1、1楚雄师范学院课程教案课程名称：植物生物学 课程代码：0500000144课程性质：专业必修课开课单位：化学与生命科学系主讲教师：梁晓华教师职称：教授2010 年 8 月修订2植物生物学课程基本情况（一）授课专业：科学教育、葡萄与葡萄酒工程专业 （二）学时学分：总学时 72 周 4 学时， 4 学分 （三）使用教材：杨继主编植物生物学 （第 2 版） ，高等教育出版社，2007 年 3 月版。（四）教学参考书1周云龙著：植物生物学 （第 2 版） ，高等教育出版社，2004 年 9 月版；2陆时万著：植物学 （第 2 版） ，高等教育出版社，1991 年 4 月版；3潘瑞炽著：植物生理学 （第
2、 5 版） ，高等教育出版社，2004 年 6 月版。（五）教学方法：课堂讲授，启发式教学，课堂讨论，提问式教学，师生互动。（六）教学手段：多媒体教学（七）考核方式：闭卷考试，口试。（八）学生创新精神与实践能力的培养方法：1、注意讲清本课程中的基本概念和基本理论，在保持课程的科学性及系统性的基础上，应突出重点、难点，并努力反映本学科的新成就，新动向，注意理论的实践性和地区性。2、教学过程中要充分利用实物、计算机辅助教学软件等，使理论与实际相结合，同时扩大学生的知识面。 3、有一部分内容要求学生自学。学生自学部位不占总学时，但仍然是大纲要求掌握内容。学生自学部分，采用由教师提示，学生课后自学并提
3、出问题，老师课后解答的方式。 4、必要时对重点章节，可在讲授基础上，提出一些新问题，引导学生查阅资料，并进行课后分小组讨论，作出书面作业，以培养学生综合分析问题的能力等。 5、期中考采用口试的方法以提高学生的表达能力。6、实验课单独开设，对学生的基本实验技能进行系统的训练，同时在考核中结合操作考试，以培养学生的动手能力。（九）学习规范要求：严格考勤，注重学生课堂表现及课堂参与情况；每个章节后的作业要求全部作出书面作业，每周交作业一次，记入平时成绩（占总成绩的 10） 。3绪 论 教学时数：2学时教学目的与要求：掌握植物生物学的研究对象、内容、基本任务，领会植物生物学在生命科学中的地位，以及植物
4、在自然界、人类生活和国民经济发展中的意义。教学重点：植物生物学的研究对象、内容、基本任务，领会植物生物学在生命科学中的地位。教学难点：地球上植物的产生；植物生物学在生命科学中的地位以及植物在自然界、人类生活和国民经济发展中的意义。方法手段：谈话法、启发式教学，课堂讨论。本章主要阅读文献资料：1周云龙著：植物生物学 （第 2 版） ，高等教育出版社，2004 年 9 月版；2陆时万著：植物学 （第 2 版） ，高等教育出版社，1991 年 4 月版；3潘瑞炽著：植物生理学 （第 5 版） ，高等教育出版社，2004 年 6 月版。教学内容：第一节 植物在自然界和人类生活中的作用第二节 地球上植物
5、的产生第三节 植物与植物生物学（拓展）植物科学的发展简史和当代植物科学的发展趋势（拓展）学习植物生物学的目的、要求和方法第一节 植物在自然界和人类生活中的作用一、植物是自然界中的第一性生产者，即初级生产者 二、植物在维持地球上物质循环的平衡中起着不可替代的作用 三、植物为地球上其他生物提供了赖以生存的栖息和繁衍场所 四、植物在调节气温、水土保持，以及在净化生物圈的大气和水质等方面均有极其重要的作用 第二节 地球上植物的产生一、地球上原始生命诞生的时间在距今3738亿年前。二、无机小分子 有机小分子 有机高分子 多分子体系 原始生命 三、原始生命诞生之初距今19亿年前，地球表面是水生细菌和蓝藻生
6、物的世界（原核生物时代）；（一）大约4 亿年前，维管植物出现。（二）生物进化的历史进程前寒武纪34亿年前：单细胞原核生物20亿年前：单细胞真核藻类8亿年前：多细胞生物寒武纪：生物大爆发，藻类、蕨类植物古生代奥陶纪和志留纪：植物由水生到陆生的进化泥盆纪：裸蕨植物时代石炭纪：蕨类植物时代二叠纪：裸子植物繁茂中生代裸子植物时代三叠纪：侏罗纪：4白垩纪：恐龙灭绝、昆虫和有花植物分化新生代被子植物时代第三纪：昆虫与被子植物继续繁盛分化、出现鸟类和大量哺乳动物第四纪：灵长类一支进化为人类第三节 植物与植物生物学 一、植物特征： （一） 具有固着生活方式 （二） 具有细胞壁（纤维素的网状结构） （三）有含叶
