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植物的细胞
项目一：植物细胞与组织
任务1.认识植物的细胞、组织及繁殖
植物细胞的结构与功能
植物细胞的繁殖
植物的组织与功能
任务目标：了解植物细胞的结构、功能与繁殖；了解植物组织的分类与功 能；能够在宏观和显微镜下区分各种组织在结构上的异同点，掌握各组织 的生理功能。在学习过程中逐步理解植物体的各部分在植物的整个生命活 动中相互联系、协调、制约和统一的关系。
领域要点：植物细胞的结构与功能（植物细胞的概念、形状和大小，植物 细胞的基本构造，植物细胞的繁殖方式）；植物的组织与功能（分生组织 和成熟组织的类型与特征，复合组织及组织系统）
技能培养：显微镜的构造、使用及保养；植物细胞的结构观察；植物细胞 有丝分裂的观察
1.1植物细胞的结构与功能
学习内容
一、植物细胞的概念
二、植物细胞的形状和大小 三、原生质的化学组成
四、植物细胞的结构与功能
五、植物细胞的后含物
一、细胞的概念
细胞: 是生物体形态结构和 生命活动的基本单位。
图解：植物细胞的显微结构
（一）细胞的发现及细胞学说
1）.1665年，英国人虎克观察软木切片，发现并命名了细胞，实际上他看到的只 是植物细胞的细胞壁。(右图为英国光学仪器修理师虎克用自制显微镜观察到的“细胞”，其 实为植物的细胞壁和空腔.)
2）.1831年，布朗发现了细胞核
1846年，Mohl提出了原生质
虎克绘制的木栓细胞图
虎克和他的显微镜
3）.1880年，汉斯坦提出了原生质体
原生质：是一种物质
原生质体：是一种结构
4）.1838－1839年德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出了细胞学说
细胞学说的主要内容（略讲）
植物和动物的组织都是有细胞组成的。
所有的细胞是由细胞分裂或融合而来。
卵和精子都是细胞。
一个细胞可以分裂而形成组织。
意义：十九世纪自然科学的三大发现之一， 是一切生物的基础。
分辨率：能区别出两点间的最小距离。
在光学显微镜下可分辨的 结构称为显微结构
在电子显微镜下分辨出的 结构称为超微结构。
电镜：1A,放大倍数 为100万倍
光学显微镜的分辨率：
0.2um，放大倍数为1200倍
1、形状：形状多样。有长筒形，球形，
星形，长柱形，长方体形，长棱形，纤维形，多 面体形
2、大小：受遗传和环境的影响。
二、植物细胞的形状和大小
3、类型：
原核细胞（如支原体、细菌、放线菌、蓝藻）
真核细胞（大多数动植物）
特 征 原 核 细 胞 真 核 细 胞
细胞大小 较小(1-10 m) 较大（10-100 m ）
细胞器 无 质体、线粒体、高尔基、
内质网
内膜系统 简 单 复 杂
细胞核 染色体 细胞分裂 无核膜、核仁 有核膜、核仁
一个细胞只有一条染色 体，DNA没有与RNA、 蛋白质连在一起 一个细胞有多条染色体，其
DNA和RNA、蛋白质连接
出芽或横裂 有丝分裂
原核细胞和真核细胞
三、原生质的化学组成
（一）、概念：构成细胞的生活物质称为原生质。
原生质是细胞生命活动的物质基础 。
（二）、原生质的化学组成:
原生质的基本成分可分为
无机物
有机物
两 大 类
无机物和水
水在原生质中的作用：
是原生质中极重要的组分，占细胞全重的60-90%，细胞中的许多代谢反应都是以水为介
质而进行的。
细胞内含水量的高低影响原生质的胶体状态。水多呈溶胶状态，代谢活动旺盛；水少呈 凝胶状态，代谢缓慢。
起溶剂作用:溶解无机盐和矿物质，如无机盐与蛋白质合成有关的氮磷硫等，与叶绿素形 成有关的铁和镁。
