第一节植物细胞的形态结构与功能

第一节植物细胞的形态结构与功能当前1页，总共98页。

特征动物细胞植物细胞质体(叶绿体)细胞壁大的中央液胞其它液胞系无，异养营养有，自养营养无有（纤维素和果胶质）无有（代谢调节作用）有溶酶体、中心体有乙醛酸循环体、胞间连丝、分裂时的收缩环分裂时的细胞板无有基本常识

植物细胞和动物细胞当前2页，总共98页。叶绿体线粒体细胞壁细胞膜液泡细胞质光面内质网细胞核粗面内质网高尔基体高尔基体线粒体细胞质细胞膜细胞核粗面内质网光面内质网中心体纤毛基本常识

植物细胞和动物细胞植物细胞动物细胞当前3页，总共98页。原核细胞与真核细胞的区别（-PX）区别原核细胞prokaryoticcell真核细胞eukaryoticcell大小体积小，直径一般为0.2～1～10μm10～100μm细胞核无成形核，无核膜、核仁核具一定形态，有双层核膜，有核仁染色体形状DNA(即遗传信息载体)由一个环状DNA分子构成，所在信息量较少线性DNA分子与蛋白质构成染色体，是在信息量多数目一个基因连锁群2个以上基因连锁群组成DNA裸露或结合少量蛋白质DNA同组蛋白和非组蛋白结合DNA序列无或很少有重复序列有重复序列基因表达RNA和蛋白质在同一区间合成RNA核中合成和加工；蛋白质细胞质合成细胞分裂二分或出芽有丝分裂和减数分裂，内膜无独立的内膜，所以无核等细胞器有独立的内膜，分化成各种细胞器鞭毛构成鞭毛蛋白微管蛋白光合与呼吸酶分布质膜线粒体和叶绿体核糖体沉降系数70S（50S+30S）80S（60S+40S）营养方式吸收，有的行光合作用吸收，光合作用，内吞细胞壁肽聚糖、蛋白质、脂多糖、脂蛋白纤维素（植物细胞）演化地位原始，出现时间较早，大约在35～30亿年前进化，出现时间较晚，大体在16-12亿年前适应性现代prokaryotes在分布的广度和对生境的生态适应性方面都较广或强有一定局限种群个体数目相对较量多相对较量少当前4页，总共98页。一、植物细胞的基本形态与大小不同植物其细胞的大小不同，最小的细胞是枝原体，直径仅有0.1μｍ左右；西瓜瓤细胞直径约1mm；苎麻茎纤维细胞长可达550mm。植物细胞的形状也多种多样，有长管状、球状等，植物细胞的形状取决于其生理功能。植物细胞虽然大小不同，形状多样，但是一般有相同的基本结构。当前5页，总共98页。当前6页，总共98页。当前7页，总共98页。二、植物细胞的基本结构当前8页，总共98页。当前9页，总共98页。三、原生质体（protoplast）

基本概念-原生质体和细胞的关系和区别？当前10页，总共98页。基本概念-原生质的物理性质物理外观状态：原生质是一种具弹性、半透明、可流动的亲水胶体【黏液】，可呈网状、线状、粒状、泡末状等。比重大于1。分散质为大分子颗粒。颗粒直径1～100【500】nm，均匀地分散在含有简单的糖、氨基酸、无机盐等物质的水液中，形成不均一的胶体。大分子颗粒由于带电荷异性而使其表面形成一层结合水层【水膜】。又由于某些所带电荷相同（同性）的颗粒在胶体溶液中相互排斥，因而不会发生颗粒凝聚下沉的现象，保证了胶体溶液的稳定性。颗粒如此高度分散，便形成了巨大的表面积，会吸附许多物质和H2O分子。在生物体中胶体以溶胶和凝胶两种状态存在，二者可以相互转化，处于动态平衡状态，在一定条件下会发生不可逆的变性现象而丧失生命活动能力。生物学价值：这种特性使细胞中的物质交换、许多生化反应、原生质结构的稳定及有关生理功能的完成等等生命现象的正常进行创造了非常有利的条件。当前11页，总共98页。（一）细胞膜细胞膜【又称质膜、外周膜】——包围在原生质体的外表面的膜。细胞膜与细胞内膜统称为生物膜【单位膜】。在电镜下，质膜垂直切面厚75-85A0，分“黑-白-黑”3层。当前12页，总共98页。当前13页，总共98页。单位膜质膜的超微结构单位膜(Unitmembrane)

