第一章 植物细胞和组织

主要内容 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 第二节 植物细胞的繁殖 一、有丝分裂 二、无丝分裂 三、减数分裂

重点内容 1．细胞学说及其意义。 2．细胞的化学成分及其重要作用。 3．细胞膜、主要细胞器、细胞核的结构及其主要功能。 4．细胞分裂的三种方式（无丝分裂、有丝分裂、减数分裂）及有丝分裂的过程和各个分裂时期的特点。

第一节 植物细胞的形态结构 一、细胞的发现及其意义 二、植物细胞的形状和大小 三、植物细胞的结构与功能 四、植物细胞的后含物 第一节 植物细胞的形态结构 一、细胞的发现及其意义 二、植物细胞的形状和大小 三、植物细胞的结构与功能 四、植物细胞的后含物 五、原核细胞与真核细胞

一、细胞的发现及其意义 细胞的发现：在1665年，英国学者虎克Robert Hooke（1635---1703年）用自己制造的显微镜观察软木切片，看到有很多像蜂窝一样的小室，就称为细胞。 1680年当选英国皇家学会会员，1699年被授予巴黎科学院通讯院士。

普通复式光学显微镜 最大放大倍数为1000～1500倍，能够分辨两个点之间的最小距是0.2微米. 普通复式光学显微镜 最大放大倍数为1000～1500倍，能够分辨两个点之间的最小距是0.2微米.

细胞学说 (施莱登, 施旺) 1.所有的植物和动物组织均由细胞构成。 2.细胞是生物体结构和功能的基本单位。所有的细胞来自其他的细胞，不是由于细胞分裂就是细胞融合。 恩格斯高度评价了细胞学说的意义，认为这是19世纪科学上三大发现之一。

施莱登（1804～1881） 德国植物学家。细胞学说的创立者之一。1838年，施莱登在他的《植物发生论》一文中证明，植物形态的最基本单位是细胞，最简单的植物是由一个细胞构成的，大多数植物是由细胞和细胞的变态构成的。他与德国动物学家施旺共同奠定了细胞学说的基础。1839-1863年在耶拿大学任植物学教授。著作有《植物学概论》等。

施旺（1810～1882） 德国动物学家，解剖学教授。细胞学说的创立者之一，1839年，施旺概括了施莱登的成就，并在他的《关于动植物的结构和生长的一致性的显微研究》中指出：“细胞是有机体。整个动物和植物都是细胞的集合体。它们按照一定的规律排列在动植物体内。”这样，施旺就将施莱登的观点扩大到了动物体，相继证实了细胞是生命的单位。动、植物都是由细胞构成的。与德国植物学家施莱登共同奠定了细胞学说的基础。

细胞学说建立的意义 从细胞水平提供了有机界统一的证据，证明动植物有着细胞这一共同的起源，动植物的产生、成长和构造的秘密被揭开了，从而为十九世纪自然哲学领域中辩证唯物主义战胜形而上学的唯心主义，提供了一个有力的证据，为近代生物科学的发展接受有机界进化的观念准备了条件。如果没有细胞学说，达尔文进化论也很难胜利完成。

电子显微镜与光学显微镜在总体结构的设计上有很大的差别。在种类上，电镜可分为两大类. 透射电子显微镜 扫描电子显微镜

植物细胞结构全图

二、植物细胞的形状和大小 （一）形状：理论上典型的未经分化的薄壁细胞是十四面体，由于适应不同的功能，出现了多种多样的形状-----（16面体） （二）大小：一般很小，但也有较大差异。 最小：球菌直径0.5µm。 最大：苎麻纤维细胞长550mm。 种子植物中一般直径10—100µm较大的如番茄果肉，西瓜瓤细胞达1mm，肉眼可见。

细胞小的原因 （1）受细胞核所能控制的范围的制约 （2）有利物质的交换（相对表面积大）和转运。 细胞大小变化的一般规律 （1）生理活跃的常常小，而代谢活动弱的细胞则往往较大； （2）受外界条件的影响，水、肥、光、温、化学药剂等。

