大学植物学课件第一章植物细胞.ppt
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- 大学 植物学 课件 第一章 植物 细胞
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1、 细胞细胞是生命体进行生命活动的结构、功能和遗传单位。是生命体进行生命活动的结构、功能和遗传单位。一、细胞的起源和演化一、细胞的起源和演化 1.1.细胞的出现是一个重要细胞的出现是一个重要的里程碑的里程碑 2.2.真核细胞出现分室,形成真核细胞出现分室,形成细胞核和各种细胞器细胞核和各种细胞器 3.3.单细胞生物发展为多细单细胞生物发展为多细胞生物是生物演化的又一次胞生物是生物演化的又一次飞跃。飞跃。二、人类对细胞的认识二、人类对细胞的认识 胡克胡克 光学显微镜光学显微镜(英)罗伯特.布朗(1831)兰科叶片表皮细胞的细胞核汉斯坦 原生质体(1880)光学显微镜透射电子显微镜扫描电子显微镜第一
2、架电子显微镜(德国 Semens 公司,1933)内质网(Porter等 ,1945)叶绿体(Porter等 ,1947) 高尔基体(Daltond)、核膜(Callon 等,1950) 溶酶体(De Dave)、线粒体(Palade,Porter等1952), 单位膜(Robertson ,1958) 细胞的显微及超微结构显微结构(microstructure)指在光学显微镜下观察到的细胞结构。超微结构(ultrastructure)指在电子显微镜下观察到的细胞结构,也称亚显微结构。光镜光镜电镜电镜电镜电镜电电镜镜下下的的细细胞胞 细胞是生命活动的功能单位,一切代谢活动均以细胞为基础;细胞是
3、生命活动的功能单位,一切代谢活动均以细胞为基础; 特化的细胞分工合作,共同完成复杂的生命活动特化的细胞分工合作,共同完成复杂的生命活动 细胞是生殖和遗传的基础与桥梁;具有相同的遗传语言;细胞是生殖和遗传的基础与桥梁;具有相同的遗传语言; 细胞是生物体生长发育的基础。细胞是生物体生长发育的基础。细胞是生命的基本结构单位,生物是由细胞组成的;细胞是生命的基本结构单位,生物是由细胞组成的;细胞的基本概念细胞的基本概念一、一、 植物细胞的形状与大小植物细胞的形状与大小第一节 植物细胞的形态与结构 植物体由细胞构成(单细胞或多细胞)植物体由细胞构成(单细胞或多细胞) 细胞的大小通常在细胞的大小通常在20
4、-5020-50 m m之间之间 细胞的形态多样,球形、多面体、立方体、长细胞的形态多样,球形、多面体、立方体、长形等形等 二、植物细胞的基本结构二、植物细胞的基本结构细胞壁细胞壁 (cell wall)(cell wall)细胞细胞原生质体原生质体(protoplast)(protoplast)细胞质细胞质 (cytoplasm)(cytoplasm)和和细胞核细胞核 (nuclear)(nuclear)细胞器细胞器 (organelle)(organelle)质膜质膜(plasma membraneplasma membrane)(一)细胞壁(一)细胞壁细胞壁(cell wall)包围在原
5、生质体外的坚韧外壳包围在原生质体外的坚韧外壳 保护、支持作用保护、支持作用 吸收、蒸腾、运输、分泌吸收、蒸腾、运输、分泌 细胞识别细胞识别 参与细胞生长调控参与细胞生长调控细胞壁1.化学成分: 纤维素 (cellulose) 果胶类物质 半纤维素(hemicellulose): 胼胝质 多种酶类 (enzymes)和糖蛋白电镜下,构成细胞壁的结构单位是微纤丝微纤丝(microfibril),由纤维素分子束(微团微团)聚合而成微纤丝相互交织成网状,构成细胞壁的基本框架,果胶、木质、栓质等填充于微纤丝“网”的空隙中微纤丝再聚集成较粗的纤丝,叫大纤丝大纤丝(macrofibril)微纤丝是在质膜表面
