植物細(xì)胞周期與增值、細(xì)胞生長(zhǎng)分化

1、第1章 植物細(xì)胞與組織,第2節(jié) 植物細(xì)胞的增殖 2.1 細(xì)胞周期及其概念 2.2 有絲分裂 2.3 無絲分裂 2.4 減數(shù)分裂第3節(jié) 植物細(xì)胞的生長(zhǎng)與分化 3.1 細(xì)胞生長(zhǎng) 3.2 細(xì)胞分化,第2節(jié) 植物細(xì)胞的增殖,

2、植物細(xì)胞通過分裂進(jìn)行繁殖,繁殖是生物或細(xì)胞形成新個(gè)體或新細(xì)胞的過程。 繁殖過程包括：細(xì)胞生長(zhǎng)、DNA復(fù)制和細(xì)胞分裂，從而形成組織，組織構(gòu)成各種器官。 因此細(xì)胞分裂對(duì)植物的生活和后代繁衍具有重要意義。,1.2.1 植物細(xì)胞周期及概念,持續(xù)分裂的細(xì)胞從結(jié)束一次分裂開始，到下一次分裂完成為止所經(jīng)過的全部歷程，叫細(xì)胞周期，完整的細(xì)胞周期包括間期和分裂期。,(1) 間 期,前一次分裂結(jié)束到下一次分裂開始的一段時(shí)間。間期細(xì)胞

3、進(jìn)行著復(fù)雜的細(xì)胞活動(dòng)，為細(xì)胞分裂作準(zhǔn)備。 根據(jù)間期不同時(shí)間段合成的物質(zhì)不同，又可分為三個(gè)時(shí)期： . DNA合成前期（G1）：前一次分裂結(jié)束開始到合成DNA以前的間隔時(shí)期。 主要特征：細(xì)胞代謝活躍，細(xì)胞體積增大，各種細(xì)胞器、大分子化合物、膜系統(tǒng)合成旺盛，但DNA含量穩(wěn)定為2C，各染色體只由一條DNA分子的染色單體組成。,.DNA合成期（S期）,S期發(fā)生染色體復(fù)制，DNA含量比G1期增加一倍，組蛋白也增加一倍

4、，而且DNA與組蛋白組合。,.DNA合成后期（G2期）,與進(jìn)入M期進(jìn)行多種結(jié)構(gòu)和功能的準(zhǔn)備有關(guān)，主要合成紡錘體微管蛋白和RNA等，每條染色體由2條完全相同的染色單體組成。,細(xì)胞分裂期的核分裂與胞質(zhì)分裂概念,核分裂（karyokinesis） 母細(xì)胞核一分為二，產(chǎn)生2個(gè)形態(tài)上和遺傳上相同的子細(xì)胞核的過程。胞質(zhì)分裂（cytokinesis） 母細(xì)胞在二個(gè)子細(xì)胞核間形成新的細(xì)胞壁分隔成2個(gè)子細(xì)胞

5、的過程。,細(xì)胞周期的運(yùn)轉(zhuǎn)始終沿著G1? S ? G2 ? M 的順序進(jìn)行，這是一個(gè)十分有序的基因表達(dá)過程。,,2.2 有絲分裂,有絲分裂是最常見的體細(xì)胞分裂方式。 根據(jù)分裂過程中不同時(shí)間段的主要特征不同，劃分成前、中、后、末4個(gè)時(shí)期。,2.2.1 核分裂,前期 核內(nèi)絲狀染色質(zhì)逐漸凝縮變短、變粗，形成形態(tài)上可以辨認(rèn)的結(jié)構(gòu)——染色體，核仁溶解，核膜破裂、消失，分裂極確定，紡垂體開始形成。,(2)

