植物細胞的結構與功能

關于植物細胞的結構與功能第1頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四一、概述—細胞發(fā)現(xiàn)與顯微鏡（一）細胞的發(fā)現(xiàn)

1665年英國人胡克（RobertHooke)用自制的顯微鏡（放大40倍～140倍）觀察軟木薄片，發(fā)現(xiàn)了軟木是由許多蜂窩狀的小格子（小室）組成，并將其定名為“細胞(Cell)”。第2頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四與此同時，荷蘭的一位生物業(yè)余愛好者，列文虎克(A．V．Leeuwenhook)也先后用自制的顯微鏡，觀察了池塘中的原生動物和單細胞藻類、牙垢上的細菌、魚的紅細胞、精子等，這是人類第一次觀察到完整的活細胞。第3頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四（二）細胞學說的建立

1838年德國植物學家施萊登提出所有植物體都是由細胞組合而成，這一結果被德國動物學家施旺（1839年）在動物中證實。由此提出“細胞學說”細胞學說可以概括為：1、任何一個細胞都是從其他細胞中產(chǎn)生出來的；2、細胞是構成有機體的基本單位；3、植物和動物的細胞大致是相似的。

第4頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四一切生命有機體都由細胞構成單細胞生物如：細菌、衣藻、酵母菌群體生物如：團藻、多細胞生物如：竹、熊貓第5頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四證明細胞全能性的實驗第6頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四（三）各類顯微鏡（1）光學顯微鏡復式顯微鏡、暗視野顯微鏡、相差顯微鏡、倒置顯微鏡、熒光顯微鏡等（2）電子顯微鏡透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡第7頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四生物顯微鏡與體視顯微鏡第8頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四倒置顯微鏡和倒置熒光顯微鏡第9頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四光學顯微鏡下的成熟花藥結構生殖細胞花粉?；ǚ郾跔I養(yǎng)細胞纖維層表皮第10頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四透射電子顯微鏡第11頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四透射電子顯微鏡下看到的花粉粒第12頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四掃描電子顯微鏡第13頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四掃描電鏡下柱頭表面形態(tài)第14頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四各種“視野”下的細菌光鏡暗視野熒光透射電鏡超薄切片冷凍切片掃描電鏡DNA蛋白質(zhì)復合物第15頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四二、細胞的基本結構與功能1、細胞膜和細胞壁2、細胞核3、細胞質(zhì)和細胞器細胞器有：

①線粒體②質(zhì)體（葉綠體、有色體、白色體）③內(nèi)質(zhì)網(wǎng)④核糖體⑤高爾基體⑥溶酶體⑦微體⑧液泡⑨細胞骨架

第16頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四植物細胞顯微結構圖第17頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四植物細胞的立體結構模型第18頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四真核細胞：植物細胞和動物細胞葉綠體線粒體細胞壁細胞膜液泡細胞質(zhì)光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)細胞核粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體高爾基體線粒體細胞質(zhì)細胞膜細胞核粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中心體纖毛第19頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四動物細胞與植物細胞的區(qū)別細胞器動物細胞植物細胞細胞壁無有葉綠體(質(zhì)體）無有液泡無有圓球體無有乙醛酸循環(huán)體無有通訊連接方式間隙連接胞間連絲中心體有無(高等植物)胞質(zhì)分裂方式收縮環(huán)細胞板植物細胞的全能性第20頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四細胞膜細胞膜又稱質(zhì)膜，具有半透性，可選擇地讓物質(zhì)通過；它還有一些細胞識別位點如激素的受體、抗原結合點等，具有接受外界信息、與外界通訊等功能。第21頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四

細胞膜（質(zhì)膜）膜的化學組成，幾乎全由磷脂和蛋白質(zhì)組成，此外，尚有少量的糖類。在電子顯微鏡下看到的質(zhì)膜是由兩層染色深的暗層（一層蛋白質(zhì)的分子層和脂類雙分子層的親水頭），中間夾著一層染色淺的亮層（脂類雙分子層的疏水尾）組成。這樣的結構稱為單位膜。第22頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四細胞膜的結構圖

膜結構的液態(tài)鑲嵌模型：在脂質(zhì)雙分子層中鑲嵌著球蛋白分子。膜中的蛋白質(zhì)有的是特異酶類，在一定條件下具有"識別"、"捕捉"和"釋放"某些物質(zhì)的能力，從而對物質(zhì)的透過起主動的控制作用。

