植物细胞和组织

第一章植物细胞和组织植物形态解剖部分1植物细胞的形态结构1.1植物细胞的形状和大小1.2植物细胞的基本结构1.3植物细胞的后含物植物细胞的形状球状体：一些游离状态细胞多面体：主要分布在根茎顶端分生组织细胞纺锤形：茎形成层细胞长柱状、管状：导管分子，筛管分子波浪状：小麦叶肉细胞梭形：纤维1.1植物细胞的形状和大小植物细胞的大小植物细胞的体积小，一般用肉眼看不见，最小的植物细胞：球菌，直径0.5µm；一般的种子植物细胞：直径10-100µm；少数植物的细胞较大：番茄果肉细胞，西瓜瓤细胞，直径达1mm；棉种子上的表皮毛，长达75mm；苎麻茎中的纤维细胞，最长达550mm。影响植物细胞大小的因素:遗传因素；环境因素；代谢状况。1.2植物细胞的基本结构1.2.1原生质体1.2.2细胞壁结构及其功能原生质:指组成原生质体（或细胞）的有生命物质。原生质的物理性质是一种半透明的亲水胶体。细胞壁植物细胞细胞膜（质膜）原生质体细胞质细胞核1.2.1原生质体区分：原生质、原生质体、原生质层细胞器的类型、结构及其功能质体线粒体内质网核糖体高尔基体溶酶体液泡微体细胞器：是由原生质特化形成的，具有一定形态、担负特定生理功能的亚细胞结构。质体:与同化产物的合成、积累和贮藏相关的一类细胞器，具双层膜的结构。植物细胞特有的细胞器。（1）叶绿体（含叶绿素）——光合作用外膜、内膜、基质、基质片层、基粒、含少量DNA、核糖体（2）白色体造粉体（积累淀粉）造油体（贮藏脂肪）造蛋白体（积累蛋白质）（3）有色体含胡萝卜素、叶黄素(1)质体结构及其功能叶绿体立体结构图解有色体成熟的红黄色水果如番茄、辣椒以及秋天叶色变黄主要是因为细胞中含有这种质体红辣椒表皮白色体造粉体前质体叶绿体有色体质体的发育质体比较叶绿体有色体白色体存在部位叶肉、幼茎的皮层花瓣、成熟果实、老叶幼嫩细胞、贮藏组织、胚等形状球形、椭圆形或凸透镜形规则或不规则近球形结构双层膜、基质、基粒双层膜、简单的片层和基质双层膜、不发达的片层和基质色素叶绿素a、b，胡萝卜素、叶黄素胡萝卜素、叶黄素无色素功能光合作用积累淀粉和脂类、吸引昆虫等储藏（造蛋白体、造油体等）结构：单层膜的泡状结构，含多种水解酶功能：消化作用、防御功能在植物细胞中很多其它的细胞器也具有溶酶体的功能，如液泡，糊粉粒，圆球体等。（2）溶酶体结构及其功能(3)圆球体结构及其功能圆球体：由半层膜构成的泡状结构，除水解酶外，还含多种脂肪酶。生理功能：积累、贮藏脂肪（4）微体结构及其功能微体：单层膜，球状细胞器。分为两类：过氧化物酶体和乙醛酸循环体。过氧化物酶体含有过氧化氢酶等，存在于叶片细胞中，参与光呼吸，还与解除过氧化氢毒性有关。乙醛酸循环体含有乙醛酸循环酶系，在种子萌发时将子叶中的脂肪转化成糖。1细胞壁的结构细胞壁的分层胞间层：主要成分为果胶质初生壁：纤维素、半纤维素和果胶质次生壁：纤维素、木质素等1.2.2细胞壁结构及其功能问题1.许多野果在成熟过程中，由绿变红，由酸变甜，由硬变软。请从细胞水平解释这些变化？问题2.“沤麻”的原理是什么？2细胞间的联络结构主要有单纹孔和具缘纹孔两类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（1）纹孔细胞壁形成次生壁时并非全面地增厚。在一些位置上不沉积次生壁物质，这种未增厚的区域成为纹孔。相邻两个细胞壁上的纹孔往往精确地发生，形成纹孔时，纹孔对中间的胞间层和两侧的初生壁，合称纹孔膜。由次生壁围成的纹孔腔穴，叫做纹孔腔。胞间连丝是穿过细胞壁的细胞质细丝。相邻细胞一般有胞间连丝相连，使整个植物体连成统一整体，传递物质和信息，也传递病毒。（2）胞间连丝（1）细胞壁的生长增大面积：即形成初生壁的生长增加厚度：即形成次生壁的生长（2）细胞壁的特化常见特化有：木质化（木质素）、角质化（角质）、栓质化（木栓质）、矿质化（Si、Ca）3细胞壁的生长和变化后含物：原生质体代谢作用的产物，在细胞生活的不同时期产生和消失。后含物一般有糖类，蛋白质，脂类及其它有机物，无机盐晶体等。