植物细胞的结构与功能

关于植物细胞的结构与功能一、概述—细胞发现与显微镜（一）细胞的发现

1665年英国人胡克（RobertHooke)用自制的显微镜（放大40倍～140倍）观察软木薄片，发现了软木是由许多蜂窝状的小格子（小室）组成，并将其定名为“细胞(Cell)”。第2页,共59页，2024年2月25日，星期天与此同时，荷兰的一位生物业余爱好者，列文虎克(A．V．Leeuwenhook)也先后用自制的显微镜，观察了池塘中的原生动物和单细胞藻类、牙垢上的细菌、鱼的红细胞、精子等，这是人类第一次观察到完整的活细胞。第3页,共59页，2024年2月25日，星期天（二）细胞学说的建立

1838年德国植物学家施莱登提出所有植物体都是由细胞组合而成，这一结果被德国动物学家施旺（1839年）在动物中证实。由此提出“细胞学说”细胞学说可以概括为：1、任何一个细胞都是从其他细胞中产生出来的；2、细胞是构成有机体的基本单位；3、植物和动物的细胞大致是相似的。

第4页,共59页，2024年2月25日，星期天一切生命有机体都由细胞构成单细胞生物如：细菌、衣藻、酵母菌群体生物如：团藻、多细胞生物如：竹、熊猫第5页,共59页，2024年2月25日，星期天证明细胞全能性的实验第6页,共59页，2024年2月25日，星期天（三）各类显微镜（1）光学显微镜复式显微镜、暗视野显微镜、相差显微镜、倒置显微镜、荧光显微镜等（2）电子显微镜透射电子显微镜、扫描电子显微镜第7页,共59页，2024年2月25日，星期天生物显微镜与体视显微镜第8页,共59页，2024年2月25日，星期天倒置显微镜和倒置荧光显微镜第9页,共59页，2024年2月25日，星期天光学显微镜下的成熟花药结构生殖细胞花粉粒花粉壁营养细胞纤维层表皮第10页,共59页，2024年2月25日，星期天透射电子显微镜第11页,共59页，2024年2月25日，星期天透射电子显微镜下看到的花粉粒第12页,共59页，2024年2月25日，星期天扫描电子显微镜第13页,共59页，2024年2月25日，星期天扫描电镜下柱头表面形态第14页,共59页，2024年2月25日，星期天各种“视野”下的细菌光镜暗视野荧光透射电镜超薄切片冷冻切片扫描电镜DNA蛋白质复合物第15页,共59页，2024年2月25日，星期天二、细胞的基本结构与功能1、细胞膜和细胞壁2、细胞核3、细胞质和细胞器细胞器有：

①线粒体②质体（叶绿体、有色体、白色体）③内质网④核糖体⑤高尔基体⑥溶酶体⑦微体⑧液泡⑨细胞骨架

第16页,共59页，2024年2月25日，星期天植物细胞显微结构图第17页,共59页，2024年2月25日，星期天植物细胞的立体结构模型第18页,共59页，2024年2月25日，星期天真核细胞：植物细胞和动物细胞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第19页,共59页，2024年2月25日，星期天动物细胞与植物细胞的区别细胞器动物细胞植物细胞细胞壁无有叶绿体(质体）无有液泡无有圆球体无有乙醛酸循环体无有通讯连接方式间隙连接胞间连丝中心体有无(高等植物)胞质分裂方式收缩环细胞板植物细胞的全能性第20页,共59页，2024年2月25日，星期天细胞膜细胞膜又称质膜，具有半透性，可选择地让物质通过；它还有一些细胞识别位点如激素的受体、抗原结合点等，具有接受外界信息、与外界通讯等功能。第21页,共59页，2024年2月25日，星期天

细胞膜（质膜）膜的化学组成，几乎全由磷脂和蛋白质组成，此外，尚有少量的糖类。在电子显微镜下看到的质膜是由两层染色深的暗层（一层蛋白质的分子层和脂类双分子层的亲水头），中间夹着一层染色浅的亮层（脂类双分子层的疏水尾）组成。这样的结构称为单位膜。第22页,共59页，2024年2月25日，星期天细胞膜的结构图

膜结构的液态镶嵌模型：在脂质双分子层中镶嵌着球蛋白分子。膜中的蛋白质有的是特异酶类，在一定条件下具有"识别"、"捕捉"和"释放"某些物质的能力，从而对物质的透过起主动的控制作用。