6、合成的,其在细胞壁上的沉积方向由分布在质膜内的微管决定;微纤丝排列方向的不同就形成了不同的细胞壁层次次生壁次生壁初生壁初生壁中层(胞间层)中层(胞间层)2. 空间结构a.中层(胞间层) 相邻两个细胞初生壁之间共有的部分,在细胞分裂产生新细胞时形成。 成分:果胶质(多糖),能将相邻的细胞粘连在一起。 可塑性:缓解细胞间的压力,不影响生长。 来源:存在于中层内,是新细胞产生的第一层真正的细胞壁,原生质体分泌的壁物质在中层上沉积所形成的壁层。 化学成分:多糖(纤维素、半纤维素、果胶质)、蛋白质(结构蛋白、酶、凝集素)。 结构模型:经纬结构纤维素构成经,伸展 蛋白构成纬,交织而成网状结构。 特点:壁薄
7、,具有弹性和可塑性。 功能:随细胞生长而生长。b.b.初生壁初生壁威尔逊威尔逊- -福莱模型(福莱模型(19861986)次生壁来源:细胞分化时,物质积累在 初生壁局部或全部表面,构成次生壁。成分:纤维素(相对多),木质素、基质多糖(相对少)。结构:电镜下(根据纤维素微纤丝排列的方向)分位三层。特点:细胞壁厚度增加,刚性增强,但没有延展性。电镜下,次生壁可分为外、中、内三层纤维和石细胞等典型具次生壁的细胞,细胞壁有5层结构:胞间层、初生壁和三层次生壁大部分具次生壁的细胞,在成熟时原生质体死亡,残留的细胞壁有支持保护的功能1. 初生壁是细胞生长时形成的壁层,可随细胞生长而伸展,次生壁是细胞停止生
8、长以后所沉积的壁层。2. 化学成分区别: 初生壁纤维素约占1/4 次生壁纤维素约占1/2。d.初生壁和次生壁的主要区别:胞间连丝(plasmodesmata) 细胞壁生长时并非均匀增厚,在初生壁上有一些较薄的区域叫初生纹孔场(primary pit field),其上有许多小孔,细胞的原生质细丝通过这些小孔,与相邻细胞相连 穿过细胞壁,沟通相邻细胞的原生质细丝,称为胞间连丝电镜下,胞间连丝是直径40nm的管状结构,相邻细胞的质膜通过胞间连丝相互连接起来,内质网也相连通过胞间连丝结合在一起的原生质体,称共质体(symplast)共质体以外的部分,称质外体(apoplast),包括细胞壁、细胞间隙
9、和死细胞的细胞腔纹 孔 纹孔(pit):次生壁形成时在纹孔场不被次生壁物质覆盖,形成的凹陷区域。类型: 单纹孔(single pit) 具缘纹孔(bordered pit) 纹孔膜:两个纹孔间的胞间层和两层初生壁形成纹孔膜 相邻两细胞之间的纹孔多成对存在,称纹孔对(pit pair) 盲纹孔:只有一侧的壁有纹孔。 A:单纹孔 B:单纹孔对 C:具缘纹孔对 D:半具缘纹孔对 E、F:具缘纹孔细胞壁的特化:由于环境的影响,生理机能的不同,细胞壁常常沉积其他物质,以致发生理化性质的变化。 木质化 木栓化 角质化 矿质化 原生质体(protoplast)细胞质 (cytoplasm)和细胞器 (org
10、anelle)细胞核 (nuclear)细胞膜(cell membrane)( (二)原生质体二)原生质体 原生质体:构成生活细胞的除细胞壁以外的所包含的各部分,是结构单位。 原生质:构成原生质体的主要物质称为原生质。细胞中具有生命的物质基础,细胞中的一切代谢活动都在原生质内进行。1.细胞核(nuclear) 通常一个细胞只有一个细胞核,偶有双核或多核 细胞核一般圆球形,直径约10-20m细细胞胞核核核膜核膜(nuclear (nuclear envelop)envelop)染色质染色质(chromatin)(chromatin)核仁核仁(nucleolus)(nucleolus)核基质核基质
11、染色质和染色体是同一物质,在细胞周期的不同时期的不同形态 沃森和克里克在他们搭建的DNA模型前合影,此时他们已功成名就 Francis Crick Maurice Wilkins Franklin James Watson 2.质膜 (plasma membrane) 原生质体表面的一层薄膜,由脂类和蛋白质组成。 质膜=细胞膜=外周膜 生物膜=质膜+内膜单位膜质质 膜膜 的的 超超 微微 结结 构构单位膜(Unit membrane) 电镜下膜的剖面,表现为两条暗带夹一明带的结构,厚为70-100。疏水区内在蛋白内在蛋白外周蛋白外周蛋白磷脂双层糖脂糖蛋白Jon Singer 和和Garth N
