植物细胞生理基础

1、关于植物细胞生理基础现在学习的是第一页，共65页1.1 细胞与生物分子1.1.1 植物生命的分子基础现在学习的是第二页，共65页细胞是生物体的基本结构单元细胞是生物体的基本结构单元 由于细胞的发现，我们不仅知道一切高等有机由于细胞的发现，我们不仅知道一切高等有机体都是按照一个共同规律发育和生长的，而且通体都是按照一个共同规律发育和生长的，而且通过细胞的变异，能改变自己，向更高的发育道路过细胞的变异，能改变自己，向更高的发育道路迈进。迈进。 细胞是组成生物体的基本结构单元细胞是组成生物体的基本结构单元，是生物体进行，是生物体进行代代 谢、能量转换、遗传以及其它生理活动的谢、能量转换、遗传以及其它

2、生理活动的基本场所基本场所。 恩格斯把细胞学说、能量守恒和转换定律、达尔文进恩格斯把细胞学说、能量守恒和转换定律、达尔文进化化 论一起誉之为论一起誉之为1919世纪自然科学的三大发现。世纪自然科学的三大发现。现在学习的是第三页，共65页细细胞胞的的基基本本构构成成现在学习的是第四页，共65页植物体的组成植物体的组成现在学习的是第五页，共65页1.1.2 生命的介质水生命的介质水1.1.2.1 水的分子结构特点水的分子结构特点This view of the earth from space shows that most of the planets surface is covered wi

3、th water. The seas, where living organisms probably first arose, are today the habitat of countless modern organisms.现在学习的是第六页，共65页现在学习的是第七页，共65页1.1.2.2 水的理化性质与细胞生命活动水的理化性质与细胞生命活动（1）水的比热容高、）水的比热容高、汽化热大汽化热大一个水分子可以与另外一个水分子可以与另外4个水分子形成氢键，比热较大个水分子形成氢键，比热较大 ，调节气，调节气温的良好介质。温的良好介质。现在学习的是第八页，共65页（2）水的内聚力、附着

4、力和表面张力大）水的内聚力、附着力和表面张力大克服重力的影响而形克服重力的影响而形成连续水柱而不中断成连续水柱而不中断现在学习的是第九页，共65页（3）水是很好的溶剂）水是很好的溶剂 现在学习的是第十页，共65页现在学习的是第十一页，共65页（5）水是无色透明液体）水是无色透明液体 （6）水的不可压缩性）水的不可压缩性细胞内所引起的静水压与植物气孔开闭、叶片运动、细胞内所引起的静水压与植物气孔开闭、叶片运动、保持植株固有的姿态等方面均有密切关系。保持植株固有的姿态等方面均有密切关系。 现在学习的是第十二页，共65页1.1.3 高等植物细胞的特点高等植物细胞的特点根据细胞的进化程度，可将其分为两

5、大类型：根据细胞的进化程度，可将其分为两大类型：原原核细胞核细胞(prokaryotic cell)和真核细胞和真核细胞(eukaryotic cell)。 现在学习的是第十三页，共65页细菌和蓝藻是原核细胞的典型代表细菌和蓝藻是原核细胞的典型代表真核生物真核生物(eukaryote)，包括了绝大多数单细胞生，包括了绝大多数单细胞生物与全部的多细胞生物物与全部的多细胞生物 每个人体内大约有每个人体内大约有500种不同细菌，人类消化种不同细菌，人类消化道就含有将近道就含有将近2.04公斤细菌公斤细菌现在学习的是第十四页，共65页现在学习的是第十五页，共65页植物细胞的模式图植物细胞的模式图现在学

6、习的是第十六页，共65页大液泡、叶绿体和细胞壁大液泡、叶绿体和细胞壁是植物细胞区是植物细胞区别于动物细胞的三大结构特征别于动物细胞的三大结构特征 现在学习的是第十七页，共65页植物细胞的主要结构植物细胞的主要结构 现在学习的是第十八页，共65页1.2 细胞壁与生物膜细胞壁与生物膜1.2.1 细胞壁细胞壁1.2.1.1 细胞壁的结构细胞壁的结构典型的细胞壁是由胞间层典型的细胞壁是由胞间层(intercellular layer)、初生壁、初生壁(primary wall)以及次生壁以及次生壁(secondary wall)组成组成 。现在学习的是第十九页，共65页S1 次生壁外层；次生壁外层；