1．淀粉（以淀粉粒形式存在）2．蛋白质（以糊粉粒形式存在）3．油和脂肪4．晶体、丹宁、色素（如花青素）、生物碱、有机酸等1.3植物细胞的后含物1.3.1淀粉淀粉呈颗粒状，有脐和轮纹。不同植物的淀粉粒有不同的形态（单粒、复粒和半复粒）。淀粉粒遇碘呈蓝到紫色反应。1.3.2蛋白质贮藏蛋白质呈固体状态，生理活性稳定，与原生质体中呈胶体状态的有生命蛋白质在性质上不同，主要性质有：1、呈晶体或无定形2、形成糊粉粒3、遇碘呈黄色反应1.3.3脂肪和油类油和脂肪常大量存在于种子和果实的细胞中，是含能量最高而体积最小的贮藏物质。脂肪：常温下为固体油类：常温下为液体脂肪和油遇苏丹-III呈橙红色反应1.3.4晶体无机盐形成各种晶体，主要为草酸钙晶体。单晶、针晶和簇晶在液泡中形成。胞质分裂：是在二个新形成的子核之间形成新的细胞壁，把一个母细胞（mothercell）分隔成二个子细胞（daughtercell）的过程。在后期，染色体接近两极时，在分裂面的两侧，由密集的微管以平行方式排列形成了一个的圆柱状区域，称为成膜体（phragmoplast）。2植物细胞的繁殖无丝分裂（amitosis）：无丝分裂曾一度被认为是植物体在不正常状态下的一种分裂方式，现在发现无丝分裂在胚乳发育过程中，以及植物形成愈伤组织时，会频繁出现；在薄壁组织、表皮、顶端分生组织、花药的绒毡层细胞和愈伤组织等形成时，细胞也能进行无丝分裂。植物细胞的无丝分裂与植物的有性生殖过程相联系的细胞分裂方式花粉母细胞花粉粒胚囊母细胞胚囊减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂I（1）前期I细线期偶线期——同源染色体配对粗线期——染色体片断交换双线期——同源染色体分离终变期植物细胞生长：是指植物细胞体积的增长，包括植物细胞纵向的延长和横向的扩展，使植物体表现出明显的伸长或扩大。植物细胞在生长过程中，细胞内原来小而分散的液泡逐渐长大和合并，最后成为中央液泡，细胞质成为紧贴细胞壁的一薄层，细胞核随细胞质由中央移向侧面。3.1植物细胞的生长3植物细胞的生长和分化3.2植物细胞的分化细胞结构和功能上的特化，称为细胞分化（celldifferentiation）。细胞分化表现在内部生理变化和外部形态变化两个方面，生理变化是形态变化的基础。发育包括生长和分化两个方面，也就是说生长和分化贯穿在整个发育过程中。生长和分化有竞争，对快速生长有利的条件常常阻止分化或反之促进分化。例如，缺水时生长被延迟，但分化被促进。4.1植物组织的类型植物组织分成分生组织（meristematictissue或meristem）和成熟组织（maturetissue）。4植物的组织和组织系统分生组织特点：细胞核大，细胞壁薄，细胞质浓，无液泡，无胞间隙；具细胞分裂能力。分生组织的类型根据分布位置划分：顶端分生组织伸长生长侧生分生组织增粗生长居间分生组织伸长生长（如水稻拔节）形成层木栓形成层根据来源或性质划分：原分生组织（来自种胚细胞）初生分生组织（由原生分生组织衍生而来）次生分生组织（由成熟组织脱分化而来）维管形成层木栓形成层初生结构初生生长次生生长次生结构初生分生组织原表皮基本分生组织原形成层表皮基本组织维管束现将两类分生组织的对应关系表解•4.1.2成熟组织（永久组织）成熟组织(maturetissue)依其行使的功能不同可分为：保护组织、薄壁组织、机械组织、输导组织、分泌结构初生保护组织——表皮木栓层次生保护组织——周皮木栓形成层栓内层•保护组织覆盖于植物体的外表，由一至几层细胞组成，主要有防止水分过分蒸发，抵抗病虫害的侵袭等作用。1.保护组织初生保护组织——表皮表皮由原表皮分化而来，通常是一层细胞组成的，但也有少数植物有几层细胞构成的复表皮。表皮除表皮细胞外，在幼茎和叶上还有气孔、表皮毛或腺毛等结构。气孔由2个保卫细胞围成，禾本科植物的保卫细胞旁侧还有一对副卫细胞。表皮毛有多种类型，它们能增强表皮的保护作用；腺毛则有分泌作用。