05植物细胞增殖分化

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第二节 植物细胞增值与组织形成
一、 植物细胞的增殖
1、细胞分裂的作用
一些单细胞生物,如衣藻,一 次细胞分裂可形成两个新生物 体。 多细胞生物,也是由一个细 胞——受精卵或合子经过多次 分裂和分化发育形成
细胞分裂是细胞繁殖的一种形式。 生物的生长也依赖于细胞 分裂,细胞分裂还导致了 多细胞生物的组织分化和 生长发育
无丝分裂(直接分裂—— 细胞最简单 分裂方式, 如图:横缢、出芽等
2、有丝分裂 (体细胞分裂的方式)
有丝分裂的过程:
间期 复制前期(G1期) 复制期(S期)
(interphase) 复制后期(G2期)
前期 (prophase) 中期 (metaphase) 核分裂 后期 (anaphase) 末期 (telophase)
管状细胞,纵向
连接形成筛管 只具初生壁,上 下端壁上有许多 小孔称筛孔,具 筛孔的端壁特称 筛板
筛 管 伴 胞
上下两细胞的细胞 质通过筛孔彼此相 连,与胞间连丝相 似,但较粗大,特 称联络索,在联络 索周围由胼胝质包 围
b.伴胞
筛管分子旁边有一 或几个细长、两端尖 锐,并高度特化的薄 壁细胞,称为伴胞, 其原生质浓厚,有明 显的核和丰富的细胞 器,呼吸旺盛
刚衍生的细胞所组成,在原分生组织的下方
• 特点:细胞在形态上出现了最初的分化,细
胞仍然具有很强的分裂能力,但没有原分生组 织那样旺盛,因此是一种边分裂,边分化的组 织,是由分生组织向成熟组织过渡的组织
次生分生组织
• 是由已经成熟的组织细胞,经过脱分化 恢复分裂能力形成的分生组织,因此叫 次生分生组织 • 位置:存在于根、茎的形成层和木栓形成层
2、植物的组织
• 在植物体中,具有相同来源的细胞(由一个 细胞或同一群有分裂能力的细胞)分裂、生 长与分化形成的细胞群称为组织(tissue) • 仅由一种细胞类型构成的组织叫简单组织 • 由多种类型细胞构成的组织叫复合组织 • 由不同的组织按一定的规律构成了器官 (organ)
植物组织的类型
• 分生组织:由具分裂能力、未完全分化 的、幼嫩的细胞组成的组织 • 成熟组织:由分生组织衍生的细胞,经 过生长、分化形成的其它各种组织,也 称为永久组织——薄壁组织、保护组织、机
胞质分裂 (cytokinesis)
细胞周期与有丝分裂
有丝分裂是一个连续的 过程,根据染色体形态 的变化特征可分为前期、 中期、后期和末期。 特点:在间期每个染色 体复制成两条相同的染 色单体,在分裂时有规 律地分配到两个子细胞 核中。
有丝分裂 (mitosis)
分裂的前期、中期、后期和末期
细胞特征:小而等径,薄壁,核位于中
央并占较大体积,液泡小而分散,原生质 浓厚,无后含物
侧生分生组织
• 位置:根茎侧面靠近边缘的位置,包括形成
层和木栓形成层
• 作用功能:使根茎不断增粗。木栓形成层的
活动使长粗的根茎表面或受伤的器官表面形成 新的保护组织
• 细胞特征:细胞大部分呈长梭形,原生质体
械组织、输导组织和分泌组织
分生组织
概念:植物体内具有持续或周期性 分裂能力的细胞群称为分生组织 类型: 按在植物体上的位置分: 顶端分生组织 侧生分生组织 居间分生组织
顶端分生组织
位置:位于根、茎及其分枝的顶端 作用功能:使根、茎不断伸长,并在茎
上形成侧枝和叶。茎顶端分生组织最后 还将产生生殖器官
通气组织
具有大量细胞间隙的薄壁组织称为通气组织 水生植物的根茎薄壁组织有较大的胞间隙,形成气 腔或气道,它们在体内形成一个相互贯通的通气系 统,使生于水下的器官得到氧气
吸收组织
根尖表皮细胞向外突出形成根毛,行吸收功能, 故称为吸收组织
• 60年代末,在电镜下发现了一类特殊的 薄壁细胞——传递细胞(传输细胞或转 移细胞) • 细胞特点:细胞壁具内突生长(增加质膜 面积),细胞质浓厚,富含线粒体,有发 达的胞间连丝(有利于代谢物质的运输与 传递),故称传递细胞(transfer cell) • 在植物体内广泛存在,如小叶脉输导组 织的附近(叶肉和输导分子之间的桥梁), 茎节部的维管束中,分泌结构中,种子 的子叶、胚乳、胚柄等部位