7、S2 次生壁中层；次生壁中层； S3 次生壁内层；次生壁内层； CW1 初生壁；初生壁； ML 胞间层胞间层 现在学习的是第二十页，共65页细胞在分裂时，最初形成的一层是由果胶质组成细胞在分裂时，最初形成的一层是由果胶质组成的细胞板的细胞板(cell plate)，它把两个子细胞分开，这，它把两个子细胞分开，这层就是胞间层（层就是胞间层（ML）。）。 初生壁初生壁 半纤维素、果胶质以及结构蛋白半纤维素、果胶质以及结构蛋白 次生壁次生壁 纤维素、木质素纤维素、木质素 现在学习的是第二十一页，共65页1.2.1.2细胞壁的化学组成细胞壁的化学组成构成细胞壁的成分中，构成细胞壁的成分中，90%左右是

8、多糖，左右是多糖，10%左左右是蛋白质、酶类以及脂肪酸等右是蛋白质、酶类以及脂肪酸等 现在学习的是第二十二页，共65页1.纤维素纤维素 纤维素纤维素(cellulose)是植物细胞壁的主要成分，是植物细胞壁的主要成分，它是由它是由1 00010 000个个-D-葡萄糖残基以葡萄糖残基以-1,4-糖苷键相糖苷键相连的无分支的长链。连的无分支的长链。 存在于细胞壁中的纤维素是自存在于细胞壁中的纤维素是自然界中最丰富的多糖然界中最丰富的多糖 现在学习的是第二十三页，共65页2.半纤维素半纤维素 半纤维素半纤维素(hemicellulose)往往是指除纤维素和往往是指除纤维素和果胶物质以外的，溶于碱的

9、细胞壁多糖类的总称。果胶物质以外的，溶于碱的细胞壁多糖类的总称。 3.果胶类果胶类 果胶物质是由半乳糖醛酸组成的多聚体，使相邻的细果胶物质是由半乳糖醛酸组成的多聚体，使相邻的细胞粘合在一起，分为果胶酸、果胶和原果胶。胞粘合在一起，分为果胶酸、果胶和原果胶。 4.木质素木质素 木质素木质素(lignin)不是多糖，是由苯基丙烷衍生物的不是多糖，是由苯基丙烷衍生物的单体所构成的聚合物。单体所构成的聚合物。 5.蛋白质与酶蛋白质与酶 细胞壁中最早被发现的蛋白质是伸展蛋白细胞壁中最早被发现的蛋白质是伸展蛋白(extensin)，它是一类富含羟脯氨酸的糖蛋白，它是一类富含羟脯氨酸的糖蛋白(hydroxy

10、prolinerich glycoprotein,HRGP) 。现在学习的是第二十四页，共65页6.矿质矿质 细胞壁的矿质元素中最重要的是钙。细胞壁的矿质元素中最重要的是钙。 细胞壁的形成细胞壁的形成 细胞壁的形成是多种细胞器配合作用的结果。细胞壁的形成是多种细胞器配合作用的结果。 新细胞壁的形成开始于细胞分裂的晚后期或早期。新细胞壁的形成开始于细胞分裂的晚后期或早期。 细胞壁的形成是在生细胞壁的形成是在生活细胞分裂、成长以活细胞分裂、成长以至分化的过程中逐步至分化的过程中逐步完成的。完成的。 现在学习的是第二十五页，共65页1.2.1.3细胞壁的功能细胞壁的功能1.维持细胞形状，控制细胞生长

11、维持细胞形状，控制细胞生长 2.物质运输与信息传递物质运输与信息传递 细胞壁允许离子、多糖等小分子和低分子量的蛋白质通过，而将大细胞壁允许离子、多糖等小分子和低分子量的蛋白质通过，而将大分子或微生物等阻于其外。分子或微生物等阻于其外。细胞壁也是化学信号细胞壁也是化学信号(激素、生长调节剂等激素、生长调节剂等)、物理信号、物理信号(电波、压力等电波、压力等)传递的介质与通路传递的介质与通路 3.防御与抗性防御与抗性 4.其他功能其他功能 细胞壁中的酶类广泛参与细胞壁高分子的合成、转移、水细胞壁中的酶类广泛参与细胞壁高分子的合成、转移、水解、细胞外物质输送到细胞内以及防御作用等解、细胞外物质输送到

