植物细胞与组织
植物细胞与组织·
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植物细胞的结构与功能·
形态和大小·
- 单细胞植物的细胞游离,通常呈球形或近球形;多细胞植物的细胞彼此挤压,形态多样。
- 植物细胞的形态与功能相适应:表皮细胞扁平,导管、筛管分子呈长管状,根毛细胞形成管状突起。
- 种子植物细胞直径多为 $10\sim100,\mu m$,但不同细胞差异很大。
基本结构·
植物细胞由细胞壁和原生质体组成;原生质体包括质膜、细胞质和细胞核。细胞质中有细胞质基质、细胞器及后含物。
- 显微结构:光学显微镜下可见的细胞壁、细胞质、细胞核、液泡和质体等结构;分辨极限约为 $0.2,\mu m$。
- 亚显微结构/超微结构:电子显微镜下观察到的精细结构。
细胞壁·
细胞壁是植物细胞区别于动物细胞的主要特征之一,由原生质体分泌的物质构成,是具有代谢活性的动态结构。
化学组成和层次·
高等植物和绿藻细胞壁主要含纤维素、半纤维素、果胶和蛋白质,还可含木质素、角质及矿物质;其组成随植物种类、细胞类型和发育阶段变化。
| 层次 | 形成与位置 | 主要成分及特点 |
|---|---|---|
| 胞间层/中层 | 位于最外层,为相邻细胞共有 | 以果胶为主,黏合相邻细胞;果胶被酶、酸或碱分解会使细胞分离,果实成熟变软即与果胶水解有关。 |
| 初生壁 | 细胞生长、体积增大期间形成,位于胞间层内侧 | 纤维素、半纤维素、果胶和糖蛋白;薄且可延展,多数停止生长的细胞以其作为永久细胞壁。 |
| 次生壁 | 细胞停止增大后,在初生壁内侧继续增厚形成 | 以纤维素为主,含少量半纤维素,常木质化;厚、坚硬、几乎不能延展,增强支持能力;并非所有细胞都有。 |
纹孔与胞间连丝·
- 初生纹孔场:初生壁上薄而凹陷、常有胞间连丝通过的区域。
- 纹孔(pit):形成次生壁时未被覆盖的薄壁区域,也可在无初生纹孔场处形成;相邻细胞的纹孔常成对存在。每个纹孔由纹孔腔和纹孔膜组成,常见单纹孔与具缘纹孔,有利于细胞通信和水分运输。
- 胞间连丝(plasmodesma):贯穿细胞壁、连接相邻细胞细胞质的通道,内部连丝微管连接两细胞的内质网,可运输物质、传递信息,部分植物病毒也可由此扩散。
经胞间连丝连成的原生质部分称为共质体;共质体以外的细胞壁和细胞间隙等部分称为质外体。
功能·
- 支持、保护并维持细胞形态,限制细胞因过度吸水而胀破。
- 木质化次生壁增强植物体的机械支撑和环境耐受能力。
- 壁中生理活性蛋白可调节细胞生长;细胞壁还参与细胞识别、增殖、分化及防御。
质膜与细胞质·
质膜·
**质膜(plasma membrane)**包围细胞质,主要由脂质、蛋白质和糖类构成。电子显微镜下横切面呈“暗-明-暗”三层;流动镶嵌模型认为膜蛋白和脂质分子可在一定程度上运动。
- 将细胞与外界分开,维持相对稳定的内环境。
- 具有选择透过性,控制物质进出。
- 膜受体参与细胞识别和信息传递。
- 膜上的纤维素合酶复合体催化纤维素合成,并调控细胞壁微纤丝的合成与聚集。
细胞质基质与细胞器·
细胞膜以内、细胞核以外的部分称为细胞质,由细胞质基质和细胞器组成。细胞质基质是许多生化反应进行的主要场所。
| 细胞器 | 结构特点 | 主要功能 |
|---|---|---|
| 叶绿体 | 双层膜;基质中类囊体堆叠成基粒;含叶绿素、胡萝卜素和叶黄素;具有环状DNA、RNA和核糖体,是半自主性细胞器 | 光合作用;光反应在基粒的类囊体膜上进行,碳反应在基质中进行。叶绿素直接利用光能,类胡萝卜素吸收并传递光能。 |
| 有色体 | 双层膜,无基粒;含胡萝卜素和叶黄素,呈黄、橘黄或红色 | 分布于花、果实和根,使花果显色以吸引传粉者或传播者,也可积累脂质和淀粉。 |
| 白色体 | 双层膜,不含色素,无基粒,常见于子叶、胚乳、块茎和块根 | 贮藏物质;按贮藏物分为淀粉体、蛋白质体、造油体。 |
| 线粒体 | 双层膜;内膜向内形成嵴,其上有ATP合酶复合体;基质含酶、核糖体、tRNA和DNA,是半自主性细胞器 | 细胞呼吸和能量代谢中心,为细胞代谢供应能量。 |
| 糙面内质网 | 单层膜管道系统,与核外膜相连,表面附着核糖体 | 蛋白质的合成、加工、修饰和运输。 |
| 光面内质网 | 膜表面无核糖体,常呈分支管状 | 参与脂质和糖类合成。 |
| 高尔基体 | 扁平膜囊、大囊泡和小囊泡组成的囊堆 | 加工、分类、包装和运输蛋白质;植物细胞中还合成、加工并运输半纤维素、果胶等细胞壁成分。 |
