木材细胞壁构造(课堂PPT)

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4、纹孔对的类型：
纹孔对的类型
a.单纹孔对：是单纹孔之间
构成的纹孔对，存在于薄壁细 胞之间、某些特殊的厚壁细胞 之间。
b.具缘纹孔对：是两个具缘
纹孔所构成的纹 孔对，存 在于管胞、纤维状管胞、导管 分 子和射线管胞等含有具缘 纹孔的细胞之间。
c.半具缘纹孔对：是具缘纹
孔与单纹孔相构成的纹孔对。
第三章 木材的细胞
Cell of Wood
3.1 木材细胞的生成 3.2木材细胞壁结构 3.3木材细胞壁上的特征
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材细胞的生成
（细胞的分裂、细胞扩大生长、胞壁增厚）
a、形成层原始细胞的分裂
树木的生长包括高生长 和直径生长。树木中木质 部的绝大部分是由直径生 长形成，它是形成层原始 细胞分生的结果。
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(2)具缘纹孔的结构：
1、纹孔缘 2、纹孔口 3、纹孔腔 4、纹孔室 5、纹孔膜 6、纹孔内口 7、纹孔外口 8、纹孔道
具缘纹孔的结构 （佐伯浩，1985）
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纹孔膜：纹孔对之间的隔膜，多数 为两个细胞的初生壁和胞间层组成；
纹孔口：纹孔腔通到细胞腔的开口；
纹孔腔：纹孔膜到细胞腔的全部空 隙；
微 纤
木素及半纤维素等物质 丝
聚集于此空隙中。
的
微纤丝角（α）
构 成
(microfibrillar angle)：
细胞壁中微纤丝排列方
向与细胞长轴所成的角
度。
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葡萄糖基→纤维素分子链（40根）→基 本纤丝（2－4个） →微纤丝→纤丝→粗 纤丝（宽 0.4-1.0um）→薄层→细胞壁
基本纤丝：由纤维素构成，在电镜下 可见，尺寸约为35～ 50Å。
垂周分裂 平周分裂
6
形成层原始细胞的垂周分裂
纺锤形原始细胞的增加(岛地谦，1976)
7
射线原始细胞的增加
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b、细胞的扩大生长和增厚
细胞的发育
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二、木材的主要细胞种类
早材导管分子
木
管
纤维
胞
晚
材
导
管
分
子
木 材 中 典 型 的 细 胞
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针叶树材和阔叶树材中的主要细胞
针叶树材
阔叶树材
管胞
导管
环管管胞和维管管胞
厚时，即产生次生壁时，加厚不均匀，遗留若干空隙，这些初生 壁未被次生壁增厚的部分，即为纹孔。
(2)纹孔对(pit pair)：纹孔多数成对，及细胞上的一个纹孔与
相邻细胞的另一个纹孔位置相对，且相互补助，构成纹孔对。
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(3)纹孔存在的意义：
a.树木中是细胞间水分和养料的通道； b.对木材的渗透性影响很大； c.可能影响木材的强度。
在电子显微镜下观察时，认为组成细胞壁的最小 单位是基本纤丝。基本纤丝宽约35～50Å ，断面大约 包括40（或37～42）根纤维素分子链，在基本纤丝内 纤维素分子链排列成结晶结构。
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微纤丝
纤维素以微纤丝状态存
在于细胞壁中。微纤丝
是由更微小的基本纤丝
构成的。微纤丝大约宽
10 ～ 30nm，微纤丝之 间存在着约l0nm的空隙，
（ 1) 细 胞 间 质 ( 胞 间 层 ) ：
（2)初生壁： （3)次生壁：
外层(S1)： 中层(S2)： 内层(S3)：
细胞壁的构造 (申宗圻，木材学)
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胞间层
胞间层——是细胞分裂以后，最 早形成的分隔部分，后来就在此 层的两侧沉积形成初生壁。 胞 间层主要由一种无定形、胶体状 的果胶物质所组成，在偏光显微 镜下呈各向同性。
纹孔缘：次生壁呈拱状的部分；
纹孔道：由细胞腔通向纹孔室的通 道；
纹孔室：由纹孔膜与纹孔缘拱形环 绕之间的空隙部分；
纹孔内口：纹孔道通向细胞腔的开 口；
纹孔外口：纹孔道通向纹孔室的开 口。
纹孔的各组成部分（刘一星，2004）
1. 胞间层; 2.次生壁; 3.纹孔室; 4.纹
孔外口;5.纹孔内口; 6.纹孔道; 7.纹
纤丝组成，当细胞生长时，微 纤丝不断沉积在伸展的细胞壁 内壁，随着细胞壁的伸展而改 变其排列方向。初生壁整个壁 层上的微纤丝排列都很松散， 这种结构和微纤丝的排列状态， 有利于细胞的长大。
初生壁
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次生壁的微纤丝排列
在次生壁上，由于纤维素分子 链组成的微纤丝排列方向不同，可 将次生壁明显地分为三层，即：
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2、纹孔的类型：
(1)单纹孔(simple pit)：见于薄壁细胞和韧性纤维； (2)具缘纹孔(bordered pit)：见于导管和管胞。
（佐伯浩，1985）
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3、纹孔的结构：
单纹孔的结构（佐伯浩，1985）
(1)单纹孔的结构：
纹孔腔、纹孔膜、纹孔口
纹孔膜：纹孔对之间的隔膜， 多数为两个细胞的初生壁和胞 间层组成； 纹孔腔：纹孔膜到细胞腔的全 部空隙； 纹孔口：纹孔腔通到细胞腔的 开口。
存在一些突起物，称为附物。
（见图）。
附物纹孔一般常见于导管壁上
的具缘纹孔，也见于纤维状管
胞壁上的具缘纹孔。
附物纹孔是鉴别阔叶树材 树种所依据的特征之一。