第23页,共59页，2024年2月25日，星期天生物膜的“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。第24页,共59页，2024年2月25日，星期天质膜具有多种生理功能维持稳定的细胞内环境（分室作用）；控制细胞内外的物质交换，有选择性地使物质通过或排出废物（物质交换）；吞食外围的液体或固体小颗粒；参与胞内物质向胞外分泌；接受外界的刺激和信号；代谢场所还参与细胞的相互识别的功能。第25页,共59页，2024年2月25日，星期天2细胞壁细胞壁的结构大体可分为三层：胞间层、初生壁和次生壁。一般认为，细胞分化完成后仍保持有生活原生质体的细胞不具次生壁。第26页,共59页，2024年2月25日，星期天细胞壁的结构图第27页,共59页，2024年2月25日，星期天（1）胞间层又称中胶层，是细胞分裂产生新细胞时形成的，是相邻细胞间共有的一层薄膜。它的主要成分是果胶质，果胶是一类多糖物质。（2）初生壁，在细胞生长过程中，原生质体分泌的造壁物质在胞间层上沉积，构成细胞的初生壁。初生壁主要成分是纤维素、半纤维素和果胶质。（3）次生壁是细胞体积停止增大后加在初生壁内表面的壁层。

次生壁的主要成分有纤维素、半纤维素，且常有木质素等物质填充其内而发生质变。纤维素是细胞壁的主要成分，它构成细胞壁的框架，其他物质可以填充在其内。纤维素分子是由链状系列葡萄糖基构成的，它聚集成微纤丝，微纤丝又聚集成大纤丝。第28页,共59页，2024年2月25日，星期天壁层名称主要成分形成时间胞间层又称中胶层果胶物质新细胞形成时初生壁纤维素、半纤维素和果胶质。细胞生长过程中次生壁纤维素、半纤维素和木质素细胞停止生长后第29页,共59页，2024年2月25日，星期天细胞壁的功能维持细胞形状，控制细胞生长物质运输与信息传递防御与抗性：寡糖素植保素伸展蛋白（extensin)：植物细胞壁中富含羟脯氨酸的糖蛋白。通过肽链间的交联形成网络系统，与纤维素网系相辅，增强细胞壁的韧性和刚性。由于可以控制植物细胞的伸展，故称为伸展蛋白。第30页,共59页，2024年2月25日，星期天植物细胞间的连接：胞间连丝功能：1、物质交换2、信息传递第31页,共59页，2024年2月25日，星期天某些分子的半径和分子量4nm和6nm,代表了胞间连丝的孔径

第32页,共59页，2024年2月25日，星期天

胞间连丝(plasmodesmata)的三种状态：（1）正常态：结构固定，能允许小分子物质通过。（2）开放态：内部结构解体，扩大为开放的通道，能允许较大分子通过。（3）封闭态：通道被堵塞，阻止物质外运，造成细胞间的生理隔离。胞间连丝的超微结构第33页,共59页，2024年2月25日，星期天第34页,共59页，2024年2月25日，星期天管胞结构图

（示具缘纹孔）第35页,共59页，2024年2月25日，星期天核被膜包在核外的双层膜，外膜可延伸与细胞质中的内质网相连。一些蛋白质和RNA分子可通过核被膜或核被膜上的核孔进入或输出细胞核。核仁是核中颗粒状结构，富含蛋白质和RNA，核糖体的装配场所。大多数细胞的核内有1个或几个核仁。染色质是核中由DNA和蛋白质组成并可被苏木精等染料染色的物质，染色质DNA含有大量基因片段，是生命的遗传物质。间期核染色质常伸展成网状细丝——染色质；分裂时，染色质高度螺旋化变粗——染色体。染色质和核仁都被液态的核基质所包围。（二）

细胞核（间期核圆球形，幼小细胞核居中）第36页,共59页，2024年2月25日，星期天细胞核的主要功能是控制蛋白质的合成，控制细胞的生长、发育和遗传。因此，细胞核被强调为"细胞的控制中心"，在细胞遗传和代谢方面起着主导作用。第37页,共59页，2024年2月25日，星期天（三）细胞质与细胞器细胞质是质膜以内，细胞核以外的原生质。细胞质可分胞基质和细胞器。细胞器是细胞内具有特定结构和功能的亚细胞结构。胞基质是无色透明的胶体物质。

胞基质能维持细胞器的实体完整性提供所需要的离子环境，供给细胞器行使功能所必须的物质。同时，胞基质本身还进行某些生化反应。第38页,共59页，2024年2月25日，星期天细胞器

细胞膜内是透明粘稠并可流动的细胞质基质，细胞器分布在细胞质基质中。细胞器主要包括：内质网、核糖体、高尔基体、溶酶体、线粒体、质体、微体、液泡、微管、微丝等。有的细胞表面还有鞭毛或纤毛。第39页,共59页，2024年2月25日，星期天1线粒体（1）形状和大小：