周皮是由次生分生组织形成的，它由木栓层、木栓形成层和栓内层组成。周皮存在于裸子植物和被子植物的双子叶植物中，这些植物能进行增粗生长。2.薄壁组织根据生理功能不同，分为：同化组织贮藏组织储水组织通气组织传递细胞（细胞壁向内凸起；进行物质短途运输）同化组织苹果叶贮藏组织•根、茎、果实和种子的薄壁细胞中常贮藏有大量的淀粉、蛋白质、脂肪等营养物质，这类薄壁组织称为贮藏组织，如水稻、小麦种子的胚乳细胞。通气组织•湿生和水生植物体内的薄壁组织有特别发达细胞间隙，它们形成较大的气腔或贯连的气道，特称为通气组织。•这类通气结构有利于气体交换，或适应于水中的漂浮生活，如水稻、莲等植物体内就有发达的通气组织。传递细胞•传递细胞是一种特化的薄壁细胞，它们具有内突生长的细胞壁和发达的胞间连丝。这种内突生长的细胞壁是由非木质化的次生壁向细胞腔内突生长而成。•传递细胞的这种结构有利于它的短途运输功能。细胞质膜紧贴这种多褶的胞壁内突物，使细胞的吸收、分泌以及与外界交换物质的面积大大增加。类型结构特点功能同化组织细胞含大量叶绿体光合作用贮藏组织细胞含大量贮藏营养物质贮藏作用储水组织细胞储藏丰富水分储水抗旱通气组织胞间隙发达的细胞群贮存、交换气体传递细胞特化的薄壁细胞，细胞内折生长短途运输3．机械组织厚角组织：细胞壁角隅处增厚（纤维素），生活细胞，常含叶绿体；具细胞分裂潜力．厚壁组织：细胞壁全部增厚，常木质化，死细胞．厚角组织木纤维纤维厚壁组织韧皮纤维石细胞机械组织•厚角组织是初生的机械组织。它是由活细胞构成，常含有叶绿体，可进行光合作用。此种组织的细胞是长形的，两端呈方形、斜形或尖形，彼此重叠连结成束。•厚角组织细胞壁的成分主要是纤维素，也含有较多的果胶质，细胞壁增厚不均匀，增厚部分常位于细胞的角隅，故有一定的坚韧性，并具有可塑性和延伸性，既可支持器官的直立，又适应于器官的迅速生长.•普遍存在于植物的幼茎、花梗、叶柄和大叶脉的表皮内侧均有厚角组织分布。•厚角组织有时成束纵向集中在器官的边缘，使器官外表出现棱角，增强了支持力量，如芹菜、南瓜的茎。厚壁组织的细胞具有均匀增厚的次生壁，且常木质化。细胞成熟时，原生质体常死亡分解，成为只留有细胞壁的死细胞。厚壁组织是植物体的主要支持组织，分为石细胞和纤维两类。•石细胞一般由薄壁细胞经过细胞壁的强烈增厚分化而来。它们的细胞壁极度增厚、木化，有时也可栓化或角质化，出现同心状层次。壁上有分枝的纹孔道从细胞腔放射状分出。细胞腔极小，通常原生质体已消失，成为仅具坚硬细胞壁的小、死细胞，故具有坚强的支持作用。•石细胞的形状差别比较大，最常见的为等径的，但也有形状较长的，或具有多分枝的，或呈不规则的星状。•纤维是细长的细胞，其细胞壁在各方面都强烈地增厚，常木化而坚硬，含水量低，壁上有少数小纹孔，细胞腔小，纤维可以尖端穿插连接，形成器官内的坚强支柱。•纤维有韧皮纤维和木纤维两种。韧皮纤维主要是指存在韧皮部的纤维，一般为两端尖削长纺锤形的细胞。长比宽大很多倍，细胞壁极厚，主要由纤维素组成，细胞呈狭长的缝隙。横切面上细胞呈多角形、长卵形、圆形等，韧皮纤维坚韧而有弹性，有很强的支持作用，适宜于作麻绳或织麻袋等用途。•木纤维是被子植物木质部中的主要组成成分之一，也是长纺锤形细胞，但较韧皮纤维为短。通常约长1mm，细胞壁木化，细胞腔小。木纤维壁厚而坚硬，增强了木材的机械巩固作用，能承受压力，但木纤维失去弹性，故不宜直接用作纺织原料，而可供造纸或人造纤维。维管组织韧皮部木质部筛管活细胞伴胞活细胞韧皮纤维韧皮薄壁细胞活细胞导管管胞木纤维木薄壁细胞活细胞４．输导组织筛管存在于韧皮部，是运输叶子制造的有机物质如糖类和其它可溶性有机物质的一种输导组织，由一些管状活细胞纵向连接而成的;成熟时无核,液泡与细胞质的界限消失.组成筛管的每一个细胞称筛管分子，筛管分子的壁由纤维素和果胶构成。筛管的端壁称为筛板，其上存在着一些凹陷的区域称为筛域，筛域内分布有成群的小孔，这种小孔称为筛孔。筛管内的细胞质形成丝状联络索，通过筛板上下相连，彼此贯通，形