第一章 植物细胞和组织 第一节 植物细胞的形态和结构 第二节 植物细胞的繁殖 第三节 细胞的生长和分化 第四节 植物组织和组织系统

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 1.细胞的发现 1665年，英国人 Robbert Hook 2.细胞学说 Cell theory 1838-1839年，Matthias Schleiden和Theodor Schwan首次提出 3.电子显微镜的问世 20世纪40年代之后，细胞的详细结构得以进一步了解。 4.植物组织培养 进一步证实了细胞是功能的基本单位。

二、 植物细胞的形态和结构 1.细胞的形态：形态多样，与其主要功能相适应。 2.细胞的大小：

细胞的形态

植物细胞的大小 1毫米=1000微米 1微米=1000纳米 1纳米=10埃 大小或长度 举例 大多细胞 D≈10—100微米 种子植物大多细胞 最大细胞 D≈1毫米 西瓜瓤细胞 最长细胞 L≈550毫米 苎麻纤维细胞 最小细胞 D≈0.5微米 球菌细胞 1毫米=1000微米 1微米=1000纳米 1纳米=10埃

细胞微小的原因 细胞核很小，可控制的范围较小。 细胞越小，细胞表面积越大，内外交换物质越快。

三、细胞的亚显微结构 核糖体 微梁系统 液泡 高尔基体 内质网 溶酶体 微体 圆球体 细胞核 质膜 单膜结构的 原生质体 细胞质 细胞器 细胞结构 线粒体 质体 叶绿体 白色体 有色体 双膜结构的 核糖体 微梁系统 细胞壁 非膜结构的 胞基质

显微结构 microscopic structure (光学结构) 亚显微结构 submicrocopic structure （电镜结构，超微结构 ultrimicrocopic structure）

讲授以下几个内容： 1.液泡(发育、结构、功能) 2.质体(叶绿体、白色体、有色体、三种质体与前质体相互的转化) 3. 融酶体、微体、圆球体 4.微梁系统 5.胞基质及胞质流动(强调在整体性上的联系作用) 6.内膜系统(强调在整体性上的联系作用) 7.细胞壁 (a.层次 b.各层次的化学成分、形成时间、特性 c.胞间连丝、初生纹孔场、纹孔 d.细胞壁的电镜结构 e.细胞壁的次生变化)

植物细胞的亚显微结构

质膜plasma membrane (细胞膜cell memberane) 及其它生物膜（单位膜unit memberane ） 三明治结构，75埃

质膜的流动镶嵌模型

生物膜的结构示意图

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）

质膜 质膜的功能： 控制细胞与外界环境的物质交换; 信息传递; 抵抗病原物的侵入; 参与细胞间识别;

线粒体

1.液泡 Vacuole 形成:多个小液泡 几个大液泡 中央大液泡 结构：液泡膜 tonoplast、细胞液cell sap 功能： 形成:多个小液泡 几个大液泡 中央大液泡 结构：液泡膜 tonoplast、细胞液cell sap 功能： 将细胞质、核挤向四周，扩大物质交换 维持渗透压，使其吸收水分 代谢物质储藏所、供应站 维持膨压，支持细胞形状 吞噬破损衰老的细胞器，结构更新 自我消化

液泡的形成

2.质体plast

a. 叶绿体 －－黑藻叶片

Structure and function of chroloplast 外膜 外膜的渗透性大，物质可自由进出。 内膜 内膜对通过物质的选择性很强，控制物质的进出 类囊体 是单层膜围成的扁平小囊，膜上含有光合色素，又称光合膜。 基粒 许多类囊体象圆盘一样叠在一起，称为基粒。 基质 基质片层 贯穿在两个或两个以上基粒之间的没有发生垛叠称为基质片层或基质类囊体。 主要成分包括：碳同化相关的酶类，如RuBP羧化酶。叶绿体DNA、蛋白质，各类RNA、核糖体等。