7、绿体，能进行光合作用，合成有机物质。自养生物 （四）具有永久分生组织、不断生长、分化，在植物个体发育中一直保持分裂能力、生长、分化，形成器官 （五）成熟细胞中有中央大液泡 二、植物学：是研究植物形态结构、生殖、系统发育与分类的科学 三、植物生物学：以植物为主要对象，从不同层次（生态系统、生物群落、居群、个体、器官、组织、细胞、分子） 研究植物体的形态、结构和功能，研究植物生长发育的生理与生化基础，研究植物与环境之间的相互关系及相互作用，研究植物多样性的产生和发展的过程与机制，以揭示植物个体发育和系统发育过程中的基本规律的科学 （拓展） 植物科学的发展简史和当代植物科学的发展趋势一、植物科学的发
8、展简史（一）、本草学阶段： 16 世纪末以前，以实用为目的 （二）、博物学阶段： 16 世纪末至 1859 年，意大利西沙尔比诺以生殖器官作为分类基础，使植物学和实用的本草区别开来。主要是大量采集描述，指导思想是神创论。 （三）、生物科学阶段： 18591953 年，指导思想是进化论，注重进化关系，力求建立符合自然演化结果的系统关系 （四）、生命科学阶段： 1953 年 DNA 双螺旋结构的发现，研究从器官细胞水平进入到分子水平，也即进入到探索生命现象本质的阶段 二、当代植物科学的发展趋势方向 （一）两极分化又相互融合：1. 在微观领域从分子水平探索生物的结构、过程与机理，以揭示生物界的高度统
9、一性；2. 在宏观领域研究生物圈与大气圈、水圈、岩石圈的相互作用，及宇宙射线作用与无重力世界中的生命行为 （二）各分支学科交叉渗透、相互推动 （三） 从定性走向定量 （四） 从实验走向证明 （五） 在解决人类面临的重大问题中植物学将发挥重要作用：如发展 design crop 等 （拓展）学习植物生物学的目的、要求和方法一、学什么 （一）基本的概念和定义 （二）植物的形态和结构 （三）功能和意义 （四）生物学过程 二、如何学习植物生物学 三、把握生命的层次 个体器官组织细胞细胞器分子原子 分子生物学；进化 生态 宏观生物学 5四、植物生物学是一门实验科学 要通过观察、对比、分析、实验等，并在理
10、论学习的基础上和实际联系起来，才会对植物学的知识有一个比较完整和比较深刻的理解。 五、生物是活的东西 一定要用活的眼光来学习，如在植物发育的不同阶段，有不同的形态、生理特征等 本章要点：植物生物学的研究对象、内容、基本任务；植物生物学在生命科学中的地位以及植物在自然界、人类生活和国民经济发展中的意义。教学内容的深化和拓宽： 植物科学的发展简史和当代植物科学的发展趋势；学习植物生物学的目的、要求和方法。本章思考题：1地球上的生命是如何产生的？在现今的环境条件下，生命起源的过程还会在地球表面发生吗？2、为什么在太阳系中只有地球上有丰富多样的生命？这与植物有什么关系？3你认为“五界系统”的划分合理吗
11、？还有其他更好的划分方法吗？4、什么是植物？你如何区分动物和植物？5、在你的生活经历中，是否有一些植物吸引了你得特别注意？是否有一些植物生命活动的现象你觉得有趣但又不知道问什么？教学总结与反思：拓展教学内容后效果好，增加了学生的学习兴趣，扩大和加深了学生的知识面。 第一章 植物体的结构基础 细胞教学时数：10学时。教学目的与要求：识记细胞的基本结构和细胞有丝分裂的过程，分析植物细胞结构与功能的关系，综合应用构成植物体的各种类型组织的结构特征及它们之间的关系和生理机能。教学重点：细胞膜的结构及特点、细胞质的结构及细胞器的种类及功能、细胞核的结构和功能。植物细胞分裂的特点；植物细胞有丝分裂的过程及
12、各时期的细胞形态特征。植物组织的概念、分类和各类组织的结构特点。教学难点：细胞壁的基本构造及化学组成、细胞膜的结构及特点。植物细胞有丝分裂的过程及各时期的细胞形态特征，植物体生长、发育的内因。植物组织的概念、分类和各类组织的结构特点。方法手段：谈话法、启发式教学，课堂讨论。本章主要阅读文献资料：1周云龙著：植物生物学 （第 2 版） ，高等教育出版社，2004 年 9 月版；2陆时万著：植物学 （第 2 版） ，高等教育出版社，1991 年 4 月版；3潘瑞炽著：植物生理学 （第 5 版） ，高等教育出版社，2004 年 6 月版。教学内容：第一节 植物细胞的形态与结构细胞是构成植物体的基本单
