第一章植物细胞.docx

第一章 植物细胞一、概述在自然界，存在各种各样的美丽植物，有大树、小草，千姿百态，这成千上万种植 物在显微镜下，都可以看到是细胞构成的细胞不仅是植物结构单位，也是功能单位单细胞植物，一个细胞代表了一个个体，一切生命活动，包括新陈代谢、生长发育、 繁殖，均由一个细胞完成复杂的高等植物，一个个体由无数细胞组成，细胞之间有了 机能和形态结构的分工，相互依存、彼此协作，共同保证有机体的正常生命活动现代生物学深入到有机体内，已经从细胞、分子、基因的层次来探讨生命的奥秘， 而三百多年前细胞的发现是生物科学史上的一个重要事件细胞的发现：1665 年，英国人 R.Hooke 用他改进的显微镜观察软木的结构，发现并 命名了细胞细胞学说：德国植物学家Schleiden.M.J和动物学家Schwan.T于1838-1839年，提出 细胞学说1） 所有的动物和植物都是由细胞构成的,细胞是有机体的结构和功能单位；2） 一切细胞来源于细胞（通过细胞分裂或细胞融合）；3） 细胞进行分裂，一个细胞通过分裂而形成组织 恩格斯对细胞学说的创立给予了高度的评价，将细胞学说、进化论和能量守恒并称为十九世纪自然科学的三大发现细胞学说具有以下重要意义：它从细胞角度把整个有 机体统一起来了；它证明了动物和植物都是由细胞起源的；它证明了达尔文的生物进化 论观点，打击了唯心论和神创论。

在自然界，还有比细胞更简单的生命有机体，如：病毒，是目前已知的最小的生命 单位，它们只是由蛋白质外壳包围核酸芯子所组成一）植物细胞的大小和形态一般细胞都比较小，形状多种多样细胞的形状和大小，取决于细胞的遗传性、在 生理上所担负的功能以及对环境的适应，且伴随着细胞的长大和分化，常相应地发生改 变1・大小：大小差异很大，通常以微米（卩m, 1p m=10-6m, 1nm=10-9m）来计算细胞的 直径一般为10-100》m，要在显微镜下才能观察但西红柿、西瓜的果肉细胞直径较大， 可达1mm，肉眼可见苎麻的纤维长度为55cm2・形状：由于植物体是多细胞体，细胞彼此间相互挤压，呈多面体，长宽近于相等， 根尖、茎尖生长锥细胞近于等径，细胞的形状为 14 面体但这种理想化的细胞形状很 难见到一般看到的有球形、椭球形、多面体、纺锤形、柱状体植物细胞的形状取决于植物的种类、细胞的分布位置及细胞担负的生理功能是由 遗传因素也就是细胞核控制的二) 细胞生命活动的物质基础—原生质细胞的大小、形状多种多样，但从物质组成来看，却都是由原生质组成的 原生质的基本概念 细胞是构成生物体和生命活动的基本单位，生活细胞中充满着某种流动的胶体物 质。

1861年德国生物学家苏尔才(M. Schultze)认为一切生活细胞都有这种胶体物质， 一切生命现象都是由这种胶体物质发生的，他将这种物质称为原生质(pro to plasm)从 此以后，生物学家都知道原生质的重要性，19世纪末英国生物学家赫胥黎(T. H. Huxley) 给原生质下了个定义：“原生质是生命的物质基础”原生质是指构成细胞的生活物质，是细胞生命活动的物质基础原生质具有极其复 杂而不断更新的化学组成在不同种类以及不同发育时期的细胞中，原生质的化学组成 也不相同但是，所有的原生质都有着相似的基本组成成分1、水和无机盐⑴水原生质含有大量的水，一般占全重的60-90%幼嫩植株含水60-90%种子(成熟的) 含水10-14%水的功能：作为生化反应物的溶剂；物质运输的载体；维持细胞与植物体的温度稳定2)无机盐(通常以离子状态存在)除水之外，原生质中还含有无机盐及许多呈离子状态的元素，如铁、锌、锰、镁、 钾、钠、氯等Mg2+、Ca2+可以作为酶的活化因子和细胞生命活动的调节因子；Mg2+参与形成叶绿素 离子对细胞的渗透压和 pH 起着重要的调节作用2、有机化合物生物的主要构成成分是有机化合物。