6、中期,主要特征是紡錘體形成, 染色體的著絲點(diǎn)排列在赤道板上。當(dāng)核膜瓦解后，由紡錘絲構(gòu)成的紡錘狀構(gòu)象—紡錘體（spindle）變得非常明顯。,紡錘絲（spindle fiber）類型：,絲粒微管：又叫動(dòng)力微管、染色體牽絲,它的一端與紡錘體極連接，另一端結(jié)合到染色體著絲點(diǎn)上特異的蛋白復(fù)合體著絲粒（kinetochore)上，對(duì)染色體的移動(dòng)有重要的意義。,極微管（polar microtubule）,又稱連續(xù)絲，或稱極間微管，它們不與著絲點(diǎn)連

7、接，而是從紡錘體的一極直接延伸到另一極，少量連續(xù)絲較短。,絲粒微管的功能,染色體由于絲粒微管的牽引，排列于紡錘體的中部，并使染色體的著絲點(diǎn)部分位居赤道面上。中期是細(xì)胞染色體記數(shù)最方便的時(shí)期 秋水仙素能破壞紡錘體.,(3) 后期,由于絲粒微管末端的解聚和極微管的延長(zhǎng)，赤道板上每條染色體上的2個(gè)染色單體在著絲點(diǎn)處裂開，分成兩組獨(dú)立的子染色體（daughter chromosome），分別朝向相反的兩極運(yùn)動(dòng)。,細(xì)胞板,(4)

8、 末期,兩組子染色體到達(dá)兩極；紡錘體解體，染色體成為密集的一團(tuán)，并開始解螺旋，逐漸變成細(xì)長(zhǎng)分散的染色絲；核膜、核仁重新出現(xiàn)，形成子細(xì)胞核。 至此，S期復(fù)制的遺傳物質(zhì)被均勻地分配在兩個(gè)子核中，核分裂結(jié)束。,2.2.2 胞質(zhì)分裂,胞質(zhì)分裂通常發(fā)生在核分裂后期、染色體接近兩極時(shí)開始。 兩極子核間殘留的微管相對(duì)成圓盤狀排列，構(gòu)成一桶狀的結(jié)構(gòu)，形成成膜體（phragmoplast）,一些小

9、泡聚集在赤道面上融合成細(xì)胞板，細(xì)胞板在成膜體的引導(dǎo)下向外生長(zhǎng)直至與母細(xì)胞的側(cè)壁相連，將母細(xì)胞質(zhì)一分為二完成胞質(zhì)分裂。 有絲分裂可保證物種的遺傳穩(wěn)定性。,有絲分裂示意圖,有絲分裂示意圖,根尖分生區(qū)細(xì)胞分裂細(xì)胞圖,2.3 無絲分裂,又叫直接分裂（direct division）.細(xì)胞分裂時(shí)，核伸長(zhǎng)，中部縊縮、變細(xì)、斷裂，形成2個(gè)子核，在子核間形成新壁而形成2個(gè)子細(xì)胞。,,,2.4 減數(shù)分裂,減數(shù)分裂是與有性生殖過程

10、密切相關(guān)的一種細(xì)胞分裂方式，其母細(xì)胞連續(xù)分裂2次，但DNA只復(fù)制1次，產(chǎn)生4個(gè)子細(xì)胞，子細(xì)胞只含母細(xì)胞一半的染色體數(shù)。 減數(shù)分裂復(fù)雜，分成減數(shù)分裂Ⅰ和減數(shù)分裂Ⅱ。,第一次減數(shù)分裂——減數(shù)分裂Ⅰ,前期Ⅰ：分成細(xì)線期、偶線期、粗線期、雙線期和終變期。,細(xì)線期 leptotene,細(xì)胞核中出現(xiàn)光學(xué)顯微鏡下可見的染色體，各染色體包括有2條染色單體。,偶線期 zygotene,分別來自父本和母本的同源染色體兩兩配對(duì)，即聯(lián)