13、位，植物细胞的形状、大小、结构及后含物，原核细胞和真核细胞。第二节 植物细胞的周期与增殖细胞周期，有丝分裂，无丝分裂，减数分裂。第三节 植物细胞的生长、分化和组织形成组织与器官的概念，植物组织的类型，组织系统。第一节 植物细胞的形态与结构一、显微镜的发明（一）300多年前 Leeuwenhoek 制造出世界上最早的显微镜。1665年Robert Hooke用自制的显微镜观察软木切片，发现软木由很多“小室”构成，形似蜂窝状的小格子，他称其为“cell”，这就是细胞。6（二）1838年德国植物学家Schleiden ，1839年德国动物学家Schwann先后发现细胞是组成生物体的基本单位。 二、细
14、胞的基本概念（一）1855年，德国医生和细胞学家Virchow指出，细胞来自于细胞。（二）细胞学说可以归纳为以下两点：1 所有生物都由细胞和细胞的产物组成；2 新的细胞必须经过已存在的细胞分裂而产生。（三）细胞是生命活动的基本单位；（四）细胞是生命的基本结构单位，所有生物都是由细胞组成的；（六）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；（七）特化的细胞分工合作，共同完成复杂的生命活动；（八）细胞是生殖和遗传的基础与桥梁；具有相同的遗传语言；（九）细胞是生物体生长发育的基础。细胞学说的建立说明了动、植物有机界的统一性。恩格斯曾给予高度评价，把它列为十九世纪自然科学的三大发现之一。三、
15、植物细胞的形态与结构（一）植物细胞的形状与大小1、 植物体由细胞构成（单细胞或多细胞）2、细胞的大小通常在20-50mm之间植物细胞的大小差异很大，通常以m微米来计算，1m=10-6m，1?=10-4m=10-10m，1nm=10-9m，细胞的直径一般为20-50m，由于细胞如此之小，因此，肉眼一般不能直接分辨出来，必须要在显微镜下才能观察。但西红柿、西瓜的果肉细胞直径较大，可达1mm，肉眼可见。苎麻的纤维长度为55cm。在同一植物体内，不同部位细胞的体积有明显的差异，这种差异往往与各部分细胞的代谢活动及细胞功能有关。一般讲，生理活跃的细胞常常较小，而代谢活动弱的细胞，则往往较大，例如根、茎顶
16、端的分生组织细胞，就比代谢较弱的各种储藏细胞明显的要小。3、细胞的形态多样，球形、多面体、立方体、长形等由于植物体是多细胞体，细胞彼此间相互挤压，呈多面体，长宽近于相等，根尖、茎尖生长锥中的分生组织细胞近于等径，细胞的形状为14面体。但这种理想化的细胞形状很难见到。一般看到的有球形、椭球形、多面体、纺锤形、柱状体等等。细胞的形状由它所处的位置和执行的功能有关，是由遗传因素也就是细胞核控制的。四、植物细胞的基本结构（一）原生质体原生质体的概念：构成生活细胞的除细胞壁以外所包含的各部分。原生质的概念：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。原生质是生命活动的物质基础，细胞内的一
17、切代谢活动都在原生质内进行。包括质膜、细胞质和细胞核。细胞质又包括细胞器和胞基质1、质膜(plasma membrane)：又称为生物膜，是原生质体表面的一层薄膜，由脂类，蛋白质和糖等组成。质膜厚度为75-100?，质膜横断面在电镜下呈现“暗-明-暗”三条平行带，暗带为蛋白质分子组成，明带为脂类物质组成，称为单位膜。质膜具有“选择透性”，因而能控制细胞内外物质的交换。质膜的功能：（1）物质跨膜运输（2）能量转换7（3）代谢调节（4）细胞识别（5）抗逆性（6）信号转导（7）纤维素的合成和微纤丝的组装2、细胞质： 包括细胞器和胞基质（1）胞基质细胞质中除细胞器以外的胶状物质称为细胞基质，电子显微镜
18、下为无特殊结构的细胞质部分，细胞骨架和各种细胞器，以及细胞核都包埋于其中。化学成份：小分子化合物包括水、无机盐、溶解的气体、糖类、氨基酸及核苷酸；大分子化合物包括蛋白质、RNA 和酶类。理化性质：活细胞的胞基质处于不断运动状态，它能带动其中的细胞器，在细胞内做有规则的持续流动，这种运动称胞质运动。功能：是细胞之间物质运输和信息传递的介质；细胞代谢的重要场所；为各类细胞器行使功能提供必需的原料。（2）细胞器：散布于细胞质内具有一定结构和功能的原生质微结构或微器官。第一： 质体（Plastid）：与糖类合成和储藏有关（分成叶绿体（chloroplast），有色体（chromoplast）和白色体（