12、细胞内以及防御作用等 现在学习的是第二十六页，共65页1.2.2胞间连丝胞间连丝1.2.2.1胞间连丝的结构胞间连丝的结构这种穿越细胞壁、连接相邻细胞原生质这种穿越细胞壁、连接相邻细胞原生质(体体)的管状的管状通道被称为胞间连丝通道被称为胞间连丝(plasmodesma) 。由于胞间连丝使组织的原生质体具有连续性由于胞间连丝使组织的原生质体具有连续性 现在学习的是第二十七页，共65页A.两个相邻细胞的胞壁电子显微图，显示胞间连丝两个相邻细胞的胞壁电子显微图，显示胞间连丝 B.具有两种不同形状胞间连丝的细胞壁示意图具有两种不同形状胞间连丝的细胞壁示意图 现在学习的是第二十八页，共65页1.2.2

13、.2胞间连丝的功能胞间连丝的功能1.物质交换物质交换 相邻细胞的原生质可通过胞间连丝进行交相邻细胞的原生质可通过胞间连丝进行交换，使可溶性物质换，使可溶性物质( (如电解质和小分子有机物如电解质和小分子有机物) )、生物大、生物大分子物质分子物质( (如蛋白质、核酸、蛋白核酸复合物如蛋白质、核酸、蛋白核酸复合物) )甚至细胞甚至细胞核发生胞间运输。核发生胞间运输。 2.信号传递信号传递 通过胞间连丝可进行体内信息传递，物理信通过胞间连丝可进行体内信息传递，物理信号、化学信号则可通过共质体传递。号、化学信号则可通过共质体传递。现在学习的是第二十九页，共65页1.2.3 生物膜生物膜生物膜生物膜(

14、biomembrane)是指构成细胞的所有膜的总称是指构成细胞的所有膜的总称。 一种处于细胞质外面的一层膜叫一种处于细胞质外面的一层膜叫质膜质膜，也可叫原，也可叫原生质膜；另一种是处于细胞质中构成各种细胞器的生质膜；另一种是处于细胞质中构成各种细胞器的膜，叫膜，叫内膜内膜(endomembrane)。 现在学习的是第三十页，共65页1.2.3.1生物膜的化学组成生物膜的化学组成在真核细胞中，膜结构占整个细胞干重的在真核细胞中，膜结构占整个细胞干重的70%80%。生物膜由蛋白质、脂类、糖、水和无机离。生物膜由蛋白质、脂类、糖、水和无机离子等组成。子等组成。 现在学习的是第三十一页，共65页1.2

15、.3.2 生物膜的结构模型生物膜的结构模型（1）流动镶嵌模型）流动镶嵌模型 流动镶嵌模型流动镶嵌模型(fluid mosaic model)由辛格尔由辛格尔(S.J. Singer)和尼和尼柯尔森柯尔森(G. Nicolson)在在1972年提出，认为液态的脂质双分子层年提出，认为液态的脂质双分子层中镶嵌着可移动的蛋白质，强调膜的中镶嵌着可移动的蛋白质，强调膜的不对称性不对称性和和流动性流动性 。（2）板块镶嵌模型）板块镶嵌模型现在学习的是第三十二页，共65页1.2.3.3 生物膜的功能生物膜的功能1.分室作用分室作用细胞的膜系统不仅把细胞与外界环境隔开，而且把细胞内细胞的膜系统不仅把细胞与外

16、界环境隔开，而且把细胞内的空间分隔，使细胞内部的区域化的空间分隔，使细胞内部的区域化 2.代谢反应的场所代谢反应的场所细胞内的许多生理生化过程在膜上有序进行细胞内的许多生理生化过程在膜上有序进行。 3.物质交换物质交换 质膜的另一个重要特性是对物质的透过具有选择性，质膜的另一个重要特性是对物质的透过具有选择性，控制膜内外进行物质交换。控制膜内外进行物质交换。 4.识别功能识别功能 质膜上的多糖链分布于其外表面，似质膜上的多糖链分布于其外表面，似“触角触角”一样一样能够识别外界物质，并可接受外界的某种刺激或信号，使细胞作能够识别外界物质，并可接受外界的某种刺激或信号，使细胞作出相应的反应。出相应

