第一章植物細胞與植物組織第一節植物細胞的形態結構一、細胞是構成植物體的基本單位生物有機體除了最低等非細胞的類型（病毒）外，都是由細胞構成的。細胞是生命活動的基本單位；是獨立有序、并且能夠自我調控的代謝與功能體系；是有機體生長發育的基礎；是遺傳的基本單位。二、植物細胞的形態和大?。ㄒ唬┬螒B：球形、多面體、線形、紡錘形、柱狀和星形等。（二）大?。鹤钚〉那蚓毎睆綖?.5pm，一般的細胞直徑為10——100Pm。一張葉片含細胞4000千萬個以上。少數細胞較大如：西瓜、番茄果肉細胞直徑達1mm，肉眼可見。棉花種皮上的表皮毛長達75mm；苧麻莖中的纖維細胞，最長達550mm。在同一植物體內不同部位細胞體積有明顯差異，一般生理活動旺盛的細胞較小。三、植物細胞的結構和功能生活的植物細胞=原生質體+細胞壁（一）原生質體=細胞核+細胞質原生質體：植物細胞中除細胞壁以外的全部細胞物質，由生命物質（原生質）構成，是細胞各類代謝活動進行的主要場所，是細胞最重要的部分。.細胞核結構核膜：雙層，有核孔，與細胞質聯系的通道。核仁：合成、貯藏RNA的場所。染色質：遺傳物質，主要成分DNA和蛋白質，有絲分裂時形成染色體。功能：儲存、傳遞遺傳信息，與細胞質相互作用，控制蛋白質的合成，調節生理活動。.細胞質=質膜+細胞器+胞基質（1）質膜：細胞質表面的一層薄膜（細胞膜）。結構：脂質雙分子層+蛋白質（流動鑲嵌模型）功能：控制細胞與外界環境的物質交換（“選擇透性”），主動運輸、接受傳遞信號、抗感染和細胞識別等。,（2）細胞器：細胞質內具有一定結構和功能的亞細胞結構。①質體：植物細胞特有，雙層膜，內部有膜系統，按所含色素的不同分為：葉綠體、有色體、白色體，在一定條件下可轉化。I葉綠體：葉綠體=葉綠體膜（雙層）+（基粒和基質）類囊體+基質，含葉綠素、類胡蘿卜素，光合作用場所。有半自主性，具擬核，環狀DNA、核糖體，可編碼一些細胞器蛋白質。能分裂或出芽增殖。②線粒體I：雙層膜，內膜向腔內折疊成嵴，有許多呼吸鏈、酶定位，基質多為蛋白質，是呼吸作用場所，有半自主性，具擬核，環狀DNA可編碼一些線粒體蛋白質。有完整的蛋白質合成系統，能分裂或出芽增殖。葉綠體、線粒體與內共生起源學說。③其它細胞器：內質網、高爾基體、核糖（體）核蛋白體、液泡等的結構和功能。（自學，并完成作業）。高爾基體、內質網、核糖（體）核蛋白體液泡及其發育(3)胞基質：電鏡下看不出特殊結構的細胞質部分，化學成分復雜，具有一定的彈性和粘滯性。(二)細胞壁植物細胞特有的，包在原生質體外的堅韌外殼，與液泡、質體構成區別于動物細胞的三大特征：1.細胞壁的層次、各層形成時間及化學成分(1)胞間層(中層)：壁最外面，成分果膠質，粘連相鄰細胞。(2)初生壁：細胞停止生長以前形成，成分纖維素、半纖維素、果膠及少量結構蛋白。(3)次生壁：細胞停止生長以后形成，成分纖維素、少量半纖維素，常有木質素，較厚，增加機械強度，原生質體多死亡。2.初生紋孔場、紋孔和胞間連絲為細胞原生質體之間物質、信息直接聯系的橋梁。(1)初生紋孔場：初生壁上具有一些明顯的凹陷區域。(2)紋孔：初生紋孔場上分布著許多小孔。