三、植物细胞的结构与功能 原生质体：是指单个细胞内的原生质，它是细胞内有生命的物质，是细胞的最主要部分，细胞的一切代谢活动都在这里进行。

原生质：是细胞内有生命活性的物质。 细胞质：细胞壁内细胞核外的原生质部分。包括表面的细胞膜、透明粘液状的基质、悬浮于其中的细胞器以及细胞的代谢产物，如色素粒、分泌粒、脂滴和糖原等。

细胞化学成分 水: 85% 无机盐: 1.5% 蛋白质 : 10% 脂质 : 2% 糖类: 0.4% DNA : 0.4% 水: 85% 无机盐: 1.5% 蛋白质 : 10% 脂质 : 2% 糖类: 0.4% DNA : 0.4% RNA : 0.7%

植物细胞模式图

植物细胞特有的结构 细胞壁（Cell Wall) 质体（plasmid ) 液泡（Vacuole)

（一）细胞膜或质膜 植物细胞的细胞质外方与细胞壁紧密相接的一层薄膜，称为细胞膜或质膜。 膜的化学组成，几乎全由磷脂和蛋白质组成，此外，尚有少量的糖类。

　 厚约60-100A°是细胞间或细胞与外界环境间的分界，维持着细胞内外环境的差别。在电子显微镜下，细胞膜显示出三层结构，磷脂双分子层是膜的骨架，每个磷脂分子都可以自由地作横向运动，其结果使膜具有流动性、弹性。磷脂双分子层的内外两侧是膜蛋白，如球蛋白，有时镶嵌在骨架中，也能作横向运动。 细胞膜（质膜）

在电子显微镜下看到的质膜是由两层染色深的暗层（一层蛋白质的分子层和脂类双分子层的亲水头），中间夹着一层染色浅的亮层（脂类双分子层的疏水尾）组成。这样的结构称为单位膜。 膜结构的液态镶嵌模型：在脂质双分子层中镶嵌着球蛋白分子。膜中的蛋白质有的是特异酶类，在一定条件下具有“识别”、“捕捉”和“释放”某些物质的能力，从而对物质的透过起主动的控制作用。

流动镶嵌模型 糖 蛋白质 脂双层

流动镶嵌模型特性 膜蛋白分布不对称 脂质双层 镶嵌蛋白 跨膜蛋白 膜表面蛋白

质膜的生理功能 1.维持稳定的细胞内环境； 2.控制细胞内外的物质交换，有选择 性地使物质通过或排出废物； 3.吞食外围的液体或固体小颗粒； 4.参与胞内物质向胞外分泌； 5.接受外界的刺激和信号； 6.还参与细胞的相互识别的功能。

生物膜 细胞、细胞器和其环境接界的所有膜的总称。生物中除某些病毒外，都具有生物膜。真核细胞除质膜（细胞膜）外，还有细胞核、线粒体、内质网、溶酶体、高尔基体、叶绿体等细胞器膜。 生物膜形态上都呈双分子层的片层结构，即磷脂双分子层构成基本骨架，蛋白质分子位于其表面或镶嵌其中。

生物膜系统 质膜（plasma membrane) 内质网(endoplasmic reticulum) 高尔基体（Golgi body) 溶酶体（lysosome) 线粒体（mitochondria) 叶绿体（chloroplast)

（二）胞基质与细胞器 细胞质是细胞壁以内，细胞核以外的原生质。 细胞质可分质膜、胞基质和细胞器。细胞器是细胞内具有特定结构和功能的亚细胞结构；胞基质是无色透明的胶体物质。

细胞器 即“细胞器官”，细胞质中由原生质分化而成的、具有一定形态和特定功能的结构。 线粒体、质体、内质网、高尔基体、核糖体、溶酶体、液泡等。

1．质体 质体是绿色真核植物所特有的细胞器。根据色素和功能的不同，将质体分为：叶绿体、有色体、白色体三类。在幼龄细胞中，质体尚未分化成熟，称为原质体或前质体。

叶绿体 植物细胞特有的一种细胞器。形态因植物的种类而异，在藻类中，叶绿体形态多样，而且体积也大，其大小可达100微米，有网状、带状、裂片状、星形等。在高等植物中。叶绿体在细胞内的数目也不一定，如藻类细胞，有的仅有一个。但在高等植物细胞中可多达100个以上。 基粒 类囊体 内膜 外膜

