第一章植物細(xì)胞

1、第一章 植物細(xì)胞第一節(jié) 細(xì)胞概述一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)及細(xì)胞學(xué)說的建立和發(fā)展1665年Robert Hooke 用自制的顯微鏡觀察了軟木薄片,發(fā)現(xiàn)了蜂窩狀的小格子“Cell”。細(xì)胞學(xué)說: 1.動物和植物組織均由細(xì)胞構(gòu)成 2.所有細(xì)胞均由細(xì)胞分裂或融合而來 3.卵和精子都是細(xì)胞 4.一個細(xì)胞可以分裂形成組織二、細(xì)胞的基本概念細(xì)胞的概念：細(xì)胞是生物體形態(tài)結(jié)構(gòu)的基本單位，是生命活動的功能單位。植物細(xì)胞與動物細(xì)胞的主要區(qū)別特征：細(xì)胞壁、質(zhì)體和大液泡。三原核細(xì)胞和真核細(xì)胞要點原核細(xì)胞真核細(xì)胞大小較小，一般直徑為0.210um較大，一形細(xì)胞核無膜包圍，稱為擬核有雙層膜包圍核仁無有染色體形狀多為環(huán)裝DNA分子核中的

2、多為線形分子；線粒體和葉綠體中多為環(huán)狀分子數(shù)目一個基因連鎖群一個或多個基因連鎖群組成裸露或結(jié)合少量蛋白質(zhì)核中同組蛋白結(jié)合，線粒體和葉綠體中的裸露DNA系列無或很少重復(fù)序列有重復(fù)序列基因表達(dá)和蛋白質(zhì)在同一區(qū)域合成在核中合成加工；蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)中合成有膜細(xì)胞器無有細(xì)胞骨架無普遍存在運動細(xì)胞器由鞭毛蛋白絲構(gòu)成簡單鞭毛由微管構(gòu)成構(gòu)成纖毛和鞭毛核糖體（包括和的大小亞單位）（包括和的大小亞單位）細(xì)胞分裂直接分裂或出芽分裂以有絲分裂為主營養(yǎng)方式吸收，有的可進(jìn)行光合作用吸收，光合作用，內(nèi)吞四、真核植物細(xì)胞的基本特征(一)細(xì)胞的大小和形狀細(xì)胞大小:（1）一般大?。悍N子植物分生組織的細(xì)胞5-25m；分化成長的細(xì)胞

3、15-65m。（2）最大的：苧麻纖維細(xì)胞的長度可達(dá)620mm。細(xì)胞的形狀多種多樣，和功能相關(guān)。第二節(jié) 細(xì)胞生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)原生質(zhì)(1)原生質(zhì)：構(gòu)成原生質(zhì)體的主要物質(zhì)稱為原生質(zhì)。是細(xì)胞中的生活物質(zhì)。是細(xì)胞中組成成分的名稱。(2)原生質(zhì)體：由原生質(zhì)特化而來，構(gòu)成生活細(xì)胞中除細(xì)胞壁以外所包含的各部分，包括細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核。是細(xì)胞中結(jié)構(gòu)的名稱。一、原生質(zhì)的基本化學(xué)組成（課外自習(xí)）水，無機鹽，蛋白質(zhì)，核酸，碳水化合物，脂類等化合物組成具有一定彈性和黏度的，半透明，不均一的親水膠體，比重略大于水第三節(jié) 細(xì)胞的外被結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁與細(xì)胞膜一、細(xì)胞壁包圍在原生質(zhì)體外的堅韌外殼保護、支持作用吸收、蒸騰、運輸、

4、分泌細(xì)胞識別參與細(xì)胞生長調(diào)控(一)細(xì)胞壁的分層 胞間層 內(nèi) 初生壁 次生壁（三層）外 1.胞間層是由相鄰的兩個細(xì)胞向外分泌的果膠物質(zhì)構(gòu)成的。處于細(xì)胞之間，主要成分果膠質(zhì)。 含酶，可使細(xì)胞互相分離。功能：粘連細(xì)胞。2.初生壁：是新細(xì)胞最初產(chǎn)生的壁層，也是細(xì)胞生長增大體積時所形成的壁層，是由鄰接的細(xì)胞分別在胞間層兩面沉積壁物質(zhì)而成。位于胞間層之內(nèi)，主要成分纖維素、半纖維素和果膠質(zhì)。大多數(shù)生活的植物細(xì)胞的壁只有胞間層和初生壁。功能：是原生質(zhì)體基本的保護和支撐結(jié)構(gòu)。3.次生壁：位于初生壁之內(nèi)，細(xì)胞停止生長后形成的壁層，構(gòu)成次生壁的物質(zhì)以纖維素為主，但還有木質(zhì)或木栓質(zhì)等其他物質(zhì)。大部分具有次生壁的細(xì)胞，