由紋孔腔和紋孔膜組成(3)胞間連絲：相鄰細胞通過紋孔相聯系的原生質絲。(4)紋孔類型：根據次生壁增厚情況不同分成單紋孔和具緣紋孔。單紋孔：次生壁無穹形邊緣，初生壁不形成紋孔塞。具緣紋孔：次生壁穹出于紋孔腔上；紋孔膜中央有一個初生壁形成的圓盤狀增厚的紋孔塞，直徑大于紋孔口，當兩側的細胞內壓力不同時，紋孔膜偏向壓力小的一邊，紋孔塞關閉了該側的紋孔口，有控制水流方向的作用。四、植物細胞的后含物后含物：是細胞原生質體代謝作用的產物，它們可以在細胞生活的不同時期產生和消失，其中有貯藏物和廢物。主要類別：糖類(碳水化合物)、蛋白質、脂肪及其相關物質(角質、栓質、蠟質、磷脂等)，還有結晶的無機鹽和其他有機物如：丹寧、樹脂、樹膠、橡膠和植物堿等。淀粉、蛋白質、脂類和無機鹽的貯存形式五、原核細胞與真核細胞表1：原核與真核細胞的主要區別特征原核生物真核生物核膜，核仁、真核無僅為核區(擬核)有DNA形狀環狀分裂時成染色體、細胞器內環狀DNA與組蛋白結合無有有絲分裂無有減數分裂無大多數有細胞壁成分糖蛋白(肽聚糖)纖維素、果膠質、幾丁質膜結構細胞器無，僅有片層有質體、線粒體、內質網、高爾基體、液泡等核糖體沉降系數70S細胞質中80S,細胞器內70S鞭毛類型纖維蛋白中空、非9+2型9+2型

參考周云龍編《植物生物學》第二節植物細胞的繁殖一、有絲分裂是真核細胞分裂的最普遍形式，細胞形態、細胞核變化明顯，出現染色體和紡錘絲。（一）細胞周期：有絲分裂從一次分裂結束到另一次分裂結束之間的歷程，包括：分裂間期=G1期（DNA復制前期）+S期（DNA復制期）+G2期（DNA復制后期）和分裂期（M期）=分裂前期+分裂中期+分裂后期+分裂末期。（二）有絲分裂過程1.核分裂過程：1.分裂間期：G1期（DNA復制前期）：主要進行RNA和各類蛋白質的合成（包括多種酶）。S期（DNA復制期）：開始進行并基本完成DNA復制和組蛋白的合成。G2期（DNA復制后期）：合成作用仍繼續進行，合成速度下降。結束進入分裂期。分裂期（M期）：分裂前期：細胞核內出現染色體，隨后核膜、核仁消失，紡錘絲開始出現。分裂中期：染色體排列到細胞中央的赤道面上，紡錘體非常明顯。分裂后期：染色體分裂為2組子染色體，分別向兩極運動。分裂末期：染色體到達兩極，直至核膜、核仁重新出現。2.胞質分裂過程：在2子細胞之間形成新細胞壁，把一個母細胞分隔成2子細胞的過程。2子核之間的連續絲中增加了許多紡錘絲，形成密集的桶狀結構一一成膜體；成膜體內有許多含多糖類物質的小泡，向赤道面運動、聚集、融合并釋放多糖構成細胞板，將細胞質從中間隔開，同時小泡被膜相互融合在細胞板兩側形成新的質膜。成膜體向四周擴展，細胞板隨即延伸并與母細胞側壁相連接，成為新壁的胞間層。（三）有絲分裂的特點和意義有絲分裂是一種最普遍的細胞分裂方式，有絲分裂導致植物的生長，有絲分裂過程中，染色體復制一次，核分裂一次，每一子細胞有著和母細胞同樣的遺傳性。因此有絲分裂的生物學意義在于它保證了子細胞具有與母細胞相同的遺傳潛能，保持了細胞遺傳的穩定性。二、減數分裂（一）減數分裂的特點：減數分裂是生殖細胞形成過程中的一種特殊的細胞分裂方式。