发育生物学 第二章 植物发育的细胞学基础

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植物发育生物学2011第二章

植物发育生物学2011第二章

二、 茎端分生组织的形成 1、茎端分生组织类型
• 从受精卵分裂开始,新的植物生活周期中最 初的茎端分生组织
• 各个分枝茎端分生组织
2、植物生活周期中最初的茎端分生组织来源
• 茎端分生组织是胚胎发生过程中在胚顶端、子叶之 间所存留的一些能够持续分裂的胚性细胞。
• 茎端分生组织是合子分裂与分化的直接产物,即合 子分化所形成的“球形胚”的上部。
• 形态学研究:光镜和电镜观察、激光共聚焦观察、 技术组合(组织化学、免疫化学、原位杂交、三维重建)
• 功能研究:显微操作、遗传解析(基因)
第二节 茎端分生组织的形成
一. 茎端分生组织的基本形态学描述
1 、“原套-原体”学说(tunica-corpus
theory)
• 内容:茎端分生组织是由“原套”和 “原体”两部分构成。 “原套” 是位于 外层的、形状规则、大小均一、呈十分 有规律的排列的细胞。 “原体”是“原 套”之下的细胞,形状和大小的变化都 比较大,没有明显的排列规律。
二、分生组织在植物发育中的重要性
• 演化产物;种子植物发育的基础,具有不可替代的 重要性。
• 不同部位、不同功能的分生组织的重要性不同的; 茎端分生组织是被子植物生活周期完成的中心。
• 不同植物,分生组织类别不同;茎端分生组织是种 子植物完成生活周期所出现的各种侧生器官发源地。
三、分生组织研究的不同途径

第二章 植物学基础知识

第二章 植物学基础知识

第二章植物学根底知识

植物的营养器官:

根、茎、叶执行水分和养分的吸收、运输、合成及转化等营养代谢功能。植物的繁殖器官:

花、果实、种子完成开花结果的生殖过程。

第一节植物的根

一、根的功能

二、根的类型和根系

三、根系的生长特点

四、根的变态

五、根瘤与菌根

六、根的欣赏

一、根的功能

1.吸收作用

吸收水分和养分,吸收作用最活泼的区域仅限于根尖局部。

2.固定和支持作用

固定植物;固定土壤;

3.输导作用

根到枝叶;叶到茎和根;

4.贮藏和繁殖作用

如大丽花、小丽花、胡萝卜、红薯、山药等。

二、根的类型和根系

1.根的类型

种子植物的根有主根、侧根和不定根。

按来源分类,根可分为主根和侧根。

按发生部位分类,可分为定根和不定根。

2.根系

一株植物地下局部所有根的总体叫根系。植物的根系有直根系和须根系两种类型。

直根系:

指主根粗壮兴旺,有明显的主根和侧根之分,如大多数双子叶植物和裸子植物。快速生长的直根系,它能够使植物很快地在土壤中向下穿入,以吸取深层的水源。有些植物的直根系明显超过植物地上局部的高度,具有这种根系的植物叫

深根性植物,如马尾松成年后主根可深达5 m以上,还有其他松树、柏树、广玉兰,也属于这类根系。

须根系:

主根和侧根无明显区别的根系,或者根系全由不定根组成。单子叶植物多为须根系。例如禾本科植物,主根长出后不久就停止生长或死亡.由胚轴和茎基部的节上生出许多不定根组成须根系。

一般直根系分支层次明显,根系分布在土壤的深处;组成须根系的根粗细差不多,根系分布在土层的浅处。

3.根系深浅与环境的关系

根系的深浅不但取决于植物的遗传性,也取决于外界条件,特别是土壤条件,如土壤水分、土壤类型等。长期生长在河流两岸或低湿地区的树种.如柳树、枫杨等,在土壤表层就能获得充足的水分,所以根系发育为浅根性。生长在干旱或沙漠地区的植物,只能在土壤深层吸收水分,一般成深根性,如沙漠中的植物,根可达5 m深。即使是同一种植物,生长在地下水位较低,土壤肥沃,排水良好的地区,根系分布于较深土层;反之,那么多分布在较浅的土层。另外,用种子繁殖的苗木,主根明显,根系深;扦插和压条繁殖的苗木,无明显主根,根系是分布浅。

