第一章 植物个体发育的基础：细胞与组织.ppt

河北农业大学,第一章 植 物个体发育的基础：细胞与组织,植物细胞,植物细胞的增殖,植物组织,细胞的发现：,1665,英国人，虎克。,细胞学说：,1838-1839,，施莱登（植物学家）、施旺（动物学家）提出一切动植物都是由细胞组成的。,十九世纪自然科学三大发现：,能量守恒与转化定律,（恩格斯）生物进化论,细胞学说,分辨率：肉眼,0.1mm,光学显微镜,0.2,m,电子显微镜,2,细胞的概念：,细胞是构成植物体的基本单位,。,第一节植物细胞,细 胞 的 形 状,细胞的大小：几个,m,数十个,m,（,高等植物）,棉花纤维：,650mm;,枝原体；,0.1-0.15,m,原核细胞与真核细胞：,非细胞结构的生命：病毒,植物学上常用的长度单位和符号,长度单位换算表,cm,mm,m,nm,1cm,1,10,10,4,10,7,10,8,1mm,10,-1,1,10,3,10,6,10,7,1m,10,-4,10,-3,1,10,3,10,4,1nm,10,-7,10,-6,10,-3,1,10,1,10,-8,10,-7,10,-4,10,-1,1,植物细胞的基本构造,一、原生质及其理化性质,成分：水、无机盐、蛋白质、核酸、脂类、糖类。,二、原生质体,（,1,）细 胞 核,（,2,）细胞膜（质膜）：单位膜，,80,。,（,3,）胞基质,（,4,）线粒体,（,5,）质体,有色体及白色体,（,6,）内质网,（,7,）高尔基体,（,8,）其它细胞器：,溶酶体,:,单层膜，内含酸性水解酶、圆球形,微体：单层膜，内含氧化酶，圆形、椭圆形或亚,铃形,圆球体：,单膜,（半单位膜）,内含脂肪酶，种子,植物细胞常见。,核糖体：无膜结构。,细胞骨架：,中间纤维,微管,微丝,溶酶体,溶酶体,为单层膜围成的小泡，是分解蛋白质、核酸、多糖的细胞器。内含多种水解酶，可分解从外面进入到细胞内的物质，也可消化局部细胞器或整个细胞。,在植物细胞中很多其它的细胞器也具有溶酶体的功能：液泡、糊粉粒、圆球体等。,微 体,微体也是由单位膜包围的，呈球形。,植物细胞中分为两类：,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，,常和叶绿体、线粒体结合在一起，参与光呼吸，还与解,除过氧化氢毒性有关。,叶肉细胞内的过氧化物体,乙醛酸循环体外形图,乙醛酸循环体,存在于油料植物种子中，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。,液泡的形成,细胞内含物,细胞质运动,形成：由,原生质体,分泌的物质形成，在细胞分裂过程,中已形成。成分：主要是,纤维素、果胶质,，还,有非纤维素的多糖、水和 蛋白质等其他物质。,功能：维持细胞形状，保护原生质体，影响植物的吸,收、保 护、支持、蒸腾、物质运输、分泌等,重要的生理活动。,三、细胞壁,（一）细胞壁的结构,1.,胞间层（中层）,形成：,细胞分裂时,产生。,特点：主要化学成分为果胶质或果胶酸钙、果胶,酸镁。,功能：连接相邻细胞、缓冲细胞挤压。,2.,初生壁,形成：细胞体积,生长阶段,时产生。,特点：由纤维素，少量半纤维素及果胶质组成，,薄、柔软。,功能：具弹性和可塑性，并可透水分和溶质。,3.,次生壁,形成：,细胞停止伸长,生长以后时产生。,特点：由纤维素和其他非半纤维素物质如木质组成。,功能：机械支持。,纹孔,概念：细胞壁增厚时留有,不增厚的薄壁组织区域,，,常,成对,着生。,功能：细胞间水分和物质交换的通道。,类型：单纹孔,具缘纹孔,半具缘纹孔,胞间连丝：生活细胞之间的相互联系 的细胞质丝。