植物形態(tài)解剖學(xué)：chapter 2-1

1、植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)plant cell structure,Botany,目錄,細(xì)胞膜和細(xì)胞器 質(zhì)體 液泡 細(xì)胞核 細(xì)胞壁 紋孔 胞間連絲 細(xì)胞后含物,細(xì)胞,植物體形態(tài)結(jié)構(gòu)的基本單位，也是生理功能及一切生命活動的基本單位，但并不是生命有機(jī)體唯一的結(jié)構(gòu)單位。如：病毒只是蛋白質(zhì)外殼包圍著核酸蕊子構(gòu)成的。,Cell,cell, in biology, the unit of structure and function of which all plants and animals are composed. The cell is the smallest unit in the living orga

2、nism that is capable of integrating the essential life processes.,Dictyosome-高爾基體,植物學(xué)需要強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容,In the nucleus the DNA, along with certain proteins, is arranged in long, thin threads called chromatin fibers that coil into bodies called chromosomes during meiosis. The nucleus also contains one or more n

3、ucleoli (sing., nucleolus) that participate in the production on the RNA of ribosomes.,The portion of the cell outside the nucleus, called the cytoplasm, contains several additional cell structures (often called organelles).,Among the important organelles that may be present are the ribosomes;,the e

4、ndoplasmic reticulum, a highly convoluted system of membranes believed to be continuous with the nuclear envelope and responsible for transporting certain newly made proteins;,the mitochondria, which extract energy by breaking down the chemical bonds in molecules of complex nutrients during respirat

5、ion.,peroxisomes, which contain a number of specialized enzymes;,氧化物酶體,氧化物酶體是由一層單位膜包裹的囊泡, 直徑約為0.51.0m, 通常比線粒體小。過氧化物酶體普遍存在于真核生物的各類細(xì)胞 中。 由過氧化物氧化酶產(chǎn)生的有毒H2O2在原位被過氧化物酶降解。 葉片中過氧化物酶體和葉綠體及線粒體一起參與乙醇酸途徑。 乙醛酸循環(huán)體是特化的過氧化物酶體，在貯脂種子的萌發(fā)中參與脂肪酸的分解。 在某些豆科植物根瘤中，將剛固定的N2轉(zhuǎn)化到脲基中以輸出氮素，過氧化物酶在這一過程起很重要的作用。,the Golgi apparatus, w

6、hich functions in the synthesis, storage, and secretion of various cellular products;,filaments and microtubules that form a sort of skeletal system and also participate in movement of cells and organelles;,vacuoles containing food in various stages of digestion (see endocytosis);,In plant cells the

7、re is, in addition to the cell membrane, a thickened cell wall, usually composed chiefly of cellulose secreted by the cell.,原生質(zhì)-protoplasm,構(gòu)成細(xì)胞的生活物質(zhì)，是細(xì)胞生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)。 組成：水，蛋白質(zhì)，核酸，脂類，糖類 性狀：一種親水膠體，具有一定的粘度和彈性，其中的蛋白質(zhì)、核酸、多糖等大分子能吸附許多水，所以稱親水胞質(zhì)。這些大分子顆粒有巨大的表面，可以吸附大量的物質(zhì)和水分子，為原生質(zhì)的物質(zhì)交換和許多生化反應(yīng)的進(jìn)行創(chuàng)造了有利條件。 功能：具有新陳代謝能力

8、。,細(xì)胞膜plasma membrane/cell membrane,為生命活動提供相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境 選擇性的物質(zhì)運(yùn)輸 提供細(xì)胞識別位點(diǎn)，并完成細(xì)胞內(nèi)外信息跨膜傳遞 為酶提供識別位點(diǎn)，使酶反應(yīng)正常進(jìn)行 與細(xì)胞壁的形成有關(guān)系,原生質(zhì)體protoplast,由原生質(zhì)分化而來，包括細(xì)胞核，細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核結(jié)構(gòu)，是細(xì)胞內(nèi)的有生命部分，細(xì)胞的一切代謝活動都在這里進(jìn)行。 植物細(xì)胞由細(xì)胞壁和原生質(zhì)體兩大部分組成。,細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm）：質(zhì)膜以內(nèi)，細(xì)胞核以外的原生質(zhì)，包括胞基質(zhì)和細(xì)胞器。 （1）胞基質(zhì)：包圍細(xì)胞器的細(xì)胞質(zhì)部分 （2）細(xì)胞器：細(xì)胞質(zhì)中具有特定結(jié)構(gòu)和功能的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu),線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體