| 溶酶体 | 单层膜囊,主要由高尔基体和内质网出芽形成,含多种水解酶 | 分解大分子、老化细胞器和废物;破裂释放水解酶可参与细胞凋亡或坏死,也参与细胞膜修复。 |
| 微体/过氧化物酶体 | 单层膜,常由内质网小泡形成,含过氧化氢酶 | 氧化尿酸、乙醇酸并清除有毒过氧化物;乙醛酸循环体可使贮藏脂肪转变为糖类。 |
| 液泡 | 单层液泡膜包围细胞液;成熟细胞通常有中央大液泡 | 调节水势和渗透压;积累、移动和隔离物质;参与代谢及防御。细胞液中的花色素可使花果呈红、蓝、紫色。 |
| 核糖体 | 无膜,由蛋白质和RNA组成,含大小两个亚基 | 按mRNA密码合成蛋白质;游离核糖体合成留在细胞内的蛋白,附着型核糖体合成分泌蛋白。 |
叶绿体、有色体和白色体统称质体,均由前质体分化而来。
细胞骨架·
细胞骨架是真核细胞内的蛋白质纤维网络,维持细胞形态和内部结构秩序,也参与运动、运输和分裂。
- 微管:由 $\alpha$、$\beta$ 微管蛋白及结合蛋白构成,处于动态装配和解聚状态;维持形态、参与细胞壁形成和构成纺锤丝。秋水仙碱抑制其聚合,紫杉醇促进其聚合。
- 微丝:主要由肌动蛋白、肌球蛋白和结合蛋白组成;参与细胞质流动、染色体和叶绿体运动、胞质分裂及物质运输。
- 中间丝:直径介于微管和微丝之间,与信息传递和细胞分化有关。
细胞核与后含物·
细胞核·
细胞核是真核细胞遗传和代谢的控制中心,也是遗传物质的主要存在部位。多数细胞只有一个核,基本结构包括:
- 核膜:内、外双层膜;外膜与糙面内质网相连,内膜内侧有与核膜解体和重建有关的核纤层。核膜维持稳定核内环境并选择性控制核质交换。
- 核孔复合体:核内外物质运输通道,依靠受体蛋白选择性运输蛋白质等大分子。
- 染色质:由DNA、组蛋白、非组蛋白和少量RNA组成,分为常染色质和异染色质;基本单位是核小体。分裂期染色质浓缩为染色体,DNA碱基序列携带遗传信息。
- 核仁:无膜,由RNA和蛋白质组成;分裂间期明显,分裂时周期性消失和重建,是核糖体RNA形成的重要场所。
- 核基质/核骨架:以非组蛋白为主的网络体系,为核内物质提供支持并维持代谢活动有序进行。
后含物·
后含物是植物细胞代谢形成的贮藏物质和代谢产物,主要包括:
- 淀粉粒:最普遍的贮藏物,遇碘呈蓝紫色。
- 糊粉粒/蛋白体:种子胚乳中的贮藏蛋白,遇碘呈黄色。
- 脂肪和油:由造油体合成,遇苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ呈橙红色。
- 晶体:多位于液泡,常为草酸钙结晶。
细胞分裂、分化与死亡·
细胞周期·
细胞周期是从一次细胞分裂结束到下一次分裂完成的全过程,包括分裂间期和分裂期。间期完成DNA复制、蛋白质合成和能量蓄积。
| 时期 | 主要活动 |
|---|---|
| $G_1$期 | DNA复制前期;RNA和蛋白质合成旺盛,细胞体积增大,细胞器合成和复制,为S期准备。 |
| S期 | DNA以半保留方式复制,同时合成组蛋白和非组蛋白并组装核小体。 |
| $G_2$期 | DNA复制完成;合成少量RNA及蛋白质,包括微管蛋白和促成熟因子,为有丝分裂准备。 |
| M期 | 完成核分裂和细胞质分裂。 |
细胞周期长短随植物、组织和温度等条件变化;细胞周期蛋白和细胞周期蛋白依赖性激酶是关键调控物质。
有丝分裂·
有丝分裂是真核细胞形成体细胞的基本方式,不改变染色体倍数,包括核分裂和质分裂。
- 前期:染色质螺旋化为染色体;每条染色体含两条由着丝点连接的姐妹染色单体;核仁消失、核膜破裂,纺锤体形成并与着丝点相连。
- 中期:染色体高度浓缩,着丝点排列在赤道面上;是观察染色体形态和数目的最佳时期。
- 后期:着丝点分裂,姐妹染色单体分开成为独立染色体,并移向两极。
- 末期及质分裂:染色体解螺旋,核膜、核仁重建;高尔基体小泡在赤道面汇集成细胞板,由中央向四周扩展并与母细胞壁相连,形成两个子细胞。
有丝分裂使遗传物质平均分配,保证子细胞与母细胞遗传特性一致,维持遗传稳定。
无丝分裂·
无丝分裂/直接分裂没有纺锤丝和染色体形态变化:细胞核先伸长、缢裂为两个核,随后细胞质缢裂。过程简单、快速,在低等植物普遍存在,高等植物的胚乳、表皮和根冠等部位也可见。
减数分裂·
减数分裂是有性生殖个体形成花粉粒和胚囊母细胞时的特殊分裂。DNA只复制1次,细胞连续分裂2次,1个母细胞形成4个染色体数目减半的子细胞。
- 减数第一次分裂