发育生物学第二篇生命发育的基本过程课件PPT

发育生物学第二篇生命发育的基本过程课件PPT

卵黄膜(透明带)
第二节 配子识别
• 受精过程中,精卵的识别具有种属特异性, 即给定物种的卵子对同源精子的识别与结 合具有绝对的特异性。造成这种特异性的 原因在于雌雄配子表面具有某些结构互补 的特异分子,通过这些特异分子之间的相 互作用,保证了雌雄配子的正确识别。
• 精子和卵子的相互作用主要分为5个步骤:
第二篇
生命发育的基本过程
个体发育:
个体发生、发展、变化的总称 卵裂期 受精卵形成 胚胎发育 囊胚期 胚胎发育 原肠胚期 幼体 神经轴胚期 胚后发育 器官发生期
成体
衰老死亡
个 体 发 育
第一章 配子发生与种系的延续
总论 配子发生(gametogenesis):有性生殖(sexual reproduction)动 物发育的前奏。包括精子发生和卵子发生,是由原始 生殖细胞分化而来。
无脊椎动物的顶体反应
海胆的顶体反应 精子与卵黄膜结合后,可引起顶体反应。顶体发应包 括两个主要的事件:顶体膜与精子质膜发生融合以及 顶体突起(acrosomal process)的形成。
精子顶体酶及其穿透作用
通过顶体反应释放的物质中含有大量的水解 酶,因此顶体这一结构被认为具有类似溶 酶体(lysosome)的功能。精子顶体酶的一 个功能是在卵子外围打一个洞,另外顶体 反应还与精卵结合有关。
第二次分裂时着丝点分裂姐妹染色单体分离不同点场所不同点场所分裂方式子细胞个数分裂方式子细胞个数是否变形睾丸卵巢细胞质均等分裂细胞质不均等分裂是否变形睾丸卵巢细胞质均等分裂细胞质不均等分裂11个精原细胞44个精子有变形过程无变形过程个精子有变形过程无变形过程11个卵原细胞11个卵细胞3个极体developmentalbiology??不同卵子发生耗时较长而精子成熟快速卵子发生耗时较长而精子成熟快速developmentalbiology第二章受精与生命的开始总论definition

植物发育生物学

植物发育生物学
植物发育生物学
汇报人:XX
目 录
• 植物发育生物学概述 • 植物细胞分裂与增殖 • 植物组织器官形成与分化 • 植物生长发育过程及影响因素 • 植物生殖过程及调控机制 • 植物发育生物学研究方法与技术手段
01
植物发育生物学概述
定义与发展历程
定义
植物发育生物学是研究植物从受精卵到成熟植株的生长发育过程中基因表达调控 、细胞分化、组织器官形成及其相互关系的科学。
形成和发育。
开花过程
包括花序的形成、花器官的发育 和开花时间的调控等,是植物生
殖周期中的关键环节。
传粉过程
借助风、昆虫等媒介,将花粉从 雄蕊传到雌蕊柱头上的过程,实
现植物的有性生殖。
性别决定和性别转换现象探讨
性别决定
植物性别由遗传和环境因素共同决定,不同植物具有不同的性别 决定机制。
性别转换
某些植物在特定条件下能够发生性别转换,如环境胁迫或激素处 理等。
THANK YOU
感谢观看
调控机制 植物细胞周期受到多种因素的调 控,包括细胞周期蛋白依赖性激 酶(CDKs)、细胞周期蛋白( cyclins)和转录因子等。
间期 细胞进行物质准备和积累的阶段 ,包括G1期、S期和G2期。
分裂期 细胞进行核分裂和胞质分裂的阶 段,包括前期、中期、后期和末 期。
染色体复制与分离过程
01

