第一节植物细胞

第一节植物细胞第1页，共25页，2023年，2月20日，星期一(一)细胞的发现及其结构研究间史

1665年英国人Hook.R用改进的显微镜观察软木的结构,发现了许多小方格,命名为细胞”cell”.第2页，共25页，2023年，2月20日，星期一(二)细胞学说

由于Hooke.R发现了软木的基本组成单位细胞,引起了人们对动植物显微结构的广泛兴趣,英国人Grew.N和意大利人MalpighiM分别在1760年和1761年发表了植物体结构的报道,形成了”一切生物体都是由细胞组成”的概念,为十九世纪”细胞学说”的创立打下了坚实的基础.

细胞学说(celltheory)是由德国植物学家SchleidenMJ和动物学物学家SchwannT于1838~1839年提出的,其主要内容是:1细胞是所有生物的结构单位

2细胞是生物体的功能单位

3细胞来源于细胞,都是由细胞分裂或融合产生的,是生物体的生殖单位.

当然,随着科学技术的发展,人们对生物和生命的认识逐渐趋于完善,对生物结构和功能的认识更加深入.已经发现了比细胞更小的结构,并具有独立的特殊功能.如:非细胞形态的病毒和枝原体.

第3页，共25页，2023年，2月20日，星期一一植物细胞的大小和形状细胞的大小:直径为几个微米的细菌,蓝藻~直径为几个厘米的鸟类卵细胞(如:鸵鸟蛋).2细胞的形状:长纺锤形第4页，共25页，2023年，2月20日，星期一二细胞生命活动的物质基础___原生质原生质概念:组成细胞的生活物质称为原生质(protoplasm),它是细胞生命活动的物质基础.(一)原生质的组成元素大量元素:CHON约占全重的90%;

少量元素:SPNaCaKClMgFe等;

微量元素:BaSiVMnCoCuMo等.

组成原生质的化合物水和无机物有机物:蛋白质protein

核酸nucleicacid

脂类lipid

糖类saccharide

维生素vitamin

激素hormone

抗生素antibiotic>99%第5页，共25页，2023年，2月20日，星期一(二)原生质的胶体性质和新陈代谢原生质的性质:是半透明、不均匀的、具有一定粘度和弹性的亲水胶体.

原生质中水溶液是介质,均匀分散其中的大分子颗粒为分散质.

含水量很多、近于液态的原生质称为凝胶.

含水量很少,胶粒连接成网状,水溶液分散在胶粒网中,近于固态的原生质称凝胶.同化作用:生活的原生质从环境中吸收水分、空气以及营养物质,经过一系列复杂的生理生化作用,合成为构成原生质本身的物质,成为同化作用(anabolism,assimilation).异化作用:原生质中的某些物质,不断地分解成为简单的物质并释放出能量供生命活动需要的过程叫异化作用(catabolism,dissimilation).新陈代谢:植物体内一系列的同化(合成)与异化(分解)作用总称为新陈代谢

(metabolism).第6页，共25页，2023年，2月20日，星期一三植物细胞的基本结构__透视图电镜下的叶肉细胞植物细胞显微结构立体图

细胞壁(cellwall)细胞膜(cellmembrane)

细胞质(cytoplasm)植物细胞原生质体(protoplasm)细胞器(organelle)

细胞核(nucleus)第7页，共25页，2023年，2月20日，星期一洋葱表皮细胞洋葱表皮细胞细胞核第8页，共25页，2023年，2月20日，星期一细胞质、原生质、原生质体原生质体：细胞中包括细胞膜在内的所有有生命和无生命物质总称。原生质：细胞内有生命物质的总称，是物质的概念。细胞质：是组成细胞的一个形态结构单位。1880年由Hanstein

提出，Hooke看见的cell是小室之意，后来发现了原生质，对细胞的认识就不同于Hooke时期了。但由于细胞一词的出现较原生质体早，故沿用至今。第9页，共25页，2023年，2月20日，星期一(一）细胞膜cellmembrane）

细胞膜(cellmembrane):又称质膜(plasmamembrane,plasmalemma).是包围原生质体表面的一层膜,它将细胞与外界分开.细胞内还有构成各种细胞器的膜,称为细胞内膜.相对于内膜,质膜又称外周膜.外周膜和细胞内膜统称为生物膜(biomembrane).

质膜厚约80Å,普通光镜下可依据生理功能、染料吸附和显微操作来证明它的存在;电子显微镜下,用锇酸固定的样品,可以看到质膜有黑—白—黑三个层次,内外层为电子致密层,均厚约25Å,中间透明层厚约25~35Å.