9、、核糖核蛋白質(zhì)、溶酶體、圓球體、微體、微管與微絲、質(zhì)體、液泡,質(zhì)體plastid ：,是一類與碳水化合物的合成與貯藏密切相關(guān)的細(xì)胞器，植物特有的結(jié)構(gòu)，包括葉綠體，有色體，白色體。 葉綠體：其中相互重疊成的柱狀單位稱基粒，光反應(yīng)在含有葉綠素的基粒上，暗反應(yīng)在基質(zhì)中。 有色體：含胡蘿卜素和葉黃素，呈現(xiàn)黃色和紅色。 白色體：不含色素，位于幼嫩組織和不見光的組織。 三者都來源于前質(zhì)體，有時存在相互轉(zhuǎn)化。,質(zhì)體plastid,是僅存于植物和藻類細(xì)胞的主要細(xì)胞器。質(zhì)體是植物細(xì)胞中由雙層膜包裹的一類細(xì)胞器的總稱, 存在于真核植物細(xì)胞內(nèi)。質(zhì)體由兩層薄膜包圍，可以隨細(xì)胞的伸長而增大，是植物細(xì)胞合成代謝中最主要的

10、細(xì)胞器。根據(jù)質(zhì)體內(nèi)所含的色素和功能不同，質(zhì)體可分為白色體、有色體和葉綠體。這類細(xì)胞器都是由共同的前體:前質(zhì)體分化發(fā)育而來, 包括:葉綠體、白色體、淀粉質(zhì)體、有色體、蛋白質(zhì)體、油質(zhì)體等。有些質(zhì)體具有一定的自主性, 含有DNA、RNA、核糖體等。,質(zhì)體的作用,參與光合作用，貯藏各種各樣的產(chǎn)物，以及合成植物細(xì)胞基本構(gòu)架及功能所需的關(guān)鍵分子。,白色體-leucoplast,是參與單萜合成的無色質(zhì)體，單萜是油類中的揮發(fā)物質(zhì)。許多香料和藥劑的來源。,黃化質(zhì)體-etioplast,是葉片中前質(zhì)體在向葉綠體發(fā)育過程中未見光或見光不足引起的。沒有葉綠素，但產(chǎn)生大量無色葉綠體前體原葉綠素酯。,質(zhì)體具有部分自主性，

11、能編碼及合成一些自身蛋白質(zhì)。,葉綠體含有環(huán)狀雙鏈染色體。含有蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)。 葉綠體的發(fā)育需要葉綠體基因組和核基因組的共同參與。 例子：光合作用和光呼吸中的關(guān)鍵酶Rubisco的小亞基由核DNA編碼并在胞質(zhì)核糖體中翻譯，但它的大亞基由葉綠體基因組編碼并在葉綠體核糖體中翻譯。,質(zhì)體通過現(xiàn)存質(zhì)體的分裂繁殖,質(zhì)體通過現(xiàn)存質(zhì)體的二分裂產(chǎn)生，它們的分裂獨(dú)立于細(xì)胞分裂。 質(zhì)體在大多數(shù)有花植物中是母系遺傳，但在裸子植物中是父系遺傳。,造粉體-感受重力,下,葉綠體,葉綠體結(jié)構(gòu)：內(nèi)膜 外膜、類囊體、基粒、基質(zhì) 基粒：類囊體thylokoid相互重疊成的柱狀體單位。沒有一定的結(jié)構(gòu)功能：葉綠素在基粒上，光反應(yīng)在基粒

12、上，暗反應(yīng)在基質(zhì)中，基粒之間由一些在基質(zhì)中到處延伸成條狀或不規(guī)則狀的類囊體連接起來，使整個葉綠體形成相互貫通的膜系統(tǒng)，這種類囊體叫基質(zhì)片層。,太陽光,反射 投射 熒光 吸收,the chloroplasts, which are present only in green plants and convert energy from sunlight by the process of photosynthesis,有色體：含胡蘿卜素和葉黃素，呈現(xiàn)黃色或紅色?；ò?、果實(shí)（成熟）及胡蘿卜根等含有。積累淀粉、脂類和胡蘿卜素，同時給花果顏色有利于花粉和種子的傳播。 白色體：不含色素，幼嫩組織或不見光

13、的組織，種類包括分為造粉體（淀粉）、造油體、積累蛋白質(zhì)的造蛋白體。 三種質(zhì)體相互轉(zhuǎn)換，如蕃茄的嫩子房，隨著果實(shí)的發(fā)育轉(zhuǎn)化為綠色的幼果，最后為紅色，進(jìn)而變成紅色或橙色的成熟果實(shí)。,白色質(zhì)體,有色體,黃化質(zhì)體,前質(zhì)體,葉綠體,黑暗,苗尖,受傷,果實(shí)成熟,胡蘿卜根,光,光,花瓣,不同質(zhì)體間的轉(zhuǎn)換,液泡,由單層膜包被的細(xì)胞器，液泡的膜叫液泡膜。液泡內(nèi)含有大量水和多種溶于水的有機(jī)物和無機(jī)物，這種液汁稱為細(xì)胞液。在幼齡細(xì)胞中，液泡很小，但數(shù)量常較多，分散在胞基質(zhì)中。隨著細(xì)胞的長大和分化，細(xì)胞的某些代謝產(chǎn)物和水進(jìn)入小液泡，使之相應(yīng)增大合并，細(xì)胞成熟時，往往形成幾個或一個大液泡。大液泡常位于細(xì)胞中央，將原生質(zhì)