发育的细胞和分子基础

发育的细胞和分子基础
• (5)细胞凋亡(apoptosis),抑制癌变细胞或受损细胞的增 殖并及时清除。
• 因此,发育涉及细胞分裂、细胞分化、模式形成、细胞迁移和细胞凋 亡等一系列事件,是它们相互作用、相互协调的结果。
• 受精(fertilization),是两个单倍体配子——精子和卵子,融合形成二 倍体合子的过程,正是这一融合刺激了卵子子的发育。随着受精,卵 裂同时也开始了。卵裂是一系列极为快速的有丝分裂,通过这些分裂, 从一个体积较大的合子形成众多较小的细胞,这些细胞被称为囊胚细 胞,到卵裂结束,它们一起形成球形囊胚。
连的器官,如胰、肝和肺等;中胚层最具多能性,
将产生如心、肾和腺体等多种器官及骨骼、肌肉、 肌腱和血管等结缔组织和血细胞等。图2—3是以 脊椎动物和无脊椎动物(昆虫)为例,将这些来源 给出的一个形象的图解。
• 一旦胚层建立,细胞继续重排和相互作用形成器 官,其过程被称为器官发生(organogenesis),也就 是说,器官发生开始于原肠期。在脊椎动物中, 器官发生以神经胚形成为起始标志,因为正是胚 体背中部外胚层细胞的一系列相互作用形成了神 经管,最终形成了中枢神经系统。许多器官含有 不止一个胚层的细胞,且在器官发生期间,有些 细胞发生了长距离的迁移,如血细胞、淋巴细胞、 色素细胞和配子细胞的前体细胞都属于长距离的 迁移细胞。我们脸上的大多数骨骼也是由头背部 的细胞迁移衍变而来的。
• 当球形囊胚形成后,细胞分裂速率开始降低,卵 裂期即告结束。此时,囊胚细胞活动加剧,相互

生命科学学院 发育生物学 专业 博士 生课程设置

生命科学学院 发育生物学 专业 博士 生课程设置

生命科学学院发育生物学专业博士生课程设置

研究方向:植物发育分子生物学、动物生殖生理与胚胎工程

生命科学学院生物化学与分子生物学专业博士生课程设置

研究方向:

蛋白质结构与功能,植物逆境信号转导与基因工程,基因表达调控,生物技术

研究方向:资源与环境微生物学,分子微生物学,微生物发酵技术

生命科学学院生态学专业博士生课程设置

研究方向:植物生理生态学,植物环境生态学

生命科学学院植物学专业博士生课程设置

研究方向:光合作用及分子调控、

植物抗逆性及分子机制、植物次生代谢及分子调控

研究方向:植物发育分子生物学、植物细胞工程及生殖工程、植物生殖生理学

生命科学学院生物化学与分子生物学专业硕士生课程设置

研究方向:蛋白质结构与功能,植物逆境信号转导与基因工程,基因表达调控

生命科学学院生态学专业硕士生课程设置

研究方向:植物生理生态学,植物环境生态学

课程代码

研究方向:应用真菌学、环境微生物学、分子微生物学、微生物发酵

生命科学学院细胞生物学专业硕士生课程设置

课程代码

研究方向:植物发育的细胞学基础、植物抗性细胞生物学

生命科学学院植物学专业硕士生课程设置

课程代码

研究方向:光合作用及分子调控、植物营养生理植物抗

逆性及分子

基础、植物

次生代谢及

分子调控

研究方向:植物分子细胞生物学、细胞信号转导

植物发育生物学

植物发育生物学
6、动物的减数分裂发生于形成配子时,只有二倍体的动物 体,没有单倍体的动物体,因此没有世代交替。而绝大多数 植物,特别是高等植物的减数分裂则发生于形成孢子时,既 有二倍体的植物体,也有单倍体的植物体,两种植物体交互 出现,形成世代交替。种子植物的配子体寄生在孢子体上, 这就使得植物,特别是高等植物的性别概念不同于动物,性 别决定问题也就更复杂。
13
1、同形态发生比较复杂的绿藻类植物相似,苔藓类植物也 有世代交替。
即由合子有丝分裂而来的二倍体细胞形成具有特定形态 结构的孢子体,而由减数分裂而来的单倍体细胞孢子(spore) 进行有丝分裂,形成具有另一种形态结构的配子体。
由于孢子体与配子体的形态结构不同,因此苔藓类植物 的世代交替属异形世代交替。
20
与孢子体形态建成形成鲜明对照的是,苔藓植物配 子体的形态建成过程相当复杂。早期的原丝体阶段和后 期的叶状体阶段。袍子萌发后,首先通过细胞分裂,形 成多细胞、可分枝的丝状体。随着这些丝状体的迅速伸 长和分枝,其中会分化出芽状的结构。这种芽状结构中, 具有位于中心部位的顶端细胞。该细胞呈倒金字塔形。 它的纵向分裂形成的子细胞成为叶状结构和茎形态建成 的原始细胞。
8
多细胞藻类、苔藓类、蕨类、裸子植物类和被子植物 类。 1、具有光合自养特点的藻类能否从植物界中划分出去? 2、高等植物与现存的绿藻在演化历史上是否存在某种联 系?