19、leucoplast）三种）叶绿体chloroplast：绿色，植物体绿色部分如叶片、嫩茎皮层细胞可找到叶绿体。高等植物的叶绿体形状大小比较接近，呈卵形而略扁，直径为4-10m，厚度为1-2m。在低等植物中，叶绿体有各种形状，如杯状、带状和各种不规则形状。叶绿体的构造：具双层膜：内膜和外膜。膜内充满无色溶胶状态的基质，基质中有基粒，基粒由圆盘状类囊体叠合而成，称基粒片层，基粒有膜，基粒之间有基质片层相联系。基粒或基质有光合作用所需的各种酶，分别完成光合作用中不同的化学反应，光反应在基粒上进行，暗反应在基质中进行。有色体chromoplast：含黄素和胡萝卜素及类胡萝卜素，呈橙红、橙黄的颜色。存
20、在于植物的花瓣、果实和根中，如番茄、辣椒果实，胡萝卜根。有色体形状多样：球形、椭圆形、纺锤形等，能积聚淀粉和脂类物质，使植物的果实、花瓣呈现鲜艳的颜色，吸引动物、昆虫，有利于传粉和果实种子的传播。白色体leucoplast：不含色素，呈颗粒状，多见于幼嫩或不见光的组织细胞中，多见于贮藏器官如块根、块茎，番薯、马铃薯，植物种子的胚。茎顶的分生组织中，质体因无色，称前质体，有的含原叶绿素，见光变绿。白色体近球形，在细胞生长过程中能积累淀粉，称为淀粉体(amyloplast)，或参与油脂的形成，称为造油体(elaioplast)，储藏蛋白质的称为蛋白体。三种质体在一定的条件下可以发生转变。第二：线粒
21、体 (mitochondrium)由双层单位膜构成，外面一层称外膜，内膜向内形成管状突起称“嵴”，呈隔板状，在嵴上附有很多功能与呼吸作用有关的酶，由于“嵴”的形成增大了内膜的表面积，“嵴”与“嵴”之间是一些可溶性的蛋白质称基质matrix，由蛋白质、类脂组成。线粒体是细胞进行呼吸作用的重要场所，其呼吸释放出大量能量把糖、蛋白质、脂肪等（含能物质）氧化产生CO2 和水这一过程中产生能量被传递到含磷的分子中，形成含高能量的三磷酸腺苷ATP，并透过膜传递到细胞的其他部分，提供各种代谢活动的需要。线粒体是释放能量的中心，被形容为“细胞的动力工厂”第三：内质网8细胞质内由膜组成的一系列片状的囊腔和管腔，
22、彼此相通形成一个隔离于细胞基质的管道系统。内质网有两种，在膜的外侧附有有许多核糖体颗粒的，称为粗糙内质网（rough ER），在膜的外侧不附有核糖体的，称为光滑内质网（Smooth ER）。由于内质网是核糖体集中分布的场所，而核糖体是合成蛋白质的细胞器，因而推测粗糙内质网与蛋白质的合成有关。光滑内质网主要合成和运输脂类和多糖。内质网可与细胞壁的形成有关。内质网可与核膜的外膜、质膜相连，甚至通过细胞壁的胞间连丝而与相邻细胞的内质网发生联系。因此有人认为内质网构成一个细胞内和细胞间物质运输的管道系统。第四：核糖体ribosom又称核糖核蛋白体，长圆形或球形，直径为15-25nm，主要成份是RNA和
23、蛋白质，大量分布在细胞质中和附着在内质网的外表面。核糖体是细胞中蛋白质合成的中心。在执行蛋白质合成功能时，多个核糖体常串联在一起，形成多核糖体。由转移核糖核酸tRNA将胞基质中的氨基酸运至核糖体处，在那里按信使核糖核酸mRNA模板将氨基酸合成各种蛋白质。核糖体被喻为“蛋白质的的装配机器”。第五：高尔基体是一些聚集的扁的小囊和小泡。是细胞分泌物的加工和包装场所，最后形成分泌泡将分泌物排出体外。高尔基体还与植物分裂时的新细胞壁和细胞膜的形成有关。第六：液泡（vacuole）：细胞代谢产物的储藏场所 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、
24、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、圆球体、微体等。第七：溶酶体是单层膜小泡，由高尔基体断裂而产生, 内含多种水解酶, 可催化蛋白质、核酸、脂类、多糖等生物大分子，消化细胞碎渣和从外界吞入的颗粒。第八： 微体（micribady）：单层膜根据所含酶的不同分为：过氧化物酶体和乙醛酸体两种。过氧化物酶体：存在于高等植物的绿色细胞内，常与
25、叶绿体、线粒体相配合，参与乙醇酸循环，将光合作用产生的乙醇酸转化成已糖。乙醛酸循环体：油料作物（蓖麻、向日葵）种子萌发时，与圆球体和线粒体配合，把储藏脂肪转化成糖类。第九：圆球体（spherosome）：半单位膜功能：脂肪的储藏和水解。第十：细胞骨架（cytoskeleton）微丝(microfilament，MF)：细丝状结构，直径68nm。微管(microtubule,MT)：细长、中空的管状结构，外径25nm。中间纤维(intermediate filament,IF)：细长管状结构，直径10nm。功能：在细胞中起支架作用，保持细胞一定的形状。也可能与细胞壁的增厚有关。与细胞的移动和细胞