除细菌、蓝藻和厌氧真菌外，生活的细胞一般都有线粒体。线粒体呈粒状、棒状、丝状或分枝状。线粒体较小，直径一般为0．5-1．0微米。第40页,共59页，2024年2月25日，星期天（2）结构：显微镜下用詹纳斯绿B染色才能看到。用电子显微镜观察，线粒体有一层外膜和一层内膜，内膜在许多部位向内褶叠成管状或搁板状突起称为嵴。嵴间的空间为基质，其中含有DNA、蛋白质、核糖体、类脂球等。在基质和内膜中，有ATP酶和三羧酸循环酶等，与呼吸作用有关。第41页,共59页，2024年2月25日，星期天线粒体的功能是细胞进行有氧呼吸的场所，提供能量。第42页,共59页，2024年2月25日，星期天2质体质体根据色素和功能的不同，分为三种主要类型叶绿体有色体白色体质体前基粒质体第43页,共59页，2024年2月25日，星期天（1）叶绿体

高等植物的叶绿体主要存在于叶肉细胞中，其功能是进行光合作用，把光能转变为化学能；将二氧化碳和水合成有机物，释放氧气。叶绿体的形状为椭球形。第44页,共59页，2024年2月25日，星期天叶绿体的超微结构图叶绿体外被两层膜，称叶绿体被膜。被膜以内有蛋白质基质和密布其中的基粒。每个基粒由10-100个类囊体叠成。类囊体是由单层膜围成的，并且具有很多穿孔的扁平小囊。囊内含有液状内含物。类囊体平行地相叠，在基质间到处延伸，组成了复杂的类囊体系统。第45页,共59页，2024年2月25日，星期天（2）有色体

含有类胡萝卜素的质体，故呈橘红－黄之间的色彩。花瓣、果实等的颜色就是有色体的颜色。有色体多从叶绿体转化而来，积累脂类和淀粉。第46页,共59页，2024年2月25日，星期天（3）白色体

是无色的质体，近球形，存在于甘薯（番薯）、马铃薯地下贮藏器官中，种子的胚及少数植物叶的表皮细胞中也有存在。包括合成淀粉的造粉体、合成脂肪和油的造油体，贮存蛋白质的糊粉体等。第47页,共59页，2024年2月25日，星期天3内质网脂类双分子层为基础形成的囊腔和管道系统。分为糙面内质网和光面内质网，光面内质网与脂类合成和代谢有关。糙面内质网膜上附有颗粒状的核糖体。核糖体是细胞合成蛋白质的场所，糙面内质网合成并运输蛋白质。内质网是许多细胞器的来源。第48页,共59页，2024年2月25日，星期天4核糖体核糖体是合成蛋白质的场所。核蛋白体含有大约40%蛋白质和60%的RNA。核糖体大小约15-30纳米的小颗粒，由大小两个亚单位组成。核糖体常几个到几十个与信使RNA分子结合成念珠状的复合体，称为多聚核糖体。第49页,共59页，2024年2月25日，星期天5高尔基体

是一些聚集的扁的小囊和小泡。是细胞分泌物的加工和包装场所，最后形成分泌泡将分泌物排出体外。高尔基体还与植物分裂时的新细胞壁和细胞膜的形成有关。第50页,共59页，2024年2月25日，星期天6溶酶体溶酶体常为圆球形，只有一层膜包围，含有活性范围非常广泛的各种水解酶类，以酸性磷酸酶为特有的酶。溶酶体在细胞内起消化作用，能降解生物大分子。进行异体吞噬、自体吞噬甚至发生自溶作用。

溶酶体是内质网分离出来的小泡形成的。第51页,共59页，2024年2月25日，星期天7圆球体圆球体是一层膜包围的球状小体，圆球体含有脂肪酶，是积累脂肪的场所，因而是一种贮藏细胞器，贮藏油滴、脂肪等。圆球体也具有溶酶体的性质。近年来，认为圆球体与周围细胞质构界面上存在半单位膜，能被锇酸强烈还原，故圆球体又被称为类脂球。第52页,共59页，2024年2月25日，星期天8微体膜内有一单位膜，含有酶，都含有过氧化氢酶、乙醇酸氧化酶与尿酸酶。分为两种类型：一是过氧化物酶体，与光呼吸有密切关系；另一种为乙醛酸循环体，与脂肪代谢有关，能将脂肪分解成糖。第53页,共59页，2024年2月25日，星期天9液泡液泡是植物细胞的显著特征之一。液胞内的液汁称细胞液，其主要成分是水，并含有糖、有机酸、脂类、蛋白质、酶、氨基酸、树胶、粘液、植物碱、花青素和无机盐等物质。第54页,共59页，2024年2月25日，星期天液泡的生理功能:

①贮藏作用（吸收和积累物质）;

②吞噬和消化作用;

③

调节细胞水势、pH值与离子稳态；[可以缓冲外界条件的突然变化，因而液泡与植物抗性（酚类、生物碱等）有关。]④使细胞呈色。花青素的颜色随着细胞液的