b. 有色体（chromoplast） c. 白色体（leucoplast） distribution：主要分布于花瓣、果实、储藏根等部位。 是只含有胡萝卜素和叶黄素，不含基粒的质体。 distribution：主要分布于花瓣、果实、储藏根等部位。 form：颗粒状、针状等。 structure：双层膜 function：吸引昆虫传粉、储藏营养物质 c. 白色体（leucoplast） distribution： 一些植物的贮藏器官中，如甘薯、土豆的地下器官及种子的胚中。 pigment：不含可见色素的无色质体，呈颗粒状 function：积累淀粉、蛋白质及脂肪，从而使其相应地转化为淀粉粒、糊粉 粒和 油滴。（分别称为造粉体、造蛋白体和造油体）

chromoplast leucoplast

Translation of plastids

3.溶酶体、微体、圆球体 溶酶体 lysosome：直径0.25—0.3微米，小泡，有多种水解酶 微体 microbody或 sytosome: 直径0. 5微米， 含氧化酶和过氧化氢酶 圆球体 sphrosome：直径0.1—1微米，半膜结构。储存脂肪 过氧化物酶体 乙醛酸循环体

4.微梁系统 microtrabecular 管状，直径约25纳米，由微管蛋白装配, 微管 维持细胞的形状，参与细胞壁的形成 （拉动纺锤体运动，细胞板形成，微纤丝的沉积） 。 微管 tiny tube 微丝microfilament 纤丝状，直径5—8纳米，由蛋白组成 二者构成细胞的支架系统,与细胞壁的形成有关，与细胞器的运动、细胞的运动有关。

荧光染色的微管 蕨精子的微管带 鞭毛中的微管结构 微管

5.胞基质和内膜系统 没有一定形态结构的、具有一定的流动性和弹性的胶质液体。 胞基质 (cytoplasmic matrix 或 功能：代谢的场所、运输介质 胞基质 (cytoplasmic matrix 或 cell matrix) 内膜系统 (inner membrane) 原生质体中除质膜以外的所有膜的总称 内膜系统使原生质区域化、分隔化，使其特异化，分工更细，形成各种细胞器，同时又将各部分相互联系。

真核细胞 eukaryotic cell 和原核细胞 prokaryotic cell

6.细胞壁cell wall 包围原生质体的框架结构，是原生质体的代谢产物（一般认为是非活性物质）。 其功能：保护，支持，吸收，蒸腾，运输，参与识别，参与某些细胞壁生长、分化、分解等生理生化反应。 中胶层intercellular layer（也称中层或胞间层） 初生壁primary wall 次生壁secondary wall 细胞壁 外层 中层 内层

(1)细胞壁的形成时期、化学组成和特性 果胶质pectin 半纤维素hemicellulose 纤维素cellulose 木质素lignin 化学组分 理化特性 中胶层 (胞间层) 细胞分裂时期 果胶质和少量半纤维素 亲水性强、有弹性、易水解或酶解 初生壁 细胞生长时期 纤维素和少量半纤维素、果胶质 结构疏松、可塑性强 次生壁 停止生长之后 纤维素、木质素等 结构致密，机械强度大 果胶质pectin 半纤维素hemicellulose 纤维素cellulose 木质素lignin

细胞壁层次： 胞间层 初生壁 次生壁

毛竹茎秆纤维细胞壁的多层结构— 其加厚具有类似树木年轮的生长规律

细胞壁的次生变化 木质化：渗入了木质素，仍能少量透水、透气，但较致密，坚挺，较易折断。 角质化：渗入了角质，变得不透水，不透气，透明。 栓质化：渗入了栓质，变得不透水，不透气。 矿质化：渗入了矿质,变坚硬，但较脆。

细胞壁的亚显微结构 大纤丝 macrofibril （光镜下可见） 微纤丝 microfibril （电镜下可见） 微团 micelle （电镜下可见） 纤维素 cellulose （化学分析可知）