高中需要了解的植物生理学基础

高中需要了解的植物生理学基础
高中生物涉及的 基础植物生理学
阳新英才中学——伍皓
第一章 植物体内的水
• ①植物细胞对水的吸收 • 吸涨吸水——在未形成液泡的细胞中,细胞
物质主要是构成细胞壁的纤维素和果胶质、 原生质蛋白和储存的大分子化合物(如淀粉 等)。这些物质是亲水性的胶体,能吸收其 表面的大量水分子,使胶体体积膨胀。
• 例如干燥的种子浸入水中,经过一定时间后, 细胞壁、原生质和贮藏的淀粉会膨胀,使种 子体积增大。
• (亲水性: 蛋白质>淀粉>纤维素)
• 渗透吸水——具有中央大液泡的细胞主要 靠渗透作用吸水。原尿中葡萄糖未能被完 全重吸收从而导致尿量增加的原因是葡萄 糖要带走部分水分(高渗透性利尿)。
• ②蒸腾作用(气孔运动) • 气孔的结构
• 蒸腾作用(transpiration)是水分从活的植 物体表面(主要是叶子)以水蒸汽状态散失
③植物细胞对矿质元素的吸收方式 自由扩散 离子通道(协助扩散)
主动运输(包括通过载体的载体运输,也 包括通过离子泵的运输) 胞饮作用 等
④根部吸收矿质元素的特点
植物吸收矿质元素与吸收水分的关系 A 相关性 矿质元素必须溶解在水中才能被吸收 矿质随水分运输而被运输至植物体各个部分 矿质的吸收能提高细胞的渗透压从而促进对水分的吸收
根据必须性划分 必需元素:19种 非必需元素
②矿质元素的功能及缺乏症
常用的几种肥料

第二章 植物细胞工程知识点解读 高二下学期生物浙科版选择性必修3

第二章  植物细胞工程知识点解读 高二下学期生物浙科版选择性必修3

第二章植物细胞工程

细胞工程:是指按照一定的设计方案,借助工程学的方法或技术,以生物组织、细胞和细胞器为对象进行操作,在细胞水平上改造生物遗传特性,以获得特定的细胞产物、细胞、组织、器官或新生物体的技术。

【考点一】植物细胞的全能性使离体组织发育成完整植株成为可能

1、植物组织培养技术:是指在无菌和人工控制条件下,将离体的植物体器官、组织或细胞等培养在人工配制的培养上,使其生成完整植株或使其细胞增殖并产生细胞代谢产物的技术;

2、由于植物组织培养是植物材料在脱离母体的条件下进行的,所以也称为离体培养,用于培养的植物的离体器官、组织等称为外植体;根据外植体的不同,可将植物组织培养分为器官培养、组织培养、组织培养和原生质体培养等;

3、生物体内的多数细胞在个体发育过程中丧失了分裂能力,分化成不同类型的细胞,行使独特的生理功能;

4、已分化的细胞能在体外培养条件下,发育成完整植株的原因(或具有全能性的原因):已分化的细胞中遗传物质一般不发生改变,植物体的每个生活细胞都具有该植物所包含的全部的遗传信息,因而具有发育成完整植株的潜能;

5、植物组织培养的理论基础:外植物因脱离了母体的影响,一定条件下能实现其全能性;或植物细胞的全能性是植物组织培养的理论基础;

6、离体培养条件下,植物细胞全能性的表达是通过细胞的脱分化和再分化实现的;

7、脱分化:离体条件下已分化的细胞经过诱导,失去特有的结构和功能,重新获得分裂能力的过程;

8、植物组织培养过程:

9、植物离体培养中常因植物种类和培养方法不同,再生分化成苗的过程也不尽相同;例如:

植物生物学的基础知识

植物生物学的基础知识

光合作用的影响因素
光照强度:光照 强度影响光合作 用的速率,光照 强度越高,光合 作用速率越快。
添加标题
温度:温度影响 光合作用的酶活 性,温度越高, 酶活性越高,光 合作用速率越快。
添加标题
水分:水分影响 光合作用的原料 供应,水分充足, 光合作用原料供 应充足,光合作
用速率越快。
添加标题
二氧化碳浓度: 二氧化碳浓度影 响光合作用的原 料供应,二氧化 碳浓度越高,光 合作用原料供应 充足,光合作用
分类:分为表皮、皮 层、维管束鞘等类型
与其他组织的关系: 与保护组织、机械组 织等共同构成植物体
保护组织
功能:保护植物免 受外界环境伤害
特点:坚韧、耐磨、 不透水
例子:树皮、茎皮 、叶表皮
结构:主要由纤维 素、木质素和角质 层组成
机械组织
定义:具有较强抗 拉、抗压能力的组 织
功能:支撑植物体, 参与植物体的运动 和生长
第二章
细胞壁
细胞壁是植物细胞最外层的结构,具有保护和支持作用 细胞壁主要由纤维素、半纤维素和木质素组成 细胞壁的厚度和成分因植物种类和细胞类型而异 细胞壁在植物生长、发育和防御中发挥重要作用
细胞膜
细胞膜是植物细胞的外层结构,负责保护细胞内部
细胞膜主要由脂质、蛋白质和糖类组成
细胞膜的功能包括物质运输、信息传递和能量转换 细胞膜上的蛋白质分子可以识别和结合特定的物质,从而实现物质运输和 信息传递

植物的发育生物学

植物的发育生物学
调控网络
植物体内存在复杂的光信号调控网络,包括多个光受体的相互作用、信号转导组 分的交叉调控以及与其他环境信号的互作等,共同调控植物的生长发育过程。
06
植物逆境生理与发育适应性
逆境对植物生长发育的影响
水分逆境
温度逆境
干旱和洪涝等水分逆境会严重影响植物的 生长和发育,导致植物形态异常、生理代 谢紊乱。
主要吸收红光和远红光,参与植物的昼夜节律和光周期调控。
蓝光受体
包括隐花色素和向光素,主要吸收蓝光和紫外光,参与植物的向 光性、气孔开放和基因表达调控等。
紫外光受体
主要吸收紫外光,参与植物的防御反应和基因表达调控。
光信号转导途径及调控网络
光信号转导途径
光受体感知光信号后,通过磷酸化、去磷酸化等修饰作用,将信号传递给下游的 信号转导组分,进而激活或抑制相关基因的表达。
03
植物组织培养技术与应用
组织培养基本原理与方法
细胞全能性
植物细胞具有发育成完整植株的潜能,这是组织培养的基本原理 。
培养基成分
包括大量元素、微量元素、有机成分、植物生长调节物质等,为细 胞生长和分化提供必要的营养和环境。
无菌操作
组织培养需要在无菌条件下进行,以避免微生物污染对培养物的影 响。
愈伤组织诱导与分化
遗传转化
利用组织培养技术,可将 外源基因导入植物细胞, 实现遗传转化,为植物基 因工程育种奠定基础。

植物学 基础知识点总结

植物学 基础知识点总结

植物学基础知识点总结

一、植物的基本特征

1. 细胞结构:植物的细胞结构是由细胞壁、叶绿体和大中央液泡组成的。细胞壁是植物细

胞的特有结构,由纤维素和其他多糖构成,具有保护细胞、支撑植物体和传递物质等功能。

2. 生物分类:植物按照形态特征和生活习性可以分为藻类、苔藓植物、蕨类植物、裸子植

物和被子植物等几个门类。被子植物是目前最为主要的植物类群,占据了绝大多数的植物

物种,包括了我们日常所见的树木和草本植物。

3. 生活史和染色体:植物的生活史是指植物在种子发芽、植物生长、开花授粉、结实和播

种等阶段的一系列过程。植物的染色体是植物细胞内的重要结构,负责携带遗传信息和控

制细胞的生长和发育。

二、植物的形态特征

1. 植物器官:植物体包括根、茎、叶、花和果实等不同的器官。根是植物的营养吸收器官,茎负责支持和传导物质,而叶负责光合作用和蒸腾等功能。

2. 植物的外部形态特征:植物的外部形态特征主要包括植物的高度、叶片的形状、颜色和

纹理等。植物的形态特征反映了植物的生活习性和对环境的适应能力。

3. 植物的内部构造:植物的内部构造主要由维管束、细胞组织和分泌物等构成。维管束是

植物的主要生长和传导组织,分为导管和木质部,其功能是传导水分、养分和激素等物质。

三、植物的生理生态特征

1. 生长发育:植物生长发育包括植物营养生长、细胞分化和花果生长等过程。植物的生长

和发育受光照、水分、温度和营养物质等因素的影响。

2. 光合作用:植物通过光合作用将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气,是植物生长发育的

重要过程。光合作用是植物对太阳能的利用和能量的来源。

发育生物学(二)2024

发育生物学(二)2024

发育生物学(二)