在減數分裂過程中，細胞連續分裂二次，但染色體只復制一次，同一母細胞分裂成的4個子細胞的染色體數只有母細胞的一半。（二）減數分裂的意義：通過減數分裂導致了有性生殖細胞（配子）的染色體數目減半，而在以后發生有性生殖時，二配子結合成合子，合子的染色體重新恢復到親本的數目。這樣周而復始，使每一物種的遺傳性具相對的穩定性。此為減數分裂具有的重要生物學意義的第一個方面。其次，在減數分裂過程中，由于同源染色體發生片段交換，產生了遺傳物質的重組，豐富了植物遺傳的變異性。三、無絲分裂無絲分裂的特點：分裂時，核內不出現染色體，橫縊式分裂較常見。多發生在胚乳發育、愈傷組織形成時。第三節植物細胞的生長和分化一、植物細胞生長：細胞體積長大的過程。多細胞植物的生長不僅與細胞分裂有關，而且與細胞生長密切相關。體積可增至原來的幾倍到幾十倍；縱向可增加幾百倍至幾千倍。因種類不同而異。達到一定大小便停止生長。說明受基因表達調控。生長速度、細胞大小也受環境條件影響。二、植物細胞分化：細胞在生長的同時，形態、結構和功能發生了特化。多細胞植物中，細胞形成的結構和功能上的特化成為細胞分化。植物越進化，細胞分工越細致。細胞分化控制的分子機理為當今植物學領域的熱點。細胞、組織培養是重要的研究手段之一。第四節植物的組織和組織系統一、植物組織的概念細胞的分化導致了多種類型細胞的出現。組織：在植物體中，具有相同來源的同一類型或不同類型細胞群所組成的結構和功能單位。二、植物組織的類型和特點根據不同組織的結構和功能特點劃分了以下不同的組織類型。（一）分生組織：.分生組織的概念：種子植物體內具有持續分裂能力的細胞群。.主要特點：有持續分裂能力，一般排列緊密，細胞壁薄，細胞核相對較大，細胞質濃厚。通常缺少后含物，一般沒有液泡和質體的分化，或只有極小的前液泡和前質體存在。分生組織也會出現一些變化，如形成層細胞原生質體高度液泡化；木栓形成層細胞中可以出現少量葉綠體；某些裸子植物中，其頂端分生組織的局部細胞可能出現厚壁特征。.類型：（1）按位置分：頂端分生組織：莖與根主軸和側枝的頂端。側生分生組織：根、莖側方，形成層、木栓形成層。居間分生組織：夾在已經分化的組織區域之間。（2）按來源的性質分原生分生組織：由胚細胞保留下來多具有持久而強烈的分裂能力。位于根、莖端較前的部分。初生分生組織：由原生分生組織剛衍生的細胞組成，形態上發生了最初的分化，細胞仍具有很強的分裂能力，邊分裂邊分化。位于根、莖尖。次生分生組織：由成熟組織經過脫(反)分化，重新轉變成分生組織。典型的是木栓形成層。(二)成熟組織.成熟組織(永久組織)的概念由分生組織衍生的，逐漸喪失分裂能力，進一步生長分化形成的其它各種組織。.成熟組織的類型(通常稱為五大組織)(1)保護組織：覆蓋于植物體表面起保護作用的組織。①初生保護組織一一表皮結構特點和功能：多一層細胞，排列緊密，含多種不同特征、功能細胞(氣孔器、表皮毛、腺毛等)。②次生保護組織一一周皮的組成和功能由外向內依次為：木栓層：多層死細胞栓質化木栓形成層：一層次生分生組織栓內層：一層生活薄壁細胞。