的作用。在柿樹的果肉，椰棗的果肉，七葉樹種子的胚乳細胞在初生壁上有胞間連絲通過。胞間連絲?內(nèi)質(zhì)網(wǎng)?質(zhì)膜?核膜由于胞間連絲的聯(lián)系，構(gòu)成了完整的膜系統(tǒng)，起著細胞間的物質(zhì)交換，信息傳遞的作用，同時病毒也可以利用胞間連絲進行傳遞。細胞壁的特化1.木質(zhì)化：細胞壁由于細胞產(chǎn)生的木質(zhì)素的沉積而變得堅硬牢固，增加了植物支持重力的能力。2.木栓化：細胞壁內(nèi)滲入了脂肪性的木栓質(zhì)的結(jié)果，不透水和空氣，細胞內(nèi)的原生質(zhì)體與周圍環(huán)境隔絕而死亡。有保護作用，如樹皮外面的粗皮。3.角質(zhì)化：細胞產(chǎn)生的脂肪性角質(zhì)，能夠使植物的莖、葉或果實的表皮外側(cè)形成一薄層角質(zhì)層，防止水分的過度蒸發(fā)和微生物的侵害。4.粘液質(zhì)化：細胞壁的纖維素等成分發(fā)生變化而成為粘液，增強細胞壁的保水性，減少機械損傷。5.礦質(zhì)化：細胞壁中含有的硅質(zhì)或鈣質(zhì)等物質(zhì)，增加了細胞壁的硬度。（3）細胞后含物植物細胞的后含物：細胞在進行各項生命活動時，產(chǎn)生的各種代謝物質(zhì)，存在于細胞質(zhì)、液泡、細胞器中。這些后含物可分為三類：后含物儲藏物質(zhì)淀粉蛋白質(zhì)脂肪和脂肪油生理活性物質(zhì)晶體草酸鈣結(jié)晶碳酸鈣結(jié)晶（1）淀粉*薄壁細胞中。*由白色體積累淀粉形成淀粉粒。*遇碘呈藍紫色。1、貯藏物質(zhì)（2）蛋白質(zhì)*多在種子中。*由白色體積累蛋白質(zhì)或由富含蛋白質(zhì)的小液泡失水形成糊粉粒。*遇碘呈淡黃色。（3）油和脂肪*多在果實和種子中。*由白色體或圓球體積累油和脂肪形成油滴。*遇蘇丹Ⅲ呈橙紅色。代謝中間產(chǎn)物，主要有：（1）維生素（2）植物激素——生長素、赤霉素、細胞分裂素、脫落酸、乙烯和油菜素內(nèi)酯。（3）抗菌素（4）酶2、生理活性物質(zhì)（3）晶體

*液泡內(nèi)的草酸鈣或者碳酸鈣結(jié)晶。

1.2植物細胞的增殖

無絲分裂有絲分裂最普遍的細胞繁殖方式減數(shù)分裂花粉母細胞形成花粉粒，胚囊母細胞形成胚囊。1、無絲分裂*細胞核直接一分為二，在兩細胞核之間形成新的細胞壁將細胞質(zhì)一分為二。*過程簡單，速度快，但遺傳性不穩(wěn)定。2、有絲分裂常見的體細胞分裂方式，即一個細胞的DNA復(fù)制一次，細胞分裂一次，產(chǎn)生兩個子細胞的過程。正在分裂的細胞從一次分裂結(jié)束開始到下一次分裂結(jié)束所經(jīng)歷的一個完整過程稱為一個細胞周期（cellcycle）。分裂間期(interphase)有絲分裂期(mitosis)細胞周期DNA合成前期(G1)DNA合成期(S)DNA合成后期(G2)DNA復(fù)制完成到分裂開始前的時期，RNA和蛋白質(zhì)的合成繼續(xù)進行，同時合成微管蛋白及能量準備。合成DNA的時期，要進行DNA和組蛋白的復(fù)制。從前一次分裂結(jié)束到合成DNA以前的間隔時期，是決定細胞是繼續(xù)分裂還是走向分化的時期。繼續(xù)分裂的細胞在G1期極活躍地合成RNA、蛋白質(zhì)和磷脂等。染色體InterphaseProphase

Metaphase

Anaphase

TelophaseCytokinesis

出現(xiàn)在有性生殖過程中，即母細胞內(nèi)的ＤＮＡ只復(fù)制一次，細胞連續(xù)分裂兩次，產(chǎn)生四個子細胞，而每一個子細胞內(nèi)的染色體只有母細胞的一半。3、減數(shù)分裂前中后末減Ⅰ聯(lián)會