,（二）细胞壁的特化,1.,木质化,2.,角质化,3.,矿质化,4.,木栓化,5.,黏液之化,（三）细胞后含物,1.,贮藏物质,2.,生理活性物质,3.,晶体,光镜下的淀粉粒（未染色）,光镜下的淀粉粒（染兰色）,植物含油和脂肪模式图，人工蓖麻种子，含有脂肪的染色层,植物细胞的构造,胞间层,初生壁,生理活,性物质,淀粉,（淀粉粒）,原生质体,细胞壁,细胞质和膜系统,线粒体,质体,核糖体,高尔基体,溶酶体、圆球体,微管、微丝,白色体,叶绿体,有色体,细胞核,核膜,核质,核仁,内质网,后含物（内含物）,储藏营,养物质,其他,物质,蛋白质,（糊粉粒）,脂肪,（油滴）,植物细胞,次生壁,一、细胞周期,从细胞分裂结束开始到下一次细胞分裂结束之前的 时期。分为,1.G,1,期：,DNA,合成前期,，,2C,细胞合成,RNA,、,蛋白质和 磷脂,。,2.S,期：,DNA,合成期,，,DNA,含量由,2C-4C,增加，,RNA,、,蛋白质合成继续。时间最长。,3.G,2,期：,DNA,合成后期,，,4C,，,继续合成,RNA,、,蛋白 质。,4.M,期：,有丝分裂期,，最短。,第二节植物细胞的繁殖,二、染色质和染色体,染色质：,间期细胞核,内由,DNA,和组蛋白等组成的,细丝状结构。,染色体：,有丝分裂,过程中染色质高度螺旋化、折,叠缩短变粗的结构。,染色体组型：一种生物的体细胞具有一定数目和,大小、形状的染色体，这些特征的,总和叫,-,。,二倍体：,2n=24,（,油松），,2n=38,（,杨树）,单倍体：,n=12,（,油松）,三、有丝分裂,特点：,1.,发生在植物,根尖、,茎尖及幼嫩细胞,中。,2.,两个过程：一是核,分裂，二是胞质分,裂。,3.,分裂结果形成,两个,子细胞,。,四、减数分裂,减数分裂特点：,1.,发生在植物的,生殖,过程中。,2.,形成的子细胞其染色体数目为母细胞的,半数,。,3.,由两次连续的分裂完成，形成四个子细胞称,为,四分体,。,4.,染色体有,配对、交换分离,等现象。,五、无丝分裂,特点：,发生在植物产生愈伤组织部位以及一些,胚乳形成过程中。,第三节 植物组织,植物细胞的分化,植物组织,纬管束,（一）细胞分化和细胞周期,细胞,生长,：细胞分裂形成子细胞后发生细胞体积和重,量的增长。,细胞,分化,：,同源细胞,逐渐变为结构、功能和生化特征,相异的细胞的过程。,一、植物细胞的分化,细胞周期,从细胞分裂结束开始到下一次细胞分裂结束之前的 时期。分为,1.G1,期：,DNA,合成前期,，,2C,细胞合成,RNA,、蛋白质和 磷脂。（,Gap1,）,2.S,期：,DNA,合成期,，,DNA,含量由,2C-4C,增加，,RNA,、蛋白质合成继续。时间最长。,(Synthesis),3.G2,期：,DNA,合成后期,，,4C,，继续合成,RNA,、蛋白 质。（,Gap2,）,4.M,期：,有丝分裂期,，最短。,周期蛋白（,cylins,）,有丝分裂细胞周期蛋白依赖性激酶（,CDKs,）,细胞周期,G2,M,S,G0,G1,细胞程序性死亡（,programmed cell death PCD,）,细胞凋亡,(,apoptosis,),（二）细胞全能性：,脱分化：,幼嫩细胞,成熟,细胞,分化,脱分化,二、植物组织,植物组织,：在个体发育中来源相同、功能相同、形态,构造相似的细胞群称为组织。,器官：由各种不同的组织组合在一起形成植物的器,官。,细胞,组织,器官,（二）植物组织的类型,薄壁组织,厚角组织,厚壁组织,分泌组织,非分生组织,（成熟组织,或永久组织）,分生组织,简单组织,表皮,木质部,韧皮部,周皮,复合组织,1.,分生组织（形成组织）,（,1,）按来源与发展可分为：,原分生组织,位置：根尖与茎尖的最先端。,来源：胚性细胞,特点：细胞小，细胞壁薄，质浓，核大，并含,有线粒体等细胞器，无液泡；排列紧密，,无胞间隙。,功能：较长期保持分裂机能。,初生分生组织,位置：根尖与茎尖的先端，原分生组织之后。,来源：胚性细胞,特点：原分生组织衍生而来。,功能：保持分裂机能；开始分化。