26、质运动有密切关系。第十一：内膜系统(endomembrane system)具膜的细胞器与核膜一起，在细胞质基质中，彼此相关，甚至相通，组成一个复杂的膜系统，成为一个功能上连续统一的细胞内膜，称为内膜系统。物质贮藏、运输、交换。9有利于能量的转换、传递。有利于信息的管理、代谢活动的进行。3、细胞核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10-20mm。细胞核由核膜、核质和核仁等部分组成。（1）核膜：为核最外的一层与细胞质分界的薄膜。结构：由内外二层膜构成，膜上有许多小孔，称核孔。功能：核膜是核和细胞质之间的屏障和通道。核孔和膜的非孔部分具有不同程度的通透性，可以进行
27、物质和信息的交流。（2）染色质：是细胞核中遗传物质存在的主要形式，其主要成分是DNA和蛋白质。（3）核仁：含大量RNA和蛋白质，是核糖体RNA的合成、加工及核糖体亚单位的装配场所。（4）核基质：染色质和核仁都被液态的核基质所包围。（二）细胞壁(cell wall)1、细胞壁的结构：胞间层，初生壁，次生壁。（1） 胞间层intercellular layer：又称中胶层。相邻两细胞共有的一层薄膜，主要成份为果胶质（果胶酸钙和果胶酸镁），将相邻细胞链接起来。在酸碱溶液中果胶酸酶能够分解果胶质。麻类作物拔下后要放在水里浸泡，叫“沤麻”，就是利用细菌产生的果胶酶将纤维细胞间的果胶质溶解成分离的纤维细胞
28、。（2） 初生壁primary wall：细胞生长过程中，原生质体分泌出纤维素、半纤维素、果胶质附加在中胶层的两面，构成初生壁，也即，初生壁是细胞停止生长以前所形成的细胞壁部分。初生壁薄，厚1-3m，富有弹性，可塑空间大，适应细胞生长时体积增大。（3） 次生壁secondary wall：细胞停止生长后，原生质体分泌纤维素、半纤维素、木质素附加在初生壁上，使细胞腔越来越小。电子显微镜下，次生壁可以分成三层：外层，中层，内层。次生壁质地坚硬，有较强的机械支持作用。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。并不是所有细胞都有次生壁加厚，常见的有纤维、导管、管胞
29、、石细胞停止增大体积后，有次生壁加厚。2、细胞壁的成分：细胞壁的主要组成物质可分为构架物质和衬质。构架物质主要是纤维素（C6H10O5），纤维素分子聚合成微纤丝，微纤丝交织成网，构成了细胞壁的基本构架。100个纤维素分子组成1个分子团，20个分子团组成一条微纤丝。衬质填充于微纤丝“网”的空隙中。由微纤丝再聚集成较粗的纤丝，称大纤丝，大纤丝间也充满衬质。细胞生长过程中，细胞可扩展，细胞中壁可加厚，由原生质体合成的物质，木质素、角质、栓质、硅质可渗入到微纤丝组成的构架中去。初生壁的微纤丝交织成疏松的网状，网眼中有水、果胶质、半纤维素、木质素、角质，呈溶解状态，使初生壁柔软，具有弹性。次生壁的微纤丝
30、排列近于平行，方向不一致，风外层垂直于中轴，中层与中轴成一定交角。3、细胞壁的亚显微结构：电镜下，构成细胞壁的结构单位是微纤丝(microfibril)，由纤维素分子束(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(macrofibril)。微纤丝是在质膜表面合成的，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。104、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 fie
31、ld)，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。胞间连丝是细胞原生质体间进行物质运输和信号传导的桥梁。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、细胞间隙和死细胞的细胞腔。共质体运输：通过胞间连丝的物质运输称为共质体运输；质外体的运输：通过细胞壁和胞间隙的物质运输称为质外体运输。5、纹孔pit：次生壁加厚时，在初生壁上纹孔场的部位则不加厚，形成的凹