是光合作用的原料
有吸热作用:避免原生质温度过高导致细胞死亡。
1）蛋白质：
高分子化合物，由20多种氨基酸（AA）聚合组成，是原生质的结构物质。含量仅次于水，
约占干重的60%。分布在细胞的特定部位，调节细胞的正常代谢过程。
2）核酸：
是重要的遗传物质，担负着贮存和传递遗传信息的功能，同事和蛋白质的合成油密切关 系。构成核酸的基本单位是核苷酸。每个核苷酸由一个含氮碱基、一个戊糖（五碳糖）和 一个磷酸组成。 碱基：分为嘌呤碱和嘧啶碱两类，常见的有5种，即腺嘌呤（A）、鸟嘌 呤（G），胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）、胸腺嘧啶（T）。见图1-3（P7）
2.有机物
核糖核酸 脱氧核糖核酸
简 称 RNA(单链) DNA（双链）
构 成 核糖＋磷酸分子＋A G C U 脱氧核糖＋磷酸分子＋A G C T
存在位置 细胞质内 细胞核内
功 能 与蛋白质合成有关 具有遗传功能，能储存和 复制遗传信息，控制蛋白 质合成
核酸：根据戊糖组成不同可分为两大类，戊糖为核糖的核酸称为核糖核酸
（RNA），戊糖为脱氧核糖的核酸为脱氧核糖核酸(DNA)。见下表。
3）脂类：
概念：脂溶性物质。不溶于水，凡经水解后产生脂肪酸的物质就属于脂类。
作用：
组成原生质的成分之一。如磷脂与蛋白质结合，形成质膜和细胞内膜的重
要物质。
氧化放热，提供细胞生命活动所需的能量。
角质、栓质和腊质起了保护细胞的作用。
4）糖类: 是植物进行光合作用的产物。
细胞中最重要的糖分为单糖、双糖和多糖。
作用：参与原生质和细胞壁的构成；作为原生质的结构物质、作为原生质生命 活动的能源、作为合成其他有机物的原料。
5）生理活性物质
有酶、激素、抗菌素等。
四、植物细胞的结构和功能
植物细胞的基本结构，包括细胞壁、和原生质体（细胞膜、细胞质、 细胞核）。其中细胞膜、细胞质、细胞核均是由原生质特化而来，总称原 生质体。它是细胞的主要成分
细胞壁是植物细胞特有的结构，动物细胞不具有细胞壁。
（一）原生质体
后含物
细胞膜
细胞质 细胞核
植物
细胞
细胞壁
原生质体
植物细胞的结构
1、细胞膜 (质膜)
概念：植物细胞的细胞质外包有一层与细胞壁紧密相连的薄膜，称为质膜，
又叫细胞膜。
1）组成：
质膜主要是由磷脂和蛋白 质构成。用电镜观察可看 到质膜是由内外两条暗带 中间夹着一条明带组成。
脂质的双分子层
2）生理功能：
质膜有多种生理功能:
具有选择透性。控制细胞内与外界物质进行交换，对物质进出细胞 有选择性，起屏障作用，维持稳定的胞内环境，有选择性地使物质通过或排 除废物。是细胞膜的主要功能。
能接受外界刺激和信号，引起细胞内代谢与功能的变化，调节细胞的
生命活动。
c. 能抵抗病菌的感染，参与细胞的相互识别；参与细胞内物质向细胞内分泌，
对细胞壁的形成也有关系。
d. 能向细胞内形成凹陷，增大接触面积，有利于各种生化反应的进行。
总之，质膜对细胞的生命活动有重要作用。
质壁分离：在外界溶液浓度高的条件下,细胞内的水分会向细胞外渗透,因为失水导致原生质层 收缩,细胞膜收缩,而细胞壁的伸缩性要小于原生质层,所以质壁分离产生了。这种原生质层和 细胞壁分离现象为质壁分离.见书P7
农业生产上施肥过多常常损伤植物甚至到时植株死亡，为什么？
2、细胞质及细胞器
细胞质是质膜以内，细胞核以外的原生质。细胞质进一步 分为胞基质和细胞器。细胞器是细胞内具有特定结构和功能 的亚细胞结构（微结构、微器官），胞基质是包围
细胞器的细胞质部分，在光学显微镜下是近透明、均匀一致 的胶体状态。