- 前期Ⅰ依次经历:细线期(染色体出现)→ 偶线期(同源染色体联会,形成四分体)→ 粗线期(非姐妹染色单体交换DNA片段,发生基因重组)→ 双线期(同源染色体开始分开,交叉仍相连)→ 终变期(染色体凝集,核膜、核仁消失,纺锤体形成)。
- 中期Ⅰ:四分体排列于赤道面。
- 后期Ⅰ:同源染色体分离并随机移向两极,染色体数目减半。
- 末期Ⅰ:染色体解旋,核膜、核仁重现;不同植物是否立即质分裂有所不同。
- 减数第二次分裂
不再复制DNA,过程与有丝分裂近似;姐妹染色单体分开,最终形成4个单倍体细胞。
减数分裂与受精共同维持物种染色体数目相对恒定;同源染色体随机组合、非姐妹染色单体交叉互换及配子随机结合共同增加遗传多样性。
细胞分化与全能性·
- 分化(cell differentiation):同一来源细胞的后代在形态、结构和生理功能上形成稳定差异,本质是基因选择性表达。
- 脱分化:已分化细胞恢复分生能力。
- 再分化:脱分化后产生的新细胞再次形成不同组织。
- 细胞全能性:每个植物细胞具有全套遗传物质,高度分化的细胞仍有发育成完整植株的潜能。胡萝卜韧皮部细胞在含激素、无机盐和糖的培养液中可再生成完整植株。
光照、植物激素及细胞间相互作用都能影响细胞分化。植物的根、茎、叶快速繁殖即包含脱分化和再分化。
细胞死亡·
- 坏死性死亡:物理、化学损伤或生物侵袭等不利因素使代谢受损或中断而导致的死亡。
- 程序性死亡/细胞凋亡:由基因程序调控、细胞主动结束生命的正常生理过程,表现为染色质降解、核DNA片段化、细胞核皱缩、内质网膨胀及细胞质和细胞器自溶。
程序性死亡可清除已完成功能、无用或有潜在危险的细胞,如根冠边缘细胞、根毛细胞和花药绒毡层细胞的死亡,是植物正常生长发育的一部分。
植物组织·
**植物组织(plant tissue)**是由来源相同、执行同一功能的一种或多种细胞组成的结构单位。组织相互协作形成器官,多种器官构成植物体。
分生组织·
分生组织的细胞始终保持分裂能力,是植物持续生长的基础。
按发生来源和性质:
- 原分生组织:由胚性原始细胞及其早期衍生细胞组成,分裂能力强而持久,是其他组织的最初来源。
- 初生分生组织:由原分生组织衍生,在分裂的同时开始分化,包括原表皮、原形成层和基本分生组织,分别形成表皮系统、初生维管组织和基本组织。
- 次生分生组织:成熟组织脱分化后恢复持久分裂能力形成,如木栓形成层;产生次生结构。
按位置:
- 顶端分生组织:位于根、茎顶端,使器官伸长。
- 侧生分生组织:位于裸子植物和双子叶植物根、茎侧面,包括维管形成层和木栓形成层,使器官增粗。
- 居间分生组织:夹在成熟组织之间,常见于单子叶植物茎和叶,使禾本科植物拔节、抽穗;活动一定时期后全部转为成熟组织。
成熟组织·
成熟组织由分生组织衍生细胞分化而来,按功能分为薄壁组织、保护组织、机械组织、输导组织和分泌结构。
薄壁组织·
由具有活原生质体和薄初生壁的细胞组成,分布最广、分化程度较低,保留潜在分裂能力;承担光合、呼吸、贮藏及代谢物合成与转化,也参与创伤修复、扦插嫁接和组织培养再生。
| 类型 | 特点和功能 |
|---|---|
| 贮藏组织 | 细胞体积大,贮藏淀粉、蛋白质和脂质等,常见于根、茎、子叶、胚乳和果肉。 |
| 贮水组织 | 大液泡发达,贮存水分,使肉质植物适应干旱。 |
| 同化组织 | 含叶绿体,进行光合作用,叶肉是典型代表。 |
| 通气组织 | 胞间隙形成相通的气道或气腔,利于水生、湿生植物气体交换,并提供浮力和支持。 |
| 传递细胞 | 细胞壁向内形成突起,扩大质膜及细胞接触面积,并有发达胞间连丝,适于短距离、快速物质运输。 |
保护组织·
- 表皮/初生保护组织:通常由一层紧密排列的活细胞组成,外壁常有角质膜,减少蒸腾、防止病菌侵入并增强机械支持。表皮还包含气孔、表皮毛和根毛等特化结构。
气孔由一对保卫细胞及中间孔隙组成,调节气体交换和蒸腾;保卫细胞吸水膨胀时开放,失水时关闭。
- 周皮/次生保护组织:位于裸子植物和双子叶植物老茎、老根,由木栓层、木栓形成层和栓内层组成。木栓层为不透水、不透气的死细胞,代替被破坏的表皮。
周皮上的皮孔由排列疏松、胞间隙发达的补充细胞形成,使粗大器官内部与外界交换气体,但不能像气孔一样主动开闭。
机械组织·
| 类型 | 细胞状态和壁 | 分布及作用 |
|---|---|---|
| 厚角组织 | 成熟时为活细胞;初生壁不均匀加厚,不木质化,保留潜在分裂能力 | 多见于幼茎、叶柄,支持力较弱且不妨碍器官生长。 |
| 厚壁组织 | 成熟时为死细胞;次生壁均匀加厚并常木质化 | 支持力强,包括石细胞和纤维。 |