32、陷区域称为纹孔。相邻两个细胞的纹孔通常是成对出现的，称纹孔对。纹孔膜：将一对纹孔隔开的薄膜称纹孔膜，纹孔膜实际上就是胞间层+两侧初生壁。纹孔口：纹孔在细胞腔的开口。纹孔腔：从纹孔到纹孔膜之间的空腔。单纹孔：纹孔腔呈圆柱形，如纤维、石细胞、薄壁组织。具缘纹孔：纹孔周围的次生壁离开初生壁隆起成一拱形结构，使纹孔具有隆起的边缘，纹孔腔呈圆锥形。纹孔塞：裸子植物管胞上具缘纹孔，纹孔膜的中央加厚膨大形成。纹孔道：由具缘纹孔至纹孔膜之间的垂直空间，纹孔塞缘：纹孔塞周围。具缘纹孔有三个同心圆：最内：纹孔口边缘。中间：纹孔塞边缘。最外：纹孔缘边缘。6、细胞间隙intercellular space：在细胞生长
33、过程中，细胞壁的中胶层（胞间层）部分溶解，形成一些空隙，称为细胞间隙。具物质运输、通气、贮藏气体的作用。（三）植物细胞的后含物1、贮藏的营养物质（1）淀粉(starch):形式：以颗粒状态存在，称为淀粉粒(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）开始，向外层层沉积，形成许多同心的层次轮纹（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，每个脐点有各自的轮纹。半复粒淀粉粒：2个以上脐点，各脐点除有本身的轮纹外，还有共同的轮纹包围。（2）蛋白质：拟晶体，其晶体与无机盐结晶不同，常呈方形，因此叫拟晶
34、体(crystalloid)；湖粉粒：由一层膜包裹成的圆球状颗粒。（3）脂肪(fat)和油类(oil)形式：以固体或油滴的形式存在于细胞质中，是细胞中含能量最高而体积最小的贮藏物质，常存在于种子、胚和分生组织细胞中。2、生理活性物质含量很少，但对细胞生命活动起着非常重要作用的物质，统称为生理活性物质。包括酶、维生素、植物激素、杀菌素等。保证细胞内一切生化反应的正常进行；调节和控制植物生长、发育、繁殖以至遗传、变异等一系列11生命活动过程。3、其它物质糖类、有机酸、单宁、花青素、植物碱、精油、晶体等。植物细胞内的晶体主要是草酸钙晶体，稀碳酸钙晶体，存在于液泡中。单晶：棱柱状或角锥状。针晶：针状，
35、常聚集成束。簇晶：球状，由许多单晶联合形成，每个单晶的尖端都突出于晶簇的表面。第二节 植物细胞的周期与增殖一、细胞周期有分裂能力的细胞，从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的一个完整过程称为一个细胞周期。典型的细胞周期可包括间期和细胞分裂期两部分。间期包括一个DNA合成期（S期）及S期前后两个间隙期（G1期，G2期）。细胞分裂期则包括有丝分裂和胞质分裂两个主要过程。细胞周期的持续时间：不同物种、不同组织细胞周期所经历的时间不同。一般来说，凡DNA含量高,细胞周期持续时间较长。温度条件的影响非常显著，如向日葵根尖分生组织细胞，25时7.8h，2012.5h，1523.2h，1046h。细菌在适宜
36、条件下，每20min分裂一次。周期中各个时期的长短一般以S期最长，M期最短，G1和G2期变动较大。如紫露草根尖细胞的周期约20h，间期约17.5h(G1期4h，S期10.8h，G2期2.7h)，M期2.5h(前期1.6h，中期0.3h，后期及末期0.6h)。G0期细胞 、周期细胞与终端分化细胞：有些细胞在形成之后不再进行DNA的复制，即细胞周期停止于G1期，脱离了细胞周期，不再进行分裂，可视为G0期细胞。但在一定条件下，可恢复分裂能力，重新进入细胞周期。有些细胞能连续分裂，从不进入G0期，属周期细胞。还由一些细胞不可逆地脱离了细胞周期，失去分裂能力，为终端化细胞。二、有丝分裂 有丝分裂是真核细
37、胞分裂最普遍的形式。在有丝分裂过程中，细胞的形态，尤其是细胞核的形态发生明显的变化，出现了染色体（chromosome）和纺锤丝（spindle fiber），有丝分裂由此得名。 1、核分裂 核分裂是一个连续的过程，从细胞核内出现染色体开始，经一系列的变化，最后分裂成二个子核（daughter nucleus）为止。为了解说上的便利，一般将这整个的连续过程人为地划分成几个时期，这就不可避免地在谈到一方时，要牵涉到另一方，而不能截然划分。根据细胞核形态的变化，一般把它分成以下几个时期： （1）间期（interphase）间期是从前一次分裂结束，到下一次分裂开始的一段时间，它是分裂前的准备时期。处