引言概述:

本文将探讨发育生物学的相关内容,包括分子调节、细胞分化、组织形成、器官发育和遗传变异等方面。

正文:

一、分子调节

1. 发育过程中的信号传导

- Wnt信号通路的作用和调控机制

- BMP信号通路在胚胎发育中的作用

- Hedgehog信号通路的调节

- Notch信号通路的功能和调控机制

- FGF信号通路在器官发育中的作用

2. 基因表达调控

- 转录因子在发育进程中的作用

- DNA甲基化及其对基因表达调控的影响

- 长链非编码RNA在发育过程中的功能

- miRNA调控的机制及其对发育的影响

- 长链非编码RNA调控的机制及其在发育中的作用

二、细胞分化

1. 干细胞的特性及细胞命运决定

- 干细胞与多能性细胞的关系

- 内源性与外源性信号对干细胞命运的调控

- 细胞命运决定的分子机制

- 包括转录因子和表观遗传学在内的细胞分化调控机制 - 干细胞在组织再生中的作用

2. 组织再生和修复

- 组织再生的基本机制

- 干细胞在组织修复中的应用前景

- 肌肉、神经和心脏等组织的再生能力与调控

- 神经干细胞在中枢神经系统修复中的作用

- 组织工程学在组织再生中的应用

三、组织形成

1. 胚层发育

- 外胚层的形成及其在胚胎发育中的作用

- 中胚层的形成及其对器官发育的影响

- 胚胎内胚层的形成与细胞命运决定

- 胚胎发育过程中的细胞迁移和组织形成机制

- 分子梯度的作用和调控机制

2. 器官发育

- 心脏发育过程中的心脏细胞分化和组织建立

- 肢体发育中的分子调控和形态发生

- 脑部发育过程中的神经细胞生成和组织模式形成

- 肾脏的形成和功能建立

发育生物学教学大纲

发育生物学教学大纲

发育生物学教学大纲

一、课程简介

本课程旨在全面介绍动植物的发育过程,探讨发育的机制和规律,为学生提供扎实的发育生物学知识基础,培养学生的科学思维和研究能力。

二、课程目标

1. 了解发育生物学的基本概念和研究方法;

2. 掌握动植物的生殖和生长发育过程;

3. 理解发育过程中的细胞分化、组织发育和器官形成等基本原理;

4. 学习动植物发育的调控机制和影响因素;

5. 培养学生的观察实验和科学研究能力。

三、课程内容

1. 发育生物学概论

- 发育生物学的定义和研究对象;

- 发育的基本特征和分类。

2. 生殖发育

- 动物的生殖器官结构和功能;

- 植物的生殖器官结构和功能;

- 生殖细胞的形成和发育过程。

3. 胚胎发育

- 胚胎发育的阶段和特征;

- 胚胎的器官发育和形态建立;

- 胚胎发育中的细胞分化和移行过程。

4. 组织与器官发育

- 组织的分化和特化;

- 器官的形成和功能建立;

- 组织和器官发育的调控机制。

5. 发育生物学研究方法

- 形态学观察和实验方法;

- 分子生物学和遗传学研究技术;

- 生物信息学在发育生物学研究中的应用。

四、教学方法

1. 理论讲授:通过教师授课,介绍发育生物学的基本理论和研究进展;

2. 实验演示:展示发育生物学实验的方法和结果,培养学生的实验操作技能;

3. 讨论交流:组织学生讨论发育生物学的前沿问题和研究进展,促进学生思维和能力发展;

4. 课外阅读:指导学生进行相关文献阅读和资料查找,提高学生综合素养。

五、教学评估

1. 考试测试:定期组织课堂测试和期末考试,考察学生对发育生物学知识的掌握情况;