- 石细胞较短、形态多样,可单生或成群,如梨果肉硬粒和核果内果皮。
- 纤维细长、两端尖,常成束或成环;木纤维硬、木质化强,韧皮纤维木质素少而柔韧。
输导组织·
| 结构 | 存在部位及细胞状态 | 结构特点与功能 |
|---|---|---|
| 导管 | 被子植物木质部;成熟为死细胞 | 多个导管分子纵向连接,端壁形成穿孔,输导水和无机盐;按壁加厚分为环纹、螺纹、梯纹、网纹、孔纹。 |
| 管胞 | 蕨类和裸子植物主要输水结构;单个死细胞 | 两端斜尖,端壁无穿孔,水经纹孔逐个传递,效率低于导管,也有支持作用。 |
| 筛管 | 被子植物韧皮部;无核活细胞 | 筛管分子纵向连接,端壁形成筛板和筛孔,以联络索沟通,运输有机物。筛孔可被胼胝质封闭。 |
| 伴胞 | 紧邻筛管的活细胞,与筛管同源 | 核大、代谢旺盛,经胞间连丝向筛管供应蛋白质等,与筛管共同完成有机物运输。 |
| 筛胞 | 蕨类和裸子植物韧皮部;单个活细胞 | 两端斜尖,无伴胞和筛板,筛孔小、筛域特化低,运输效率低于筛管。 |
分泌结构·
- 外分泌结构位于体表,将分泌物排到体外:腺毛分泌水、黏液或挥发油;蜜腺分泌蜜汁;盐腺排出过量盐分;另有腺表皮和排水器。
- 内分泌结构位于植物体内:
- 分泌细胞:单个散生并积累特殊分泌物。
- 分泌腔:细胞解体形成溶生腔,或胞间层溶解、细胞分离形成裂生腔。
- 分泌道:管状结构,贮藏挥发油或树脂。
- 乳汁管:分泌乳汁;分为单个细胞发育而成的无节乳汁管和多个管状细胞连接形成的有节乳汁管。
复合组织、维管束和组织系统·
- 简单组织由一种细胞构成,如分生组织和薄壁组织;复合组织由多种细胞构成,如表皮、周皮、木质部、韧皮部和维管束。
- 木质部由导管、管胞、木纤维、木薄壁组织和木射线组成,主要将水和无机盐由根向上运输,并承担支持作用。
- 韧皮部由筛管、伴胞、筛胞、韧皮薄壁细胞和韧皮纤维组成,可双向运输有机物,也有支持作用。
- 维管束是初生木质部和初生韧皮部组成的束状结构:
- 有束中形成层、可形成次生维管组织的为无限维管束;无束中形成层的为有限维管束。
- 按木质部与韧皮部位置分为外韧、双韧、周韧和周木维管束。
植物体的组织进一步构成3个组织系统:
- 基本组织系统:薄壁组织、厚角组织、厚壁组织和分泌组织。
- 皮系统:表皮和周皮。
- 维管系统:木质部和韧皮部,贯穿整个植物体。
本章名词·
有丝分裂|mitosis ⭐真题
有丝分裂是真核生物细胞增殖最普遍的方式,它将间期复制的DNA以染色体形式精确均等分配到两个子细胞中,从而保持子细胞与母细胞遗传物质的一致性,不改变染色体倍数。该过程是细胞周期的M期,连续进行,通常人为划分为前期、前中期、中期、后期和末期,并伴随胞质分裂,最终形成两个相同的子细胞。
分生组织|meristem ⭐真题
分生组织是成熟植物体中保留的一类始终保持分裂能力的胚性细胞群,是植物生长和形态建成的源泉。其细胞可不断分裂,部分保持分生状态,部分分化形成各种成熟组织。根据来源和性质分为原分生组织、初生分生组织和次生分生组织;根据分布位置分为使根茎伸长的顶端分生组织、使根茎增粗的侧生分生组织和使局部器官伸长的居间分生组织。分生组织的持续活动赋予植物无限生长的潜力。
薄壁组织|parenchyma ⭐真题
薄壁组织是植物体内分布最广的一类基本组织,由具有活的原生质体、初生壁较薄的薄壁细胞组成。其细胞分化程度低,保留潜在分裂能力,在刺激下可脱分化恢复分裂,对创伤修复、不定器官发生及组织培养再生植株等具有重要意义。植物体的光合作用、呼吸作用、贮藏作用及代谢产物的合成与转化主要依靠薄壁组织完成,根据功能形态可将其分为贮藏组织、贮水组织、同化组织、通气组织和传递细胞等类型。
侧生分生组织|lateral meristem ⭐真题
侧生分生组织是位于裸子植物和双子叶植物根、茎纵轴侧面的次生分生组织,包括维管形成层和木栓形成层。其细胞分裂活动能使根、茎等器官增粗。
质体|plastid ⭐真题
质体是植物细胞特有的双层膜细胞器,含有环状DNA和核糖体,能自主合成部分蛋白质。根据所含色素不同,质体可分为叶绿体、有色体和白色体三类。其中叶绿体是进行光合作用的质体,其内部类囊体膜上含有光合色素和电子传递系统,是能量转换的重要场所。
初生分生组织|primary meristem ⭐真题
初生分生组织是由原分生组织衍生而仍保持分生能力的细胞组成,位于根尖和茎尖的顶端分生组织之后。它包括原表皮、基本分生组织和原形成层三部分,分别进一步分化为表皮、基本组织和维管组织等初生组织,参与根和茎的初生生长。
