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第一章植物细胞

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植物细胞总论

植物细胞总论


葡萄糖单体的多聚体
胞质运动：
• 生活细胞的原生质是不断运动的，这有利于维 持细胞正常代谢、物质转移和信息传递。 • 循环式运动：以顺时针或逆时针方向沿细胞壁 围绕中央大液泡运动，可携带细胞核和质体一起 运动，黑藻等 • 流走式运动：以不同方向围绕着小液泡流动， 在运动过程中，原生质在细胞四周以不同方向散 射成细小的原生质丝。每条原生质丝的运动围绕 一个或几个液泡进行，紫露草等。
在一定条件下，一种质体可以转化成另一种质体。
有色体
白
黑暗
色 体
光照 前质体
叶绿体
白色体在见光的情况下可转化成叶绿体，如子房逐渐发育 为果实时，白色体转变为叶绿体，果实成熟时，叶绿体便 转变为有色体，最后成为红色。相反，当质体失去了所增 加的物质，也可变成白色体。
5．线粒体：是呼吸作用场所，能量加工厂。
（2）每个生细胞化既技相术对在独细立胞，学又研互究相联上系的；运既用有，自己 的生命，使又人与们其对他细细胞胞共的同结组构成、整功体能生和命。发育
（3）细胞以细胞分有裂了的更方深式入繁的殖了。细解胞。在遗传上具
有全能性，是生物个体发育和系统发育的基础。
细胞学说也为生物科学的发展奠定了坚实的基础。
二、 植物细胞的基本结构
细胞器
细胞核
原生质体：
•原生质体是具有生命特征的 部分，构成原生质体的主要 物质是原生质(protoplasm)。
• 原生质：是生命活动的物质 基础，细胞的一切代谢活动 都在这里进行。原生质的化 学成分很复杂。
•在生活状态时，原生质呈胶 质状态，水占整个原生质的 90%。
•生活细胞除去水分的干物质 中 ， 90% 是 蛋 白 质 、 核 酸 、 糖类和脂类。
• 恩格斯高度评价了 细胞学说，把它与 “能量守恒和转化定 律、生物进化论”并 列为19世纪自然科学 的三大发现。
第一章 植物的细胞

第一章 植物的细胞

菘蓝叶——靛蓝结晶
槐花——芸香苷结晶
常见草酸钙的类型
簇晶；砂晶；柱晶；方晶； 针晶或针晶束。
簇晶
柱晶
针晶
砂晶
方晶
草酸钙晶体的理化检验
☆ 草酸钙结晶不溶于稀醋酸，加稀盐酸 溶解而无气泡产生; ☆ 遇20%硫酸溶液则溶解而形成针状的 硫酸钙结晶析出。
碳酸钙结晶（钟乳体）
分布：桑科、爵床科、荨麻科
显微镜
植物的显微构造
显微结构——用显微镜观察到的细胞结构 称为显微结构。有效放大倍数不超过1200 倍。计量单位： m 超微结构（亚显微结构）——在电子显微 镜下观察的结构称为超微结构（亚显微结 构）。有效放大倍数已超过100万倍。 计量单位： Å
第一节 植物细胞的形态和基本结构
原生质体 后含物
棉花胚乳游离时期细胞核的无丝分裂
模式植物细胞构造图（超微结构）
1. 细胞壁 2. 细胞膜
3. 细胞质
5. 液泡
4. 细胞核
6. 溶酶体
7. 高尔基体 8. 叶绿体 9. 线粒体 10. 光滑内质网 11. 粗糙内质网 12. 核糖体
一、原生质体
原生质体是细胞内有生命物质的总称。 构成原生质体的物质基础是原生质。 原生质是细胞生命物质的基础，化学成分 极其复杂，主要成分以蛋白质和核酸为主 的复合体，所以也被称为“蛋白体”。 原生质体由细胞质、细胞器和细胞核系统 组成。
胞间连丝图
细胞壁的特化
特化 类型 附加成分 作用 增强 机械力 保护 作用 保护 作用 利于种子萌发 鉴别 间苯三酚和浓盐酸→ 红色 苏丹Ⅲ→红色 苏丹Ⅲ→橘红色 钌红试液→红色 氢氟酸→溶解
木质化 木质素
木栓质（脂 木栓化 肪性物质） 角质（脂肪 角质化 性物质） 果胶、纤维 粘液质 素变成粘液 化 或树胶 矿质化 硅质、钙质
第一章 植物细胞