17、的反应。 现在学习的是第三十三页，共65页现在学习的是第三十四页，共65页1.3 植物细胞的亚微结构植物细胞的亚微结构植物细胞除原生质膜及外围的细胞壁外，内有众多形状植物细胞除原生质膜及外围的细胞壁外，内有众多形状、大小不一的细胞器。、大小不一的细胞器。各自具有特定的生理功能，并协同完成许多复杂的生理各自具有特定的生理功能，并协同完成许多复杂的生理过程和代谢反应。过程和代谢反应。 现在学习的是第三十五页，共65页1.3.1 微膜系统微膜系统微膜系统(micro-membrane system)包括细胞的外周膜(质膜)和内膜系统。内膜系统(endomembrane system)通常是指那些处在

18、细胞质中，在结构上连续、功能上关联的，由膜组成的细胞器总称。现在学习的是第三十六页，共65页1.3.1.1 质体和叶绿体质体和叶绿体（1）质体的结构和功能）质体的结构和功能叶绿体叶绿体含有叶绿素等色素，是光合作用的细胞器。含有叶绿素等色素，是光合作用的细胞器。 杂色体杂色体可能因含色素的不同而成黄色、橘红色等可能因含色素的不同而成黄色、橘红色等不同颜色，存在于花瓣、果实、根等各种不同的不同颜色，存在于花瓣、果实、根等各种不同的器官中。器官中。现在学习的是第三十七页，共65页质体是由质体是由前质体前质体(proplastid)分化发育而成的。主要有分化发育而成的。主要有淀淀粉体、叶绿体和杂色体粉

19、体、叶绿体和杂色体等等 。质体的发育循环和不同质体间的转变图质体的发育循环和不同质体间的转变图 （2）质体间的相互转化）质体间的相互转化现在学习的是第三十八页，共65页1.3.1.2 线粒体线粒体（1）线粒体的结构）线粒体的结构 线粒体是进行呼吸作用的细胞器，呈球状、棒状或细丝状线粒体是进行呼吸作用的细胞器，呈球状、棒状或细丝状.线粒体的结构模式图线粒体的结构模式图 现在学习的是第三十九页，共65页1.3.1.3 内质网内质网（1）内质网的结构和类型）内质网的结构和类型 交织分布于细胞质中的膜层系统。能相互连通成网状结构，内交织分布于细胞质中的膜层系统。能相互连通成网状结构，内与细胞核外被膜相

20、连，外与质膜相连，穿插于整个细胞质中，与细胞核外被膜相连，外与质膜相连，穿插于整个细胞质中，并且还可通过胞间连丝与邻近细胞的内质网相连。并且还可通过胞间连丝与邻近细胞的内质网相连。 现在学习的是第四十页，共65页植物内质网功能区模型图植物内质网功能区模型图 现在学习的是第四十一页，共65页按内质网膜上有无核糖体的存在把内质网分为两种类型按内质网膜上有无核糖体的存在把内质网分为两种类型，即，即粗糙型内质网粗糙型内质网(rough endoplasmic reticulum，RER)和和光滑型内质网光滑型内质网(smooth endoplasmic reticulum,SER)，前者，前者有核糖体

21、附着，后者没有。有核糖体附着，后者没有。 （2）内质网的功能）内质网的功能 物质合成物质合成 ; 分隔作用分隔作用 ; 运输、贮藏和通讯作用运输、贮藏和通讯作用; 现在学习的是第四十二页，共65页1.3.1.4 高尔基体高尔基体（1）高尔基体的结构）高尔基体的结构 高尔基体高尔基体(Golgi body)是由膜包围的是由膜包围的液囊液囊垛叠而成。垛叠而成。 高尔基体透射电镜图高尔基体透射电镜图 现在学习的是第四十三页，共65页（2）高尔基体的功能）高尔基体的功能物质集运物质集运 蛋白质合成后输送到高尔基体暂时贮蛋白质合成后输送到高尔基体暂时贮存、浓缩，然后再送到相关部位存、浓缩，然后再送到相关