细胞器悬浮在胞基质中，为胞基质提供支 持骨架。胞基质为维持细胞器实体的完整性提 供必要的离子环境，为细胞器施行功能提供必 要的物质。
1）．质体
质体是与碳水化合有关的细胞器，是绿色植物细胞特有的细胞器。 质体的功能：质体是合成和积累同化产物的细胞器
在幼期的细胞内，如根尖和茎端分生组织细胞、及卵细胞中，其质体尚 未分化成熟，称为前质体，随细胞的长大和分化，前质体逐渐分化为成熟 的质体。
细胞器
色体。
a、 叶绿体 直径3-7微米，厚2-3微米
色素：叶绿素占绝对优势，还含有少量的类胡萝卜素（叶绿素被破坏 后，如秋天或旱季，叶片颜色呈
现黄色或橘红色）和叶黄素（呈黄色）
存在位置：主要分布在叶片（叶肉细胞）中。
结构：双层膜
分化成熟的质体可根据其颜色和功能的不某同些分植为物：到叶了绿秋体天、夜白色色逐体渐、变有
为黄色、红色，为什么？
图解：叶绿体结构
光合作用方程：
光合
6nCO2+6nH2O →→ nC6H12O6 + 6nO2↑
作用
主要功能：光合作用的场所
b、有色体（杂色体）
色素：主要含类胡萝卜素。 结构：双层膜
功能：有利于传粉，积累脂类和淀粉。
存在位置：主要存在于花瓣、果实中 叶片中含量较少
c、白色体
白色体是不含可见色素的无色的质体，包括合成淀粉的造粉体、合成脂 肪的造油体和合成储藏蛋白质的造蛋白体。主要存在于幼嫩器官中，分布 在细胞核周围。
主要功能：积累代谢产物
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。在光学显微 镜下，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，长约1—2微米。
如玉米的一个根冠细胞有100—3000个线粒体。线粒体无色，且体积小，
在光学显微镜下用詹纳斯绿B（ Janus green B ）染色才能看到。
结构：
双层膜结构，具嵴
功能：
有氧呼吸的场所。
3）．核糖核蛋白体（核蛋白体、核糖体）
是非膜细胞器
组成：RNA（60%）、蛋白质（40%） 结构：由两个近球
形而大小不等的亚单位结合而成的
核 糖 体
4）．内质网
内质网是由单层膜包围而成的片层管道系统。在电子显微镜下为成对平
行的膜形成为一层层扁平的囊泡、槽、池或管，互相沟通成网状系统。
分类：光滑型内质网
与类脂、激素的合成有关
粗糙型内质网
与蛋白质的合成有关
一层层扁平的囊泡、槽、池或管,互相沟 通成网状系统
①起支持细胞的作用，同时分隔细胞质使之区域化。
②可合成、包装、运输某些代谢产物。
③可分泌出内质网小泡进而发育成其它种类的细胞器，如高尔 基体、圆球体、液泡等。
内质网功能：
5）．高尔基体
又叫高尔基复合体：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。
结构：
扁平囊泡
高尔基小泡
高尔基大泡
高尔基体的主要功能：
具分泌作用，可分泌粘液、树脂
为细胞提供一个内部运输系统，能运输糖类、脂类和蛋白质等；
同时还可以合成纤维素、半纤维素等物质；
高尔基体的活动与细胞膜的形成有直接关系。
6）．液泡
单层膜细胞器。
功能：
调节渗透压：液泡能够调节渗透，维持细胞正常的渗透压和 紧张度；
消化作用：参与细胞内分解、消化活动；
贮藏作用：液泡能参与细胞内物质积累与移动。
液泡
液泡内的液汁叫细胞液。
花青素存在于液泡中，如早晚花色变化与细胞液中的花青素有关，主要 通过pH值的变化来变换颜色：
PH > 7 兰色
PH = 7 紫色
PH < 7 红色