38、于间期的细胞，在形态上一般没有十分明显的特征，细胞核的结构像前面描述的那样，呈球形，具有核膜、核仁，染色质不规则地分散于核液中。然而，间期细胞的细胞质很浓、细胞核位于中央并占很大比例、核仁明显，反映出这时的细胞具有旺盛的代谢活动。经细胞化学测定，间期细胞进行着大量的生物合成，如RNA的合成，蛋白质的合成，DNA的复制等，为细胞分裂进行物质上的准备。同时，细胞内也积累足够的能量，提供分裂活动的需要。 根据在不同的时期合成的物质不同，一般把整个间期分为三个阶段：复制前期（ G 2 期）、复制期（S期）和复制后期（G 2 期）。G 2 期从细胞前一次分裂结束到DNA合成开始，在此时期，12主要进行R
39、NA和各类蛋白质的合成，其中包括多种酶的合成。当细胞开始进行DNA的复制，就意味着进入S期，在此期中，DNA的复制和组蛋白的合成基本完成。接着进入G 2 期，在此期中，某些合成作用仍在继续进行，但合成速度明显下降。G 2 期结束后，细胞便进入分裂期（M期），分裂期又包括前期、中期、后期和末期四个时期。 （2）前期（prophase）从前期开始，细胞真正进入了分裂时期。前期的特征是细胞核内出现染色体，随后核膜和核仁消失，同时纺锤丝开始出现。 在前期的稍后阶段，细胞核的核仁逐渐消失，最后核膜瓦解，核内的物质和细胞质彼此混合。同时，细胞中出现了许多细丝状的纺锤丝。 （3）中期（metaphase）中
40、期的细胞特征是染色体排列到细胞中央的赤道面（equatorialplane）上，纺锤体非常明显。 （4）后期（anaphase）后期的细胞特征是染色体分裂成二组子染色体（daughter chromo-some），在纺锤丝牵引下，二组子染色体分别朝相反的两极运动。 （5）末期（telophase）末期是染色体到达两极，直至核膜、核仁重新出现，形成新的子核。 2、胞质分裂 胞质分裂是在二个新的子核之间形成新细胞壁，把一个母细胞（mother cell）分隔成二个子细胞（daughter cell）的过程。在一般情况下，核分裂和胞质分裂在时间上是紧接着的，但是在有些情况下，核分裂后不一定立即进行胞
41、质分裂，而是延迟到核经过多次重复分裂后再形成细胞壁，例如经常在种子的胚乳发育过程中所看到的那样。甚至，有时只有核的分裂而不形成新的细胞壁，从而形成一个多核的细胞，如某些低等植物和被子植物的无节乳汁管。 胞质分裂通常在核分裂后期，染色体接近两极时开始，这时纺锤体出现了形态上的变化，在二个子核之间连续丝中增加了许多短的纺锤丝，形成了一个密集着纺锤丝的桶状区域，称为成膜体（ phragmoplast）。在电子显微镜下显示出，成膜体中有许多含有多糖类物质的小泡，由细胞内向赤道面运动，并在那里聚集，接着相互融合，释放出多糖类物质，构成细胞板（cellplate），将细胞质从中间开始隔开。同时，小泡的被膜
42、相互融合，在细胞板两侧，形成新的质膜。在形成细胞板时，成膜体由中央位置逐渐向四周扩展，细胞板也就随着向四周延伸，直至与原来母细胞的侧壁相连接，完全把母细胞分隔成二个子细胞。这时，细胞板就成为新细胞壁的胞间层的最初部分。 20世纪80年代初，科学家用免疫荧光定位技术观察到整个有丝分裂过程中微管的动态变化，发现与染色体相似，微管的形成和分布也有一个周期性的变化规律：在间期细胞中，微管在质膜下环绕细胞的长轴成环状排列，并较均匀分散，称为周质微管。到早前期，微管集中到细胞中部赤道面的位置，在原生质体的外周，环绕细胞核紧密平行地排列成一个环，称早前期带，同时，其他部位的微管基本消失。以后，随细胞分裂的进
43、行，早前期带逐渐松解、消失，继而出现纺锤体微管和后期的成膜体微管。微管在细胞周期中的这种变化规律称微管周期（microtubule cycle）。在微管周期中早前期带的位置精确地标出了以后细胞板出现的位置，也就是说，早前期带在较早的时期就决定了细胞的分裂方向。而在植物的发育过程中，细胞的分裂方向与以后组织的分化和器官的形成有密切的相关性。因此，对植物发育中微管的作用、影响微管的合成和分布的因素、进而控制微管的研究已成为植物细胞学上重要的研究领域之一。 3.有丝分裂的特点和意义 在有丝分裂过程中，每次核分裂前必须进行一次染色体的复制，在分裂时，每条染色体裂为二条子染色体，平均地分配给两个子细胞，