,原表皮,表皮,原形成层,维管组织,基本分生组织,皮层、髓,次生分生组织,位置：,裸子植物、木本双子叶植物根与茎,的侧面。,来源：由初生分生组织产生的,薄壁组织,在一定条件,下,恢复分裂机能,形成的。,特点：与初生分生组织相似，包括 形成层与木栓,形成层。,功能：具分裂能力，使根茎,增粗,。,（,2,）按发生的部位,可分为：,顶端分生组织,包括：原分生组织与,初生分生组织,功能：使根茎伸长。,形成新叶，产,生腋芽，同时,有质的变化。,侧生分生组织,次生分生组织,居间分生组织,位置：节间、叶基部、花基部。,特点：同初生分生组织。,功能：使器官伸长。例：韭菜、葱叶生,长、竹子伸长。,2.,简 单 组 织,分布：植物体各处。,来源：顶端分生组织或侧生分生组织。,特点：生活的,薄壁细胞,，较大，近于等径。细,胞壁由 纤维素与果胶质组成，细内,液泡,较大,，原生质较少，含细胞器,排列疏松,，,具明显的胞间隙。,功能：同化、储藏、吸收、通气，并具有一定的,可塑 性。,（,1,）薄壁组织（基本组织）,分类：,同化组织（叶绿体）,通气组织（水生物）,贮水组织（仙人掌）,吸收组织（根毛细胞）,贮藏组织（淀粉）,传递细胞,分布：正在生长或经常摆动的器官中。如幼茎、叶柄、,花梗和大的叶脉。草本茎中（南瓜）出现棱角。,特点：长形,生活细胞,，具,叶绿体,，细胞壁仅在一定部位,加厚，由纤维素和果胶质构成。,增厚方式：角增厚；板片状增厚。,功能：以生活细胞兼起支持作用；具有可塑性和延伸,性。,类型：真厚角、板厚角、间隙厚角,（,2,）厚角组织,厚角组织,厚壁组织,特点：细胞壁强烈次生增厚，增厚物质除纤维素外，,有的呈不同程度木质化，细胞腔狭长，成熟细,胞为,死细胞,。,分类：根据细胞形态不同，分为纤维、石细胞。,纤维,特点：细胞细长，两端尖细，略呈纺锤形，细胞壁极,厚，细胞腔小，纹孔小，缝隙状，死细胞。,分类：根据,存在部位,和,细胞壁特化程度,不同分为,韧皮纤维和木纤维。,（,3,）厚壁组织,分布：植物韧皮部、皮层、中柱鞘,特点：比其他纤维细胞长，横切面呈圆形、长圆,形或多角形，细胞腔小；细胞壁上具,单纹孔,；,次生壁主要由纤维素组成，,木质化程度低,，,细胞壁常存在同心纹层。,功能：韧性强，重要的纺织工业原料。,韧皮纤维,分布：双子叶植物木质部中，木质部中主要成分。,特点：比韧皮纤维短；细胞壁上具变形,具缘纹孔,；,次生壁木质化,。,功能：硬度大，抗压，增强支持力和坚固性；韧性,小，造纸原料。,分隔纤维,：细胞腔中有横膈膜。,晶鞘纤维：一束纤维外测包含许多草酸钙方晶的薄,壁细胞所组成的复合体的总称，如甘,草、黄柏。,木纤维,分布：茎、叶、果实、种子。果皮、种皮中多。,特点：单个散生或群聚而生；形状多近于球形或多,面体形；,石细胞壁极厚，木质化，渐次死亡。,细胞腔小；形成分枝纹孔道。,功能：增加组织坚硬度和支持力。,石细胞,厚角组织与厚壁组织的区别与相同点,厚角组织 厚壁组织,活细胞 死细胞,局部纤维素增厚 木质化全面增厚,区别,相同点：共同担负支持功能，合称机械组织,（,4,）分泌组织,概念：在某些植物体内或表面，具有,分泌,精油、树脂、,乳汁、蜜汁、粘液等分泌物的细胞或细胞群。,外分泌组织,：分泌的物质排到体外，如腺毛、蜜腺、,盐腺。,内分泌组织,：分泌物质贮在植物体内，或贮存在细胞,中（樟科植物的含油细胞）；或贮在,胞间隙中（松树的树脂道）。,腺毛：表皮毛，由表皮,细胞向外延伸而,成，由头部和柄,部两部分构成。,分泌物：粘液或精油。,蜜腺：产生蜜汁。,外分泌组织,树脂道,分泌细胞：油细胞（杨树叶）,分泌腔（裂生分泌腔：当归；,溶生分泌腔：柑桔）,分泌道,（,树脂道）,乳汁管,内分泌组织,3,、复合组织,（,1,）保护组织,表皮和周皮,分布：植物体各器官表面。,特点：一或数层细胞组成。