植物細胞的繁殖從單細胞的藻類到大樹都通過細胞

1、 第三節(jié) 植物細胞的繁殖從單細胞的藻類到大樹，都通過細胞分裂，增加細胞的數目，使植物體能完成從生長 發(fā)育到繁殖的整個生命過程。細胞分裂主要有3種方式：有絲分裂mitosis，無絲分裂amitosis和減數分裂meiosis。一、有絲分裂：最普通的一種分裂方式，植物的營養(yǎng)細胞分裂，如根尖、莖尖。細胞周期cell cycle：從一次細胞分裂到下一次分裂前的過程。細胞周期包括一個間期interphase和一個有絲分裂期。圖1-30.植物細胞的周期從10 h至幾10個小時不等。 (一)細胞分裂間期：因有絲分裂是周期性進行的，處于兩個分裂期之間稱分裂間期，是有絲分裂的準備階段，細胞表面無明顯變化，只是細

2、胞核較一般細胞大，核抽中有分散的染色質。內部發(fā)生一系列生化變化，主要是DNA的合成復制，核蛋白的加倍?？梢匀藶榉譃?個時期。(1)復制前期（G1期）：這一時期最明顯的細胞學指標是核仁由于積累了大量的核糖核酸（RNA）而迅速增大。G1期各種復雜大分子：分成信息核糖核酸mRNA、轉移核糖核酸t(yī)RNA、核糖體核糖核酸rRNA以及許多蛋白質合成都發(fā)生在這一時期。 (2)復制期（S期）：此期的主要任務是合成DNA，復制期結束，DNA含量比原細胞增加了一倍。DNA量整倍增加是細胞進入分裂前的最重要事件，經過細胞分裂，加倍的遺傳物質準確、等量地分配到子細胞，從而保證了細胞中DNA含量和遺傳物質的穩(wěn)定性。 (

3、3)復制后期（G2期）：復制期結束即進入G2期。G2期持續(xù)時間較短。在G2期DNA含量不再增加，只進行少量的蛋白質的合成。 (二)細胞分裂期（M期）：包括兩個過程：細胞核分裂，一個細胞核分裂成兩個細胞核；細胞質分裂，形成新的細胞壁，把細胞分成兩個子細胞。核分裂和胞質分裂在時間上是緊接的，如裸子植物雌配子體形成以及被子植物胚乳發(fā)育過程。1. 核分裂：核分裂是一個連續(xù)的過程，為了敘述的方便，人為地把核分裂劃分為前期、中期、后期作末期4個時期。(圖1-31) (1) 前期prophase：核內染色體聚集成染色質絲，由染色質絲通過螺旋化作用，變短變粗，成為形態(tài)上可辨認的染色體chromosome。染色

4、體：每個染色體由兩條螺旋狀的染色單體組成，外有透明的基質（蛋白質）包圍，最外面有一層膜。染色體上的狹窄區(qū)域稱著絲點（無膜結構,圖1-32），著絲點兩端稱臂。除了在著絲點，兩條染色單體是不相連的。各種生物，染色體的數目是恒定的，玉米為20，水稻24，人類46條。在染色體形成的同時，核仁、核膜消失，同時細胞中出現許多紡綞絲，標志核分裂前期結束。 (2) 中期metaphase：染色體聚集到細胞中央赤道面equatorial plane上，紡綞體很明顯。紡綞絲有兩種：染色體紡綞絲：紡綞絲和染色體的著絲點相連，向兩極延伸。連續(xù)紡綞絲：紡綞絲不與染色體相連，而是從一極延伸到另一極。紡綞絲由微管構成。中期

5、成對的染色體形狀縮短到比較固定的狀態(tài)，排列比較有規(guī)律，是觀察染色體和數目的最好時期。 染色體數目因植物而異, 如表1-2.植物名染色體數植物名染色體數植物名染色體數軟粒小麥42蠶豆12蘋果34,51,68硬粒小麥28豌豆14荔枝30水稻24大豆40枇杷34玉米20洋蔥16木菠蘿50高粱10,20,40番茄24黨參16黑麥14黃瓜14厚樸38大麥14,28蘿卜18杉木22(3)后期anaphase：成對染色體在著絲點處分開，分成兩條獨立的染色體，分開后的染色單體稱為子染色體，兩組子染色體由紡綞絲牽引分別向兩極移動，使每一極都有一套和母細胞相同的染色體。(4)末期telophase：兩組子染色體分