肋状分生组织区域|rib meristem ⭐真题
肋状分生组织区域是茎尖初生分生组织的一部分,细胞呈整齐的纵向行列排列,形似肋状。它起源于顶端分生组织,主要进行平周分裂,产生皮层和维管组织的部分细胞,使茎增粗。
基本分生组织|ground meristem ⭐真题
基本分生组织是由顶端分生组织衍生的一种初生分生组织,与原表皮、原形成层共同组成初生分生组织,位于根和茎的顶端分生区,具有分裂能力,其细胞分裂分化后产生植物体中的基本组织(如皮层、髓等薄壁组织)。
居间分生组织|intercalary meristem ⭐真题
居间分生组织是由顶端分生组织衍生并被遗留在某些器官局部区域、穿插于成熟组织之间的分生组织。典型见于单子叶植物(如小麦、水稻)的茎和叶中,在顶端抽穗后仍能通过其分裂活动进行拔节和抽穗,使茎秆迅速伸长。与顶端分生组织和侧生分生组织不同,它没有周期性的细胞活动。
全能性|totipotency ⭐真题
细胞全能性是指一个细胞具有发育成一个完整生物体的全部遗传信息,并在适宜条件下能分化成各种细胞类型、最终形成完整个体的能力。植物体细胞普遍具有全能性,经组织培养可再生出完整植株;动物中受精卵和早期卵裂球细胞具有全能性,而高度分化的动物细胞核也保留全能性,可通过核移植技术体现。
次生分生组织|secondary meristem ⭐真题
次生分生组织是由成熟组织(如厚角组织、薄壁组织等)经过脱分化,重新产生的具有持久分裂能力的细胞群,属于分生组织。侧生分生组织(包括维管形成层和木栓形成层)从来源上属于次生分生组织,其活动使根、茎等器官增粗,完成次生生长。
传递细胞|transfer cell ⭐真题
传递细胞(transfer cell)是植物薄壁组织的一种特化类型,其细胞壁向内突入形成大量的指状或角状突起,质膜紧贴壁内突,显著增大了质膜表面积,从而增强细胞间物质的短途运输能力,常见于维管组织附近等物质转运活跃的部位。
细胞全能性|totipotency ⭐真题
细胞全能性是指细胞具有发育成完整个体的潜能。1902年德国植物学家Haberland首先提出植物细胞全能性的概念,即已分化的植物体细胞在适宜条件下能再生成完整植株。在动物方面,高度分化的细胞其细胞核仍保持全能性,如将羊的乳腺细胞核植入去核卵细胞中可发育成新个体。
叶绿体|chloroplast
叶绿体是植物细胞特有的双层膜质体,普遍存在于叶肉细胞,是光合作用的场所。其内部基质中类囊体垛叠成基粒,光合色素和电子传递系统位于类囊体膜上。叶绿体含叶绿素、胡萝卜素和叶黄素,叶绿素直接参与光能吸收与转换,其他色素起辅助作用。主要功能是通过光合作用将光能转化为化学能。
糙面内质网|rough endoplasmic reticulum
糙面内质网是内质网的两种类型之一,其膜表面附着大量核糖体。它与光面内质网相互连通但功能不同,主要参与蛋白质的合成、加工、修饰和运输。
胞间连丝|plasmodesma
胞间连丝是贯穿细胞壁沟通相邻细胞的细胞质连线,为植物细胞间特有的连接方式。通道中有一连接相邻细胞内质网的连丝微管,允许大、小分子通过,实现细胞间物质运输与信息传递。胞间连丝使植物细胞的原生质连成整体,构成共质体。
组织|tissue
组织是由一种或多种形态相似、来源相同和功能相关的细胞组合而成的细胞群体,在生物体内执行特定的功能。动物组织根据构造和功能分为上皮组织、结缔组织、肌组织和神经组织四类。植物组织分为分生组织和成熟组织,后者包括薄壁组织、保护组织、机械组织、输导组织和分泌结构,各组织相互协作构成器官和个体。
基粒|basal granule
基粒在细胞生物学中有两种主要含义:一是指叶绿体中由类囊体有规律堆叠而成的结构(granum),每个叶绿体一般含40~80个基粒,光合作用所需的色素和电子传递系统位于类囊体膜上,为光合作用增加反应面积;二是指线粒体内膜嵴表面附着的带柄球状小体,即ATP合成酶复合体(线粒体基粒),参与ATP的合成。
厚壁组织|sclerenchyma
厚壁组织是植物体内的一种机械组织,其细胞具有均匀增厚的次生壁,并常木质化;成熟时原生质体消失,为死细胞。该组织可单个、成群或成束分布于其他组织之间,起巩固和支持作用,机械强度较厚角组织更强。厚壁组织主要包括石细胞和纤维两类。
厚角组织|collenchyma
厚角组织是植物机械组织的一种,由活细胞组成,细胞壁为不均匀增厚的初生壁,主要含纤维素和果胶,不木质化。厚角组织细胞成熟时具有活的原生质体,常含有叶绿体,并具有潜在的分裂能力,可转化为次生分生组织。该组织多分布于幼嫩器官如茎、叶柄的皮层中,起巩固和支持作用,但支持力较弱。
