植物学24植物细胞.ppt
第三节 细胞的增殖、生长与分化,繁殖是生物或细胞形成新个体或新细胞的过程。植物的生活和后代繁衍的基础是细胞分裂。细胞分裂有无丝分裂、有丝分裂、减数分裂等方式。一、细胞周期与细胞增殖从一次分裂结束开始，到下一次分裂完成的整个过程，称为细胞周期(cell cycle)。分裂期(M期或D期)和间期(interphase)。,第三节 细胞的增殖、生长与分化,（一）分裂间期1DNA合成前期(G1期)：准备期染色单体(chromatid)组成。G1期细胞极其活跃地合成RNA、蛋白质和磷脂等。2DNA合成期(S期)：合成DNA染色体复制，DNA含量比G1期增加一倍。3DNA合成后期或有丝分裂准备期(G2期)：每条染色体由两条完全相同的染色单体组成。,第三节 细胞的增殖、生长与分化,（二）分裂期：核分裂(karyokinesis)、胞质分裂(cytokinesis)（三）细胞周期的时间一个细胞周期的时间，在十几小时至几十小时之间，凡DNA含量高者，其细胞周期持续的时间愈长。G1、G2期长短变动大，S期最长，M期最短。（四）周期细胞、G0期细胞和终端分化细胞,第三节 细胞的增殖、生长与分化,二、有丝分裂(mitosis)又称间接分裂(indirect division)。分为核分裂(karyokinesis)和胞质分裂(cytokinensis)。一个细胞经过一次有丝分裂，产生染色体数目和母细胞染色体数目相同的两个子细胞。,第三节 细胞的增殖、生长与分化,（一）染色体和纺锤体1.染色体的结构染色单体着丝粒：异染色质动粒：蛋白质复合体,第三节 细胞的增殖、生长与分化,2.纺锤体(spindle)连续纺锤丝、极间微管染色体牵丝、动粒微管,第三节 细胞的增殖、生长与分化,（二）有丝分裂的过程1.细胞核分裂（1）前期(prophase)：核内的染色质凝缩成染色体，核仁解体，核膜破裂以及纺锤体形成。,第三节 细胞的增殖、生长与分化,(2)中期(metapnase)：中期是染色体排到赤道面上，纺锤体完全形成的时期。中期时便于计数染色体数目。,第三节 细胞的增殖、生长与分化,(3)后期(anaphase)：各个染色体染色单体分开，由赤道面移向细胞两极的时期。,第三节 细胞的增殖、生长与分化,(4)末期(telophase)：子染色体，变为染色质细丝，核膜、核仁出现，形成了两个子核。2.细胞质分裂染色体离开赤道面后变了形的纺锤体，称为成膜体(phragmoplast)。由高尔期体及内质网分离出来的小泡汇集到赤道面上，和成膜体的微管融合成为细胞板(cell plate)。细胞板逐渐离心扩展，直到和母细胞的壁接触，完成胞质分裂。经过核分裂和胞质分裂，一个母细胞成为两个子细胞，子细胞染色体的数目和母细胞的相同。,末期,第三节 细胞的增殖、生长与分化,三、减数分裂减数分裂(meiosis)是植物有性生殖过程中产生性细胞时进行的一种细胞分裂。减数分裂：包括两次连续的分裂，但其DNA只复制一次，一个母细胞经过减数分裂以后，形成4个子细胞，这样，每个子细胞染色体的数目(以N表示)比母细胞(2N)减少了一半。所以称为减数分裂。减数分裂也分为间期和分裂期。间期细胞进行DNA的复制，分裂期细胞进行两次连续的分裂。,第三节 细胞的增殖、生长与分化,(一)减数分裂的过程1.第一次分裂减数分裂：包括4个时期（1）前期(prophase)：可分为以下6个时期：前细线期(preleptotene)：核中染色体极细，已开始凝缩，出现螺旋丝。细线期(leptotene)：染色质经螺旋化，形成细长线状的染色体，每条染色体含有2条染色单体。细胞核和核仁增大，RNA含量增加一倍。,第三节 细胞的增殖、生长与分化,偶线期(合线期，zygotene)：同源染色体(一条来自父本，一条来自母本，两者的形状，大小很相似，而且基因顺序也相同的染色体)逐渐两两成对靠拢，进行准确的配对，这种现象称为联会(synapsis)(配对的染色体称为二价体)。,第三节 细胞的增殖、生长与分化,粗线期(pachytene)：染色体缩短变粗。二价体的数目为原来二倍体染色体数目的一半。每个二价体含有4条染色单体，也称为四联体(tetrad)。二价体中不同染色体的染色单体之间，可在若干相对应的位置上发生横断，并发生染色单体片段的互换和再结合，而另两条染色单体则不变。这种现象称为交换(crossing-over)。,第三节 细胞的增殖、生长与分化,双线期(diplotene)：染色体继续缩短变粗。