5、在成熟時原生質(zhì)體已死亡， 少數(shù)細(xì)胞具有次生壁，如纖維、石細(xì)胞、導(dǎo)管、管胞、木栓細(xì)胞等。功能：細(xì)胞停止生長后形成的，較強的機械支持作用 。(二)細(xì)胞壁的化學(xué)組成和超微結(jié)構(gòu)構(gòu)架: 纖維素襯質(zhì): 多糖、水和蛋白質(zhì)物質(zhì)結(jié)合進(jìn)基質(zhì)稱為內(nèi)鑲，在外表的稱為復(fù)飾 (三)細(xì)胞壁的生長和特化壁的生長：初生壁以填充方式進(jìn)行（增大面積），次生壁以附加方式進(jìn)行（增加厚度）。有些細(xì)胞由于在植物體中擔(dān)負(fù)的功能不同，原生質(zhì)常分泌一些性質(zhì)不同的物質(zhì)，增加到細(xì)胞壁中，或存在于細(xì)胞壁的外表面，使細(xì)胞壁的組成物理性質(zhì)和功能發(fā)生變化。常見特化有：木化 角化 栓化 礦化(1) 木質(zhì)化木質(zhì)化：指木質(zhì)素滲透到細(xì)胞壁中，加大細(xì)胞壁的硬度，增強

6、細(xì)胞的支持力量 。如纖維、導(dǎo)管、管胞(2)角質(zhì)化角化：是指細(xì)胞外壁被角質(zhì)所滲透，在外表形成膜，為脂類化合物，不透水，但可透光。 如葉表皮外表的角質(zhì)膜(3)栓質(zhì)化栓化：為木栓質(zhì)(脂類化合物)滲入細(xì)胞壁引起的變化。栓化后，細(xì)胞失去透水，通氣能力。原生質(zhì)體最終解體成為死細(xì)胞。如植物老莖、枝和老根的外層（4）礦質(zhì)化細(xì)胞壁滲入礦物質(zhì)而引起的變化，最常見的礦物質(zhì)有CaCO3和SiO2等。礦化能增強細(xì)胞壁的機械強度，提高抗倒伏和抗病蟲能力。 如禾本科植物莖、葉表皮的硅細(xì)胞二、細(xì)胞膜流動鑲嵌型模型 狹義概念：指與細(xì)胞壁相鄰，包圍于細(xì)胞質(zhì)外的一層膜。 廣義概念：包括質(zhì)膜(外周膜)與細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)(內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體

7、、微體、質(zhì)體、線粒體、液泡等的膜組成)，也稱為生物膜。(一)膜的化學(xué)組成主要成分為蛋白質(zhì)和磷脂。(二)細(xì)胞膜的功能物質(zhì)的跨膜運輸：簡單擴散，促進(jìn)擴散，主動運輸，內(nèi)吞作用和外排作用。細(xì)胞識別：區(qū)分自己和異己信號轉(zhuǎn)換：不斷感受、接受外來各種信號，并作出一定的反應(yīng)。選擇透性、主動運輸、接受和傳遞信息、抵御病菌的感染、參與細(xì)胞識別。第四節(jié) 細(xì)胞間的聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)紋孔與胞間連絲一 紋孔 (一)初生紋孔場初生紋孔場概念：細(xì)胞壁在生長時并不是均勻增厚的，在細(xì)胞的初生壁上有一些明顯凹陷的較薄區(qū)域稱為初生紋孔場。其上有許多小孔，細(xì)胞的原生質(zhì)細(xì)絲通過這些小孔,與相鄰細(xì)胞相連，這些細(xì)絲稱胞間連絲。(二)紋孔(pit)紋孔