6、別到達兩極時，標志著末期的開始，兩組子染色體到達兩極后聚集成團，每一染色體漸漸延伸成染色絲，再染色絲演變成染色質，核仁、核膜重新出現，形成新的子核。 2. 細胞質分裂cytokinesis：核分裂后期，染色體接近兩極時，細胞質分裂開始。在兩個子核之間的連續(xù)絲中增加了許多短的紡綞絲，形成一個密集著紡綞絲的桶狀區(qū)域，稱之為成膜體phragmoplast。微管的數量增加，成膜體中有來自高爾基體和內質網的泡囊（含多糖類物質），沿著微管指引方向，聚集，融合，釋放出多核物質，構成細胞板，從中間開始向周圍擴展，直至與母細胞壁相連，成為胞間層初生壁，新質膜由泡囊的被膜融合而成。新細胞壁形成后，把兩個新形成的細

7、胞核和它們周圍的細胞質分隔成為兩個子細胞。 圖1-33.有絲分裂的特點：通過細胞分裂使每一個母細胞分裂成兩個基本相同的子細胞，在分裂前期母細胞中每個染色體能準確復制成兩條染色單體。后期兩條染色單體分開，移向兩極。子細胞染色體數目、形狀、大小一樣，每一染色單體所含的遺傳信息與母細胞基本相同，使子細胞從母細胞獲得大致相同的遺傳信息。使物種保持比較穩(wěn)定的染色體組型和遺傳的穩(wěn)定性。有絲分裂在細胞分裂間期占最長時間，細胞分裂期在短時間內就可完成。在間期中S期（復制期）占最長時間。 二. 無絲分裂amitosis無絲分裂又稱直接分裂。在低等植物中普遍存在，在高等植物中也常見。例如胚乳發(fā)育.過程愈傷組織形成

8、、不定根產生。無絲分裂的方式有：橫縊、縱縊、出芽、碎裂等。如1-34.無絲分裂的特點：過程簡單，無染色體和紡綞絲的形成，能量消耗少，分裂速度快，分裂中細胞還能進行正?；顒?。細胞核的核仁分裂為2，細胞核伸長為啞鈴狀，中間分開，形成兩個細胞核，兩細胞核中間產生新壁形成兩個細胞。 三. 減數分裂meiosis： 高等植物繁殖后代要產生雄性生殖細胞、精子（有鞭毛，能游動）、精細胞（不能游動）、雌性生殖細胞，卵細胞，精子、精細胞結合成合子（受精卵）發(fā)育成長為植物體，如果染色體數目和體細胞數目一樣，后代染色體數目就會一代代加倍。生殖細胞形成時，染色體數目已經分別減半，所以結合產生的后代染色體數目恢復到原來

9、的狀態(tài)。 1. 減數分裂I，可劃分為前、中、后、末4期。(1) 前期I：變化復雜，經歷時間長，又分為5個階段(圖1-35)：A. 細線期leptotene：前期開始，細胞核中染色質聚集成細線狀的染色體（染色絲），細絲上有很多染色粒。 B. 偶線期（合線期）zygotene：外形相同的兩條染色體兩配對（同源染色體：兩條染色體，1條來自父本（父源染色體），另1條來自母本（母源染色體）它們的外形、大小都很相似）。同源染色體配對的現象叫聯(lián)會synapsis。完成配對后，成對的同源染色體各自縱裂，每條染色體形成2條染色單體，每對同源染色體有4條染色單體。 C.粗線期pachytene：細線狀染色體由于螺

