正文 第一章植物細胞與染色體(1 / 3)

知識目標:

●掌握細胞結構與功能,特別是染色體的形態、類型與結構。

●掌握主要作物染色體的染色體數目。

●掌握有絲分裂和減數分裂的過程、特點、意義及二者的區別。

●了解植物配子形成、授粉、受精與種子形成。

●了解無融合生殖和植物生活史。

技能目標:

●學會用顯微鏡觀察細胞構造。

●學會用顯微鏡觀察識別染色體的形態、類型、結構與數目。

●學會用顯微鏡觀察有絲分裂和減數分裂過程。

●能夠正確區分有性世代和無性世代。

●學會植物花粉母細胞減數分裂的製片方法。

第一節植物細胞的主要結構與功能

植物細胞是植物體結構和生命活動的基本單位。植物細胞也是遺傳的基本單位,並具有遺傳的全能性,所有的植物,不論低等的或高等的,都是由細胞構成的。

一、細胞結構

植物細胞是由細胞壁、細胞膜、細胞質和細胞核四部分組成。

1.細胞壁

在植物細胞外圍有一層由纖維素和果膠質等物質構成的細胞壁,對植物的細胞和植物體起著保護和支架的作用。植物細胞之間,有許多胞間連絲相連,有利於細胞間物質的交換。

2.細胞膜

細胞膜是細胞壁以內包被細胞原生質的一層薄膜。它的主要功能在於能主動而有選擇地通透某些物質,既能阻止細胞內許多有機物質的滲出,同時又能調節細胞外一些營養物質的滲入。此外,質膜對物質運輸、信息傳遞、能量轉換、代謝調控、細胞識別等方麵,都具有重要的作用。

3.細胞質

細胞質是在細胞膜內環繞著細胞核外圍的原生質,是含有許多蛋白質、脂肪、電解質和各種細胞器的膠體溶液。細胞器是指細胞質中具有一定形態、結構和功能的物體。主要包括:線粒體、質體、核糖體、內質網、高爾基體、中心體、溶酶體和液泡等。

現已肯定,線粒體、葉綠體、核糖體和內質網等具有重要的遺傳功能。

體)和光滑型(無核糖體)兩種。內質網主要是轉運蛋白質合成的原料和最終合成產物的通道。

4.細胞核

在生物界中,一些生物,如細菌和藍藻,其細胞中由於沒有核膜,不能把核物質和細胞質分開,看不到核結構,這樣的細胞稱為原核細胞。這些生物被稱為原核生物。而其他生物細胞的核物質被核膜包被在細胞質裏,故稱為真核細胞。除了原核生物以外的所有高等植物、動物,以及單細胞藻類、真菌和原生動物統稱真核生物。

真核生物的細胞核由核膜、核液、核仁和染色質四部分組成。

核膜:為一雙層膜,將細胞質和細胞核分開。膜上有核孔,是核與質間物質交流的通道。在細胞分裂過程中,核膜發生解體和重建。

核液:是核內的低電子密度的細小顆粒和微細纖維。核仁和染色質即在其中。

核仁:為細胞核內一個或幾個折光率很強的球狀顆粒,主要由RNA和蛋白質組成。一般認為它與核糖體的合成有關,是核內蛋白質合成的主要場所。

染色質:在尚未分裂的細胞核中,易於被堿性染料染色的纖細的網狀物。而在細胞分裂時,染色質便逐漸螺旋化而卷縮成一定數目和形態的染色體。染色質與染色體是同一物質在細胞分裂過程中所表現的不同形態。染色體具有特定的形態結構,能夠自我複製,是核內遺傳物質的主要載體。

二、染色體的形態大小與類型

(一)染色體的形態

染色體是指細胞分裂時細胞核中能被一些堿性染料染色的具有特定的形態結構和數目的線狀體。

在細胞分裂過程中,染色體的形態和結構表現一係列規律性的變化,其中以有絲分裂的中期表現得最典型。因為這個階段的染色體最粗最短,並分散地排列在赤道板上,所以,此期是進行染色體形態與數目鑒定的最佳時期。

每個染色體都有一個著絲點和被著絲點分開的兩個臂。

著絲點是指細胞分裂時染色體連接紡錘絲的區域,不能被堿性染劑染色,主要由蛋白質組成。在細胞分裂過程中,著絲點對染色體向兩極牽引具有決定性的作用。如果某一染色體發生斷裂而形成染色體斷片,則缺失了著絲點的染色體斷片將不能正常地隨著細胞分裂而分向兩極,因而常會丟失。反之,具有著絲點的染色體斷片將不會丟失。

主縊痕是著絲點所在的區域。次縊痕是在某些染色體的一個或兩個臂上的染色較淡的縊縮部位。隨體是次縊痕末端的圓形突出體。次縊痕的位置是相對恒定的,通常在短臂的一端。這也是識別染色體的重要標誌。染色體的次縊痕一般具有組成核仁的特殊功能,在細胞分裂時,它常常緊密聯係著一個折光率很強的核仁。

(二)染色體的大小

不同物種和同一物種的染色體之間大小差異都很大。染色體的大小主要指長度而言,同一物種的染色體寬度大致相同。一般染色體長度為0.2~50.0μm,寬度為0.2~2.0μm。一般情況下,染色體數目少的則體積較大,植物染色體大於動物染色體,單子葉植物染色體大於雙子葉植物染色體。

(三)染色體的類型

根據染色體長度和著絲點位置不同,把染色體分為以下幾類。

1.中間著絲點染色體

兩臂大致等長,著絲點位於染色體中間的染色體,在細胞分裂後期表現為V形;

2.近中著絲點染色體

一個長臂和一個短臂,著絲點偏向染色體一端的染色體,在細胞分裂後期表現為L形;

3.近端著絲點染色體

一個長臂和一個極短臂,著絲點靠近染色體末端的染色體,在細胞分裂後期表現為棒狀;

4.粒狀染色體

染色體的兩臂都極其粗短,表現為粒狀。

各種生物的染色體形態結構不僅是相對穩定的,而且數目一般是成對存在的,這種形態和結構相同的一對染色體,稱為同源染色體;而形態結構不同的各對染色體之間,則互稱為非同源染色體。例如水稻共有12對同源染色體,這12對同源染色體彼此間互稱為非同源染色體。

三、染色體的數目

不同植物的染色體數目不同。玉米為20條,大豆為40條。各物種間的染色體數目往往差異很大。少的隻有幾條;多的達100多條;甚至近千條。植物中,被子植物常比裸子植物的染色體數目多些。但是,染色體數目的多少與該物種的進化程度一般並無關係。某些低等生物可比高等生物具有更多的染色體,或者相反。但是染色體的數目和形態特征對於鑒定係統發育過程中物種間的親緣關係,特別是對植物近緣類型的分類,具有重要的意義。

同種植物的染色體數目都是恒定的。而且他們在體細胞中是成對的,用"2n"表示;在性細胞中是成單的,用"n"表示。也就是說,生物的體細胞染色體數目是其性細胞的兩倍。例如,水稻體細胞染色體數為2n=24,性細胞染色體數為n=12;普通小麥2n=42,n=21;人類2n=46,n=23。由此可見,根據上述同源染色體的概念,體細胞中成雙的各對同源染色體實際上可以分成兩套染色體。而在減數分裂以後,其雌雄性細胞將隻留存一套染色體。