类囊体|thylakoid
类囊体是叶绿体基质中由膜构成的扁平囊状结构,有规律堆叠形成基粒。类囊体膜上分布有光合色素和电子传递系统,为光合作用的光反应提供场所,并有效增加反应面积。
石细胞|sclereid
石细胞是厚壁组织的一种,细胞具有强烈增厚且常木质化的次生壁,成熟时原生质体消失,为死细胞,常单个或成群分布于植物器官中,起机械支持作用。
栅栏组织|palisade tissue
栅栏组织是植物叶肉中的同化组织,由长柱形薄壁细胞紧密排列而成,细胞内含大量叶绿体,是进行光合作用的主要场所。
细胞质基质|cytoplasmic matrix,cytomatrix
细胞质基质是指在动物细胞的细胞质中,除去可分辨的细胞器以外的胶状物质。它是细胞质的基本组分,为细胞内各种细胞器提供悬浮和活动的液体环境。
胞间层|middle lamella
胞间层是植物细胞壁的最外层结构,又称中层,主要化学成分为果胶。它位于相邻细胞之间,为相邻细胞所共有,具有将相邻细胞粘连在一起的连接功能。胞间层可在酶、酸或碱的作用下分解,导致相邻细胞彼此分离,如果实成熟时果胶水解使果肉细胞离散。
白色体|leucoplast
白色体是质体的一种,不含色素,因此无色。它广泛存在于植物的贮藏细胞中,如子叶、胚乳、块茎和块根等。
管胞|tracheid
管胞是植物输导组织中运输水分和无机盐的管状死细胞,主要存在于蕨类植物和裸子植物的木质部中,是大多数此类植物唯一的输导水分和无机盐的组织。管胞由长形、两端锥尖的细胞构成,成熟时原生质体消失,仅留木质化加厚的细胞壁,形成中空管道,通过纵向连接实现长距离运输。
四分体|tetrad
四分体是指在减数第一次分裂前期,同源染色体经联会配对后形成的结构,因其包含一对同源染色体共4条染色单体而得名。在粗线期,四分体中的非姐妹染色单体之间可发生DNA片段交换,导致基因重组。中期Ⅰ,四分体在纺锤体牵引下排列于赤道面上;后期Ⅰ同源染色体分开,四分体解体。
有色体|chromoplast
有色体是植物细胞中质体的一种类型,常分布于植物的花、果实和根中。其色素组成仅为胡萝卜素和叶黄素,不含叶绿素。
愈伤组织|callus
愈伤组织是植物组织培养中由外植体细胞脱分化形成的未分化的薄壁细胞团,具有持续分裂能力。在生长素与细胞分裂素浓度相近的培养基中可保持不分化的愈伤组织状态,通过调节两种激素的浓度比可诱导其再分化为根、芽或完整植株。
后含物|ergastic substance
后含物是指植物细胞代谢过程中产生的贮藏物质和代谢产物,主要包括淀粉粒、糊粉粒或蛋白体、脂肪与油、液泡中的盐类晶体以及某些有机化合物。这些物质是植物细胞生命活动的产物,贮存在细胞不同部位,如淀粉粒贮于造粉体,蛋白质常以糊粉粒形式存在于种子胚乳,脂肪和油由造油体合成,晶体多出现在液泡中。
坏死性死亡|necrotic death
坏死性死亡是指在外界有害因素(如损伤、毒素、缺氧等)作用下发生的非程序性细胞死亡,常表现为细胞肿胀、膜破裂及内容物释放,并可引发炎症反应。
输导组织|vascular tissue
输导组织是植物体中承担物质和水分长距离运输的主要组织,由长管状细胞构成,在植物体内形成相互贯穿的输导系统。根据运输成分不同,可分为运输水分和无机盐的导管和管胞,以及运输有机物的筛管和伴胞或筛胞。导管存在于被子植物木质部,由死细胞纵向连接,端壁具穿孔;管胞是多数蕨类植物和裸子植物唯一的输导水分组织。筛管存在于被子植物韧皮部,由无核活细胞纵向连接,旁有伴胞;筛胞是蕨类植物和裸子植物韧皮部中运输有机物的单个活细胞。
树脂道|resin canal
树脂道(resin canal)是存在于植物体内的内分泌结构,由一层上皮细胞围成腔道,上皮细胞能分泌树脂并积聚于腔内,上皮细胞外常有一层纤维构成的鞘包被,起保护和支持作用。
包膜粒|peplomer
包膜粒是某些病毒包膜表面的突起结构,由糖蛋白组成,具有抗原性,能够识别并结合宿主细胞表面的受体,介导病毒侵入。
表皮组织|epidermal tissue
表皮组织是覆盖于植物体表面、来源于原表皮的初生保护组织,通常由一层排列紧密的活细胞构成。其细胞多呈扁平砖形,一般不含叶绿体,外壁常角质化并具角质膜,可有效减少水分蒸腾并抵御外界侵害。表皮还包含气孔器和表皮毛等附属结构,气孔器可调节气体交换,表皮毛具保护功能。细胞间除气孔外无间隙,部分细胞可含花色素苷等代谢产物。