(2)细胞壁上的纹饰 初生纹孔场 （primary pit field） 胞间连丝 （plasmodesmata） 纹孔（stoma） ：初生壁上较薄、凹陷的区域。通常这里胞间连丝较丰富。 ：通过两相邻细胞壁的原生质细丝 次生壁的间断,多数为圆孔状。

pit; pit cavity; Simple pit pit pair Bordered pit

纹孔 pit 纹孔腔 纹孔缘 纹孔塞 单纹孔（simple pit） 具缘纹孔(bordered pit) 半具缘纹孔

Figure 4.7

Figure 4.8

7. nucleus 细胞核 Form： N 细胞核多呈圆形，直径10-20μm，细胞核的形状、大小及在细胞中的位置均随着细胞的生长而变化。 分生组织细胞核 成熟组织细胞核

Structure: 细胞核外有一层薄膜，称为核膜（nuclear membrane）。膜内充满均匀透明的胶状物质，称为核质（nucleoplasm），其中有一到几个折光强的球状小体，称为核仁（nucleolus）。当细胞固定染色后，核质中被染成深色的部分，称染色质（chromatin），其余染色浅的部分称核液（nucleochylema）。 核膜 染色质 核仁 核孔 核液

1） nuclear membrane核被膜：双层膜，具核孔 核膜为双层膜，外膜上常有核糖体。内外膜可愈合产生核孔（nuclear pore）

2） chromatin and chromosome染色质和染色体 研究证明染色质和染色体是同一物质在不同细胞周期中的形态表现。 细胞分裂间期核中染色质可分为 异染色质（heterochromatin）：进行活跃转录的部位，呈疏松的环状，电镜下表现为浅染色 常染色质（euchromatin）：间期核中处于凝缩状态，无转录活性，表现为深染色。 常染色质 异染色质 染色体 细胞分裂间期 细胞分裂期

Main function: 由于染色体上含有遗传物质DNA，所以说染色体是遗传物质的载体。 染色体 复制 转录 翻译 蛋白质：控制生物性状 有丝分裂 新细胞 复制 减数分裂 生殖细胞 遗传信息传给后代

3）核仁：由RNA和蛋白质组成 4）核液：或称核基质，主要酶和原料 细胞核的功能： 1）细胞核的主要功能是储存和传递遗传信息。 2）控制和调节细胞的生理活动。 3）通过控制不同基因的表达来控制生物的性状。

四、植物细胞的后含物 后含物ergastic substance常见的有： 淀粉starch 以淀粉粒starch grain的形式存在 蛋白质protein 以糊粉粒aleurone grain等颗粒的形式存在 脂肪fat 以油滴oil的形式存在 无机盐 以晶体crystal的形式存在

单粒 复粒 半复粒 淀粉粒的类型 结构：脐点hilum、 轮纹

马铃薯的淀粉粒

耦和甘薯的淀粉粒

玉米和小麦的淀粉粒

蛋白质颗粒 糊粉粒aleurone grain 球形体globoid 拟晶体crystalloid

蓖麻胚乳细胞的糊粉粒

核桃子叶细胞内的油滴

晶体crystal

草酸钙晶簇和针晶

草酸钙单晶

橡皮树叶片横切示钟乳体

夹竹桃叶横切示晶簇

第二节 植物细胞的繁殖

植物细胞分裂的类型 无丝分裂amitosis 有丝分裂mitosis 减数分裂meisis

无丝分裂

有丝分裂

减数分裂

减数分裂和有丝分裂比较图

有丝分裂 G1期 S期 间期 G2期 interphase 核分裂 karyokinesis 分裂期 前期prophase 胞质分裂: cytokinesis 前期prophase 中期metaphase 后期anaphase 末期telophase 赤道面equatorial 着丝点kinetochore 或centromere 纺锤丝spindle 染色体牵丝chromosomal fiber 连续丝continuous fiber 染色体chromosome 微管的形成和分布的周期性变化（微管周期microtubule cycle）：周质微管 早前期带 纺锤体微管 成膜体微管 成膜体phragmoplast的形成 细胞板cell plate的形成 细胞壁的形成