所有的有机物都是以碳素为主干的化合物碳 素对生活物质的构成具有极其重要的意义碳原子通过彼此相连形成碳原子数不同的链 或环；链或环上的碳原子还可以和其它原子相结合，形成数不尽的有机物通常，有机 物以碳碳、碳氢共价结合最为常见，所以，又称碳氢化合物生物体内的有机物主要有 糖类、脂类、蛋白质、核酸、酶和维生素等，其中最主要的是蛋白质和核酸⑴糖类糖类是光合作用的同化产物，参与构成原生质和细胞壁是细胞主要的能量物质细胞中最重要的糖可分为：单糖——葡萄糖、核糖、脱氧核糖双糖——蔗糖、麦芽糖多糖——淀粉、纤维素、果胶、半纤维素 淀粉是植物体重要的贮存能量的多糖，广泛分布于块根、块茎和种子中，米和面粉 中含淀粉约70-80%在光学显微镜下可以观察到细胞里的淀粉粒纤维素是组成植物体细胞壁的重要成分，也是自然界分布最广的多糖，木材、蔬菜、 棉花纤维中都含有丰富的纤维素除少数细菌和真菌外，大多数生物没有纤维素分解酶， 所以，不能分解利用纤维素，但食物中的纤维素能促进胃肠道的蠕动而有助于消化和通 便⑵脂类凡是经水解后产生脂肪酸的物质属于脂类在植物体内，有的作为结构物质，例如磷脂和蛋白质结合，构成细胞的各种膜有 些脂类形成角质，木栓质和蜡，参与细胞构成。

如细胞表面的蜡、木栓层⑶蛋白质蛋白质分子由20多种氨基酸组成由于氨基酸的数量、种类、排列顺序不同，形成 各种蛋白质蛋白质还可以和其它物质结合形成结合蛋白质，如糖蛋白、核蛋白等蛋白质可以作为原生质的结构蛋白，而且还以酶的形式起重要作用例如，使物质 分解的淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶等蛋白质之所以在功能上有其多样性和复杂性，是由它在结构上的多样性和复杂性所 带来的结果各种多肽都是由 20 种氨基酸组成的，一个蛋白质分子通常含有近百上千 个氨基酸那么，不同的氨基酸种类和各种氨基酸在肽链上的不同排列顺序就可以构成 无限多样的多肽和功能各异的蛋白质所以说，生物的多样性也就是蛋白质的多样性蛋白质有一、二、三、四级结构蛋白质变性是蛋白质高级结构的破坏⑷核酸核酸由核苷酸构成核苷酸分子由一个戊糖（核糖或脱氧核糖）分子、一个磷酸分 子和一个碱基组成核酸根据戊糖不同，可分为含有核糖的核糖核酸（RNA）和含有脱氧核糖的脱氧核糖 核酸（DNA）DNA：脱氧核糖；碱基（A、G、C、T）；双螺旋结构；遗传物质基础；细胞核RNA：核糖；碱基（A、G、C、U）；单链结构；合成蛋白质；细胞质细胞中除上述四大类物质以外，还含有极微量的，但生理作用很大的有机物，称为 生理活跃物质。

包括：酶、维生素、激素、抗菌素等人们日常所食用的五谷以及水果 中都可以见到这些物质的踪影原生质中的蛋白质，核酸，多糖等生物大分子，分散在原生质所含的水溶液中，形 成胶体原生质的物理性质是一种半透明的亲水胶体失去水分为凝胶，吸收水分则为 溶胶凝胶失水、降温亲水胶体加水、升温溶胶亲水胶体的特性：（1） 由于胶粒高度分散，有很大的表面积，有利于物质交换和各种生化反应2） 由于包有水膜，在干旱、寒冷情况下有一定的水分维持生命活动在种子干 燥时，原生质由液胶f凝胶，在种子萌发时吸收水分，原生质由凝胶f液胶由于溶胶体（液胶）的半流动性，所以产生原生质的流动现象，有利于细胞内物质 的交换和运输原生质体的概念：构成生活细胞的除细胞壁以外所包含的各部分，如细胞质、细胞 核等三）细胞的类型按照细胞进化的程度，是否出现真正的细胞核和内膜系统，生物细胞可分为两大类： 原核细胞和真核细胞原核细胞（prokaryotic cell）代表原始形式的细胞，其结构简 单，种类也较少，细菌、蓝藻等属于这一类真核细胞（eukaryotic cell）结构复杂、 种类繁多，植物、动物及人类细胞都属于真核细胞原核细胞真核细胞细胞大 小很小（1-10微米）较大（10-100微米）细 胞核无核膜（称“类核”有核膜遗传系 统DNA不与蛋白质结合，一 个细胞只有一条DNA核内的DNA与蛋白质结合，形成染色 质（染色体），一个细胞有二条以上染色体细 胞质无内质网 无高尔基体 无溶酶体 无线粒体，但有功能上相 近的中间体无叶绿体，但有的原核细 胞有类囊体无中心粒一般无微管、微丝有内质网 有高尔基体 有溶酶体 有线粒体有叶绿体（植物细胞）有中心粒（动物细胞） 有微管、微丝细 胞壁主要由胞壁质组成主要由纤维素组成真核细胞又可根据其细胞内是否含有叶绿体进行光合作用，分为植物细胞和动物细胞：特征动物细胞 植物细胞质体无，异养营养有，自养营养细胞壁无有（纤维素和果胶质）大的中央液胞无有（代谢调节作用）其它中心体胞间连丝分裂时的收缩环分裂时的细胞板二、植物细胞的基本结构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。