第一章 植物细胞

• 1．构成生物体结构和功能的基本单位是组 织。 • 2．生物膜的特性之一是其具有选择透性。 • 3．电镜下质膜呈现三层结构。
三、填空
• 1．质膜具有 选择 透性，其主要功能是 ----------------------------------- 。 • 2．植物细胞的基本结构包括 和 两大 部分。后者又可分为 、 和 三部 分。 • 3．原生质是以 和 为生命活动基 础的生命物质。
施莱登（1804～1881）
德国植物学家。细胞学 说的创立者之一。1838年， 施莱登在他的《植物发生论》 一文中证明，植物形态的最 基本单位是细胞，最简单的 植物是由一个细胞构成的， 大多数植物是由细胞和细胞 的变态构成的。他与德国动 物学家施旺共同奠定了细胞 学说的基础。著作有《植物 学概论》等。
1、原生质的化学组成 1）水（占细胞鲜重的60%—90%，成熟种子中占10%—14%）。游
离水和结合水。
2）有机物（占细胞干重的90%以上）蛋白质、核酸、类脂、 糖类（四大类生物大分子）。 另：少量的无机盐和贮藏物质
2、原生质的物理性质和生理特性
原生质是一种有特定结构的亲水胶体系统 有机物大分子形成直径约1-500nm的小颗粒，均匀分 散在以水为主而溶有简单的糖、氨基酸、无机盐的液体中, 成为具有一定弹性与黏性、半透明的亲水胶体。其中大 量的胶体颗粒形成巨大的表面，为原生质所进行的代谢活 动创造了有利条件。 胶体有溶胶和凝胶两种状态 环境改变时两种状态可以相互改变，保证生命活动的 正常进行 活细胞是个动态体系，通过原生质组成的各种结构不 断的进行各种新陈代谢活动，诸如吸收、分泌、细胞间 信息传递、生长发育和繁殖等等。 原生质的运动: 旋转运动: 一个方向。 循环运动: 多个方向。
核液
植物与植物生理第一章植物细胞

植物与植物生理第一章植物细胞


合称纹孔膜.纹孔是细胞之间
水分和物质交换胞的竹通道.分为
单孔纹是1次孔、生和细壁具胞在缘沉纹壁积孔材薄壁时两,种于.单纹纹孔 形成⑴处终细止胞而壁不延层细伸次.具缘纹
(3)
细胞壁成分
孔是次生壁在沉积时,于纹孔
形成处向内延伸,形成弓形拱
物(. 2)纹孔和胞间连丝
柿子胚乳细胞----胞间连丝
纹孔腔 纹孔塞 纹孔缘
黑藻叶片——叶绿体
有色体：是只含有胡萝卜素和叶黄
素，不含基粒的质体。
质体
分布：主要分布于花瓣、果实、储 藏根等部位。
叶绿体
形态：颗粒状、针状等。 结构：双层膜
有色体
色素：叶黄素和胡萝卜素 功能：吸引昆虫细传胞粉质、储藏营养物
质
白色体
质膜
红辣椒果实表皮——有色细体胞器
部位：一些植物的贮藏器官中，
如甘薯、土豆的地下器官
液成熟细胞 泡细胞质
质膜 细胞器
1现9溶55酶年体de质。D体uve与Novikoff首次发 溶酶体
它是单层膜围绕、内含多种水解酶
类的囊泡线状粒细体胞器，一般直径为 圆球体
0.25—0.3μm。
内质网
异溶作用：把细胞质的其他组分吞
噬进高去，尔在基溶体酶体内进行消化。
核糖体
自溶作用：通过本身膜的解体，把
腾，葡病萄菌糖的侵入等。
③1、栓纤化细维：胞素填壁充栓质（脂类化合物）， 细胞不透水、 不常⑴透是微微气 栓细纤团， 化胞丝细 的壁胞 细层一 胞次经 ，栓具化有后良即好(3死的)亡保细，护胞树作壁木 用的 。成外分皮，常
④ 矿大化纤：丝细胞壁内填充矿物质，增加硬度，如禾
本(科2)植纹物孔表和皮胞细间胞连常常丝发生(显4著) 的细硅胞化壁特化
2 第一章.植物细胞生理

2 第一章.植物细胞生理


膜一定是由亲水性物质和脂类物质组成
（ 二 ） 生 物 膜 的 成 分
膜蛋白（外在蛋白与内在蛋白）
脂类（磷脂、糖脂和硫脂等） 糖以残基存在，形成糖蛋白和糖脂 无机离子 水：束缚水
1. 膜脂
构成膜的脂类主要是磷脂，磷脂既有亲脂性的两条 “尾巴”（脂肪酸侧链或碳氢链），又有一个亲水性的 “头部”，所以磷脂是双亲媒性化合物。
单、双子叶植物中
所有高等植物中
主要在双子叶植物中 所有高等植物中 所有高等植物中
（二）结构特点
典型的高等植物细胞壁是胞间层、初生壁、 次生壁所组成。
胞间层（中层）：位于相邻细胞的细胞壁之间。主要成 分是果胶质，使相邻的细胞彼此粘连。
初生壁：是在细胞生长过程中所形成的细胞壁，位于胞 间层与质膜之间。主要成分是纤维素和果胶质。 次生壁（有的细胞具有）：有些细胞停止生长后，在初 生壁内侧继续发育增厚的细胞壁层，它的产生是细胞分 化的明显标记。纤维素含量高，果胶质极少，基质成分 是半纤维素，也不含有糖蛋白，因此比初生壁坚韧，次 生壁中还常添加了大量的木质素，增强了次生壁的硬度。
Photomorphogenic light
Temperature Wind C2O Pathogens
Ethylene
O2 Soil microorganisms Parasites Soil quality Water status
影 响 植 物 生 长 发 育 的 外 界 信 号
Toxic minerals and other Mineral alleopathic chemicals nutrients
（二）细胞的全能性
指每个生活细胞都包含着产生一个完整机体 的全套基因，在适宜的条件下能形成一个新的 个体的潜在能力。 细胞全能性是细胞分化和组织培养技术的理 论基础，组织培养的成功则是细胞全能性的体 现。
植物与植物生理第一章植物细胞