电镜下膜的剖面,表现为两条暗带夹一明带的结构，厚为70-100Å。当前14页，总共98页。1、生物膜的分子结构流体镶嵌模型【1972】：质膜的分子结构为甘油二酯【1分子甘油+2分子脂肪酸】+1分子磷酸——1分子磷脂——许多磷脂分子平行排列成磷脂类【单】分子层——2层【单】分子层组合成磷脂类双分子层【基本“构架”】——蛋白质、糖脂及糖蛋白结合到磷脂类双分子层内或外表即成完善的质膜分子结构。当前15页，总共98页。质膜

(plasmamembrane)：原生质体表面的一层薄膜，脂类和蛋白质当前16页，总共98页。当前17页，总共98页。生物膜分子结构的流体镶嵌模型当前18页，总共98页。生物膜的“流动镶嵌模型”主要特点有序性流动性不对称性生物膜的结构是与其功能相一致的。当前19页，总共98页。2、质膜的功能(1)1物质运输质膜对物质的通透具有高度的选择性。半透性在物质运输中的主动性和选择性作用，控制物质交换，需能量。当前20页，总共98页。2、质膜的功能(2)2信号转换信号传导——从胞外信号转换为胞内信号，并与相应的生理生化反应相偶联的过程『信息传递中受体【靶细胞上的蛋白质】的特异性，细胞间的识别作用』。信号传导的基本过程如下：外界环境信号或内源信号——胞外信号——作用于质膜受体——在细胞质中形成第二信号（如Ca++）——引起细胞内各种相关感应反应，以便调节各种相应的生理代谢活动。当前21页，总共98页。2、质膜的功能(3)3细胞识别细胞识别——细胞对同种或异种细胞的辨认。识别机制：通过受体与外来信号的相互作用来实现，具有特异性，如配子之间、柱头与花粉之间、豆科根与根瘤菌之间等。细胞壁在细胞识别过程中也具有重要作用。当前22页，总共98页。2、质膜的功能(4)4纤维素合成和微纤丝组装葡萄糖以β1-4键连接——形成D—葡聚糖（即纤维素或纤维素分子）——由数条平行排列的纤维素形成其分子团——由多个纤维素分子团（含30-100个纤维素）组成微纤丝——参于细胞壁框架的构建。质膜上具有纤维素合成酶复合体，可将细胞内供应来的葡萄糖基合成纤维素，进而组装成微纤丝。5免疫，抵御病菌感染。当前23页，总共98页。概念澄清(1)纤维【fiber】【细胞】——属厚壁细胞，有木纤维、韧皮纤维、环管纤维、硬或软纤维等类型。可见，在植物学中，纤维或纤维细胞的概念是很明确的。当前24页，总共98页。概念澄清(2)纤维素【celullose，分子】——【纤维素】分子团——微纤丝【microfibril】——大纤丝——细胞壁成分『仅仅是一种结构物质——蒲训注：由此，可进一步将机械组织再分为仅由纤维细胞组成的纤维组织、由厚角细胞组成的厚角组织以及由×××细胞组成的×××组织。在植物学中，平常所称谓的木纤维、韧皮纤维等术语中“纤维”的含义实际上却是（纤维）组织。生产上的纤维范围要广一些，即将壁中具有大纤丝的非细胞结构部分也做纤维对待，棉花种子表皮毛【附属物】等』。当前25页，总共98页。概念澄清(3)微丝【microflement，MF】：细丝状结构，直径6—8nm，组成微管的蛋白主要有α-和β-两种微管蛋白，1个α-微管蛋白分子和1个β-微管蛋白连接在一起形成二聚体，由二聚体组成线形的聚合体，即为组成微管的原丝体protofilament（或微丝）。中间纤维【intermediatefilament，IF】：实为中间微丝，细长管状结构，直径10nm微管【microtuble，MT】：细长、中空的管状结构，外径25nm，由13条原丝体螺旋状盘绕而成，中心是空的当前26页，总共98页。二、细胞质（含细胞器）