10、旋卷曲，縮短，變粗。4條染色單體相鄰的兩條染色單體在局部位置發(fā)生橫裂，進行染色體片斷的互換（外圍2條染色單體沒有），使1條染色單體具有另1條染色單體的片斷，這種染色單體片斷互換現象稱“交叉chiasmata”，遺傳學上稱“基因互換”，對生物的遺傳變異有重大意義。 D. 雙線期diplotene：兩對染色單體繼續(xù)進一步變粗，變短，并開始分離，由于交叉的關系，兩條交叉染色體在局部的位置仍然連在一起，就會出現x, o, v, 8等形狀。E. 終變期diakinesis：染色體繼續(xù)變短變粗，是觀察染色體形態(tài)度、數染色體數目的最好時期，核仁、核膜消失。(2)中期I diakinesis：紡綞體出現，成對

11、的同源染色體排在赤道面上。(3)后期I：成對的同源染色體各自分開，在紡綞絲的牽引下分別稱向兩極，每極染色體數目只有原來母細胞的一半。 (4)末期I：兩組染色體到達兩極，聚集成團，每條染色體呈細線狀，核仁、核膜重新出現。 2. 減數分裂II：減數分裂第二次分裂：兩個子細胞經過很短間期或緊接著末期就進行和有絲分裂相似的過程，但不進行染色體加倍（復制）。亦可分為前期、中期、后期和末期。(1) 前期II：每1子細胞看到有細線狀的染色體，每1染色體是由2條染色單體所組成，染色體變粗變短，核仁、核膜消失。(2)中期II：紡綞體形成，成對染色單體排列在紡綞體的赤道板上。(3)后期II：成對染色單體在著絲點上

12、裂開，成為2條子染色體，兩組染色體在紡綞絲的牽引下到達兩極。 (4)末期II：兩組子染色體分別到達兩極，聚集成團，每一染色體拉長成細線狀，核仁、核膜重新出現，在兩核間形成成膜體細胞板胞間層初生壁。1個子細胞再分成2個新的子細胞。 減數分裂的特點：一個母細胞通過連續(xù)兩次的核分裂，通過“聯(lián)會”和“交叉”，每個子細胞的染色體數目比母細胞減少一半，4個子細胞聚在一起時稱四分體。減數分裂的意義：染色體的數目減少，避免后代染色體數目加倍，保證物種染色體數目的恒定，即保持物種特性；通過同源染色體的交叉，產生遺傳物質重新組合，使兩個性細胞（配子）的結合產生后代遺傳性更為豐富多樣，產生的變異大，對環(huán)境適應可能性

13、也較大，進化可能性越大。 第四節(jié) 植物細胞的生長和分化一. 植物細胞的生長概念：植物細胞的生長是細胞體積增大但細胞數量不增加。植物細胞有兩種方式：一是細胞伸長，是細胞吸水膨脹的結果；二是細胞實質性生長，細胞的鮮重與干重隨著體積的增加而增加。在液泡連合成中央大液泡的同時，也發(fā)展出各種細胞器，如內質網、質體、細胞壁增厚等。 二. 植物細胞的分化概念：細胞分化就是分生組織細胞在其成熟的過程中發(fā)生與其同一來源的相鄰細胞不同變化。被子植物分化出70多種組織，這些組織是細胞分化的結果。細胞分化建立在細胞分裂的基礎上，能夠進行細胞分裂的細胞稱為“分生組織細胞”。細胞分化包括形態(tài)結構和生理功能的變化，形成了細

14、胞功能專門化的結構，如纖維、導管、篩管等。 細胞分化的動力：精卵結合，形成合子，發(fā)展成整株植物，構成植物的每一個生活細胞都帶有父母本的全套遺傳信息，具備發(fā)成整株植物的潛在能力。現代組織培養(yǎng)證明了這一點。但對于具有相同遺傳信息的細胞又分化出結構與功能很不相同的各種器官和組織，都是未解決的問題。細胞的分化肯定和遺傳有關，此外與外界環(huán)境，體內位置，細胞極性，生長素和細胞分階段裂素的水平有關。 第一章小結植物細胞原生質體細胞質細胞器：細胞核、質體、線粒體、高爾基體、溶酶體、微體、微管與微絲、圓球體、核糖核蛋白體、內質網、液泡膜系統(tǒng)：細胞膜、核膜、質膜、內質網膜細胞壁：胞間層、初生壁、次生壁液泡后含物：貯藏物質及生長素、維生素 原生質體：生活細胞除細胞壁以外