植物发育生物学

植物发育生物学

植物发育⽣物学

植物发育⽣物学复习资料

第⼀节植物发育⽣物学概论

⼀、植物发育⽣物学

1、概述:是从分⼦⽣物学、⽣物化学、细胞⽣物学、解剖学和形态学等不同⽔平上,利⽤多种实验⼿段研究植物体的外部形态和内部结构的发⽣、发育和建成的细胞学和形态学过程及其细胞和分⼦⽣物学机理的科学。是研究植物⽣长发育及其遗传控制的学科,即研究植物个体发育规律及其调控机理的学科。

⼆、植物的⽣长发育与动物的不同

1、植物和动物最早的共同祖先是单细胞的真核⽣物

2、动物在胚胎发育中其组成细胞可移动位置,植物的则不能移动,细胞间彼此联结很紧密。植物外形的形成依赖于不同位置细胞的分裂速度和伸长⽅向的差异

3、动物细胞通常没有细胞壁,植物则有。因此植物细胞死后仍保持⼀定的形态,死细胞和活细胞共同组成植物体。

4、植物细胞⽐动物细胞更容易表现出全能性,容易在⼈⼯培养条件下发育成新的个体。

5、动物胚胎发育完成后⼏乎是全⾯地⽣长,成熟动物体中不在特定部位保留⼲细胞群,不再增加新的器官和组织。植物则是在特定部位保留有分⽣组织细胞群,形成局部⽣长,⼀⽣中不断形成新的器官和组织。

(1)植物发育是连续的;(2)植物具有⽆限的发育程序

6、动物在环境中是可以⾃由移动的,植物则不能主动移动。

7、动物的减数分裂发⽣于形成配⼦体时,只有⼆倍体的动物体,没有单倍体的动物体,因此没有世代交替。⽽⾼等植物的减数分裂发⽣于形成孢⼦时,既有⼆倍体的体物体,也有单倍体的植物体,两种植物体交互出现形成世代交替。

(1)苔藓植物的⽣活史

1)苔藓植物——是过渡性的陆⽣植物。⼩型的叶状体或有茎叶分化的植物体,具假根;配⼦体发达,孢⼦体寄⽣其上,受精需⽔。

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第二章植物发育的细胞学基础

任何植物的个体都是由一个细胞, 即受精卵发育而来的,发育的过程都是通过细胞的分裂和分化来完成的。植物的生长发育依赖于细胞的生长、分裂和分化,而细胞的生长、分裂和分化都涉及细胞周期。

2.1 细胞周期

2.1.1 处于不断分裂中细胞的细胞周期

(1)细胞周期: 指连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂结束所经历的整个过程。

(2)两个阶段: 20世纪50年代以前,人们通过光学显微镜看到的能连续分裂的细胞,除了分裂过程外看不到其他变化,因此就把分裂期以外的时期称作间期,即把这种细胞从一次分裂到下次分裂的时间分为分裂期和分裂间期两个阶段。(3)四个阶段: 32P标记后的放射自显影技术研究蚕豆苗根尖细胞分裂过程时发现,有丝分裂过程必需的DNA复制发生于分裂间期中的一个区段,并把此过程划分为4个时期,即S期(DNA合成期)Synthesis、M期(有丝分裂期)Mitosis、G1期(M期结束到S期间的间隙)Gap1、G2期(S期结束到M期间的间隙)Gap2。细胞在此周期中顺序经过G1-S-G2-M而完成其增殖。

G1期:有大量蛋白质和RNA的合成,为此期中细胞的生长,特别是为S期中DNA 的合成准备好原料和相关的酶等调节因子,但其最关键的事件是启动DNA的复制。

S期:主要是进行DNA的复制。

G2期:主要为细胞进入M期在结构和功能上作准备,与有丝分裂装置有关的微管蛋白的合成开始于S期,完成于G2期。

M期:是进行有丝分裂的各个时期,最后形成2个子细胞。

2.1.2 植物细胞周期调控基本机制

细胞周期的中心控制体系:细胞周期能够严格按照G1-S-G2-M的顺序运转是与相关调控基因的有序表达分不开的。我们把这个调控体系称为细胞周期的中心控制体系。

组成:它是由周期蛋白(cyclin)家族和依赖于周期蛋白的激酶家族(cyclin-dependent kinase, CDK)组成的复合物控制的。

(1)CDK: 植物细胞周期中多数调控因子具有特殊的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性,因他们与周期蛋白结合才能起作用,被命名为周期蛋白依赖激酶。