包括物质与结构，细胞质包括以下部分：细胞质基质、线粒体、质体、内质网、高尔基体、液泡系、核糖核蛋白体（核糖体）、细胞骨架（微丝、中间纤维、微管）、溶酶体、微体等。当前27页，总共98页。#线粒体

线粒体是进行呼吸作用的主要细胞器。电镜观察，线粒体是双层单位膜构成，内膜形成片状或管状的内褶，称为嵴。内膜及其所在的嵴的内表面，均匀地分布有形似大头针的结构，称为电子传递粒。当前28页，总共98页。线粒体透射电镜照片当前29页，总共98页。#质体质体——是植物细胞特有的细胞器，幼期未分化成熟的，称为前质体。分化成熟的质体可根据其颜色和功能不同，分为叶绿体（Chloroplast）、有色体（Chromoplast）和白色体（leucoplast）三种主要类型。当前30页，总共98页。质体是由原（前）质体(proplast)发育而来：当前31页，总共98页。叶绿体

高等植物的叶绿体主要存在于叶肉细胞内，含有叶绿素。电镜观察表明：叶绿体外有光滑的双层单位膜，内膜向内叠成内囊体，若干内囊体垛叠成基粒。基粒内的某些内囊体内向外伸展，连接不同基粒。连接基粒的类囊体部分，称为基质片层；构成基粒的类囊体部分，称为基粒片层。

在个体发育上，叶绿体来自前质体，由前质体发育成叶绿体。当前32页，总共98页。光镜下的叶绿体细胞中的叶绿体当前33页，总共98页。叶绿体叶绿体的超微结构当前34页，总共98页。叶绿体：膜(membrance)、类囊体(thylakoid)和基质(stroma)当前35页，总共98页。当前36页，总共98页。有色体

有色体含有类胡萝卜素。类胡萝卜素包括叶黄素（黄色）、胡萝卜素（红色），部分植物的花瓣，成熟的果实，胡萝卜的贮藏根，衰老叶片都存在有色体。有色体的形状有球形和不规则形状。当前37页，总共98页。当前38页，总共98页。白色体

白色体不含色素，存在于甘薯、马铃薯等植物的地下贮藏器官中。按照功能不同，可以分为：造粉体、造油体和造蛋白质体。在植物发育过程中，质体可以相互转化。当前39页，总共98页。当前40页，总共98页。#内质网

内质网是由膜围成的扁平的囊、槽、池或管，形成互相沟通的网状系统。

内质网的外表面有的结合有核糖体，称为粗面内质网（rER），有的没有，成为光滑型内质网（sER）。当前41页，总共98页。内质网透射电镜照片

内质网模式图当前42页，总共98页。#高尔基体高尔基体是由一叠平滑的单位膜围成的囊组成。高尔基体是动态结构，有形成面和成熟面，与细胞壁的形成有关。当前43页，总共98页。高尔基体透射电镜图高尔基模式图当前44页，总共98页。#液泡

液泡是由单位膜构成的细胞器。液泡的膜称为液泡膜，液汁称为细胞液。幼期细胞，液泡很小，但随着细胞生长，液泡长大。小液泡逐渐合并为大液泡，位于细胞中央。

液泡的功能为：渗透调节、贮藏和消化当前45页，总共98页。液泡(vacuole)及其形成过程当前46页，总共98页。光镜下照片，表明洋葱细胞液泡不断扩大，初生壁随细胞增大当前47页，总共98页。#核糖核蛋白体