导管分子|vessel element
导管分子是组成被子植物木质部中导管的每一个长管状死细胞。其细胞壁发生次生加厚并木质化,成熟时原生质体解体消失,形成中空结构。相邻导管分子之间的端壁局部解体形成单穿孔或复穿孔,以此纵向连接构成导管。
导管|vessel
导管是普遍存在于被子植物木质部中的输导组织,由多个长管状、细胞壁木质化的死细胞(导管分子)纵向连接而成。导管分子成熟过程中原生质体解体,端壁形成单穿孔或复穿孔,成为中空管道。导管的主要功能是进行水分和无机盐的长距离运输。
顶质体|apicoplast
顶质体是顶复虫(如疟原虫)细胞内保留的特化质体,起源于与红藻类似的二次内共生事件。该细胞器丧失了光合作用能力,但仍存在于这些寄生原生生物中,可能参与关键的代谢过程,是顶复虫的重要特征。
核糖|ribose
核糖是一种五碳糖(戊糖),是核糖核酸(RNA)分子中核苷酸的组成成分。在核苷酸中,核糖的一端连接磷酸基团,另一端连接含氮碱基。与DNA中的脱氧核糖不同,核糖特异地存在于RNA中。
嵴|crista
嵴是线粒体内膜向内折叠形成的结构。它的存在显著扩大了内膜与基质的接触面积,为有氧呼吸的相关反应提供场所。嵴的表面分布着许多带柄的球状小体,即线粒体基粒(ATP合成酶复合体),参与ATP的合成。
节后纤维|postganglionic fiber
节后纤维是指内脏传出神经系统中,由外周神经节发出并直接分布到效应器(如内脏、腺体等)的神经纤维。它是自主神经(交感神经和副交感神经)传出通路的第二级纤维,与节前纤维形成突触后,将神经冲动传至靶器官,调节内脏活动。
节前纤维|preganglionic fiber
节前纤维是指内脏神经系统中,由中枢神经系统发出并到达自主神经节的神经纤维。它与节后纤维相对,后者由神经节发出到达效应器。节前纤维是节前神经元轴突的延伸,负责将神经冲动由中枢传递至外周神经节。
类囊体膜|thylakoid membrane
类囊体膜是叶绿体内部扁平的囊状结构类囊体(thylakoid)的膜,这些类囊体有规律地堆叠形成基粒。光合作用所需的色素(如叶绿素、类胡萝卜素)和电子传递系统均有序排列在类囊体膜上,光系统等功能单位也定位于此,从而为光反应提供了反应面积并完成光能捕获与能量转化。
壳粒|capsomere
壳粒是构成病毒衣壳的形态学亚单位,由少数几种多肽链聚集而成,在电镜下呈可见的结构单元。
永久组织|permanent tissue
永久组织,也称成熟组织,是由分生组织细胞分化而来,失去分裂能力并拥有特定形态结构与生理功能的植物组织。该类组织包括薄壁组织、保护组织、机械组织、输导组织和分泌结构等,各自执行不同的生理功能,共同构成植物体的各种永久性结构。
保护组织|protective tissue
保护组织是覆盖在植物体表面、对植物体起保护作用的组织,由一层或数层细胞构成。其主要功能包括避免水分过度蒸腾、抵御风雨和病虫害侵害、防止机械或化学损伤以及调节植物与环境的气体交换。根据来源和形态结构,保护组织可分为初生保护组织(即表皮)和次生保护组织(即周皮)。
成熟组织|mature tissue
成熟组织是由分生组织衍生的大部分细胞经过分化后形成的、丧失分裂能力并具有特定形态结构和生理功能的植物组织。根据功能不同,成熟组织分为薄壁组织、保护组织、机械组织、输导组织和分泌结构,它们各司其职、相互协作,共同构成植物体内的永久组织系统。
超微结构|ultrastructure
超微结构是指在光学显微镜下无法分辨,需借助电子显微镜才能观察到的细胞内部的细微结构,包括细胞膜、细胞器、细胞核等的亚显微构造。
初生壁|primary wall
初生壁是植物细胞在生长、体积增大和停止生长前所形成的细胞壁层,位于胞间层内侧。其主要成分为纤维素、半纤维素、果胶和糖蛋白,厚度一般为1~3 nm,比较薄且柔软。初生壁中的果胶可随细胞增大而延展,适应细胞生长;多数细胞停止生长后,初生壁成为永久的壁层,有些细胞则在其内侧继续沉积次生壁。
初生壁细胞|primary parietal cell
初生壁细胞是植物花药发育过程中,由孢原细胞经平周分裂形成的外层细胞,也称周缘细胞,位于造孢细胞的外侧,参与花药壁的形成。
初生纹孔场|primary pit field
初生纹孔场是植物细胞初生壁上局部薄而凹陷的区域,分布有许多小孔,胞间连丝由此穿过。在次生壁形成时,未被次生壁覆盖的初生纹孔场可发育为纹孔,一个初生纹孔场常形成多个纹孔。它为胞间连丝和纹孔的发育提供场所,间接参与细胞间通信与水分运输。
穿孔板|perforation plate