,功能：控制蒸腾，防止水分过度丧失，防,止机械损伤，避免其他生物侵袭。,A,表皮,分布：整个植物体表面,特点：一层,连续生活细胞,组成，不,含叶绿体,，但常有色体,横切面呈方形或长 方形，,细胞排列紧密,.,上有角质层或蜡被,功能：,保护作用,。,表皮组织,B.,气孔,分布：表皮上穿插的许多小孔。,特点：,双子叶植物,：两个肾形的保卫细胞围成。,单子叶植物,：两个保卫细胞（哑铃形）及两个,副卫细胞,(,三角形或弓形）组成。,功能：植物与外界进行,气体交换,的通道。,开张机理：,C.,表皮毛,分布：表皮,特点：表皮细胞向外延伸而成,.,可作为植物分类依据。,功能：加强保护；具有经济价值。,周皮、皮孔、树皮,A.,周皮,分布：,老根、老茎,外面。,特点：,次生分生组织,木栓形成层,活动产生,的次生保护组织。,功能：表皮受破坏后，周皮代替表皮起保护作用。,木栓层：栓化细胞构成，死细胞，不易透水、气,木栓形成层,栓内层：生活薄壁细胞构成,周皮,平周分裂,外,平周分裂,内,B.,皮孔,分布：已形成周皮的茎上，突起各种形状的斑点。,特点：在气孔或气孔群下方产生。木栓形成层 补,充细胞。,功能：代替气孔，成为气体出入门户。,C.,树皮,概念：在老树干上无数次周皮累积以及形成层以外的韧皮部一起称为树皮。,生产上树皮：,形成层,以外所有部分，包括生活韧皮部及所有周皮。,植物学上树皮：,最新形成的木栓形成层,以外的部分，包括木栓层及所有死亡周皮。,4.,木质部和韧皮部（输导组织）,分布：贯穿植物体各器官。,功能：运输体内水分和营养物质。,分类：根据功能和结构不同分为导管、管胞和筛管、,筛胞,。,导管、管胞：水分、无机盐 自下而上 木质部 死细胞,筛管、筛胞：有机物 自上而下 韧皮部 活细胞,功能,特点,运输方向,分布,区别,（,一）木质部,1.,导管,分布：被子植物,木质部,。,特点：许多管状死细胞上下连接，端壁形成穿孔侧,壁木质化增厚。形成过程属于,细胞程序性死,亡,。单穿孔；复穿孔，穿孔板,功能：运输水分、无机盐。,螺纹导管,网纹导管,梯纹导管,孔纹导管,直径小，复穿孔，器官形成初期出现，效率低。,类型：,环纹导管,直径大，单穿孔，伸长生长停止后出现,效率高。,寿命：数年,十余年。,侵填体,：防止菌类侵害，增加木材坚实度和耐,水性。,2.,管胞,分布：蕨类和裸子植物木质部。,特点：一个细胞，狭长，两端尖斜，不具穿孔。,功能：运输水分、无机盐；支持功能。,类型：同导管。,3.,薄壁组织：木薄壁细胞，贮藏淀粉等物质。,机械组织（木纤维）,1.,筛管,分布：被子植物,韧皮部。,特点：多个细胞连接成管状,结构，具,原生质体的生,活细胞,。,功能：自上而下输送有机养料,伴胞；筛板；筛孔,联络索 胼胝体,（二）韧皮部,2.,筛胞,分布：蕨类和裸子植物韧皮部,特点：单个细胞聚集成群，细长，直径小，末端尖,功能：通过,侧壁,上筛板行使输导机能。比较原始。,3.,薄壁细胞：韧皮薄壁细胞，贮藏：蛋白质、晶,体、淀粉等。,机械组织：韧皮纤维,第三节 植物体内的维管系统,一、维管组织的概念,维管组织：在,蕨类和种子植物器官,中，有一种以,输,导组织,为主体，由输导、机械、薄壁等,几种组织组成的复 合组织。,维管束：维管组织在器官中成分离的束状结构存在,维管系统：植物体内各器官中的维管组织（或维管,束）互相 联系成强大的输导和支持系统,二、维管束的构成,韧皮部,被子植物：筛管、伴胞、韧皮纤维、,韧皮薄壁细胞,束内形成层：具分生能力,蕨类或裸子植物：筛胞,木质部,蕨类或裸子植物：主要为管胞,被子植物：导管、管胞、木纤维、,木薄壁细胞,三、维管束的类型,1.,按,有无形,成层,来划分,无限维管束,（开放维管束,）,有限维管束,（闭合维管束）,韧皮部,形成层,木质部,韧皮部,木质部,裸子植物或,木本双子叶植物,单子叶植物,2.,按韧皮部、木质部的排列方式来划分,