12、icolson 1972年提出年提出生物膜的流体镶嵌模型生物膜的流体镶嵌模型生物膜的“流动镶嵌模型”主要特点有序性流动性不对称性 质质 膜膜 的的 功功 能能 1.物质跨膜运输 2.能量转换 3.代谢调节 6.信号转导 4.细胞识别 5.抗逆性 3. 3. 细胞质(细胞质(cytoplasm)cytoplasm)细胞质基质(细胞质基质(cytomatrixcytomatrix) )细胞器细胞器(organelle)(organelle)细胞器细胞器:细胞质中具有一定形态、结构和:细胞质中具有一定形态、结构和功能的结构功能的结构细细胞胞器器质体质体线粒体线粒体高尔基器高尔基器内质网内质网微体微体
13、圆球体圆球体核糖体、溶酶体、核糖体、溶酶体、液泡液泡、微管等、微管等(1)质体(Plastid)质体质体有色体有色体 (chromoplast(chromoplast) )叶绿体叶绿体 (chloroplast)(chloroplast)白色体白色体 (leucoplast)(leucoplast)与糖类合成和储藏有关形态、数目、大小形态、数目、大小存在:叶肉细胞、茎的皮层细胞、花和未成熟的果实等。存在:叶肉细胞、茎的皮层细胞、花和未成熟的果实等。结构:双层膜结构:双层膜: : 外膜、内膜外膜、内膜 基本结构单位基本结构单位-类囊体类囊体(它是由单层膜围成的囊)(它是由单层膜围成的囊) 类囊体
14、沿叶绿体长轴平行排列,形成圆柱状颗粒类囊体沿叶绿体长轴平行排列,形成圆柱状颗粒-基粒基粒(基粒片层);(基粒片层); 基质基质可溶性蛋白、核糖体、可溶性蛋白、核糖体、DNADNA等。等。 叶绿体(叶绿体(chloroplast) ) 进行光合作用的细胞器。叶绿体的显微及超微结构叶绿体的显微及超微结构基质基质基质类囊体基质类囊体基粒基粒叶绿体膜叶绿体膜细胞质中的核糖体细胞质中的核糖体叶绿体中核糖体叶绿体中核糖体 有色体(chromoplast):形状多样,只含有叶黄素和胡萝卜素,存在于花瓣和果实中,胡萝卜根中也有。能积聚淀粉和脂类白色体(leucoplast):不含色素,呈无色颗粒状,普遍存在于
15、植物体各部分的储藏细胞中。储藏淀粉的称为淀粉体淀粉体,储藏蛋白质的称为蛋白体蛋白体,储藏脂类的称为造油体造油体。(2)液泡(vacuole):细胞代谢产物的储藏场所 细胞液(细胞液(cell sap)被一层液泡膜(tonoplast)所包被,膜内充满细胞液(cell sap),主要有水分、糖、单宁、有机酸、植物碱、花色素、无机盐等。液泡中含有花色素(主要是花青素anthocyanidin),致使花瓣具有鲜艳的颜色。花青素随pH不同其色泽可变,碱性时呈兰色,中性时呈紫色,酸性时呈红色渗透调节;贮藏;消化细胞学家把细胞质中凡是由单层膜所包围的小泡,称为液泡系(vacuome),包括液泡、溶酶体、圆
16、球体、微体等细胞基质(matrix) 细胞质中除细胞器以外的胶状物质称为细胞基质,细胞骨架和各种细胞器分布期中,含丰富蛋白质,可运动,与细胞代谢密切相关。 含义:植物细胞中的贮藏物质、代谢废弃物和植物次生物质。 种类:糖类、蛋白质、脂类、盐类的晶体、一些有机化合物。后含物(ergastic substance)形式:以颗粒状态存在,称为淀粉粒淀粉粒(starch grain)鉴定:用碘碘化钾溶液染色时,通常呈蓝黑色形成淀粉粒时,先从一个点(脐点脐点)开始,向外层层沉积,形成许多同心的层次轮纹轮纹(直链淀粉和支链淀粉交替沉积而成)单粒淀粉粒:只有一个脐点复粒淀粉粒:有2个以上脐点,每个脐点有各自
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