穿孔板是导管分子端壁上的区域,在导管成熟过程中,相邻导管分子之间的端壁局部解体,形成大的单穿孔或由数个穿孔组成的复穿孔,成为水分和无机盐纵向运输的通道。
垂周分裂|anticlinal division
垂周分裂是与平周分裂相对的细胞分裂方式,在植物茎尖分生组织中,表面细胞发生垂周分裂,与内部细胞的各向分裂协同,参与叶原基的形成。
次生壁|secondary wall
次生壁是植物细胞停止体积增长后,在初生壁内侧(质膜与初生壁之间)继续沉积增厚形成的细胞壁层。其形成使细胞壁加固,增强机械支持和保护功能。
通气组织|aerenchyma
通气组织是薄壁组织的一种类型,其细胞间隙发达,形成相互贯通的气道或气腔,在植物体内构成一个通气系统。
脱分化|dedifferentiation
脱分化是指已分化的成熟组织或细胞失去其原有的结构与功能,重新获得分裂能力的过程。它常见于植物次生生长中,如薄壁组织等成熟组织经脱分化形成次生分生组织,或根中柱鞘细胞与原形成层细胞脱分化后参与维管形成层的发生。
无丝分裂|amitosis
无丝分裂是细胞分裂的一种简单、快速的方式,常见于某些低等生物或高等生物的特定组织。该过程不形成纺锤体,也无染色体的凝集和分离。一般先是细胞核伸长并从中部缢裂为两个子核,随后整个细胞从中部缢裂成两个子细胞。
原分生组织|promeristem
原分生组织是由胚性原始细胞及其衍生细胞组成的分生组织,位于根和茎的顶端,属于狭义的顶端分生组织。其细胞具有持久而旺盛的分裂能力,在植物一生中始终保持胚性。原分生组织衍生的细胞部分分化为初生分生组织,进而形成各种成熟组织,是植物体所有组织的最终来源。
原生质体|protoplast
原生质体是由细胞膜包围的原生质分化为细胞质和细胞核所构成的结构单位。植物细胞由原生质体和细胞壁两部分组成,原生质体包括细胞膜、细胞质和细胞核,是细胞生命活动的执行部分。
再分化|redifferentiation
再分化(redifferentiation)是指已经分化的细胞在脱分化之后,重新进行细胞分裂并分化成不同类型细胞、组织或器官的过程。在植物组织培养中,外植体细胞经脱分化形成愈伤组织,后者在一定条件下可再分化出根、芽等器官,最终形成完整植株。该过程反映了植物细胞的全能性,是基因选择性表达的结果。
细胞壁|cell wall
细胞壁是植物细胞区别于动物细胞的显著结构,是包被在原生质体外的一层坚硬壁层。其主要化学成分为纤维素、半纤维素、果胶和蛋白质等,纤维素微原纤维埋藏在多糖和蛋白质基质中,赋予壁坚固性。结构上从外至内分为胞间层、初生壁和次生壁三层,胞间层富含果胶,黏合相邻细胞。细胞壁具有保护细胞、维持细胞形状、防止过量吸水以及使植株抵抗重力挺立的功能。
细胞膜|cell membrane
细胞膜又称为质膜,是包裹在细胞质表面的一层薄膜。其主要成分为脂质、蛋白质和糖类,电镜下呈“暗—明—暗”三层结构,即中间的磷脂双分子层和两侧的蛋白质,符合流动镶嵌模型。细胞膜具有选择透过性,能将细胞与外界环境分隔,维持相对稳定的内环境,并通过膜上的受体参与细胞识别和信息传递,还可调控细胞壁微纤丝的合成与聚集。
植物组织|plant tissue
植物组织是由来源相同、执行同一功能的一种或多种类型细胞集合而成的结构单位,是植物体内细胞生长和分化的产物。可分为分生组织和成熟组织,其中成熟组织包括薄壁组织、保护组织、机械组织、输导组织和分泌结构。各种组织既各司其职,又互相联系,相互协作形成器官,进而构成完整、统一的植物体。
中层|middle lamella
中层即胞间层,是植物细胞壁的最外层,主要由果胶质构成,能将相邻细胞连接在一起,是相邻细胞共有的一层,起连接相邻细胞、维持组织整体性的作用。
贮藏组织|storage tissue
贮藏组织是薄壁组织的一种类型,由体积较大的活细胞组成,细胞内储存大量营养物质即后含物,如淀粉粒、糊粉粒、脂肪与油等。它承担植物的贮藏功能,主要分布于根、茎、子叶、胚乳及果实肉中,甘薯块根、马铃薯块茎等富含该组织。
贮粉室|pollen chamber
贮粉室是裸子植物胚珠珠孔端的一个空腔,用于接收并暂时贮存花粉粒,为花粉萌发和受精做准备。
贮水组织|water-storing tissue
贮水组织是薄壁组织的一种类型,由具有贮水功能的薄壁细胞组成,主要执行水分贮藏作用。
转输组织|transfusion tissue
转输组织是裸子植物叶中包围在维管束外面的一种特殊维管组织,常见于松针叶等针形叶中,属于维管组织的组成部分。