植物与植物生理第一章植物细胞


第一章植物细胞
二、植物细胞的结构和功能
第一章植物细胞
二、植物细胞的结构和功能 质体
细胞器是细胞质中具 有一定形态结构和生理功 植物细胞的基本结构 能的亚单位。植物细胞有 多种细胞器。包括： 质体、 线粒体、内质网、高尔基 1、细胞壁 体、核糖体、溶酶体、 液 泡、 微管等
细胞质 质膜 细胞器
2、原生质体
其加厚具有类似树木年轮的生长规律
胞间连丝是 穿过细胞壁， 次生壁增厚不均匀,有的地方 沟通相邻细 不增厚,形成许多凹陷的区域, 二、植物细胞的结构和功能 胞的原生质 称为纹孔.相邻两个细胞上的 纹孔常相对存在称为纹孔对. 细丝。
纹孔之间的胞间层和初生壁 植物细胞的基本结构 合称纹孔膜.纹孔是细胞之间 胞竹 水分和物质交换的通道.分为 1、细胞壁材 单纹孔和具缘纹孔两种.单纹 薄 孔是次生壁在沉积时,于纹孔 壁 形成处终止而不延伸.具缘纹 (3) 细 ⑴ 细胞壁层次 孔是次生壁在沉积时,于纹孔 形成处向内延伸,形成弓形拱 (2)纹孔和胞间连丝 物.
第一章植物细胞
一、植物细胞的发现 二、植物细胞的结构和功能 三、植物细胞的繁殖
四、植物细胞的生长与分化、死亡
一、植物细胞的发现
在20世纪初期，细胞的各主要显微结构均已 查明。 二十世纪的30-40年代以前，细胞学与生物 化学的结合，对细胞结构与功能的关系开始有 （1）第一台复式显微镜的制作 细胞的发现是和欧洲15 植物细胞是植物体结构和功能的基本单位。 所了解，认识到细胞是生物体结构和功能的基 1838年德国植物学家施莱登指出细胞是 细胞学说的要点： 世纪到16世纪工业生产的巨 本单位。 （2）英国的胡克（Robert Hook 植物体的基本结构。 所有动植物组织都是由细胞构成 在1665年首次描述了植物细胞 大发展相联系的，特别是和 在30-40年代，由于透射电子显微镜的研制 同年，德国动物学家施旺在动物中证实 所有细胞来自其它细胞 （木栓），命名为cella。 成功，以电磁透镜代替了玻璃透镜，突破了光 细胞是动物体的基本结构。 单细胞植物，一个细胞代表了一个个体，一切生命 透镜制造与光学技术的发展 1、细胞的发现 卵和精子都是细胞 细胞是有机体。动、 学显微镜的局限性。应用于生物学的研究中， 1839年施旺指出： （3）荷兰的列文虎克 活动，包括新陈代谢、生长发育、繁殖等均由一个 直接相关。没有显微镜就不 单个细胞可分裂形成组织 提示了细胞一个新的研究领域-超微结构。 植物都是这些有机体的集合物，他们按 （Leeuwenhoek）和意大利的马尔 细胞完成。 可能有细胞学诞生。 细胞遗传的全能性 植物组织培养技 2、细胞学说 60年代末，扫描电子显微镜问世并被广泛应 着一定的规则排列在动植物体内。并于 术 比基（Malpighi） 用，使人们能直接观察到生物，乃至细胞立体、 1839年首次提出了“细胞学说”（Ce11 复杂的高等植物，一个个体由无数细胞组成，细 生物的结构。随着现代化观察仪器和设备的研 theory），即 细胞是组成有机体的结构、 用自己设计并制造的显微镜观察栎树软木塞切片时发现其中 3、细胞学的发展 功能基本单位。 制和应用，人类对细胞的研究和探讨会更加深 胞之间有了机能和形态结构的分工，相互依存， 世界上第一台显微镜是荷兰眼镜商詹森 有许多小室，状如蜂窝，称为“cella”，这是人类第一次发 入和完善。 （Hans Janssen在1604年发明的。 彼此协作，共同保证了有机体的生命活动。 为了检查布的质量，亲自磨制透镜，装配了高倍显微镜（300 现细胞，不过，胡克发现的只是死的细胞壁。 60年代，组培技术→细胞全能性:证明细胞 倍左右），并观察到了血细胞、池塘水滴中的原生动物、人类 学说 和哺乳类动物的精子，这是人类第一次观察到完整的活细胞。
植物学-第一章-植物细胞与组织PPT课件