机械组织
• 对植物体具有支持作用和加固作用的组 织(相当于水泥建筑中的钢筋骨架) • 细胞特点: ①细胞壁局部或全部加厚,起机械支持的 作用 ②细胞多成束存在,且排列紧密,起加固 的作用
纤维
两头尖细梭形的细长细胞,长是宽的10~1000倍, 壁强烈次生增厚,但有的不木质化,有的强烈木质 化;纹孔较石细胞稀少,呈缝隙状;成熟时原生质 体解体,细胞腔狭窄,但旱生植物纤维具生活的原 生质体 广泛存在于植物体各部分,排列紧密,无细胞间隙, 并聚集成束,成为植物体内的坚强支柱 根据所处位置,可分为木纤维和韧皮纤维两类: 木纤维:存在于木质部中,较短,坚硬而缺少 弹性,脆而易断,不宜作纺织原料,但可造纸或作 人造纤维 韧皮纤维:存在于韧皮部中,细胞壁极厚,富 含纤维素,坚韧而有弹性,是良好的工业原料(其 工业价值取决于细胞长度和细胞壁含纤维素的程度)
高度液泡化,细胞质不浓厚。分裂活动具明显 周期性
• 注意:在没有加粗生长的单子叶植物中,没
有侧生分生组织。草本双子叶中活动微弱或根 本不存在
居间分生组织
• 位置:位于茎、叶柄、子房柄、花柄、花序
轴等器官的成熟组织之间;是顶端分生组织在 上述器官中局部区域的保留
• 作用功能:能使上述器官伸长 • 活动特点:细胞持续分裂活动的时间短,分
筛 管 伴 胞
裸子植物和蕨类植物中一般没有筛管,完成有机 物质运输功能的是筛胞 与筛管分子的区别是:原生质体中无无P-蛋白体, 细胞壁上只有筛域而无筛板,筛胞之间以侧壁上 的筛域相通,进行物质运输
c.筛胞
d.韧皮薄壁细胞
常含有结晶和各类贮藏物,主要起贮藏和横向 运输的作用
保护组织
• 概念:覆盖于植物体表起保护作用的组织 • 功能:减少体内水分蒸腾,控制植物与环境
的气体交换,防止病虫害侵袭和机械损伤等 • 类型:根据来源及形态结构的不同分为两类:
表皮:
来源:由初生分生组织细胞分化而成 位置:覆盖在幼嫩器官的表面 结构特征:一般只有一层细胞,彼此紧密嵌合,无胞 间隙,外壁加厚并覆盖一层角质膜;有些在角质膜外 还覆盖有蜡质(蜡被,呈白霜状)
裂一定时间后,所有细胞都转变为成熟组织
按发生来源分
原分生组织: 位置:位于根、茎最前端,由没有分化的、
最幼嫩的、终生保持分裂能力的胚性细胞所组 成(即由胚胎遗留下来的最早的分生组织)
细胞特征:体积小,核相对较大,细胞质浓
厚,多为等径的多面体
初生分生组织
• 位置:位于根、茎的顶端,由原分生组织刚
形成 2 个子细胞
子细胞染色体仍为 2n
形成 4 个子细胞Fra Baidu bibliotek
子细胞染色体为 n
第三节 植物细胞的生长、分化 与组织形成
植物细胞生长和发育——细胞体积和重量 不可逆增加的过程,是 植物个体生长的基础
植物细胞的生长和发育
植物细胞分化
执行不同功能的细胞在其形态、结构 和功能上表现出各种变化和特化的 过程(cell differentiation)
前期 a-e
有丝分裂
后期g-i 中期 f 末期 j
纺 锤 体 组 成
胞质分裂
• 在两个新的子核之间形成新细胞壁,把 一个母细胞分隔成二个子细胞的过程, 称为胞质分裂 • 在成膜体围起来的中间部分,来自高尔 基体或内质网的小泡(带由细胞壁前体物 质)在赤道面上彼此融合形成细胞板,将 细胞质从中间隔开 • 细胞板逐渐向四周扩展,直到与母细胞 的细胞壁相连接,完全把母细胞分隔成 二个子细胞。
2、细胞分裂的方式 • 无丝分裂 • 有丝分裂 • 减数分裂
1)无丝分裂
• 分裂时核内不出现染色体,也不形成纺锤丝 • 分裂形式:横缢、纵缢、碎裂、出芽等 • 分裂过程:核仁一分为二,细胞核延长,核 仁向两端移动,核中间缢缩断裂成两个子核, 随后在两子核之间形成新壁,成为2个子细胞 • 优点:消耗能量少,分裂速度快 • 缺点:不能保证母细胞的遗传物质平均地分 配到两个子细胞中
• 连续两次的分裂(减数分裂 I & II)