质膜的分子结构模型:

糖蛋白糖脂外在蛋白脂质双分子层内在蛋白外在蛋白流动的脂类双分子层中镶嵌着球蛋白按二维结构排列组成的脂类双分子层是生物膜的”构架”,可像清油般的流动.蛋白质分子镶嵌脂质双分子层的表面或嵌入其内,称为外在蛋白(易于提取)和内在蛋白(不易提取);有时膜外表面还有糖脂和糖蛋白;膜的两侧是不对称的.这样的膜又称为单位膜.1972年,JonSinger和GarthNicolson提出的流体镶嵌模型第10页，共25页，2023年，2月20日，星期一质膜的功能(1~2)

质膜为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境;细胞与周围环境发生的一切联系和反应,都要通过质膜.质膜的主要功能如下.物质的跨膜运输物质出入细胞必须通过细胞质膜.质膜对物质的通透有高度的选择性,以确保细胞内各种生物化学反应有序地进行.物质通过质膜的途径有:简单扩散、促进扩散、主动运输、胞饮作用、吞噬作用、胞吐作用等.信号转换从细胞外信号转换为细胞内信号并与相应的生理生化反应偶联的过程叫做细胞信号转导(signaltransduction).质膜上接受信号的各种受体蛋白,与外来信号结合后,受体的构想发生改变,移动到质膜的内侧,通过某些膜上和细胞内的中介成分,引发一系列反应产生第二信,激活一些酶的活性,促进各种生理生化反应,调节生命活动.

第二信使细胞内各种生化反应信号受体接受转导感应膜第11页，共25页，2023年，2月20日，星期一质膜的功能(3~4)细胞识别

细胞对同种或异种细胞的辨认叫细胞识别(cellrecognition).

细胞通过表面的特殊受体与另一细胞的信号物质分子选择性的相互作用,导致细胞内一系列生理生化变化,最后产生整体的生物效应.许多重要的生命活动都与细胞识别有关,如:

雌蕊柱头与花粉间的相互识别,决定能否成功受精;植物根系与根瘤菌间的识别,决定能否形成根瘤.纤维素合成和微纤丝的组装质膜上有呈莲座状的纤维素合成酶复合体(cellulosesynthetasecomplex),细胞内供应合成纤维素所须的葡萄糖基,在膜上纤维素合成酶的作用下,微纤丝延长伸展.第12页，共25页，2023年，2月20日，星期一(二)细胞质和细胞器细胞质:真核细胞质膜以内、细胞核以外的部分称为细胞质(cytoplasm),

在细胞质基质中有细胞器和后含物(ergasticmaterial)等.细胞器:细胞内具有特定结构和功能的亚细胞结构.包括9大类如下:胞质运动:生活细胞的基质在细胞内经常流动的现象叫胞质运动

(cytoplasmicstreaming).质体线粒体核糖核蛋白体内质网高尔基体液泡溶酶体和圆球体微体微管细胞器第13页，共25页，2023年，2月20日，星期一1质体plastid

质体是植物细胞特有的、合成和累积同化产物的细胞器,动物、细菌、蓝藻和真菌都没有质体.

依据不同的分类标准,将质体分成三大类:*根据光合作用能力可将质体分为光合质体和非光合质体;*根据质体的颜色将质体分为:白色体(leukoplast)有色体(chromoplast)叶绿体(chloroplast)造粉体（amyloplast)蛋白质体(proteinplast)造油体elaioplast)质体颜色不同储藏物不同*这些不同类型的质体都是由前质体（proplastid）发育而来的。从这个意义上讲，质体又可分为前质体和成熟质体。第14页，共25页，2023年，2月20日，星期一（1）前质体proplastid分布：存在于合子、分生组织（根端、茎端）细胞中。形态结构：球形，直径小（0.4~1.0µm），外有双层膜包裹，内部结构简单。基质中有少量的类囊体、小泡和质体小球，少量的DNA，RNA，核糖体和可溶性蛋白。当细胞分化时，前质体逐渐转化为其它质体。第15页，共25页，2023年，2月20日，星期一第16页，共25页，2023年，2月20日，星期一生活细胞中的叶绿体植物生活细胞中的叶绿体第17页，共25页，2023年，2月20日，星期一(3)有色体、白色体及质体的相互转换有色体是缺乏叶绿素而含有类胡萝卜素的质体.存在于许多果实(如番茄、辣椒、草莓、柑桔等)、花(毛茛、卷丹、旱金莲)、根(胡萝卜、红薯)、枝条和叶中,使之表现为红色、黄色和橙黄色.白色体

是不含可见色素的质体,存在于根(马铃薯、红薯)、种子的胚和少数植物叶子的表皮细胞之中.其中:*造粉(质)体:是无色、储藏淀粉的质体,是植物细胞内碳水化合物的临时仓库,当可溶性单、双糖数量过细胞代谢利用的程度时,就合成淀粉,

储存在造粉体中;当植物需要可溶性糖时,又可将淀粉水解为单糖,供细胞生命活动之用.*造蛋白体(蛋白质体):是储藏蛋白质的质体.分布于分生组织、表皮和根冠等细胞之中.*造油体:储存脂类物质的白色体.第18页，共25页，2023年，2月20日，星期一2线粒体(mitochondrion)