8、概念：具有初生壁的細(xì)胞進(jìn)行次生加厚形成次生壁時，加厚不是均勻的，局部地方?jīng)]有次生壁，只有胞間層+初生壁，細(xì)胞壁的這種比較薄的區(qū)域就叫紋孔。紋孔可以主要起通水作用。紋孔對概念：相鄰兩細(xì)胞之間的紋孔多成對存在,稱紋孔對。紋孔膜概念：將一對紋孔隔開的薄膜稱紋孔膜，紋孔膜實際上就是胞間層+初生壁。紋孔腔概念：從紋孔到紋孔膜之間的空腔。 1 .單紋孔：紋孔腔呈圓柱形 ，直徑大小幾乎一致。主要功能作為水分的通道。（纖維細(xì)胞壁上）2.具緣紋孔：紋孔周圍的次生壁離開初生壁隆起成一拱形結(jié)構(gòu)，使紋孔具有隆起的邊緣，紋孔腔呈圓錐形。 水分的通道，調(diào)節(jié)水流在胞間運輸?shù)乃俣?。（管胞，?dǎo)管以及纖維管胞的細(xì)胞壁上）有紋孔的

9、細(xì)胞大多是死細(xì)胞二、胞間連絲胞間連絲概念：穿過細(xì)胞壁的細(xì)胞質(zhì)細(xì)絲，它連接相鄰細(xì)胞的原生質(zhì)體。電鏡研究表明，胞間連絲與相鄰細(xì)胞中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連，從而構(gòu)成了一個完整的膜系統(tǒng)。胞間連絲主要起細(xì)胞間的物質(zhì)運輸和刺激傳遞的作用。病毒遷移的途徑。第五節(jié) 細(xì)胞質(zhì)一、胞基質(zhì) 1胞基質(zhì)的概念和成分(1)胞基質(zhì)概念：胞基質(zhì)是包圍細(xì)胞器的細(xì)胞質(zhì)部分。即使在電鏡下也看不出胞基質(zhì)有什么結(jié)構(gòu)存在，因此可以認(rèn)為，胞基質(zhì)是細(xì)胞質(zhì)中沒有特化的原生質(zhì)部分，是細(xì)胞中的生活物質(zhì)。(2)主要成分：同原生質(zhì)的化學(xué)成分。胞質(zhì)環(huán)流：胞基質(zhì)是處于不斷的運動狀態(tài)中，能帶動其中的細(xì)胞器，在細(xì)胞內(nèi)作有規(guī)則的持續(xù)的流動，也叫胞質(zhì)運動。二、細(xì)胞器(1)細(xì)胞

10、器的概念：細(xì)胞器是細(xì)胞內(nèi)有原生質(zhì)分化形成的具有特定結(jié)構(gòu)和功能的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)。(一)雙層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器1.質(zhì)體分為葉綠體、有色體和白色體(1)葉綠體葉綠體主要存在于植物葉肉細(xì)胞中，其形狀、數(shù)目、大小隨不同植物和不同細(xì)胞而異。葉綠體含葉綠素a、葉綠素b、葉黃素和胡蘿卜素，葉片顏色與細(xì)胞中這幾種色素的比例有關(guān)。葉綠素是主要的光合作用，它能吸收和利用光能，直接參與光合作用。含有淀粉粒?；|(zhì)中含有環(huán)狀的分子，能編碼自身的部分蛋白質(zhì)，具有核糖體，能自身合成蛋白質(zhì)。核糖體是型。結(jié)構(gòu)：外包雙層單位膜類囊體：由膜所圍成的圓盤狀或片層狀的囊?；＃河稍S多圓盤狀（空燒餅狀）的類囊體重疊而成的柱狀單位?；|(zhì)類囊體（基質(zhì)

11、片層）：呈分枝狀與基粒相連接的類囊體?；|(zhì)：內(nèi)部沒有一定結(jié)構(gòu)的部分(2)有色體形態(tài)：多種顆粒狀，針狀等，含胡蘿卜素和葉黃素。功能：積累淀粉，脂類，吸引昆蟲和其它動物傳粉及傳播種子。(3)白色體不含色素，普遍存在于幼嫩或不見光的組織中。植物的貯藏細(xì)胞中。根據(jù)貯藏物質(zhì)的不同分三類：淀粉體、蛋白體和造油體。2. 線粒體 (1)形狀：多種多樣（桿狀，球形等等）詹納斯綠染色 (2)結(jié)構(gòu)：A.外膜: 平整、光滑 B.內(nèi)膜: 向內(nèi)折疊成嵴，嵴表面有許多圓球形顆粒，稱為基粒。 C.基質(zhì)：與呼吸有關(guān)的各種酶類，環(huán)狀DNA，70S核糖體 （3）功能：呼吸作用（二）單層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器1.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng):是由單層膜構(gòu)成