11、會(huì)（synapsis）。,粗線期 pachyteng,配對(duì)后的染色體逐漸變粗變短的時(shí)期。,雙線期 diplotene,粗線期在縮短變粗的同時(shí)，成對(duì)的同源染色體各自縱裂，每一同源染色體形成2條染色單體，因而每對(duì)同源染色體含有兩對(duì)姊妹染色體，稱為“四分體”。 此期同源染色體絞纏在一起，發(fā)生交叉、扭合，交叉部位非姐妹染色單體發(fā)生斷裂，互換染色體片段，從而改變?cè)瓉淼幕蚪M合，使后代發(fā)生變異。,終變期 diakines

12、is,發(fā)生交換后的染色體更加縮短變粗，并移向核的四周，核仁、核膜逐漸消失，即為終變期。,中期Ⅰ,同源染色體成對(duì)地排列到赤道板上。,后期Ⅰ,由于紡錘絲的牽引，兩條同源染色體（內(nèi)含2條染色單體）從交叉處分別向細(xì)胞的兩極移動(dòng)，使細(xì)胞兩極各有一組染色體。,第二次分裂——減數(shù)分裂Ⅱ,在減數(shù)分裂Ⅰ形成的2個(gè)子細(xì)胞中，染色體的數(shù)目已經(jīng)減半，但由于每條染色體都已復(fù)制成2條染色單體，因此，子細(xì)胞的DNA含量并未減半。 減數(shù)分裂Ⅱ?qū)嶋H上

13、是一次有絲分裂，只是間期不再進(jìn)行DNA復(fù)制，前期也沒有前期Ⅰ復(fù)雜。最后產(chǎn)生4個(gè)單倍體的子細(xì)胞。,同源染色體從著絲點(diǎn)處分開,,減數(shù)分裂（1）,細(xì)線期,偶線期,粗線期,終變期,雙線期,第一次減數(shù)分裂中期,減數(shù)分裂（2）,第一次減數(shù)分裂后期,第一次減數(shù)分裂末期,第二次減數(shù)分裂前期,第二次減數(shù)分裂中期,第二次減數(shù)分裂后期,第二次減數(shù)分裂末期,減數(shù)分裂的生物學(xué)意義,1 保持物種的穩(wěn)定性 2 推進(jìn)物種的遺傳變異。,,3.1 植物細(xì)胞的

14、生長(zhǎng),指細(xì)胞體積和重量不可逆的增加，表現(xiàn)為細(xì)胞干重和鮮重增加的同時(shí)，細(xì)胞發(fā)生縱向的延長(zhǎng)或橫向的擴(kuò)展。 單細(xì)胞植物細(xì)胞的生長(zhǎng)就是個(gè)體的生長(zhǎng)，多細(xì)胞植物的生長(zhǎng)則依賴于細(xì)胞的生長(zhǎng)和細(xì)胞數(shù)量的增加。,第3節(jié) 植物細(xì)胞的生長(zhǎng)與分化,細(xì)胞生長(zhǎng)的機(jī)理,原生質(zhì)體的生長(zhǎng)： 細(xì)胞壁表面積的增加和加厚生長(zhǎng)：,影響細(xì)胞生長(zhǎng)的因素,遺傳因子：植物細(xì)胞的生長(zhǎng)有一定的限度。當(dāng)細(xì)胞生長(zhǎng)到一定大小時(shí)會(huì)自動(dòng)停止生長(zhǎng)；細(xì)胞最后的大小，

15、隨植物的種類和細(xì)胞的類型而異。 環(huán)境條件：細(xì)胞的生長(zhǎng)速度和大小也會(huì)受到環(huán)境條件的影響，如水分充足、營(yíng)養(yǎng)良好、溫度適宜時(shí)，細(xì)胞生長(zhǎng)迅速，體積也較大，表現(xiàn)為植株的根、莖生長(zhǎng)迅速，植株高大，葉寬而肥嫩；反之，細(xì)胞生長(zhǎng)緩慢、體積較小、植株矮小、葉小而薄。,,3.2 植物細(xì)胞的分化,植物個(gè)體發(fā)育過程中，來源相同的細(xì)胞，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上變得彼此互異的過程叫細(xì)胞分化（cell differentiation）。