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有利于细胞与外界进行交流，促进物质交换。
有人将液泡、溶酶体、圆球体和微体统称为液泡系。
细胞骨架：3种蛋白质纤维（微管、微丝和中间纤维）
❖ 微丝(microfilament，MF)：细丝状结构，直径6—8nm ❖ 微管(microtubule,MT)：细长、中空的管状结构，外径25nm ❖ 中间纤维(intermediate filament,IF)：细长管状结构，直径
功能: 积累淀粉、脂肪和蛋白质
储藏淀粉的称为淀粉体(amyloplast)， 储藏蛋白质的称为蛋白体， 储藏脂类的称为造油体(elaioplast)
质体的发育：是由原（前）质体(proplast)发育而来：
线粒体
(mitochondrion)
线粒体三维结构图解
线粒体超微结构图（电镜照片）
线粒体
功能： 合成蛋白质的场所
(2)细胞基质
–电子显微镜下无特殊结构的细胞质部分，称为胞基质。细胞 器及细胞核都包埋于其中。
• 化学成份：小分子化合物包括水、无机盐、溶解的气体、糖类、 氨基酸及核苷酸；大分子化合物包括蛋白质、RNA和酶类。
• 理化性质：活细胞的胞基质处于不断运动状态，它能带动其中的 细胞器，在细胞内做有规则的持续流动，这种运动称胞质运动。
• 蓝、紫、紫红等花的颜色主要由有色体和液泡中的花青素 决定。会发生明显变化的花色，就有可能是花青素作用的 结果。
–液泡的生理功能：
• 储藏功能（色素和代谢废物） 。 • 维持渗透压，渗透调节、维持细胞形态。 • 参与细胞中物质的生化循环及细胞分化和衰老等重要的生
命过程，消化（类似溶酶体） 。 • 在较大或成熟细胞中，中央大液泡将细胞质挤于细胞边缘，
电镜下可观察其内 部结构，表面有双层 膜包被，内部有膜形 成的许多圆盘状的类 囊体（基粒片层）相 互重叠，形成一个柱 状体单位，称为基粒； 基粒之间由基粒间膜 （基质片层）相联系。 叶绿体的其余空间为 基质所充满。
第一章植物细胞的结构和功能

第一章植物细胞的结构和功能


第二节
细胞壁的结构与功能
细胞壁是植物细胞所特有的，具一 定弹性和硬度， 在细胞质膜之外并界定 细胞形状的复杂结构。
一、细胞壁的结构和化学组成
(一)细胞壁的结构特点
典型的细胞壁是由胞间层，初生壁、有 的细胞还具有次生壁所组成。
细胞腔
(二)细胞壁化学组成 构成细胞壁的物质，主要成分是90% 左右的多糖和10%左右的蛋白质以及酶 类、脂肪酸等 胞间层:果胶质
4.木质素 不是多糖，是由苯基丙烷衍生物的单 体所构成的聚合物，在木本植物成熟的 木质部中，其含量达18%～38%，主要 分布于纤维、导管和管胞中。
(三)细胞壁形成
与细胞壁形成有关的细胞器是:内质网、 高尔基体、微管
二、细胞壁的功能 1. 支持作用： 2．运输通道： 3．保护作用： 4．参与各种代谢活动：
2.功能： 1）是细胞遗传信息合成和复制的场所。 2）是代谢的调控中心。
二、叶绿体 1.结构：呈椭圆形 被膜（双层：内膜 、外膜） 类囊体（间质类囊体、基粒类囊体） 基质
2.功能：光合作用的场所。
叶绿体的发育
光 原质体 暗 前质体
光
三、线粒体 1.结构：呈圆形棒状结构。 外膜（选择性小） 被膜 内膜（选择性大，有ATP酶） 基质 2.功能： 呼吸作用的 主要场所。
1．植物细胞和动物细胞区别
植物细胞和动物细胞比较
植物细胞
细胞壁 液泡 叶绿体 有 具有明显的中央 大液泡 有
动物细胞
没有 无明显的中央大 液泡 没有
2． 植 物 细 胞 的 结 构
二、原生质的性质 (一)原生质及其组成 原生质为构成细胞的生活物质，是细 胞生命活动的物质基础。 水(85%) 蛋白质(10%) 核糖(1.1%) 有机物(13.5%) 碳水化合物(0.4%) 原 生 脂类(2%) 质 无机物（1.5%）
第一章植物细胞的结构和功能

第一章植物细胞的结构和功能


为 。 A．-0.8～-0.2MPa B．-8～-2MPa C．-2～-1MPa D．0.2～ 0.8MPa 15．植物细胞吸水后，体积增大，这时其Ψs 。 A．增大 B． 减小 C．不变 D．等于零 16．蒸腾旺盛时，在一张叶片中，距离叶脉越远的部位，其水势 。 A．越高 B．越低 C．基本不变 D．与距离无关 17．在温暖湿润的天气条件下，植株的根压 。 A．比较大 B．比较小 C．变化不明显 D．测不出来 18．植物刚发生永久萎蔫时，下列哪种方法有可能克服永久萎蔫？ A．灌水 B．增加光照 C．施肥 D．提高大气湿度 19．蒸腾作用的快慢，主要决定于 。 A．叶面积的大小 B．叶内外蒸汽压差的大小 C．蒸腾系数的大小 D．气孔的大小 20．微风促进蒸腾，主要因为它能 。 A．使气孔大开 B．降低空气湿度 C．吹散叶面水汽 D．降低 叶温 21．将Ψp为０的细胞放入等渗溶液中，其体积 。 A．不变 B．增大 C．减少 22．大气的水势通常 。 －7 A．低于－10 Pa B．高于－10－7Pa C．等于0 Pa D．低于 －7 10 Pa 23．风和日丽的情况下，植物叶片在早晨、中午和傍晚的水势变化趋势 为 。 A．低-高-低 B．高-低-高 C．低-低-高 D．高-高-低 24．气孔关闭与保卫细胞中下列物质的变化无直接关系： A．ABA B．苹果酸 C．钾离子 D．GA 25．压力势呈负值时，细胞的Ψw 。 A．大于Ψs B．等于Ψs C．小于Ψs D．等于0 26．某植物在蒸腾耗水2kg，形成干物质5g，其需水量是 。 A．2.5 B．0.4 C．400 D．0.0025 27．植物带土移栽的目的主要是为了 。 A．保护根毛 B．减少水分蒸腾 C．增加肥料 D．土地适应 28．把植物组织放在高渗溶液中，植物组织 。 A．吸水 B．失水 C．水分动态平衡 D．水分不动 29．呼吸抑制剂可抑制植物的 。 A．主动吸水 B．被动吸水 C．蒸腾拉力加根压 D．叶片蒸腾 30．当细胞充分吸水完全膨胀时 。 A．Ψp＝Ψs，Ψw＝0 B．Ψp＞0，Ψw＝Ψs＋Ψp C．Ψp＝-Ψs，Ψw＝0 D．Ψp＜0，Ψw＝Ψs-Ψp 31．当细胞处于质壁分离时 。 A．Ψp＝0，Ψw＝Ψp B．Ψp＞0，Ψw＝Ψs＋Ψp C．Ψp＝0，Ψw＝Ψs D．Ψp＜0，Ψw＝-Ψp 32．进行渗透作用的条件是 。 A．水势差 B．细胞结构 C．半透膜 D．半透膜和膜两侧Байду номын сангаас势 差 33． 可克服植物暂时萎蔫。 A．灌水 B．遮荫 C．施肥 D．增加光照
第一章植物细胞基本知识