生活的细胞中都存在核糖核蛋白体，它是合成蛋白质的主要场所，存在于胞基质，内质网等处。核糖体结构上为两个近半球形而大小不等的亚单位结合而成的，常几十个到几百个聚合在一起，成为多聚核糖体。当前48页，总共98页。多聚核糖体电镜图单核糖体模型当前49页，总共98页。糖体模型当前50页，总共98页。当前51页，总共98页。当前52页，总共98页。#细胞骨架（cytoskeleton）细胞骨架包括微管【microtuble，MT】、中间纤维【intermediatefilament，IF】和微丝【microflement，MF】3种蛋白质纤维（丝状蛋白质）。当前53页，总共98页。微管微管

普遍存在于细胞中，由两种结构不同的球状蛋白——微管蛋白组成。

在细胞内，微管有多方面的功能:（1）质内分布起支架作用，使细胞维持一定形状。

（2）参与分裂纺锤丝。

（3）对细胞的生长和分化起作用。

（4）影响胞内物质的运输和胞质运动。

（5）参与构成低等植物的纤毛，鞭毛。当前54页，总共98页。当前55页，总共98页。细胞的骨架——微管当前56页，总共98页。微管结构图当前57页，总共98页。#溶酶体

溶酶体是分解蛋白质、核酸、多糖的细胞器，由单层单位膜构成，内含多种水解酶，可分解从外面进入到细胞内的物质，也可消化局部细胞器或整个细胞。当前58页，总共98页。溶酶体图解当前59页，总共98页。#微体

微体也由单位膜包围。呈球形，在植物细胞中，已明确的2种微体是：过氧化物酶体——常和叶绿体，线粒体结合在一起，执行光呼吸。乙醛酸循环体——存在于油料植物种子中，脂肪经它含的几种酶逐步分解。当前60页，总共98页。乙醛酸循环体外形图叶肉细胞内的过氧化物酶体当前61页，总共98页。三、细胞核细胞核——为生活细胞中最显著的结构，细胞内的遗传物质DNA，几乎都存在于核内，为细胞的控制中心。当前62页，总共98页。（一）细胞核的形态各种细胞内都有细胞核，其形态多种多样。当前63页，总共98页。细胞核

当前64页，总共98页。（二）细胞核结构与功能细胞核的结构，随细胞周期的改变而变化，可分为分裂期和间期。

间期核可分为核膜、核仁和核质。核膜为双层膜、上有核孔，核孔的物质进入并非自由，而是受某些机制调节。核仁常有一个或几个，是细胞内形成核蛋白亚体的部位。形状因不同部位而不同。