如何鉴别花青素和有色体
有色体 花青素
存在部位 胞 基 质 细胞液
形 状 固定结构 无固定结构
色 泽 红、黄、橙黄 红、蓝、紫
pH 颜色不随其变化 随其变化
7）．溶酶体（单层膜）
溶酶体常为圆球形，直径约0.25—0.3微米，只有一层膜包围含多种水解酶，酸性磷酸酶
为其特有酶。
功能：溶酶体在细胞内起着消化作用，它可以分解和消化从外界进入细胞 的物质（异体吞噬）。
溶酶体可以破坏和消化细胞自身的局部细胞质或某些细胞器（自体吞噬）， 甚至可以分解和消化整个细胞（细胞自溶）使细胞死亡。
8）．圆球体：半单位膜细胞器，含脂肪酶。
功能：它是细胞积累脂肪的场所，当大量积累脂肪后，可发育 为脂肪体。
9）．微体
分类：过氧化物酶体和乙醛酸循环体
过氧化物酶体：与光呼吸有关，与叶绿体、线粒体共同参与光呼吸。
乙醛酸循环体：
10）．细胞骨架：非膜细胞器
微管、微丝、居间纤丝三者合称为微梁系统。
可在光学显微镜下观察到的质体（包括叶绿体、有色体和白色体）、线 粒体、液泡和必须在电镜下才能观察到的核糖体、内质网、高尔基体、溶 酶体、圆球体、微体、微管和微丝等。
在结构上，质体和线粒体（细胞核）具有双层膜结构，内质网、高尔基 体、溶酶体、圆球体、微体、液泡具有单层膜结构，核糖体、微管和微丝 为无膜结构。
3、细胞核
位置：在幼期细胞中，一般位于细胞中央，细胞生长时，由于液 泡的增大和合并，在形成中央大液泡后，核位于细胞的一侧。
形状：细胞核一般为近球形，但也有其它形状。
大小：
细胞幼嫩时，核较大。
在光学显微镜下，细胞核可分为核膜、核仁、和核质。
（1）．核膜
概念：细胞核的被膜，双层膜结构。 核孔
双层膜在一定间隔愈合形成小孔。核孔是细胞核与细胞质间的物 质交换的通道。
（2）．核仁：核仁是没有被膜的匀质小球体，折光性很强。
化学组成：RNA、DNA和蛋白质(80%)。
（3）.核质：细胞核内，核仁与核膜间的物质称为核质。核质可分为染色 质和核液两部分。
核液是细胞核内的基质，染色质和核仁悬浮在其中，它含有蛋白质、
RNA和多种酶，能保证DNA的复制和RNA的转录。
细胞核的功能
贮藏具有遗传信息的DNA，并在具有 分裂能力的细胞中进行复制；控制植 物体的遗传性状，通过蛋白质的合成， 调节和控制细胞的发育；在核仁中形 成细胞质的核糖体亚单位。
（二）细胞壁
1、来源：细胞壁是植物细胞特有的结构，它是由原生质体分泌的物 质构成的固体结构，具有一定的硬度和弹性，一般认为是无生命的。
保护作用
支持和巩固细胞的形状 参与代谢
在细胞生长调控和细胞识别
2、作用：
衬 质
附加物质
胞间层
初生壁 次生壁
细胞壁的分层
化学组成
构架物质
构成细胞
壁的物质
由 外 向 内
3、细胞壁的结构和化学组成
（1）、 胞间层（又叫中层、果胶层）
概念：是由相邻的两个细胞向外分泌果胶物质构成的。
化学组成：果胶质——是一种多糖，胶粘，柔软，具可塑性。
生理功能：胞间层既可以将相邻的细胞粘在一起，又能缓冲细胞之间的挤压而 不影响细胞生长。
胞间层可被酶或酸、碱所溶解，从而导致胞间隙的形成或相邻细胞的分离。
（2）、 初生壁
概念：初生壁是新细胞在生长过程中（或生长停止前），由原生质体分泌的壁物 质在胞间层两侧表面积累而形成的壁层。
位置：中层内侧
化学组成：每个细胞都具有初生壁，主要由纤维素、半纤维素和果胶质等构成 生理功能：初生壁薄、柔软而有弹性，既能维持细胞的一定形态，又能随细胞的
生长而扩大面积。
（3）、次生壁
概念：次生壁是细胞生长停止后，在初生壁内表面增加的壁层。 位置：初生壁内侧
主要成分是：纤维素