CDK结构特征:与其他蛋白激酶一样,CDK也包含了保守的蛋白激酶结构域;CDK含有特异性的结构域,在第三个结构域中都含有PSTAIRE,有周期蛋白和ATP 结合区,Thr161(苏氨酸)Thr14(苏氨酸),Tyr15(酪氨酸)所在的磷酸化调节位置。

CDK的活性调节:

1)周期蛋白结合激活CDK。

2)磷酸化激活CDK: 需要CAK催化CDK T环上的苏氨酸(Thr)161残基磷酸化,CAK是CDK激活激酶,CDK activating kinase。

3)脱磷酸化激活CDK: CDK的完全活化需要由CDC25磷酸酶除去Thr14和Tyr15上的磷酸基团(脱磷酸化)。

4)CKI抑制CDK: CYC-CDK的活性还受到一类抑制蛋白CKI(又称KRP)的调节。

(2)细胞周期蛋白

各种周期蛋白之间存在着共同的分子结构特点,均含有称为周期蛋白框的一段相当保守的氨基酸序列来介导与CDK的结合,调节CDK的活性。

目前已有60多个周期蛋白从植物中分离出来,在与动物周期蛋白做序列相似性比较基础上,将这些周期蛋白分为A、B、C、D、H、L型。其中A和B型周期蛋白为M周期蛋白,分别在S期、G2期和M期早期积累;D型周期蛋白为G1周期蛋白,通过应答生长因子及营养元素控制G1期的进程;

(3)细胞周期的推进依赖于特定类型的CYC与CDK的结合而形成的复合体,CDKA/CYCD是G1期的重要复合物。

细胞周期蛋白D(CyclinD,CYCD)与CDKA结合形成复合体,复合体在CAK 和CKI蛋白作用的调节下被激活,活化后的复合体通过磷酸化作用解除成视网膜瘤蛋白(PBR)和2对转录因子的抑制效应,释放转录因子E2F/DP复合体,能促

进G1转换到S期所需的基因的表达。

G2期的关键复合体是CDKA/B/CYC,CYC包括了A,B,D型。该复合体可以激活有丝分裂。

在M期结束时,周期蛋白通过依赖遍在蛋白(anaphas-promoting complex, APC)途径被水解,推出分裂期,完成一个细胞周期。

可以借用这样一个比喻来理解这一控制体系:中心控制体系对细胞周期的控制作用类似于全自动洗衣机中的控制器。当它转到细胞周期中某特定点时,就启动该点的细胞进行一系列活动,如DNA复制、有丝分裂等等。

(6)细胞周期与抗癌药物:

癌細胞與一般正常細胞的最大差別是在於癌細胞能夠一直無限的增生,而這就是癌細胞的細胞週期(cell cycle) 已經不受正常的調控(恶性生长)最明顯的證據。如果能夠利用藥物去控制癌細胞的細胞週期,使癌細胞停止增生,甚至使癌細胞進行程式性凋亡,那麼就能夠達到我們所預期的抗癌效果。

多數的抗癌藥物都是針對影響癌細胞的細胞週期所研發的。

1)S期:造成DNA 損害的烷基化試劑、阻礙DNA 的複製的嵌合試劑能夠造成細胞週期停滯在S 期

2)抑制Cyclins/CDKs 的活性。癌細胞相較於一般細胞的差別是會不斷增生,所以在組織內細胞複製所需要的蛋白質會大量表現,所以Cyclins/CDKs 複合物也會大量表現。Cyclins/CDKs 複合物在進行其生理功能時都需要ATP,所以若能夠阻礙ATP 進入Cyclins/CDKs 複合物的活化區域(active site),就能夠阻礙Cyclins/CDKs複合物進行正常的生理功能,而能夠造成癌細胞的增生停止。

3)有絲分裂期 (mitosis):微管 (Microtubules) 是組成細胞骨架的非常重要的一個成分,並且在細胞的有絲分裂中牽引染色體的分離和細胞分裂。當癌細胞大量的進行有絲分裂的時候,必須有非常多的微管幫助,如果能夠利用小分子藥物直接干擾微管的功能,就能有效的阻止有丝分裂。

2.1.2 细胞分化与细胞周期

(1)从细胞增殖和角度看细胞有3种状态:

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