皮孔：通氣結構，補充組織。(2)基本組織(薄壁組織)的特征和功能特點：通常為細胞壁薄的活細胞，有胞間隙(其中充滿了空氣)，一般液泡較大、核相對地較小，分化的水平較低，有潛在的分裂能力，即在一定的條件下可轉變為分生組織，故與創傷愈合、嫁接成活、不定根和不定芽的產生有關。在正常狀態下，它們也參予側生分生組織的發生。依據它們的不同形態構造和功能，可細分為五類。①同化組織(assimilatingtissue)細胞內含有大量的葉綠體，能進行光合作用，制造有機物，亦稱綠色組織。主要存在于葉肉內，嫩莖和幼果中亦有。②貯藏組織(storagetissue)細胞內充滿貯存的營養物質，大量的淀粉、脂類和蛋白質等。多存在于根、莖、果實和種子中，如馬鈴薯塊莖和小麥、玉米的胚乳細胞。柿和黑棗等的胚乳細胞，也是特化的貯藏組織，它具有生活的原生質體和僅有初生壁，主要含半纖維素且相當的厚，故而使胞間連絲十分明顯。當種子萌發時，厚壁經酶解、消化后供幼胚的生長使用。③吸收組織(absorptivetissue)位于根尖的表皮層，它的部分表皮細胞外壁向外凸起，形成根毛，其細胞壁僅由纖維素組成，因此具有從外界吸收水分和無機鹽的能力，這是根尖表皮細胞的主要功能。④通氣組織(aerenchyma)多存在于水生植物和濕生植物體內，常由于胞間隙的擴大，形成氣腔或氣道。它們相互貫通，貯有大量的氣體，而有利于植物在淹水的情況下進行氣體交換，此外，還有利于各器官在水中的漂浮生活。如水稻、睡蓮和眼子菜等的根、莖、葉中均具發達的通氣組織。⑤貯水組織(apqueoustissue)多存在于旱生植物的肉質植物體內，細胞較大，液泡中含有黏液物質，可保存大量水分備用而不被蒸發，所以液泡特大。如：仙人掌、景天屬、蘆薈等營養器官均具有很強的抗寒能力。傳遞細胞(transfercell)：圖2-5菜豆莖木質部中的一個傳遞細胞1.向細胞腔內凸出的壁 2.內質網3.線粒體4.葉綠體5.高爾基體6.細胞核7?液泡20世紀60年代后期發現，最顯著的結構特征是具有內突生長的（沒有木質化的）次生壁在無特化的初生壁上沉積，呈簡單的乳突狀、絲狀或大量向內發生，曲折宛轉，構成一種錯綜復雜的迷宮狀。這使壁內側的質膜面積大大增加，擴大了原生質體表面積與體積之比，從而有利于迅速轉運物質。另一特征是，它們往往具有發達的胞間連絲，增加了細胞間直接轉運物質的能力，成為共質體運輸的最好通道。此外，傳遞細胞的細胞質濃厚，細胞核可呈多種形態，細胞器豐富。在植物體中，傳遞細胞主要分布在與溶質集中和短途運輸有關的部位，例如葉子的小葉脈中就普遍存在著傳遞細胞，它們是葉肉和輸導分子之間物質運輸的橋梁；許多植物莖或花序軸節部的維管組織中，生殖結構如胎座、胚囊中，分泌結構如蜜腺、鹽腺以及食蟲植物的腺體中，種子的子葉、胚柄和胚乳中，也都有傳遞細胞的分布。（3）輸導組織：是植物體中擔負物質長途運輸的主要組織。根從土壤中吸收的水分和無機鹽，由它們運送到地上部分。葉的光合作用的產物，由它們運送到根、莖、花、果實中去。植物體各部分之間經常進行的物質的重新分配和轉移，也要通過輸導組織來進行。