第一章植物细胞基本知识

a.叶绿体 色素：叶绿素、叶 质体分类 黄素、胡罗卜素。颜色 根据色素 变化 形状与大小：球形、 卵形等； 直径4—10微米， 厚度1—2微米
叶绿体 有色体 白色体
植物学精品课程
细胞器
植物学精品课程素、胡萝卜素 存在器官：某些植物的某些器官, 胡萝卜----根； 红辣椒----果实； 南瓜---花
位于植物幼嫩器官的表面层，一般为一层，也有二层 或多层。主要由表皮细胞构成（也包括一些其它细胞）， 除气孔外，其余部分无细胞间隙 。
② 周 皮 ：是取代表皮的次生保护组织，由木栓形成层形成。
木 栓 层：呈砖形，栓质厚壁，死细胞。
周 皮
木栓形成层：活细胞，薄壁。 栓 内 层：活细胞，薄壁。
植物学精品课程
植物学精品课程
植物细胞的组织与功能
B、导管分子
伸长的细胞，厚壁，成 熟时为死细胞；
次生壁具各种式样的木 质化增厚（环状、螺纹、梯 纹网纹、孔纹），穿孔（一 个或数个），具穿孔的端壁 称为穿孔板。
许多导管分子纵向地连 接成细胞行列，通过穿孔直 接沟通。
植物学精品课程
管胞与导管分子的比较
管 胞 导管分子
植物学精品课程
植物细胞的组织与功能
①木质部（复合组织）
由管胞、导管分子、木纤维、木薄壁细胞等组成。
A、管胞
伸长的细胞、厚壁（成熟时为死细胞）；
次生壁是各种式样的木质化增厚（环纹、 螺纹、梯纹、网纹、孔纹）；
末端尖锐，在器官中上、下二细胞连接时 其端部紧密地重叠，水分通过壁上的纹孔相通 。
所有微管植物都具有管胞，大多数蕨类和裸子植物只有管胞。
B、纤
维
细胞细长，二端尖细成梭状，壁木质化程度不一致 （不木质化到
强烈木质化纹孔少，呈缝隙状） 分 布：广泛分布于成熟植物体各部分。
第一章 植物细胞的结构和功能

第一章 植物细胞的结构和功能

第一章植物细胞的结构和功能1.1细胞的共同点⑴.细胞膜：由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质等构成的生物膜；⑵.有两种核酸DNA、RNA；⑶.核糖体—合成蛋白质的场所；⑷.细胞都有增殖现象，一般为一分为二的方式进行分裂。

原核细胞：⑴.没有典型的细胞核；⑵.环状DNA分子；⑶.无丝分裂（amitosis）方式进行繁殖。

真核细胞：⑴.细胞结构区域化；⑵.各种细胞器的存在；⑶.染色体由线状DNA与蛋白质组成；⑷.细胞分裂以有丝分裂（reduction mitosis）。

1.2.高等植物细胞的特点⑴.高等植物细胞特点：1.成熟的薄壁细胞，中央有一大液泡；2.有叶绿体存在；3.细胞壁由果胶质、纤维素、半纤维素组成，因有细胞壁区别与动物细胞。

植物细胞壁的化学组成：⑴.植物细胞壁纤维素—由1000～10000个β-D葡萄糖残基以β-1，4糖甘键相连的无分支的长链，以氢键相连，分子量50000～400000。

⑵.半纤维素—溶于碱的多糖，可由一种单糖缩合，如聚甘露糖和聚半乳糖,也可由几种单糖缩合而成,如木糖、阿拉伯糖、半乳糖。

⑶.果胶类—由果胶酸、果胶、和原果胶组成。

⑷.木质素lignin 由苯基丙烷衍生物的单体构成。

⑸.含羟脯氨酸的糖蛋白(MRGP)也为伸展蛋白、Ca调素。

6.矿质—主要是Ca约10-5～10-4mol/L最大的钙体。

细胞壁的功能：⑴.维持细胞的形态，控制细胞生长；⑵.物质运输与信息传递调节者，化学信号（激素、生长调节剂），物理信号（光、声波、压力等）；⑶.防御与抗性—寡糖素→诱导→植保素；⑷.其他功能：酶类，参与合成物质，多聚半乳糖醛酸和凝集素，可能参与砧木与接穗愈合的识别反应。