有色体　 又称“杂色体”。植物细胞中含有色素的质体。色素为叶黄素、胡萝卜素等，呈现黄色或桔红色。在高等植物的花瓣、果实和根等器官中表现出来。它的光合作用的能力已处于不活动的状态。它们能积累淀粉和脂类。

白色体 又称无色体。植物细胞质中不含色素的质体，如植物体内的分生组织和见不到阳光的块茎等细胞内的质体。有制造和贮藏淀粉、蛋白质的功能。白色体的前体为“原质体”，它进行多次分裂成为白色体，或为叶绿体。在黑暗中生长的植物的质体，也是白色体的一种类型。

三种质体的关系 有色体多从叶绿体转化而来，积累脂类和淀粉。白色体 ，近球形，存在于甘薯（番薯）、马铃薯地下贮藏器官中，种子的胚及少数植物叶的表皮细胞中也有存在。包括合成淀粉的造粉体、合成脂肪和油的造油体，合成蛋白质的糊粉体等等。 在一定条件下，一种质体可转变为另一种质体。 白色体 有色体 叶绿体 叶绿体

除细菌、蓝藻和厌氧真菌外，生活的细胞一般都有线粒体。线粒体呈粒状、棒状、丝状或分枝状。线粒体较小，直径一般为 0.5-1.0微米。 2.线粒体 除细菌、蓝藻和厌氧真菌外，生活的细胞一般都有线粒体。线粒体呈粒状、棒状、丝状或分枝状。线粒体较小，直径一般为 0.5-1.0微米。

3．核糖核蛋白体（核糖体） 是合成蛋白质的场所。核蛋白体含有大约40%蛋白质和60%的RNA。核糖体大小约15-30纳米的小颗粒，由大小两个亚单位组成。 核糖体常几个到几十个与信使RNA分子结合成念珠状的复合体，称为多聚核糖体。

4.内质网 是胞基质中的膜系统。分粗糙型内质网光滑型内质网两种类型。 粗糙内质网 光滑内质网

粗糙型内质网参与蛋白质合成，并运输和贮存蛋白质。 光滑型内质网与脂类、多糖及激素合成有关。内质网是许多细胞器的来源。

5.高尔基体 高尔基体由扁平内凹的囊泡或槽库、致密小泡和分泌小泡组成。高尔基体来源和内质网有关。致密小泡来自内质网，结合形成高尔基体囊泡，囊泡的凸面称形成面,凹面称成熟面。

高尔基体的功能是合成纤维素、半纤维素等构成细胞壁的多糖类物质，同时将多糖或多糖与蛋白质的复合物以高尔基小泡的形式运输到细胞的某些部位。具有分泌作用，并参与细胞壁的形成。 形成面 成熟面 空腔 分泌小泡

6.溶酶体 常为圆球形，只有一层膜包围，含有活性范围非常广泛的各种水解酶类，以酸性磷酸酶为特有的酶。 溶酶体在细胞内起消化作用，能降解生物大分子。进行异体吞噬、自体吞噬甚至发生自溶作用。 溶酶体是内质网分离出来的小泡形成的。

7．圆球体 圆球体是一层膜包围的球状小体，圆球体含有脂肪酶，是积累脂肪的场所，因而是一种贮藏细胞器，贮藏油滴、脂肪等。 圆球体也具有溶酶体的性质。近年来，认为圆球体与周围细胞质构界面上存在半单位膜，能被饿酸强烈还原，故圆球体又被称为类脂球。

8．微体 一层单位膜，含有酶（过氧化氢酶、乙醇酸氧化酶与尿酸酶）。 分为两种类型：一是过氧化物酶体，与光呼吸有密切关系；另一种为乙醛酸循环体，与脂肪代谢有关，能将脂肪分解成糖。

9.液泡 液泡是植物细胞的显著特征之一。 液胞内的液汁称细胞液，其主要成分是水，并含有糖、有机酸、脂类、蛋白质、酶、氨基酸、树胶、粘液、植物碱、花青素和无机盐等物质。

液泡的生理功能: 1.贮藏作用; 2.消化作用; 3.液泡在维持细胞质的内环境的稳定上起着重要的作用； 4.液泡形成的内环境可以缓冲外界条件的突然变化，因而液泡与植物抗性有关。