配对的同源染色体彼此排斥并开始分离，但在染色单体之间发生交换的地方交叉点，仍然连接在一起。因此联会的染色体呈现出X、V、8、0等形状。,第三节 细胞的增殖、生长与分化,终变期(diakinesis)：染色体变得更为粗、短，染色体对常分散排列在核膜内侧.此期末，核膜、核仁相继消失，纺锤丝开始出现。,第三节 细胞的增殖、生长与分化,（2）中期(Metaphase)：成对的染色体(二价体)排列在细胞中部的赤道面上，纺锤体形成。,第三节 细胞的增殖、生长与分化,（3）后期(anaphase)：在纺锤丝的牵引下，二价体中两条同源染色体分开，分别移向两极。,中期后期,第三节 细胞的增殖、生长与分化,（4）末期(telophase)：染色体到达两极。此时有两种情形，核仁都不出现：有的植物染色体螺旋解体，重新出现核膜，形成两个子核，并在赤道面上形成细胞板，将母细胞分隔为两个仍连在一起的子细胞，称做二分体；另一些植物只形成一个2核细胞，染色体不发生解螺旋，胞质也不分裂，要等到第二次分裂末期才发生胞质分裂。,第三节 细胞的增殖、生长与分化,2.减数第二次分裂减数分裂减数第二次分裂与有丝分裂相似，也可分为4个时期。前期(prophase)：此期很短。已伸展的染色体又螺旋化缩短变粗，核膜再度消失，纺锤丝重新出现。,第三节 细胞的增殖、生长与分化,中期(metaphase)：染色体以着丝点排列在子细胞的赤道面上，纺锤体形成。,第三节 细胞的增殖、生长与分化,后期(anaphase)：着丝点分裂，染色单体彼此分离，在纺锤丝的牵引下分别移向两极。,第三节 细胞的增殖、生长与分化,末期(telophase)：移到两极的染色体解螺旋，核仁，核膜出现，各形成一个子核。同时细胞板出现，这样就形成4个子细胞四分体。,减数分裂与有丝分裂,第三节 细胞的增殖、生长与分化,(二)减数分裂的特点和意义1.减数分裂的特点：减数分裂只发生在植物的有性生殖过程中。减数分裂形成的子细胞染色体数目为母细胞的一半。减数分裂由两次连续的分裂完成，一个母细胞形成四个子细胞。减数分裂过程中发生了同源染色体的配对、交叉、互换等现象。,第三节 细胞的增殖、生长与分化,2.减数分裂的意义：减数分裂产生的子细胞染色体数目减为母细胞的一半，细胞内只有一组染色体，由此形成的精细胞及卵细胞也是单倍体。精、卵结合形成受精卵又恢复了亲代的染色体数目，这就使每一种植物的染色体数目保持了相对的稳定性，也就是在遗传上保持了物种的相对稳定性。减数分裂过程中，发生同源染色体间的交叉，即遗传物质的交换和重组，使后代出现了变异性。这对增强植物的适应能力，繁衍种族，都有重要意义。,第三节 细胞的增殖、生长与分化,四、无丝分裂无丝分裂(amitosis)是指间期核不经任何有丝分裂时期，直接分裂，形成差不多相等的两个子细胞。依据核的形态变化，可分为许多类型。如横缢、出芽等。,无丝分裂,第三节 细胞的增殖、生长与分化,五、生长和分化单细胞合子到由亿万个细胞构成的成年植株(一)植物细胞的生长细胞生长时，合成代谢旺盛，合成大量的新原生质，同时也出现许多中间产物和一些废物，从而，体积不断增大，重量也相应在增加。体积可增加几倍、几十倍，甚至更大。纤维细胞可增大几百倍、几千倍。细胞生长表现为体积和重量的增加。细胞生长和体积的大小，主要是受细胞本身遗传因子的控制。,第三节 细胞的增殖、生长与分化,(二)细胞的分化一般将多细胞有机体内的细胞在结构和功能上变成彼此互异的过程称为细胞分化(cytodifferentiation)。包括形态结构和生理生化上的分化。生理生化上的分化早于形态结构分化。细胞为什么会分化？是现代生物学研究领域中的一个重要问题。从生化研究的角度，相同遗传组成的细胞，合成特殊的、不同的蛋白质时，细胞就出现了分化。,第三节 细胞的增殖、生长与分化,细胞分化的原因：外界环境条件的诱导细胞在植物体的位置以及细胞间的相互作用细胞的极性化激素或化学物质,第三节 细胞的增殖、生长与分化,(三)细胞的全能性全能性即植物的大多数生活细胞，在适当条件下都能由单个细胞经分裂、生长和分化形成一个完整植株的现象或能力。,第三节 细胞的增殖、生长与分化,(四)极性和细胞不等分裂器官分化的极性现象。一个细胞，也可能有极性，如合子，其细胞质及其细胞器的分布是不均匀的。极性引起不等分裂(unequal division)：根毛母细胞和气孔保卫细胞的母细胞，都进行不等分裂，产生大小不同的两个子细胞，其小细胞分化成为根毛或保卫细胞。单核花粉粒核的不等分裂，形成一个大的营养细胞和一个小的生殖细胞。,