第23頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四生物膜的“流動鑲嵌模型”主要特點有序性流動性不對稱性生物膜的結構是與其功能相一致的。第24頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四質(zhì)膜具有多種生理功能維持穩(wěn)定的細胞內(nèi)環(huán)境（分室作用）；控制細胞內(nèi)外的物質(zhì)交換，有選擇性地使物質(zhì)通過或排出廢物（物質(zhì)交換）；吞食外圍的液體或固體小顆粒；參與胞內(nèi)物質(zhì)向胞外分泌；接受外界的刺激和信號；代謝場所還參與細胞的相互識別的功能。第25頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四2細胞壁細胞壁的結構大體可分為三層：胞間層、初生壁和次生壁。一般認為，細胞分化完成后仍保持有生活原生質(zhì)體的細胞不具次生壁。第26頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四細胞壁的結構圖第27頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四（1）胞間層又稱中膠層，是細胞分裂產(chǎn)生新細胞時形成的，是相鄰細胞間共有的一層薄膜。它的主要成分是果膠質(zhì)，果膠是一類多糖物質(zhì)。（2）初生壁，在細胞生長過程中，原生質(zhì)體分泌的造壁物質(zhì)在胞間層上沉積，構成細胞的初生壁。初生壁主要成分是纖維素、半纖維素和果膠質(zhì)。（3）次生壁是細胞體積停止增大后加在初生壁內(nèi)表面的壁層。

次生壁的主要成分有纖維素、半纖維素，且常有木質(zhì)素等物質(zhì)填充其內(nèi)而發(fā)生質(zhì)變。纖維素是細胞壁的主要成分，它構成細胞壁的框架，其他物質(zhì)可以填充在其內(nèi)。纖維素分子是由鏈狀系列葡萄糖基構成的，它聚集成微纖絲，微纖絲又聚集成大纖絲。第28頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四壁層名稱主要成分形成時間胞間層又稱中膠層果膠物質(zhì)新細胞形成時初生壁纖維素、半纖維素和果膠質(zhì)。細胞生長過程中次生壁纖維素、半纖維素和木質(zhì)素細胞停止生長后第29頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四細胞壁的功能維持細胞形狀，控制細胞生長物質(zhì)運輸與信息傳遞防御與抗性：寡糖素植保素伸展蛋白（extensin)：植物細胞壁中富含羥脯氨酸的糖蛋白。通過肽鏈間的交聯(lián)形成網(wǎng)絡系統(tǒng)，與纖維素網(wǎng)系相輔，增強細胞壁的韌性和剛性。由于可以控制植物細胞的伸展，故稱為伸展蛋白。第30頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四植物細胞間的連接：胞間連絲功能：1、物質(zhì)交換2、信息傳遞第31頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四某些分子的半徑和分子量4nm和6nm,代表了胞間連絲的孔徑

第32頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四

胞間連絲(plasmodesmata)的三種狀態(tài)：（1）正常態(tài)：結構固定，能允許小分子物質(zhì)通過。（2）開放態(tài)：內(nèi)部結構解體，擴大為開放的通道，能允許較大分子通過。（3）封閉態(tài)：通道被堵塞，阻止物質(zhì)外運，造成細胞間的生理隔離。胞間連絲的超微結構第33頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四第34頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四管胞結構圖

（示具緣紋孔）第35頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四核被膜包在核外的雙層膜，外膜可延伸與細胞質(zhì)中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連。一些蛋白質(zhì)和RNA分子可通過核被膜或核被膜上的核孔進入或輸出細胞核。核仁是核中顆粒狀結構，富含蛋白質(zhì)和RNA，核糖體的裝配場所。大多數(shù)細胞的核內(nèi)有1個或幾個核仁。染色質(zhì)是核中由DNA和蛋白質(zhì)組成并可被蘇木精等染料染色的物質(zhì)，染色質(zhì)DNA含有大量基因片段，是生命的遺傳物質(zhì)。間期核染色質(zhì)常伸展成網(wǎng)狀細絲——染色質(zhì)；分裂時，染色質(zhì)高度螺旋化變粗——染色體。染色質(zhì)和核仁都被液態(tài)的核基質(zhì)所包圍。（二）

細胞核（間期核圓球形，幼小細胞核居中）第36頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四細胞核的主要功能是控制蛋白質(zhì)的合成，控制細胞的生長、發(fā)育和遺傳。因此，細胞核被強調(diào)為"細胞的控制中心"，在細胞遺傳和代謝方面起著主導作用。第37頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四（三）細胞質(zhì)與細胞器細胞質(zhì)是質(zhì)膜以內(nèi)，細胞核以外的原生質(zhì)。細胞質(zhì)可分胞基質(zhì)和細胞器。細胞器是細胞內(nèi)具有特定結構和功能的亞細胞結構。胞基質(zhì)是無色透明的膠體物質(zhì)。

胞基質(zhì)能維持細胞器的實體完整性提供所需要的離子環(huán)境，供給細胞器行使功能所必須的物質(zhì)。同時，胞基質(zhì)本身還進行某些生化反應。第38頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四細胞器

細胞膜內(nèi)是透明粘稠并可流動的細胞質(zhì)基質(zhì)，細胞器分布在細胞質(zhì)基質(zhì)中。細胞器主要包括：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體、高爾基體、溶酶體、線粒體、質(zhì)體、微體、液泡、微管、微絲等。有的細胞表面還有鞭毛或纖毛。第39頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四1線粒體（1）形狀和大小：