輸導組織的類型和組成：木質部、韌皮部①木質部：主要運輸水分和溶解于其中的無機鹽；是由幾種不同類型的細胞構成的一種復合組織，包含管胞、導管分子、纖維、薄壁細胞。管胞：單個死細胞，末端楔形，次生壁木質化加厚形成多種紋式，水分通過紋孔傳遞，兼有支持功能。大多數蕨類、裸子植物和少數原始的被子植物具有。導管分子：死細胞端壁穿孔，管腔比管胞粗大，上下連接形成導管，也有次生壁木質化加厚形成多種紋式。主要為輸導功能，被子植物除原始類型外均有。木纖維：死細胞，細胞壁較厚，強烈木質化，支持功能。木薄壁細胞：活細胞，早期營養和后期儲藏功能。②韌皮部：主要運輸有機營養物質。韌皮部也是由幾種不同類型的細胞構成的一種復合組織，由篩管分子或篩胞、伴胞、薄壁細胞、纖維等組成。篩管分子：管狀細胞縱向連續，只有初生壁，活細胞，有線粒體、質體、P一蛋白體等，細胞核消失，端壁形成篩板，分化出許多大孔一一篩孔，上下相鄰篩管細胞的原生質索由篩孔穿過，側壁上有篩域，主要營有機物運輸。伴胞：篩管分子側面常有一或一列狹長細胞相伴而生，有細胞核，其代謝與篩管運輸功能有關。篩胞：無篩板，只有篩域，原生質中無P一蛋白體。輸導效率低。多存在于蕨類、裸子植物中。韌皮纖維：木質化程度較低，堅韌性較強，是商用天然纖維的重要來源。韌皮薄壁細胞：主要有儲藏和橫向運輸作用。(4)機械組織機械組織是對植物起主要支持作用的組織。①厚角組織的特點、分布和功能厚角組織由厚角細胞組成，這類細胞最明顯的特征是細胞壁不均勻增厚，并且這種增厚是初生壁性質的，不含木質素。細胞壁的增厚通常在幾個細胞鄰接處的角隅上尤其明顯。壁中因果膠親水而含有大量水分，光鏡下顯出特殊的珠光。厚角細胞為活細胞，含有葉綠體，常常分布于莖、葉柄、葉片、花柄等器官的外圍，或直接位于表皮下，或僅與表皮相距幾層薄壁細胞。在較幼嫩組織中起支持作用。大部分植物的莖和葉柄在繼續發育時，在較深入的部位又發育出厚壁組織，這時，厚角組織的支持作用便成為次要的了。在許多草質莖和葉中；如不產生很多厚壁組織時，厚角組織就能繼續成為主要的支持組織。有時厚角組織能進一步發育出次生壁并木質化，轉變成厚壁組織。②厚壁組織的特點、類型、分布和功能細胞具有均勻增厚的次生壁，并且常常木質化。細胞成熟時，原生質體通常死亡分解，成為只留有細胞壁的死細胞。根據細胞的形態，厚壁組織可分為石細胞(sclereid或stonecell)和纖維(fiber)二類。A.石細胞：多為等徑或略為伸長的細胞，有些具不規則的分枝成星芒狀，也有的較細長。它們通常具有很厚的、強烈木質化的次生壁，壁上有很多圓形的單紋孔，由于壁特別厚而形成明顯的管狀紋孔道，有時，紋孔道隨壁的增厚彼此匯合，會形成特殊的分枝紋孔道。細胞成熟時原生質體通常消失，只留下空而小的細胞腔。石細胞廣泛分布于植物的莖、葉、果實和種子中，有增加器官的硬度和支持的作用。它們常常單個散生或數個集合成簇包埋于薄壁組織中，有時也可連續成片地分布。例如梨果肉中堅硬的顆粒，便是成簇的石細胞，它們數量的多少是梨品質優劣的一個重要指標。茶、桂花的葉片中，具有單個的分枝狀石細胞，散布于葉肉細胞間，增加了葉