生理功能：次生壁较厚，质地较坚硬， 因此有增强细胞机械强度和抗张能力的 作用。
4、细胞壁的特化
木质化
概念：木质素渗入细胞壁的过程，叫做木化。功能：使细胞壁变硬，起支持作
用。木质化细胞壁仍能透水。
角质化
概念：角质化是细胞外壁为角质所浸透，并常在细胞外壁堆积形成角质层的过程。 功能：发达的角质层可降低蒸腾，增强植物对干旱和病菌的抵抗力。
栓化
概念：栓化是木栓质（脂类化合物）渗入细胞壁引起的变化。使细胞壁不透水、 不透气，起保护作用。
4) 矿质化
概念：细胞壁渗入矿物质（二氧化硅）而引起的变化。功能：细胞壁的 矿化，能增强植物茎叶的机械强度，提高抗倒伏和抗病虫害的能力。
5) 粘液化
概念：细胞壁中的果胶质和纤维素变成粘液或树胶的变化。功能：种子细 胞壁吸水膨胀，变成粘液，可保持水分，是种子与土壤颗粒紧密接触，有 利于种子萌发。
1）纹孔
概念：细胞在形成次生壁时，并不是全 面均匀的增厚，在一些位置上不沉积次 生壁物质，这种在次生壁层中未增厚的 区域称为纹孔。
功能：纹孔是细胞之间水分和物质交换 的通道
分类：单纹孔，具缘纹孔，半具缘纹孔。
5、细胞壁的特殊结构：纹孔和胞间连丝
2）胞间连丝
① 概念：胞间连丝是穿 过细胞壁，连接相连细胞
的细胞质细丝.
细胞腔
←
细胞壁
胞间连丝
←
② 胞间连丝的功能：
使相邻细胞乃至整个植物体的原生质体联成一个整体
在植物的生长发育、物质运输、刺激传递以及遗传物质的转 移中起了及其重要的作用
也为病毒在植物体中的传播提供了通道
细胞壁的生长包括：增大面积，形成初生壁的生长；增加厚度，形成次生壁的生长。
细胞形成次生壁的增厚生长，常以敷着和内填两种方式进行 敷着生长是新的壁物质成层地敷着在内表面——增加厚度 内填生长是新的壁物质插入到原有的结构内——增大面积
6、细胞壁的生长
五、植物细胞后含物
后含物的概念：植物细胞在生长，分化成熟过程中，由于新陈代谢的活 动产生的中间产物、废物和储藏物质统称为细胞后含物。
1. 储藏营养物质
常见的储藏营养物质有
淀 粉
蛋 白 质
脂 类
脐： 最初积累淀粉的起点叫脐。
轮纹：围绕脐形成的许多同心的层次，轮纹是由支链淀粉和直链淀粉交替积累形成的。
1)淀粉:通常颗粒状，称淀粉粒，具有脐和轮纹。
图解：淀粉粒
淀粉粒通常分为单粒、复粒和半复粒三种类型。
单粒只有一个脐和围绕脐的许多轮纹。
复粒有两个以上的脐，每个脐各有轮纹围绕。 半复粒是外围有共同轮纹的“复粒”。
2) 蛋白质
蛋白质常贮存于种子中（位置），这种蛋 白质处于非活性的比较稳定的状态，且常 以无定形或结晶状存在于细胞. （性质）
糊 粉 粒
存在形式：
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。
由造油体合成的。
凡糊粉层细胞的简单糊 粉称为油，呈固体的称为 脂肪。脂肪是最经济的贮 藏物质，遇苏丹一HI呈橙 红色。
3) 油和脂肪
4）晶体
单晶体 簇晶体 针晶体 钟乳体
1）单宁 酚类化合物
2）色素
光合色素 质体中的叶绿素和类胡罗卜素
类黄酮 液泡中的水溶性花色素苷、黄酮、黄酮醇
花青素
pH < 7 pH>7
兰色
橙红、淡紫
pH = 7
无色假碱
5）单宁和色素
归纳小结
细胞是构成植物体的基本单位和生命活动的基本单位；
细胞形态各异；
细胞由细胞壁和原生质体构成，而原生质又由细胞膜、细胞质、细胞核构成。 原生质由有机物和无机物组成，其主要有机物有蛋白质、脂肪、核酸和糖类。
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