12、的網(wǎng)狀管道系統(tǒng)。粗糙型內(nèi)質(zhì)網(wǎng):膜的外側(cè)附有許多顆粒（核糖核蛋白體）。主要合成和運輸?shù)鞍踪|(zhì)； 光滑型內(nèi)質(zhì)網(wǎng):膜的外側(cè)不附有顆粒，表面光滑 。主要合成和運輸類脂和多糖 。主要功能：1.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)具有合成。包裝與運輸一些代謝產(chǎn)物等多方面的功能。合成的物質(zhì)可先運至光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，再形成小泡，運至高爾基體，在分泌至需要的部位2.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是許多細(xì)胞器的來源，如高爾基體、夜跑、圓球體及微體等都可能是有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)特化或分離出來的小泡形成。3.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可能和細(xì)胞壁的形成有關(guān)，如導(dǎo)管分化過程中，有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分布的部位不會沉積次生壁物質(zhì)，因而形成導(dǎo)管特有的花紋（環(huán)紋、螺紋等）；在形成篩管前，凡端壁附近有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)處，將來則形成篩孔；又如花

13、粉形成外壁前，凡內(nèi)方有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)處，將來形成萌發(fā)孔。4.在細(xì)胞內(nèi)極有限的空間內(nèi)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成的網(wǎng)狀膜系統(tǒng)分隔形成巨大的細(xì)胞內(nèi)表面，使有關(guān)的各種代謝活動能分別在特定的環(huán)境條件下進(jìn)行。2.高爾基體高爾基體:由一疊單層膜圍成的扁囊組成。每個囊由單層膜包圍而成，中央似盤底，邊緣或多或少出現(xiàn)穿孔。在網(wǎng)狀部分的外側(cè)，局部區(qū)域膨大，形成小泡，通過縊縮斷裂，小泡從高爾基體囊上分離出去。 高爾基體呈弧形，凸出的面為形成面，與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜聯(lián)系，凹入的面稱為成熟面或分泌面，位于近細(xì)胞表面處。高爾基體的主要功能：(1)參與細(xì)胞的分泌作用(2)參與細(xì)胞壁的形成3.液泡: 一層單位膜包圍的囊泡，其內(nèi)充滿了細(xì)胞液。具有一個大的中央液

14、泡是成熟的植物生活細(xì)胞的顯著特征，也是植物細(xì)胞與動物細(xì)胞在結(jié)構(gòu)上的明顯區(qū)別之一。中央液泡，它可占據(jù)細(xì)胞體積的90以上。 液泡膜：液泡外包被的一層膜，具有特殊的選擇透性，能使許多物質(zhì)大量積聚在液泡中。細(xì)胞液：它是含有多種有機物和無機物的復(fù)雜的水溶液（各種代謝物質(zhì)）液泡的功能： 調(diào)節(jié)細(xì)胞的滲透作用和膨壓 細(xì)胞代謝產(chǎn)物的貯藏場所 消化作用4.溶酶體 （圓球體，糊粉粒等也含有水解酶）由單層膜包圍的多形小泡,內(nèi)含多種水解酶,可分解生物大分子。功能：正常的分解與消化 自體吞噬 自溶作用5.微體 微體：是一些由單層膜包圍的圓球形小體，直徑約0.5m。它的大小、形狀與溶酶體相似，二者的區(qū)別在于含有不同的酶。過

15、氧化物酶體：在葉肉細(xì)胞中,與葉綠體和線粒體配合參與光呼吸;分解過氧化氫乙醛酸循環(huán)體：主要出現(xiàn)在油料種子萌發(fā)時，它與圓球體和線粒體相配合，把儲藏的脂肪轉(zhuǎn)化成糖類。 (三)非膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器核糖體（也稱核蛋白體或核糖核蛋白體）結(jié)構(gòu)： 包括1個大亞基和1個小亞基。作用：細(xì)胞中蛋白質(zhì)合成的中心。成分：rRNA和蛋白質(zhì)分類：70 S原核細(xì)胞 80S真核細(xì)胞 附著核糖體形成膜蛋白和分泌蛋白；離核糖體形成結(jié)構(gòu)蛋白、基質(zhì)蛋白與酶 三、細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)細(xì)胞骨架構(gòu)成細(xì)胞內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)由蛋白質(zhì)纖維組成的支架，即細(xì)胞骨架。細(xì)胞骨架包含三種纖維：微管、微絲和中間纖維。 微管：細(xì)長，中空的管狀結(jié)構(gòu)， 由微管蛋白和微管結(jié)合蛋白組成，功