• DNA只复制一次
• 产生四个子细胞(四分体)
减数分裂的生物学意义:
• 减数分裂导致了性细胞(配子)的染色体数 目减半 • 在以后的有性生殖过程中,两个配子结合形 成合子,合子的染色体数目又恢复到亲本的 水平 • 有性生殖的后代始终保持亲本的固有染色体 数目和类型 • 同源染色体的联会、交叉和片段交换导致遗 传重组类型的产生
b. 导管分子
导管分子的端壁上形成一个或几个大的 孔称为穿孔,具穿孔的端壁特称穿孔板, 导管分子以端壁纵向连接而成导管 导管管径较管胞粗大,又以穿孔直接沟 通,因此,导管比管胞具较高运水效率 存在于被子植物木质部中
②韧皮部
组成:筛管分子或筛胞、伴胞、韧 皮纤维、薄壁细胞等
a.筛管分子
1、细胞分化
• 细胞在形态、结构和功能上的特化过程, 称为细胞分化 • 分化常是可逆的,分化细胞逆转为不分化 细胞,称为脱分化 • 植物的个体发育是植物细胞不断分裂、生 长和分化的结果 • 在系统发育上,植物越进化,细胞分化越 剧烈分工越细致,植物体结构也越复杂 • 细胞分化的基因表达与调控,是当今发育 生物学研究的热点和中心问题之一
气孔器
气孔:窄缝状开口 保卫细胞:气孔两侧肾形或哑铃形 的特殊细胞,细胞中含叶绿体,细 胞壁不均匀增厚(内侧壁厚),与气 孔开关有关 副卫细胞:有些在保卫细胞外还特 化出二个或多个和表皮细胞不同的 细胞,协助气体交换和水分蒸腾
薄壁组织
• 是构成各器官最基本的组织,也是进行各种代 谢活动的重要组织,在植物体内占有最大体积, 故也叫基本组织 • 结构特点:壁薄,仅有初生壁;胞间隙发达; 常为等径的多面体细胞;具生活的原生质体, 液泡较大 • 分化程度较低,在创伤愈合、形成不定根、不 定芽及嫁接愈合时,薄壁组织可脱分化转变为 分生组织;也参与侧生分生组织——形成层和 木栓形成层的发生
贮藏组织
贮藏大量营养物质的组织称为贮藏组织 特点:细胞内充满贮藏的营养物质 部位:存在于各类贮藏器官中—块根、块茎、球茎、鳞茎、
果实、种子等;根茎皮层和髓及其它薄壁组织也有贮藏功能
贮水组织
贮藏水分的组织 特点:细胞较大,具较大的中央大液泡,可贮存大 量水分备用 多存在于旱生植物的肉质植物体内
中;特别是木栓形成层是典型的次生分生组织
成熟组织
• 概念:由分生组织衍生的细胞,经生长、分
化,形成的其它各种组织,称为成熟组织 注意:成熟程度是相对的,并非一成不变,如 薄壁组织有时能进一步特化为另一种组织;有 时成熟组织也可脱分化成分生组织
• 类型:按功能分为保护组织、薄壁组织、机
械组织、输导组织和分泌组织
有丝分裂的生物学意义:
• 每次分裂前必须进行一次染色体的复制
• 染色体分裂为两条子染色体,平均分配到 两个子细胞中 • 保证每一个子细胞具有与母细胞相同数量 和类型的染色体 • 保证每一代的子细胞与母细胞具有相同的 遗传物质,保证了细胞遗传的稳定性
3、减数分裂 (meiosis)
与有性生殖相关的性母细胞分裂方式
输导组织
①木质部:由导管分子、管胞、纤维、薄壁细胞等组
成,前两者是厚壁的管状细胞,无生活的原生质体, 壁上有环纹、螺纹、梯纹、网纹和孔纹等木质化增 厚 a.管胞:
细胞狭长,两端尖细,上下二细胞的端部紧密重叠, 水分通过管壁上的纹孔依次向上运送 裸子植物和蕨类植物只有管胞,而无导管;被子植物 中也有管胞,但含量少,不起主要作用 系统发育过程中,管胞向两个方向演化: 细胞壁更加增厚,特化为只营支持功能的木纤维 细胞端壁溶解,特化为专营输导功能的导管分子
减数分裂与有丝分裂特征比较
有丝分裂
发生部位 分裂过程 染色体 分裂结果 核相变化
减数分裂
生殖细胞中
体细胞中
一次核分裂(前、中、后、末 4 期), 两次连续的核分裂,细胞分裂两次 细胞分裂一次 前期Ⅰ有联会现象,染色单体交 前期无联会,染色单体不交换,后 换,后期Ⅰ同源染色体移向两极, 期染色单体移向两极 后期Ⅱ染色单体移向两极
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