22、部位。 A .A .木糖葡萄糖的集运木糖葡萄糖的集运 B.B.果胶多糖的集运果胶多糖的集运现在学习的是第四十四页，共65页生物大分子的装配生物大分子的装配 ; 参与细胞壁的形成参与细胞壁的形成 在植物细胞中，高尔基体的一个重在植物细胞中，高尔基体的一个重要作用是参与细胞板和细胞壁的形成要作用是参与细胞板和细胞壁的形成; 分泌物质分泌物质; 现在学习的是第四十五页，共65页1.3.1.5 溶酶体溶酶体（1）溶酶体的结构）溶酶体的结构 溶酶体溶酶体(lysosome)是是单层膜单层膜围绕，内含多种围绕，内含多种酸性水解酶类酸性水解酶类的的囊泡状细胞器。囊泡状细胞器。溶酶体内含有酸性磷酸酶、核糖核酸

23、酶、糖苷酶、蛋白酶和溶酶体内含有酸性磷酸酶、核糖核酸酶、糖苷酶、蛋白酶和酯酶等几十种酶酯酶等几十种酶; 现在学习的是第四十六页，共65页（2）溶酶体的功能）溶酶体的功能消化作用；消化作用； 吞噬作用；吞噬作用； 自溶作用自溶作用 ；现在学习的是第四十七页，共65页1.3.1.6液泡液泡（1）液泡的结构）液泡的结构 液泡是植物细胞特有的，由液泡是植物细胞特有的，由单层膜单层膜包裹的囊泡。包裹的囊泡。 现在学习的是第四十八页，共65页（2 2）液泡的功能）液泡的功能转运物质转运物质 ；吞噬和消化作用；吞噬和消化作用； 调节细胞水势调节细胞水势 ；吸收和积累物质；吸收和积累物质； 赋予细胞不同颜色；

24、赋予细胞不同颜色； 现在学习的是第四十九页，共65页1.3.1.7微体微体（1）微体的结构和种类）微体的结构和种类 微体可分为过氧化物体和乙醛酸体；微体可分为过氧化物体和乙醛酸体；（2）微体的功能）微体的功能过氧化物体与光呼吸过氧化物体与光呼吸 乙醛酸体与脂类代谢乙醛酸体与脂类代谢 现在学习的是第五十页，共65页1.3.2 微梁系统微梁系统细胞骨架细胞骨架(cytoskeleton)是指真核细胞中的蛋白质纤维网架体系是指真核细胞中的蛋白质纤维网架体系，包括，包括微管、微丝和中间纤维微管、微丝和中间纤维等等 细胞骨架不仅在细胞骨架不仅在维持细胞形态、保持细胞内部结构维持细胞形态、保持细胞内部结构

25、的有的有序性方面起重要作用，而且还与序性方面起重要作用，而且还与细胞运动、物质运输、能细胞运动、物质运输、能量转换、信息传递、细胞分裂和分化、基因表达量转换、信息传递、细胞分裂和分化、基因表达等生命活动密等生命活动密切相关。切相关。 现在学习的是第五十一页，共65页1.3.2.1微管微管（1）微管的结构）微管的结构 存在于细胞质中的由存在于细胞质中的由微管蛋白微管蛋白(tubulin)组装成的中空管状组装成的中空管状结构。结构。微管的主要结构成分是由微管的主要结构成分是由-微管蛋白与微管蛋白与-微管蛋白微管蛋白构成的异构成的异二聚体。二聚体。 微管和微丝的分子结构模型微管和微丝的分子结构模型A

26、.微管，示微管，示13条原纤丝，条原纤丝，、为微管蛋为微管蛋白白 B.微丝。微丝。 现在学习的是第五十二页，共65页（2）微管的功能）微管的功能 控制细胞分裂和细胞壁的形成控制细胞分裂和细胞壁的形成 纺锤体纺锤体(spindle)是由微管组成的，它与染色体的着丝点相是由微管组成的，它与染色体的着丝点相连，并牵引染色单体移向两极。连，并牵引染色单体移向两极。细胞板细胞板的形成与生长也有微管的参与的形成与生长也有微管的参与 保持细胞形状保持细胞形状 参与细胞运动与细胞内物质运输参与细胞运动与细胞内物质运输 现在学习的是第五十三页，共65页1.3.2.2 微丝微丝（1）微丝的结构）微丝的结构微丝微丝