16、能：構(gòu)成細(xì)胞的網(wǎng)狀支架，維持細(xì)胞形狀，固定和支持細(xì)胞器的位置 參與構(gòu)成有絲分裂和減數(shù)分裂的紡錘絲。 參與細(xì)胞的收縮和運動，參與細(xì)胞壁的形成和生長 為細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)定向運輸提供運輸軌道，病毒與色素可沿微管快速中間纖維：柔韌性強的蛋白質(zhì)絲，普遍存在于動物細(xì)胞中，玉米，煙草等第六節(jié) 細(xì)胞核細(xì)胞核是細(xì)胞遺傳與代謝的中心。一、細(xì)胞核的形態(tài)及其在細(xì)胞內(nèi)的分布 大小、形狀及其在細(xì)胞中的位置，與細(xì)胞年齡、類型以及生理狀況有關(guān)。外核膜 核被膜內(nèi)核膜細(xì)核孔 胞核染色質(zhì)：是細(xì)胞核中遺傳物質(zhì)存在的主 要形式，其主要成核質(zhì)分是DNA和蛋白質(zhì)核液：是充滿核內(nèi)空隙的無定形基質(zhì)。 核仁：含大量RNA和蛋白質(zhì)，是核糖體RNA的合成

17、、加工及核糖體亞單位的裝配場所主要功能：貯存DNA及其上的基因，并在具分裂能力的細(xì)胞中進(jìn)行復(fù)制；在核仁中形成細(xì)胞質(zhì)的核糖體亞單位；控制植物體的遺傳性狀，通過指導(dǎo)和控制蛋白質(zhì)的合成而調(diào)節(jié)和 控制細(xì)胞的發(fā)育第七節(jié) 后含物后含物：后含物是植物細(xì)胞原生質(zhì)體代謝過程中的產(chǎn)物，包括貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)、代謝廢物和植物次生物質(zhì)等。 一、淀粉是最普遍的貯藏物質(zhì)。常呈顆粒狀，稱為淀粉粒。 植物塊根、塊莖，球莖和根狀莖含有豐富淀粉粒二、蛋白質(zhì)貯藏蛋白質(zhì)可以是結(jié)晶的或是無定形的。結(jié)晶的蛋白質(zhì)因具有晶體和膠體的二重性，因此稱擬晶體。常呈方形，例如，在馬鈴薯塊莖上近外圍的薄壁細(xì)胞中，就有這種方形結(jié)晶的存在。無定形的蛋白質(zhì)常被

18、一層膜包裹成圓球狀的顆粒，稱為糊粉粒。三、脂類呈小滴或小球狀散布于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，或于造油體中。四、晶體 無機鹽的存在形式五、次生代謝物質(zhì)單寧、生物堿、花青素第八節(jié) 細(xì)胞的繁殖植物細(xì)胞的分裂包括無絲分裂、有絲分裂和減數(shù)分裂等不同的方式。一、細(xì)胞周期：持續(xù)分裂的細(xì)胞，從結(jié)束一次分裂開始，到下一次分裂完成為止的整個過程，稱為細(xì)胞周期。 細(xì)胞周期 分裂期(M期) DNA合成前期(G1期) 間期 DNA合成期DNA (S期) DNA合成后期或有絲分裂準(zhǔn)備期 (G2期)二、有絲分裂 有絲分裂又稱為間接分裂，包括核分裂和胞質(zhì)分裂 細(xì)胞周期間期DNA合成前期（G1）RNA，DNA，磷脂的合成DNA合成期（S）染色體復(fù)制，DNA和組蛋白的量增加DNA合成后期（G2）RNA和微管蛋白合成，能量儲備有絲分裂期前期染色質(zhì)螺旋化形成染色體，核仁，核膜消失中期紡錘體形成，染色體的著絲點排列在赤道面上后期染色單體從著絲點分開成為子染色體，并分別向兩極移動。末期子染色體解