图3-11 附物纹孔（刘一星，2004） a. 珊瑚状（导管的具缘纹孔）；b.分枝或网状（ 导管间具缘纹孔，着生于纹孔室的拱壁和导管壁 的表面）；c.珊瑚状（半具缘纹孔对）; d.乳头
初生壁一般较薄， 通常只有细胞壁厚度的 1%或略多一点。初生壁 也分层。
图3-4 细胞壁的壁层结构 A.细胞腔； P.初生壁； S.次生壁；
ML.胞间层； S1.次生壁外层； S2.次生壁中层；
S3.次生壁内层
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次生壁：是细胞停止增大以后，在初生壁上继续形成的壁层。
S
次生壁：是细胞停止增 大以后，在初生壁上继 续形成的壁层。
（初生壁、次生壁S1、S2和S3层）
图 3-6 木材管胞细胞壁微细结构 （成俊卿，1985） 26
5、管胞和木纤维的壁层结构
P 、S1 、S2、 S3
初生壁（P）: 松散的网状排列。很薄，只有细胞壁的1％ 或略大一点； 次生壁可明显分为三层，各层的微纤丝都形成螺旋取向， 但斜度不同。
S1：微纤丝呈平行排列，与细胞长轴的夹角为50∘～70∘，
复合胞间 层中木素浓 度最高，但 木素的约80 ％仍分布在 次生壁。
管胞壁中的物质分布
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第三节 木材细胞壁上的特征
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一、纹孔
纹孔
纹 孔
纹孔
纹 孔 木 材 中 的 细 胞 上 的 纹 孔
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管胞壁上的纹孔（R.Brucen Hoadly ,1990）
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1. 纹孔、纹孔对及其意义：
(1)纹孔(pit)：木材细胞壁次生壁的凹穴状。在木材的细胞壁加
通常将相邻细胞间的胞间层 和其两侧的初生壁合在一起称为 复合胞间层。
ML
图3-4 细胞壁的壁层结构 A.细胞腔； P.初生壁； S.次生壁
； ML.胞间层； S1.次生壁外层； S2.次生壁中层；
S3.次生壁内层
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初生壁
初生壁：是细胞分裂后，
在胞间层两侧最早沉积、
P
并随细胞继续增大时所
形成的壁层。
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单纹孔对
半具缘纹孔对 （崔永志，2003）
具缘纹孔对
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5、闭塞纹孔：
(1) 概念：针叶树材管胞的具缘纹孔对在某些情况下纹孔塞会
偏于一侧，而将纹孔口堵住，形成闭塞纹孔。
闭塞纹孔
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6、附物纹孔：
在阔叶树材的某些科树种中，
存在一种附物纹孔。
附物纹孔:阔叶树材的—种具
缘纹孔，在纹孔缘及纹孔膜上
微纤丝：木材细胞壁的基本构成单位， 在电镜下可见，尺寸约为10～30nm。
(Siau,1971)
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3、结晶区和无定形区
纤维素的结晶区和无定形区
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结晶区和无定形区：
结晶区(crystalline area)：在基本纤丝内，纤维素分
子链基本平行排列的部分，称为结晶区；在结晶区内， x射线衍射图反映是高度结晶的。
厚度百分率为10％ ～ 22％。
S2：微纤丝与细胞长轴的夹角为10∘～ 30∘，近乎平行
于细胞轴。厚度百分率为70％ ～ 90％。
S3：微纤丝与细胞长轴的夹角为60∘～90∘。厚度百分率
为2％ ～ 8％。
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6、导管和薄壁细胞的壁层结构 导管的壁层结构 薄壁细胞的壁层结构
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7、细胞壁壁层中物质的分布
matrix(日文文献)：包括木材细胞壁内的所有木
素和大部分半纤维素(不包括与纤维素紧密结合的那部
分半纤维素)。
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2、基本纤丝、微纤丝、纤丝
木材细胞壁的组织结构，是以纤维素作为“骨架”的。 它的基本组成单位是一些长短不等的链状纤维素分子， 这些纤维素分子链平行排列，有规则地聚集在一起称 为基本纤丝（又称微团）。
木材细胞壁上的螺纹加厚
（周崟，姜笑梅，1994）
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四、锯齿状加厚：射线管胞内壁的次生加 厚为锯齿状突起。
轴向薄壁细胞
轴向薄壁细胞
射线薄壁细胞
射线薄壁细胞
射线管胞
木材纤维
（韧性纤维和纤维状管胞）
树脂道泌脂细胞 树胶道泌胶细胞
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第二节 木材细胞壁的结构
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一、木材细胞壁的物质
1、木材细胞壁的三大物质：
纤维素(cellulose)：骨架物质
半纤维素(hemicellulose)：基体物质
木素(lignin)：结壳物质(硬固物质)
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形成层原始细胞：纺锤形原始细胞 射线原始细胞
纺锤形原始细胞的长轴沿树高方 向，两端尖削，呈纺锤形，为木质 部中纵行排列细胞的来源；射线原 始细胞形小、聚集成射线状，为木 质部中横行细胞的来源。