原生质体（Protoplast）：都具备自己的遗传物质，可进行自我增殖。

由细胞器、细胞质基质、细胞质膜构成，统称的原生质体。

原生质体既有液体与胶体的特性，又有液晶态的特性。

原生质的物理特性：（1）表面张力（surface tension）、（2）粘性plasticity和弹性elaslicity （3）流动性。

大学植物学第一章植物细胞


四.植物细胞核
1.核被膜
包括核膜及膜以内的核纤维层，细胞核的最外层结构。由两层 单位膜所组成，外膜附有核糖体。它将DNA与细胞质隔开，形 成了核内特殊的微环境，保护DNA分子免受损伤；使DNA的复 制和RNA的翻译表达在时空上分隔开来；此外染色体定位于核 膜上，有利于解旋、复制、凝缩、平均分配到子核，核被膜还 是核质物质交换的通道。核纤层与细胞有丝分裂中核膜崩裂和 重组有关。
细 胞 壁
次生壁 初生壁 贮藏营养物质
后 含 物
生理活性物质
其他物质
根据植物细胞核的有无，细胞可以分成真核细胞和原核细胞。
一、原生质和细胞外被
(一).原生质
1、概念
植物细胞生命活动的物质基础是原生质，有原生质组成的各种结构，统 称为原生质体。原生质体为结构名称，原生质为组成成分的名称。
2、化学组成
2.胞间连丝
胞间连丝贯穿两个相邻的植物细胞的细胞壁，并连接两个原生质体的胞质 丝。它们使相邻细胞的原生质连通，是植物物质运输、信息传导的特有结 构 胞 间 连 丝 的 染 色 电 镜 图
纹孔电镜图
三.细胞器及其功能
1.质体：从原质体发育而来
叶绿体：是绿色植物和藻类等真核自养生物细胞中专业化亚单元的细胞器。其主要作用是进行光合作用，叶体 内类囊体紧密堆积。主要含有叶绿素（叶绿素a和叶绿素b）、类胡萝卜素。线粒体与叶绿体都是细胞内进行能量 转换的场所，两者在结构上具有一定的相似性。①均由两层膜包被而成，且内外膜的性质、结构有显著的差异。 ②均为半自主性细胞器，具有自身的DNA和蛋白质合成体系。因此绿色植物的细胞内存在3个遗传系统。
线粒体是细胞中制造能量的结构，是细胞进行有氧呼吸的主要场所。也叫做细胞的“动力车间”。 一个细胞内含有线粒体的数目可以从几百个到数千个不等，越活跃的细胞含有的线粒体数目越多。 线粒体是一种存在于大多数真核细胞中的由两层膜包被的细胞器，也是植物体中除细胞核含有遗传物质的两个场所之 一。 线粒体嵴简称“嵴”，是线粒体内膜向线粒体基质折褶形成的一种结构。线粒体嵴的形成增大了线粒体内膜的表面积。 越是活跃的细胞，嵴也越多。

第一章 植物细胞的结构与功能

4. 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、水解、细胞外物质输送到细胞内以及防御作用等。 研究发现，细胞壁还参与了植物与根瘤菌共生固氮的相互识别作用，此外，细胞壁中的多聚半乳糖醛酸酶和凝集素还可能参与了砧木和接穗嫁接过程中的识别反应。
胶体(colloid)是物质的一种分散状态。不论何种物质，凡能以1～100nm大小的颗粒分散于
另一种物质之中时，就可形成胶体。构成原生质的蛋白质、核酸等生物大分子，直径符合胶粒范围，其水溶液具有胶体的性质。
下面讨论原生质胶体与细胞生命活动有关的特性。
1. 带电性与亲水性
原生质胶体主要由蛋白质组成，蛋白质表面的氨基与羧基发生电离时可使蛋白质分子表面形成一层带电荷的吸附层。在吸附层外又有一层带电量相等而符号相反的扩散层。这样就在原生质胶体颗粒外面形成一个双电层(图1-3)。双电层的存在对于维持胶体的稳定性起了重要作用。由于所有颗粒最外层都带有相同的电荷，使它们彼此之间不致相互凝聚而沉淀。蛋白质是亲水化合物，在其表面可以吸附一层很厚的水合膜，由于水合膜的存在，使原生质胶体系统更加稳定。蛋白质是两性电解质，在两性离子状态下，原生质具有缓冲能力，这对细胞内代谢有重要作用。但当处于其等电点时，蛋白质表面的净电荷为零，溶解度减小。这既破坏了原体的等电点通常在pH4.6～5.0之间。
2. 扩大界面 原生质胶体颗粒的体积虽然大于分子或离子，但它们的分散度很高，比表面积(表面积与体积之比)很大。随表面积增大，表面能也相应增加。由于表面能的作用，它可以吸引很多分子聚集在界面上，这就是吸附作用(absorption)。吸附在细胞生理中具有特殊的作用，如増强了对离子吸收、使受体与信号分子的结合等。已证明许多化学反应都是在界面上发生的。所以，细胞内的空间虽小，但其内部界面很大。这一方面有利于原生质对各种分子和离子的吸附和富集，同时也为新陈代谢过程中各种生化反应扩大了活动场所。