14、體的其他部分?jǐn)D成一薄層，包在液泡周圍而緊貼細(xì)胞壁。,液泡,植物細(xì)胞獨(dú)有的膜包被的細(xì)胞器之一。在調(diào)解細(xì)胞離子環(huán)境方面有重要作用，屬單層膜。,液泡功能：,調(diào)解滲透，維持細(xì)胞正常的滲透壓和緊張度 將原生質(zhì)其它部分緊貼細(xì)胞壁，有利物質(zhì)交換 貯藏物質(zhì)等的再利用 抗寒、抗旱、抗鹽 分解進(jìn)入液泡的一些膜和細(xì)胞器，產(chǎn)生新的細(xì)胞器。 維持細(xì)胞的穩(wěn)定，壓力，離子濃度等。,Roles of the central vacuole,Maintenance of the hydrostatic pressure. Storage of organic compounds, proteins (in seeds), an

15、d inorganic ions (e.g., K+ and Cl-) and salts (e.g., salts of calcium). Separation of toxic byproducts from cell metabolism. Storage of pigments (e.g., red and blue pigments in flowers). Protection of the plant tissue from predation by storing toxic compounds. Contributing to cell growth by absorbin

16、g water (e.g., cell elongation). Allowing some plant cells to reach considerable size.,液泡的生長,幼小的植物細(xì)胞，具有很多小而分散的液泡。隨著細(xì)胞生長，液泡也長大，相互合并，最后在細(xì)胞中央形成一個大的中央液泡，可占據(jù)細(xì)胞體積的90%以上，細(xì)胞質(zhì)的其余部分連同細(xì)胞核一起被擠為緊貼細(xì)胞壁的薄層。,A,A, Tapetum initial cells shows no sign of vacuole development, consistent with lack of Rop staining in thes

17、e cells. B, A few small vacuole-like structures start to fuse with each other.,A,Plant Physiology, January 2001, Vol. 125, pp. 241251,C, Developing tapetal cells show an extensive vacuolar network and numerous small vacuole-like compartments. D, An enlarged section of C, showing small vacuole-like s

18、tructures fuse with each other and with vacuoles or are being engulfed by vacuoles,液泡的產(chǎn)生,唯一的可以從頭產(chǎn)生的膜結(jié)構(gòu) 和其他膜結(jié)構(gòu)不同，有些液泡可以通過其他膜系統(tǒng)中分化產(chǎn)生，而不是通過遺傳和生長。大多數(shù)證據(jù)支持液泡起源于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。,兩種不同的液泡系統(tǒng),科學(xué)家不明白貯藏蛋白和水解酶如何在液泡中共存。后來發(fā)現(xiàn)，至少在發(fā)育的某些階段，許多植物含有兩種不同功能的液泡。 1）中性的貯藏蛋白的液泡 2）酸性的裂解液泡,CH, chloroplasts; VM, vacuolar membrane.,The Plant C

19、ell, Vol. 13, 287301,Figure Overexpression of the LKU Domain of PI4-Kinase Transport of GFP:EBD to Vacuoles.,V:central c: chloroplast N: nucleus M: mitochondrion,液泡染色方法,3,3-dihexyloxacarbocyanine iodide (DiOC6; 1 mg ml1 stock in dimethyl sulphoxide (DMSO), diluted 1:1000) Neutral red 中性紅,Journal of

20、Experimental Botany, Vol. 49, No. 322, pp. 817827,細(xì)胞核necleus ：,細(xì)胞內(nèi)最大的細(xì)胞器，是遺傳與代謝的控制中心。 核膜（雙層膜）nuclear envelop 核仁necleolus 染色質(zhì)chromain 核基質(zhì)nuclear matrix,細(xì)胞核necleus功能,傳遞和控制生物的遺傳性狀。 調(diào)解細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的代謝途徑。 參與細(xì)胞生長，細(xì)胞壁形成，有機(jī)物合成以及細(xì)胞的整個生命活動,細(xì)胞壁 cell wall,植物細(xì)胞特有的結(jié)構(gòu)，具有一定的硬度和彈性。細(xì)胞壁包圍在細(xì)胞的最外層，具有保護(hù)原生質(zhì)體，保持細(xì)胞的一定形狀的作用，并與吸收，運(yùn)輸，蒸騰和分泌等作用有密切關(guān)系。,維持細(xì)胞形狀，控制細(xì)胞生長 細(xì)胞壁增加了細(xì)胞的機(jī)械強(qiáng)度，并承受著內(nèi)部原生質(zhì)體由于液泡吸水而產(chǎn)生的膨壓，從而使細(xì)胞具有一定的形狀，這不僅有保護(hù)原生質(zhì)體的作用，而且維持了器官與植株的固有形態(tài)。另外，細(xì)胞壁控制著細(xì)胞的生長，因為細(xì)胞擴(kuò)大和伸長的前提是要使細(xì)胞壁松馳和不可逆伸展。,細(xì)胞壁的成分,纖維素、半纖維素