10.微管和微丝 是细胞内呈现管状或纤维状的二类细胞器，它们在细胞中相互交织，形成一个网状的结构，成为细胞内的骨骼状的支架，使细胞具有一定形状，称为微梁系统。

微管的功能 1.维持细胞形态 2.细胞内运输 3.鞭毛运动与纤毛运动 4.纺锤体和染色体运动

微 丝 微丝（肌动蛋白纤维）是指真核细胞中由 肌 动蛋白组成的骨架纤维。

（三）细胞核 控制着蛋白质的合成，控制着细胞的生长和发育。间期核通常呈圆球形。在幼小细胞中，核居于细胞中央。

3、核液呈透明状，其中有RNA聚合酶、核糖体小亚基和一些小分子RNA等。 细胞核的结构 1、核膜是双层膜，核模上具有许多核膜孔。 2、一般核中有1个核仁，但也有不少细胞有两上以上核仁。核仁中的成分有蛋白质、RNA和DNA，是合成RNA的场所。 3、核液呈透明状，其中有RNA聚合酶、核糖体小亚基和一些小分子RNA等。 4、染色质是细胞核中重要的结构成分，易被碱性染料着色的物质，成分是DNA和蛋白质。

染色质与染色体 染色质(chromatin)是指间期细胞内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构，是间 期细胞遗传物质存在的形式。 染色体（chomosome）是指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中，由染色质聚缩而成的棒状结构。

多级螺线管模型 螺线管 核小体

人类基因组计划  由美、英、日、德、法、中六国参与的国际人类基因组计划是人类文明史上最伟大的科学创举之一。其核心内容是测定人基因组的全部DNA序列，从而获得人类全面认识自我最重要的生物 学信息。中国于1999年9月1日正式加入该计划，承担了1 %人类基因组（约三千万个碱基）的测序任务。   2000年6月26日，六国相继宣布人类基因组工作框架图完成。

（四）细胞壁 细胞膜外围的一层厚壁，为植物细胞的特征之一。

1.细胞壁的结构

2．细胞壁的生长 ①内填生长，当初生壁刚形成时，微纤丝少，分布稀疏，随着细胞的伸展生长，原生质体分泌的纤维素微纤丝等物质填充于初生壁的无数网孔之间，使初生壁延展，表面积增加; ②敷加生长，即原生质体分泌的纤维素微纤丝等物质自外向内为层层添加，使细胞壁增厚,这种生长方式主要发生在次生壁上.

3．纹孔和胞间连丝 （1）纹孔 细胞形成初牛壁时．有某些较薄的凹洼区域，称为初生纹孔场。以后产生次生壁时，在初生纹孔场处往往不加厚，形成纹孔。纹孔可分为单纹孔和具缘纹孔。 （2）胞间连丝 胞间连丝的功能是在细胞间起着物质运输、传递刺激及控制细胞分化的作用。

4．细胞壁的质变 （1）木化 细胞在代谢过程中。产生一种木质填充于纤维素的框架内，以调强细胞壁的硬度，增强细胞的支持力量。 （2）角化 植物表皮细胞外壁常为胶质（脂类化合物）所浸透，且在细胞壁外堆积起来，形成角质层或膜。角化后细胞壁透水性降低,但透光。 （3）栓化 栓化是木栓质渗入细胞壁引起的变化，使细胞壁既不透气，也不透水，增加了保护作用。 （4）矿化 细胞壁渗入二氧化硅或碳酸钙等就会发生矿化。 （5）粘液化（胶化） 粘液化是细胞壁中果胶质和纤维素变成粘液或树胶的一种变化，多见于果实或种子的表面。

四、植物细胞的后含物 植物细胞在生长、分化和成熟过程中，由于新陈代谢活动所产生的废物和贮藏物等，统称后合物。后会物在结构上是非原生质的物质。后含物以淀粉、蛋白质和脂类为主。

（－）淀粉粒 淀粉是植物细胞中最普遍的贮藏物质，通常呈颗粒状，称淀粉粒。 淀粉粒可分为单粒，复粒和半复粒三种类型。

（二）蛋白质 以糊粉粒的形式存在，呈圆形或椭圆形，外有一层膜。蓖麻、油桐胚乳细胞内的糊粉粒比较大，在无定形蛋白质中包含有蛋白质的拟晶体和非蛋白质的球状体。

（三）脂肪和油 含能量最高而体积最小的贮藏物质，常温下为液体的称为油，呈固体的称为脂肪。 植物细胞中，油和脂肪或多或少都存在，但通常是存在油料植物种子或果实中，由造油体合成。如花生、大豆、油菜的子叶，蓖麻的胚乳，都含有大量脂肪，可用苏丹Ⅲ染色。