植物生理学 第一章 植物细胞生理

一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找。
Wilson 1925
1.1 细胞的共性
• 组成细胞的基本元素是碳（C）、氢（H）、氧（O）、 氮（N）、磷（P）、硫（S）、钙（Ca）、钾（K）、 铁（Fe）、钠（Na）、氯（Cl）与镁（Mg）等。 • 生物小分子：核苷酸、氨基酸、脂肪酸与单糖。 • 生物大分子：核酸、蛋白质、脂类与多糖类等。 • 这些生物大分子一般以复合分子的形式，如核蛋白、 脂蛋白、糖蛋白与糖脂等组成细胞的基本结构体系。
时，细胞生理活性降低，对不良环境抵抗力高，
有利于植物度过逆境
第3节 植物细胞信号转导
3.1 细胞信号转导概述
• 细胞接受外界信号，通过一整套特定的机制，将 胞外信号转导为胞内信号，最终调节特定基因的 表达，引起细胞的应答反应，这是细胞信号系统 的主线，这种反应系列称之为细胞信号通路 （signaling pathway）。
细胞膜骨架和细胞外基质
1. 微管（Microtubule）
2. 微丝（Microfilament）
3. 中间纤维（Intermediate filament）
2.4 胞间连丝（plasmodesma）
• 胞间连丝存在于所有高等植物活细胞之间，是植 物细胞间所特有的通讯连结结构
• 胞间连丝介导的细胞间的物质运输是有选择性的， 而且也是可以调节的
• • 纤维素(cellulose) 半纤维素(hemi-cellulose)
•
•
果胶质(pectin)
木质素(lignin)
•
细胞壁蛋白质(protein)
植物细胞壁的合成
微管
纤维素合酶 “花环”
3. 植物细胞壁在细胞生命活动中的作用
• 增加植物的机械强度，对抗细胞的膨压

植物的细胞(Cell)