除細菌、藍藻和厭氧真菌外，生活的細胞一般都有線粒體。線粒體呈粒狀、棒狀、絲狀或分枝狀。線粒體較小，直徑一般為0．5-1．0微米。第40頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四（2）結構：顯微鏡下用詹納斯綠B染色才能看到。用電子顯微鏡觀察，線粒體有一層外膜和一層內(nèi)膜，內(nèi)膜在許多部位向內(nèi)褶疊成管狀或擱板狀突起稱為嵴。嵴間的空間為基質(zhì)，其中含有DNA、蛋白質(zhì)、核糖體、類脂球等。在基質(zhì)和內(nèi)膜中，有ATP酶和三羧酸循環(huán)酶等，與呼吸作用有關。第41頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四線粒體的功能是細胞進行有氧呼吸的場所，提供能量。第42頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四2質(zhì)體質(zhì)體根據(jù)色素和功能的不同，分為三種主要類型葉綠體有色體白色體質(zhì)體前基粒質(zhì)體第43頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四（1）葉綠體

高等植物的葉綠體主要存在于葉肉細胞中，其功能是進行光合作用，把光能轉變?yōu)榛瘜W能；將二氧化碳和水合成有機物，釋放氧氣。葉綠體的形狀為橢球形。第44頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四葉綠體的超微結構圖葉綠體外被兩層膜，稱葉綠體被膜。被膜以內(nèi)有蛋白質(zhì)基質(zhì)和密布其中的基粒。每個基粒由10-100個類囊體疊成。類囊體是由單層膜圍成的，并且具有很多穿孔的扁平小囊。囊內(nèi)含有液狀內(nèi)含物。類囊體平行地相疊，在基質(zhì)間到處延伸，組成了復雜的類囊體系統(tǒng)。第45頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四（2）有色體

含有類胡蘿卜素的質(zhì)體，故呈橘紅－黃之間的色彩?；ò辍⒐麑嵉鹊念伾褪怯猩w的顏色。有色體多從葉綠體轉化而來，積累脂類和淀粉。第46頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四（3）白色體

是無色的質(zhì)體，近球形，存在于甘薯（番薯）、馬鈴薯地下貯藏器官中，種子的胚及少數(shù)植物葉的表皮細胞中也有存在。包括合成淀粉的造粉體、合成脂肪和油的造油體，貯存蛋白質(zhì)的糊粉體等。第47頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四3內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脂類雙分子層為基礎形成的囊腔和管道系統(tǒng)。分為糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與脂類合成和代謝有關。糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上附有顆粒狀的核糖體。核糖體是細胞合成蛋白質(zhì)的場所，糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成并運輸?shù)鞍踪|(zhì)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是許多細胞器的來源。第48頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四4核糖體核糖體是合成蛋白質(zhì)的場所。核蛋白體含有大約40%蛋白質(zhì)和60%的RNA。核糖體大小約15-30納米的小顆粒，由大小兩個亞單位組成。核糖體常幾個到幾十個與信使RNA分子結合成念珠狀的復合體，稱為多聚核糖體。第49頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四5高爾基體

是一些聚集的扁的小囊和小泡。是細胞分泌物的加工和包裝場所，最后形成分泌泡將分泌物排出體外。高爾基體還與植物分裂時的新細胞壁和細胞膜的形成有關。第50頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四6溶酶體溶酶體常為圓球形，只有一層膜包圍，含有活性范圍非常廣泛的各種水解酶類，以酸性磷酸酶為特有的酶。溶酶體在細胞內(nèi)起消化作用，能降解生物大分子。進行異體吞噬、自體吞噬甚至發(fā)生自溶作用。

溶酶體是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分離出來的小泡形成的。第51頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四7圓球體圓球體是一層膜包圍的球狀小體，圓球體含有脂肪酶，是積累脂肪的場所，因而是一種貯藏細胞器，貯藏油滴、脂肪等。圓球體也具有溶酶體的性質(zhì)。近年來，認為圓球體與周圍細胞質(zhì)構界面上存在半單位膜，能被鋨酸強烈還原，故圓球體又被稱為類脂球。第52頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四8微體膜內(nèi)有一單位膜，含有酶，都含有過氧化氫酶、乙醇酸氧化酶與尿酸酶。分為兩種類型：一是過氧化物酶體，與光呼吸有密切關系；另一種為乙醛酸循環(huán)體，與脂肪代謝有關，能將脂肪分解成糖。第53頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四9液泡液泡是植物細胞的顯著特征之一。液胞內(nèi)的液汁稱細胞液，其主要成分是水，并含有糖、有機酸、脂類、蛋白質(zhì)、酶、氨基酸、樹膠、粘液、植物堿、花青素和無機鹽等物質(zhì)。第54頁，共59頁，2023年，2月20日，星期四液泡的生理功能:

①貯藏作用（吸收和積累物質(zhì)）;

②吞噬和消化作用;

③

調(diào)節(jié)細胞水勢、pH值與離子穩(wěn)態(tài)；[可以緩沖外界條件的突然變化，因而液泡與植物抗性（酚類、生物堿等）有關。]④使細胞呈色?；ㄇ嗨氐念伾S著細胞液的酸堿性不同而