（四）晶体 晶体常为草酸钙沉积在液泡内。晶体常被认为是排泄的废物，集中到某个细胞内。 禾本科等植物的茎、叶表皮细胞内含有二氧化硅晶体，称硅胶晶体。 有针晶、单晶和晶簇。

原 核 细 胞 主要特点 DNA不与组蛋白结合 无核膜 无细胞骨架 以无丝分裂或出芽繁殖 代表生物 细菌、蓝藻

原核细胞与真核细胞的主要区别 原核细胞 真核细胞 无成形的细胞核 有成形的细胞核 无细胞器 有细胞器 DNA不与组蛋白结合 细胞直接分裂 细胞有丝分裂

第二节 植物细胞的繁殖 植物细胞分裂的方式有三种：最常见的是有丝分裂，另一种是无丝分裂，发生在某些区域；还有一种是减数分裂 。 第二节 植物细胞的繁殖 植物细胞分裂的方式有三种：最常见的是有丝分裂，另一种是无丝分裂，发生在某些区域；还有一种是减数分裂 。 有丝分裂是真核细胞繁殖的基本形式。通过分裂，使细胞遗传物质得以在细胞世代间相传。

细胞周期 指细胞一次分裂结束开始，到下一次分裂完成所经历的整个过程。 一个细胞周期可分为间期和分裂期。 间期是有丝分裂的准备；分裂期是具体的分裂过程。

①G1期，为DNA（脱氧核糖核酸）合成前期，有核糖核酸和蛋白质合成； ②S期，为DNA合成期，核内染色质复制加倍； ③G2期，为DNA合成后期，也有核糖核酸和蛋白质合成； ④M期，即细胞分裂期。

有丝分裂的细胞分裂过程 ①细胞核分裂， 前期 染色质凝缩成染色体，每一已复制的染色体含两个染色单体，以着丝粒连接在一起；出现纺锤丝；核仁消失，核膜解体。

中期 染色体排列在纺锤体的赤道面上，以着丝粒与纺锤体连接。

后期 每条染色体从着丝粒分裂为二，两组子染色体分别移向两极。

末期 染色体解旋松散成染色质，核仁复现，并重建核膜，形成两个子细胞核。

②细胞质分裂 植物细胞分裂中，在早末期出现细胞板，以后组成成膜体，最终形成两个子细胞。

有丝分裂的特点和意义 特点：包括核分裂和胞质分裂两个显著的步骤；有纺锤丝的出现；有染色体的复制和染色单体的分离； 意义：保持了细胞遗传的稳定性，因为子细胞具有与母细胞相同的遗传潜能。

减数分裂是与植物的有性生殖密切相关的一种特殊的细胞分裂，属于有丝分裂范畴，但只发生在生殖细胞中，分裂的结果使每个子细胞的染色体数只有母细胞的一半。 具体过程在以后讲述。

无丝分裂

无丝分裂特点 不出现染色体、纺锤丝等，不能保证遗传物质平均地分配到二子细胞中去。存在遗传的稳定性问题。 无丝分裂在植物体中，还是较普遍地存在。如胚乳发育过程中，植物形成愈伤组织，在正常组织中，为薄壁组织、表皮、生长点、花药的绒毡层细胞等.

思考题 1 名词解释: 原生质体; 胞间连丝; 纹孔; 细胞器 ; 纺锤体 ;有丝分裂 ;减数分裂 ;细胞周期. 1 名词解释: 原生质体; 胞间连丝; 纹孔; 细胞器 ; 纺锤体 ;有丝分裂 ;减数分裂 ;细胞周期. 2 植物细胞与动物细胞的显著区别有哪些? 3 植物细胞有哪些细胞器，其结构与功能是怎样的? 4 什么是植物细胞后含物,主要有哪几类? 5 真核细胞与原核细胞有哪些区别? 6 有丝分裂各时期细胞特征有哪些，有何意义?