②有色体(chromoplast)(杂色体)
所含色素：主要是胡萝卜素和叶黄素，
由于二者比例不同，使植物呈黄、红、 橙等色。 分布：主要存在于花、果实和根中。 形状：针形、球形、杆状、多角形或不 规则形。 注意：色素和有色体的区别。
③白色体(leucoplast)
不含色素，无色。
常用在胞间层与初生壁不易区别的场合。
在较厚的次生 壁中，一般可分为 内、中、外三层， 并以中间的次生壁 层较厚。因此，一 个典型的具次生壁 的厚壁细胞，cw 可见有5层结构： 即胞间层、初生壁 和次生壁（三层）。
（二）纹孔和胞间连丝
1.纹孔(pit)
次生壁形成时并非均匀地增厚，在 许多地方留下未加厚而呈凹陷的区域称 为纹孔。 纹孔对、纹孔膜、纹孔腔、纹孔口 纹孔的存在有利于水和其他物质的 运输。
①叶绿体(chloroplast)：
所含色素：叶绿素甲、叶绿素乙、胡萝
卜素和叶黄素。 形状：在低等植物，形状多样。高等植 物，通常呈圆球状、椭圆形，形如凸透 镜。 分布：广泛存在于绿色植物的叶、茎的 绿色部分以及花、果的某些部分。根一 般不含叶绿体。 功能：光合作用、合成同化淀粉。
•检验：①黄色反应 ②碘化反应 ③二缩尿反应
4、脂肪(fat)和脂肪油(fat oil)
是脂肪酸和甘油结合而成的脂。
常温下：固体或半固体
脂
液体 油。 通常呈小滴状分散在cp里，不溶于水， 易溶于有机溶剂，比重比较小，折光性 强。主要分布在植物种子里。 是贮藏物质中最为经济的形式。
检验： ①苏丹Ⅲ 橘红色
化学特征：加醋酸或稀盐酸溶解，并放
出二氧化碳气体。
主要存在于桑科、爵床科、荨麻科。
桑叶钟乳体
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第一章植物细胞
•凝集素（lectin) 一类能与糖结合的蛋白质或糖蛋白, 能够 凝集细胞或使含糖大分子发生沉淀 。
功能 参与植物对细菌、真菌和病毒的 防御作用；在细胞识别中起重要作用； 种子萌发、休眠、成熟、植物生长调节 等生命活动中起作用。
第一章植物细胞
木质素: 不是多糖，是由苯基丙烷衍生物的单体所
素
蔗糖合成酶
（1 4）连接 的D-葡聚糖链
纤维素合成酶复合体
纤维素合酶有两个催 化糖基转移的位点，
纤维素链延伸时每次
加入两个葡萄糖基。
纤维素总是以二聚糖
纤维素在质膜纤维素合酶复合体上 （1,4）D-葡聚糖为重
进行合成的分子模型 第一章植物细胞
复单位
微纤丝的结构
微团
β-1，4葡聚糖→链状纤维素分子 →微纤丝 →大纤丝→细胞壁。
功能 结构作用； 在抗病、抗逆过程中起作用。
第一章植物细胞
• 扩张蛋白（expansin）
可以使热失活的细胞壁恢复在酸性条件下伸展的
蛋白质。
“应力松弛”
木聚糖
expansin
纤维素微纤丝
松弛－生长－拉紧
Microfibril separation via loosening
the cross-linking glycans by
参与细胞壁结构的蛋白质: 如伸展蛋白（extensin)
与细胞壁组建或调节壁特性有关的酶 类：如纤维素酶、过氧化物素及钙调 素结合蛋白、扩第张一章植蛋物细胞白（expansin）
伸展蛋白（伸展素） Lamport 等人于1960年发现，在细 胞壁中有富含羟脯氨酸的糖蛋白， 约占初生壁干重的5 10% 。
成份比率因植物种类及不同生长发 育阶段而变化.
第一章植物细胞
• 初生壁的形成过程
细胞有丝分裂晚后期， 母细胞的赤道板上有不规则 高尔基体分泌的小囊泡，借 助于微管，排列成一排，形 成成膜体（phragmoplast）。 小泡经过融合，小泡内的成 分形成细胞壁，融合的膜则 形成质膜。
第一章植物细胞
新细胞板未达母细胞 两侧壁上时，新壁开 始加固。
第一章植物细胞
钙调素和钙调素结合蛋白 它们可能在与钙相关的信号转导中起作用。
第一章植物细胞
•其它
•钙
细胞壁是植物细胞的最大钙库（浓度可达到 10-5-10-4mol/L）。 作用： 在细胞壁的果胶的羧基间形成钙桥
（calcium bridge），有固化细胞壁 的作用； 钙在细胞信号转导过程中起重要作用。
第一章植物细胞
3）微纤丝的组装 微管指导微纤丝的排列方向
第一章植物细胞
微管
•半纤维素（hemicellulose）
约占 20% 25% 异质多聚糖：
木聚糖，阿拉伯木聚糖、木葡聚糖等。 – 1,4 –糖苷键
第一章植物细胞
•果胶（pectin）
约占10% 35%；可溶性较强。 异质多聚糖：
半乳糖，阿拉伯糖，鼠李糖， 半乳糖醛酸等。
– 1,4 –D –半乳糖醛酸。 亲水凝胶：果胶上羧基－Ca2+→钙桥
→ 网状结构
第一章植物细胞
细胞壁中微纤丝与半纤维素和果 胶质的关系?
微纤丝周围充满着衬质 （matrix），衬质包括半纤 维素和果胶质。
第一章植物细胞
微纤丝与半纤维第一素章植物和细胞 果胶质的关系
•细胞壁蛋白质(proteins in cell wall) 占5% 10%
1 多糖 纤维素，半纤维素，果胶质 2 蛋白质 结构蛋白，酶类，调节蛋白 3 其它化学成分 钙 凝聚素
第一章植物细胞
• 纤维素（cellulose）
1）成分
纤维素，以微纤丝的 (microfibril)形式存在，约占 初生壁的20%－30%。
纤维素由100010000个D-葡聚糖 以 – 1,4 –糖苷键结合形成纤维素 分子链，不分支、不溶于水。
第四节
细胞壁
一 细胞壁的结构和成分
二 细胞壁的功能
第一章植物细胞
植物细胞的质膜外一层并不很厚但却坚硬的壁。
高等植物细胞壁不仅是一个机械的支架，而且更 重要的是一个有代谢活性的动态结构，它参与细 胞的生长，分化，识别，抗病和物质运输等生命 活动过程；非常重要的工业原料。
第一章植物细胞
一 细胞壁的化学组成
expansins
第一章植物细胞
扩张蛋白的已知特性
• 不能水解纤维素、半纤维素、果胶和细胞壁的 其他成分，它的作用是打开纤维素微纤丝与木葡 聚糖或其它半纤维素多糖间的氢键等非共价键。
• 对pH敏感。
• 专一性 只有迅速生长部位细胞壁中提取的扩张蛋
白才有活性，停止生长部分提取不到或无活性。某一 植物细胞壁中提取的扩张蛋白只对某些植物有效，对 另一些植物无效。
第一章植物细胞
二 细胞壁的结构
一、
初生壁 次生壁 中胶层
(Primary wall) (Secondary wall) (Middle lamela)
第一章植物细胞
次生壁
初生壁
中胶层
第一章植物细胞
1 初生壁
较薄，有弹性。 如分生组织细胞、胚乳细胞等。
组成：
纤维素 (Cellulose) ~20-30% 半纤维素 (hemicellulose) ~25% 果胶质 (Pectin) ~35% 结构蛋白1~8%
第一章植物细胞
每一个纤维素合成酶单元合成一条纤维 素分子，成对的纤维素分子之间由葡萄糖 残基上的–OH基所形成的氢键相连结,这 些纤维素分子链具有相同的极性，排列成 立体晶格状，称为分子团，也叫微团 (micell)结构，每个微团再以氢键与周围 的微团结合，形成微纤丝（microfibril）, 微纤丝又组成大纤丝(macrofibril)。
构成的聚合物，共价结合在在纤维素和其它多糖上形 成疏水网状结构。在木本植物成熟的木质部中，其含 量达18%-38%，主要分布于纤维、导管和管胞中。木 质素增加细胞壁的机械强度和抵抗病原菌的能力。
栓质 由酚类和脂类化合物构成，栓质可防止水分蒸
发。
角质 由长度不等的脂肪酸构成,可防止水分蒸发,机
械损伤等.
第一章植物细胞
以二聚糖β1→4 D-葡聚糖为重复单位 第一章植物细胞
2）纤维素的合成
在细胞质膜蛋 白复合体－－终端 复合体（terminal compex）上合成。 终端复合体包含多 个纤维素合酶 （cellulose synthase）
第一章植物细胞
“玫瑰花结”
蔗糖＋UDP＝UDPG+果糖
合纤 酶维