植物细胞的基本 结构包括：细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核以及后含物质Erl1. 细胞膜：生活细胞原生质外表，都有一层膜包围，称为细胞膜或质膜广义生物膜包括质膜和细胞内的内膜系统（内质网、高尔基体和微体、液泡等的膜） 质膜又称外周膜、外膜，与内膜系统合称为膜系统细胞膜由磷脂和蛋白质组成，质膜横切面在电镜下呈现“暗-明-暗”三条平行带， 暗带为蛋白质分子组成，明带为脂类物质组成，称为单位膜质膜厚度为75-100nm质膜具有“选择透性”，因而能控制细胞内外物质的交换流体镶嵌模型（流动性、不对称性）能较好的解释膜的 生物功能细胞膜的功能是维持细胞内环境的稳定，调节、控制物质 或信息在细胞内外的运输1） 分界细胞与外界环境的界膜（2） 选择性地调控物质进出细胞（3）信号传递、细胞识别及免疫2. 细胞壁细胞壁是植物细胞特有的结构，它是由原生质体分泌的物质构成的，一般认为是无生命的对植物细胞起着基本的保护和支持、维持形态的作用，近年来研究表明细胞壁 含有一些蛋白质和酶类等生命物质，参与植物的多种生命活动，如细胞识别与免疫等1）细胞壁的结构细胞壁是在细胞分裂、生长和分化过程中形成的由于功能不同，细胞壁的结构和 成分变化很大。

细胞壁可以分为：胞间层、初生壁、次生壁① 胞间层由相邻的两个细胞向外分泌的果胶构成，果胶为多糖物质，胶粘而柔软，能将相邻 两个细胞粘连在一起② 初生壁 初生壁是细胞生长（增长体积）时所形成的壁层，由相邻细胞分别在胞间层两面沉 积壁物质而成初生壁的成分是：纤维素、半纤维素、果胶质初生壁的特点是壁薄、有弹性、可随细胞的生长而扩大面积但有时初生壁也局部 增厚如柿胚乳细胞，能储藏营养物质，供种子萌发需要③ 次生壁 次生壁是在细胞停止增大体积后，在初生壁内表面增加厚的壁层，次生壁主要成分 为：纤维素、此外还有木质素次生壁厚，一般为5-10“ m，质地坚硬，机械强度大植物细胞一般有初生壁，但不 都产生次生壁，只有那些在生理上分化成熟后原生质体消失的细胞，才在分化过程中产 生次生壁，如纤维、导管、管胞等④ 纹孔 细胞壁形成次生壁时并非全面地增厚在一些位置上不沉积次生壁物质，这种未增 厚的区域成为纹孔形成纹孔时相邻两个细胞壁上的纹孔往往精确地发生，形成纹孔对 纹孔对中间的胞间层和两侧的初生壁，合称纹孔膜由次生壁围成的纹孔腔穴，叫做纹 孔腔纹孔可以分为： 单纹孔：单纹孔简单，纹孔口和底同大，纹孔腔为上下等径，圆筒形。

具缘纹孔：具缘纹孔在纹孔腔周围向细胞内延伸初生壁上未增厚的区域称为初生纹孔场⑤ 胞间连丝 胞间连丝是。