核质可分为着色的物质--染色质和不着色的部分——核液。染色体为核酸和蛋白质的复合体。当前65页，总共98页。5核酸【核糖核酸，nucleicacid】由瑞士学者F .Miescher于1870年首次从浓液中的细胞的核中分离出来。在幼期细胞中核酸含量较高。核酸常和蛋白质结合成核蛋白。当前66页，总共98页。(1)核酸的种类根据核糖的分子组成，可将核酸分为2大类：脱氧核酸（DNA）：分子上的碱基数目很多，因排列组合不同而蕴藏着大量的遗传信息，通过DNA的复制使遗传信息传递到子代中，所以说核酸是主要的遗传物质，是遗传信息的携带者；DNA通过控制蛋白质的合成而控制遗传性状，从而与生物的生长、发育、生殖、遗传及变异等生命现象有着密切的联系。核酸（RNA），由DNA产生，根据其生理功能，可分为3类：a.信使核糖核酸（mRNA）：占RNA总量的5%，携带DNA所给予的遗传信息，是蛋白质合成的模板。b.转移核糖核酸（tRNA）：占RNA总量的15%，不同的tRNA携带相应不同的氨基酸转运至mRNA，以便合成蛋白质。C.核糖体核糖核酸（rRNA）：占RNA总量的80%，rRNA与蛋白质结合形成核糖核蛋白体（简称核糖体），是蛋白质合成的场所。当前67页，总共98页。(2)核酸的化学组成组成核酸的元素仅有C、H、O、N、P5种。核酸的分子量比蛋白质还大。核糖【戊糖，5碳糖】+碱基——核苷。核苷+H3PO4——单核苷酸。几十～几百万个单核苷酸【单位】之间借C—3‘和C—5’间的磷酸二酯键连接起来【缩合】——核酸【高分子化合物】。碱基有5种，在RNA中为腺嘌呤【A】、鸟嘌呤【G】、胞嘧啶【C】和尿嘧啶【U】；在DNA中为A、G、C、和胸腺嘧啶【T】。当前68页，总共98页。DNA结构当前69页，总共98页。（3）核酸的结构RNA多为多核苷酸的长单连，所含碱基为A、G、C、U。DNA为多核苷酸的长双连，由于氢键的作用，使其多具空间结构。在DNA分子中，两条核苷酸长链互补，沿着一共同的轴作螺旋状盘绕，形成双螺旋状结构【麻花状梯子形】；碱基严格以“互补原则”配对，即A—T，G—C，T—A，C—G，彼此之间以氢键结合。如果将此双螺旋状结构比作梯子，那么，位于外围的两条（互补的）核苷酸长连就似梯子两边的扶手，位于其间的碱基便恰似梯子的横档。DNA分子的这种双螺旋结构模型是Watson，J和Crick，F早在１９５３年提出的，利用该模型能够从分子水平上合理地解释遗传、变异及发育等遗传学和生理学领域的诸多问题。因此，一般将该模型视为分子遗传学诞生的标志。当前70页，总共98页。DNADNA双螺旋结构当前71页，总共98页。（4）核苷酸的一些特殊的生物学功能a作为“能量货币，如ATP【三磷酸腺苷，或腺苷三磷酸】”。b作为合成材料，与蛋白质、糖原、脂肪、磷脂以至DNA等物质的合成有关。c每一种核苷酸都可在环化酶的作用下生成环式一磷酸核苷（cAMP），该核苷对于介导激素及调节许多生命活动起着非常重要的作用，即ATP——腺苷酸环化酶——cAMP。d几种二核苷酸在呼吸等代谢活动中具有极为重要的作用，如NAD+、NADP、FAD等。当前72页，总共98页。四、细胞壁当前73页，总共98页。（一）细胞壁的化学组成初生壁的化学组成：1纤维素，2半纤维素，3果胶多糖，4蛋白质，5次生壁（化学物质主要有木质素、角质、栓质、矿物质等）。当前74页，总共98页。（二）细胞壁的层次当前75页，总共98页。初生壁次生壁胞间层当前76页，总共98页。电镜下，次生壁可分为外、中、内三层纤维和石细胞等典型具次生壁的细胞，细胞壁有5层结构：胞间层、初生壁和三层次生壁大部分具次生壁的细胞，在成熟时原生质体死亡，残留的细胞壁有支持保护的功能当前77页，总共98页。光镜下照片，表明洋葱细胞不断

长大，初生壁也扩大。柿子胚乳细胞胞间连丝，示厚的初生壁当前78页，总共98页。（三）次生细胞壁的形成与变化在初生壁上分布着许多初生纹孔场【即一些凹陷区域，其内具有许多胞间连丝通道】，当次生壁形成时，该区域多不加厚，形成纹孔【纹孔也可在无初生纹孔场的区域形成】，此时，原来的中胶层和初生壁就成了纹孔膜，胞间连丝经此膜通过。当前79页，总共98页。当前80页，总共98页。胞间层初生壁次生壁初生纹孔场细胞分化过程中细胞壁的变化当前81页，总共98页。纹孔的类型（1）以纹孔成对与否划分纹孔对——两个侧壁上的纹孔成对存在盲纹孔——纹孔仅位于一个侧壁当前82页，总共98页。纹孔的类型（2）以纹孔形态特征划分单纹孔——开口处无缘部