线粒体是进行呼吸作用的主要细胞器，是细胞内的“动力工厂”，储藏在糖、脂肪、蛋白质等营养物质中的能量在线粒体中经氧化磷酸化作用转化为细胞可以利用形式的化学能——ATP，一部分以热能的形式失。分布所有的真核细胞内。形态多种多样，但光学镜下呈线状或粒状，故名线粒体。数量1~300个/细胞。大小直径：0.5~1.0（~2.0~4.0）µm，长2~3（7~14）µm。结构借助于染料詹那斯绿B（JanusgreenB）可以在光学显微镜下观察到线粒体。电子显微镜下其内部结构为：外膜内膜DNA嵴电子传递体核糖体基质C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+38ATP线粒体及胞基质第19页，共25页，2023年，2月20日，星期一第20页，共25页，2023年，2月20日，星期一4内质网（endoplasmicreticulum,缩写ER）定义：是由一层膜围成的小管、小囊或扁囊构成的一个网状系统。是Porter等1952年在鸡胚成纤维细胞的细胞质内质部位首次发现的网状系统，由此得名。类型：*粗糙型内质网（rER）：膜的外表面有核糖体，主要功能是蛋白质的合成、修饰、加工和转移。*光滑型内质网（sER）：膜上没有核糖体，与脂类、糖类的合成密切相关。

功能：*制造（rER）、包装和运输（Ser）代谢产物；*是许多细胞器的来由源；*具生化分室的作用。核糖核蛋白体膜胞基质细胞核形成面成熟面质膜细胞壁分泌小泡rER高尔基体ER的膜与核膜相连，ER内腔与核膜间的腔相通。第21页，共25页，2023年，2月20日，星期一5高尔基体（Golgibody，dictyosome，Golgiapparatus）定义：意大义学者Golgi于1898年在猫的神经细胞中发现了一叠由平滑的单位膜围成的扁平囊状物，命名为高尔基体。植物细胞的高尔基体是分散的，动物细胞中若干个扁囊堆聚集在一起。每个高尔基体一般由1~8个扁囊（或小池、潴泡）平行排列在一起形成扁囊堆。囊的直径1~3µm，厚约0.014~0.02µm。结构：高尔基体扁囊由一层膜围成，中间是腔，边缘常分支成许多小管，周围有许多“出芽”脱落形成的囊泡。高尔基体略呈弯曲状，一面凹，一面凸。凹面叫成熟面maturingface，有分泌小泡产生，凸面叫形成面，常与内质网相联系。功能：多糖合成，糖蛋白的合成、加工和分泌。一般说来，在生长和分泌活动旺盛的细胞内，高尔基体的数量较多。形成面成熟面凤仙花茎皮层细胞中的高尔基体（杨世杰，1985）第22页，共25页，2023年，2月20日，星期一6液泡系（vacuome）定义：细胞内由膜包围的小泡、囊泡（vesicle）、和液泡（vacuole）都属于液泡系，包括液泡、溶酶体、微体等。成熟的植物细胞有一个中央大液泡，占据细胞总体积的90%，是区别于动物细胞的显著特征之一。（一）液泡：细胞中由单层单位膜包围的、内含复杂水溶液（细胞液cellsap）的细胞器。植物细胞内液泡的大小、形状和数目差异很大。分生组织细胞的液泡小、数量多，随着细胞生长和分化，小液泡合并成大液泡，成熟细胞内含有几个大液泡，甚至只有一个中央大液泡。

*液泡的发生：与内质网和高尔基体有关。茎尖和根尖分生组织细胞中有许多来源于高尔基体附近的内质网分泌的小型原液泡（provacule），具有溶酶体性质，成为高尔基体—内质网—溶酶体系统（GERL）。随着细胞的生长和分化，原液泡相互融合、自体吞噬和水合作用，不断扩大形成液泡乃至中央大液泡。*液泡的功能：渗透调节、物质积累与移动、参与多种新成代谢、隔离有害物质、防御作用。洋葱根尖细胞的液泡演化过程第23页，共25页，2023年，2月20日，星期一（二）溶酶体（Iysosome）和圆球体（spherosome）溶酶体定义：是内含多种水解酶的具有囊泡状结构的细胞器，主要由高尔基体和内质网出芽生成。形态和大小差异很大，一般为球形，直径0.2~0.8µm。含有60多种水解酶，其中酸性磷酸酶为特有酶。溶酶体功能：*正常消化。将细胞内吞进来的或储存的大分子分解消化，供细胞利用。*自体吞噬。吞噬细胞内一些老化的细胞器或需要废弃的物质，进行消化、降解。*自溶作用。细胞衰老时，在基因的控制下，溶酶体膜破裂，水解酶

圆球体:

是半单位膜细胞器，除含水解酶以外,还含有脂肪酶,能积累脂肪。油料种子中含量多。

（三）微体（microbody）

是单层膜包裹的圆形小体，直径0.5µm，包括过氧化物酶