44、这样就保证了每个子细胞具有与母细胞相同数量和类型的染色体。决定遗传特性的基因既然存在于染色体上，因此，每一子细胞就有着和母细胞同样的遗传性。在子细胞成熟时，它又能进行分裂。在多细胞的植物生长发育时期，出现无数的细胞分裂，而每一个细胞以后的分裂，基本上又按上述的方法进行。因此，有丝分裂保证了子细胞具有与母细胞相同的遗传潜能，保持了细胞遗传的稳定性。三、无丝分裂 13无丝分裂又称为直接分裂或非有丝分裂。它的分裂过程较简单，分裂时，核内不出现染色体，不发生像有丝分裂过程中出现的一系列复杂的变化。 无丝分裂有多种形式，最常见的是横缢式分裂，细胞核先延长，然后在中间缢缩、变细，最后断裂成二个子核。另外，
45、还有碎裂、芽生分裂、变形虫式分裂等多种形式，而且，在同一组织中可以出现不同形式的分裂。 无丝分裂与有丝分裂相比，速度较快，耗能较少。物理化学和细胞化学证明无丝分裂产生的二个子核，具有质上的区别。 四、减数分裂 植物在有性生殖的过程中，都要进行一次特殊的细胞分裂，这就是减数分裂。在减数分裂过程中，细胞连续分裂二次，但染色体只复制一次，因此，使同一母细胞分裂成的 4个子细胞的染色体数只有母细胞的一半，减数分裂由此而得名。减数分裂的全过程包括二次紧相连接的分裂过程，每次分裂都与有丝分裂相似，根据细胞中染色体形态和位置的变化，各自划分成前期、中期、后期和末期，但减数分裂整个过程，尤其是第一次分裂比有丝
46、分裂复杂得多。1.第一次分裂（简称分裂） （1）前期 这一时期发生在核内染色体复制已完成的基础上，整个时期比有丝分裂的前期所需时间要长，变化更为复杂。根据染色体形态，又被分为5个阶段： 细线期（leptotene）细胞核内出现细长、线状的染色体，细胞核和核仁继续增大。在一些植物中，细长的染色体还经过一度缠绕、缩短变粗，使轮廓清晰可见。这时，每条染色体含有二条染色单体，它们仅在着丝点处相连接。 偶线期（zygotene）也称合线期。细胞内的同源染色体（即来自父本和母本的二条相似形态的染色体）两两成对平列靠拢，这一现象也称联会（synapsis）。如果原来细胞中有20条染色体，这时候便配成10对。
47、每一对含4条染色单体，构成一个单位，称四联体（tetrad）。 粗线期（pachytene）染色体继续缩短变粗，同时，在四联体内，同源染色体上的一条染色单体与另一条同源染色体的染色单体彼此交叉组合，并在相同部位发生横断和片段的互换，使该二条染色单体都有了对方染色体的片段，从而导致了父母本基因的互换，但每个染色单体仍都具有完全的基因组。 双线期（diplotene）发生交叉的染色单体开始分开，由于交叉常常不止发生在一个位点，因此，使染色体呈现出X、V、8、0等各种形状。 终变期（diakinesis）染色体更为缩短，达到最小长度，并移向核的周围靠近核膜的位置。以后，核膜、核仁消失，最后并出现纺锤
48、丝。 （2）中期 各成对的同源染色体双双移向赤道面。细胞质中形成纺锤体。这时与一般有丝分裂中期的区别在于有丝分裂前期因无联会现象，所以中期染色体在赤道面上排列不成对而是单独的。（3）后期 由于纺锤丝的牵引，使成对的同源染色体各自发生分离，并分别向两极移动。这时，每一边的染色体数目只有原来的一半。 （4）末期 到达两极的染色体又聚集起来，重新出现核膜、核仁，形成二个子核；同时，在赤道面形成细胞板，将母细胞分隔为两个子细胞。由上可知，这两个子细胞的染色体数目，只有母细胞的一半。然后，新生成的子细胞紧接着发生第二次分裂。也有新细胞板不立即形成，而连续进行第二次分裂的。 2.第二次分裂（简称分裂） 分
49、裂一般与分裂末期紧接，或出现短暂的间歇。这次分裂与前一次不同，在分裂前，核不再进行 DNA的复制和染色体的加倍，而整个分裂过程与一般有丝分裂相同，分成前、中、后、末4个时期，前期较短，而不像分裂那样复杂。 14前期 核内染色体呈细丝状，逐渐变粗短，至核膜、核仁消失。 中期 每个细胞染色体排列在赤道面上，纺锤体明显。 后期 每条染色体的二条染色单体随着着丝点的分裂而彼此分开，由纺锤丝牵向两极。 末期 移向两极的染色单体各组成一个子核，并各自形成一个子细胞。至此，整个减数分裂过程正式完成。 由上可见，减数分裂中一个母细胞要经历两次连续的分裂，形成 4个子细胞，每个子细胞的染色体数只有母细胞的一半。染色体的减半实际上是发生在第一次分裂过程中。 减数分裂的生物学意义：减数分裂具有重要的生物学意义。减数分裂是与生物的有性生殖相联系的，它发生在特殊的细胞中，通过减数分裂导致了有性生殖细胞（配子）的染色体数目减半，而在以后发生有性生殖时，二个配子相结合，形成合子，合子的染色体重新恢复到亲本的数目。这样周而复始，使有性生殖的后代始终保持亲本固有的染色体数目和类型。因此，减数分裂是有性生殖的前提，是保持物种稳定