27、(microfilament)比微管细而长，直径为比微管细而长，直径为46nm。收缩蛋白。收缩蛋白。 （2）微丝的功能）微丝的功能 微丝的主要生理功能是为胞质运动提供动力微丝的主要生理功能是为胞质运动提供动力 。参与胞质运动：参与胞质运动：肌动蛋白和肌球蛋白相互作用，需要ATP参与，肌球蛋白连结着胞质颗粒，带动整个细胞质的环流。 参与物质运输和细胞感应参与物质运输和细胞感应 现在学习的是第五十四页，共65页1.3.2.3 中间纤维中间纤维（1）中间纤维的结构）中间纤维的结构柔韧性很强的蛋白质丝，柔韧性很强的蛋白质丝，不同组织中的中间纤维有特异性不同组织中的中间纤维有特异性，其亚基的大小、生化组

28、成变化都很大。，其亚基的大小、生化组成变化都很大。中间纤维组装模型中间纤维组装模型A A两条中间纤维多肽链形成两条中间纤维多肽链形成超螺旋二超螺旋二聚体聚体； B B两个二聚体反向平行以半交叠两个二聚体反向平行以半交叠方式构成方式构成四聚体四聚体； C C四聚体首尾相连形四聚体首尾相连形成成原纤维原纤维； D 8D 8根原纤维构成圆柱状的根原纤维构成圆柱状的10nm10nm纤维纤维; ;现在学习的是第五十五页，共65页2.中间纤维的功能中间纤维的功能 (1)(1)支架作用支架作用 中间纤维可以从核骨架向细胞膜延伸中间纤维可以从核骨架向细胞膜延伸，从而提供了一个起支架作用的细胞质纤维网，可使，从

29、而提供了一个起支架作用的细胞质纤维网，可使细胞保持空间上的完整性，并与细胞核定位有关。细胞保持空间上的完整性，并与细胞核定位有关。(2)(2)参与细胞发育与分化参与细胞发育与分化 有人认为中间纤维与细胞发有人认为中间纤维与细胞发育、分化、育、分化、mRNAmRNA等的运输有关等的运输有关。现在学习的是第五十六页，共65页1.3.3 微球系统微球系统微球系统微球系统(microsphere system)包括细胞核内的核粒与细包括细胞核内的核粒与细胞质中的核糖体，它们承担并控制着遗传信息的贮存胞质中的核糖体，它们承担并控制着遗传信息的贮存、传递和表达等功能、传递和表达等功能。现在学习的是第五十七

30、页，共65页1.3.3.1 染色质与染色体染色质与染色体分生组织细胞的核一般呈分生组织细胞的核一般呈圆球状圆球状，占细胞体积的大部分。，占细胞体积的大部分。在已分化的细胞中，因有中央大液泡，核常呈在已分化的细胞中，因有中央大液泡，核常呈扁平状扁平状，并贴近，并贴近质膜。质膜。 现在学习的是第五十八页，共65页细胞核主要由细胞核主要由核酸和蛋白质核酸和蛋白质组成，并含少量的脂类及无机离子组成，并含少量的脂类及无机离子等，其中蛋白质含量最高。等，其中蛋白质含量最高。染色质的主要组分就是染色质的主要组分就是DNA与碱性蛋白质结合形成的核蛋白与碱性蛋白质结合形成的核蛋白。与碱性蛋白质结合的与碱性蛋白质结合的DNA不能行使转录功能，即基因被阻遏。不能行使转录功能，即基因被阻遏。 现在学习的是第五十九页，共65页处于分裂间期的细胞核由处于分裂间期的细胞核由核膜、染色质、核基质核膜、染色质、核基质和和核仁核仁四部四部分组成。分组成。 核膜核膜 核膜核膜(nuclear membrane)由两层单位膜组成由两层单位膜组成 现在学习的是第六十页，共65页染色质染色质 染色质染色质(