第一節(jié) 1 植物細(xì)胞

第二章植物細(xì)胞和組織第一節(jié)植物細(xì)胞(一)細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)及其結(jié)構(gòu)研究間史

1665年英國(guó)人Hook.R用改進(jìn)的顯微鏡觀察軟木的結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)了許多小方格,命名為細(xì)胞”cell”.(二)細(xì)胞學(xué)說(shuō)由于Hooke.R發(fā)現(xiàn)了軟木的基本組成單位細(xì)胞,引起了人們對(duì)動(dòng)植物顯微結(jié)構(gòu)的廣泛興趣,英國(guó)人Grew.N和意大利人MalpighiM分別在1760年和1761年發(fā)表了植物體結(jié)構(gòu)的報(bào)道,形成了”一切生物體都是由細(xì)胞組成”的概念,為十九世紀(jì)”細(xì)胞學(xué)說(shuō)”的創(chuàng)立打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

細(xì)胞學(xué)說(shuō)(celltheory)是由德國(guó)植物學(xué)家SchleidenMJ和動(dòng)物學(xué)物學(xué)家SchwannT于1838~1839年提出的,其主要內(nèi)容是:1細(xì)胞是所有生物的結(jié)構(gòu)單位2細(xì)胞是生物體的功能單位3細(xì)胞來(lái)源于細(xì)胞,都是由細(xì)胞分裂或融合產(chǎn)生的,是生物體的生殖單位.當(dāng)然,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)生物和生命的認(rèn)識(shí)逐漸趨于完善,對(duì)生物結(jié)構(gòu)和功能的認(rèn)識(shí)更加深入.已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了比細(xì)胞更小的結(jié)構(gòu),并具有獨(dú)立的特殊功能.如:非細(xì)胞形態(tài)的病毒和枝原體.

一植物細(xì)胞的大小和形狀細(xì)胞的大小:直徑為幾個(gè)微米的細(xì)菌,藍(lán)藻~直徑為幾個(gè)厘米的鳥類卵細(xì)胞(如:鴕鳥蛋).2細(xì)胞的形狀:長(zhǎng)紡錘形二細(xì)胞生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)___原生質(zhì)原生質(zhì)概念:組成細(xì)胞的生活物質(zhì)稱為原生質(zhì)(protoplasm),它是細(xì)胞生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ).(一)原生質(zhì)的組成元素大量元素:CHON約占全重的90%;少量元素:SPNaCaKClMgFe等;微量元素:BaSiVMnCoCuMo等.

組成原生質(zhì)的化合物水和無(wú)機(jī)物有機(jī)物:蛋白質(zhì)protein核酸nucleicacid脂類lipid糖類saccharide維生素vitamin激素hormone抗生素antibiotic>99%(二)原生質(zhì)的膠體性質(zhì)和新陳代謝原生質(zhì)的性質(zhì):是半透明、不均勻的、具有一定粘度和彈性的親水膠體.原生質(zhì)中水溶液是介質(zhì),均勻分散其中的大分子顆粒為分散質(zhì).含水量很多、近于液態(tài)的原生質(zhì)稱為凝膠.含水量很少,膠粒連接成網(wǎng)狀,水溶液分散在膠粒網(wǎng)中,近于固態(tài)的原生質(zhì)稱凝膠.同化作用:生活的原生質(zhì)從環(huán)境中吸收水分、空氣以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的生理生化作用,合成為構(gòu)成原生質(zhì)本身的物質(zhì),成為同化作用(anabolism,assimilation).異化作用:原生質(zhì)中的某些物質(zhì),不斷地分解成為簡(jiǎn)單的物質(zhì)并釋放出能量供生命活動(dòng)需要的過(guò)程叫異化作用(catabolism,dissimilation).新陳代謝:植物體內(nèi)一系列的同化(合成)與異化(分解)作用總稱為新陳代謝(metabolism).三植物細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)__透視圖電鏡下的葉肉細(xì)胞植物細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)立體圖

細(xì)胞壁(cellwall)細(xì)胞膜(cellmembrane)細(xì)胞質(zhì)(cytoplasm)植物細(xì)胞原生質(zhì)體(protoplasm)細(xì)胞器(organelle)細(xì)胞核(nucleus)洋蔥表皮細(xì)胞洋蔥表皮細(xì)胞細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)、原生質(zhì)、原生質(zhì)體原生質(zhì)體：細(xì)胞中包括細(xì)胞膜在內(nèi)的所有有生命和無(wú)生命物質(zhì)總稱。原生質(zhì)：細(xì)胞內(nèi)有生命物質(zhì)的總稱，是物質(zhì)的概念。細(xì)胞質(zhì)：是組成細(xì)胞的一個(gè)形態(tài)結(jié)構(gòu)單位。1880年由Hanstein提出，Hooke看見的cell是小室之意，后來(lái)發(fā)現(xiàn)了原生質(zhì)，對(duì)細(xì)胞的認(rèn)識(shí)就不同于Hooke時(shí)期了。但由于細(xì)胞一詞的出現(xiàn)較原生質(zhì)體早，故沿用至今。(一）細(xì)胞膜cellmembrane）

細(xì)胞膜(cellmembrane):又稱質(zhì)膜(plasmamembrane,plasmalemma).是包圍原生質(zhì)體表面的一層膜,它將細(xì)胞與外界分開.細(xì)胞內(nèi)還有構(gòu)成各種細(xì)胞器的膜,稱為細(xì)胞內(nèi)膜.相對(duì)于內(nèi)膜,質(zhì)膜又稱外周膜.外周膜和細(xì)胞內(nèi)膜統(tǒng)稱為生物膜(biomembrane).

質(zhì)膜厚約80?,普通光鏡下可依據(jù)生理功能、染料吸附和顯微操作來(lái)證明它的存在;電子顯微鏡下,用鋨酸固定的樣品,可以看到質(zhì)膜有黑—白—黑三個(gè)層次,內(nèi)外層為電子致密層,均厚約25?,中間透明層厚約25~35?.

質(zhì)膜的分子結(jié)構(gòu)模型:

糖蛋白糖脂外在蛋白脂質(zhì)雙分子層內(nèi)在蛋白外在蛋白流動(dòng)的脂類雙分子層中鑲嵌著球蛋白按二維結(jié)構(gòu)排列組成的脂類雙分子層是生物膜的”構(gòu)架”,可像清油般的流動(dòng).蛋白質(zhì)分子鑲嵌脂質(zhì)雙分子層的表面或嵌入其內(nèi),稱為外在蛋白(易于提取)和內(nèi)在蛋白(不易提取);有時(shí)膜外表面還有糖脂和糖蛋白;膜的兩側(cè)是不對(duì)稱的.這樣的膜又稱為單位膜.1972年,JonSinger和GarthNicolson提出的流體鑲嵌模型質(zhì)膜的功能(1~2)質(zhì)膜為細(xì)胞的生命活動(dòng)提供相對(duì)穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境;細(xì)胞與周圍環(huán)境發(fā)生的一切聯(lián)系和反應(yīng),都要通過(guò)質(zhì)膜.質(zhì)膜的主要功能如下.物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸物質(zhì)出入細(xì)胞必須通過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜.質(zhì)膜對(duì)物質(zhì)的通透有高度的選擇性,以確保細(xì)胞內(nèi)各種生物化學(xué)反應(yīng)有序地進(jìn)行.物質(zhì)通過(guò)質(zhì)膜的途徑有:簡(jiǎn)單擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散、主動(dòng)運(yùn)輸、胞飲作用、吞噬作用、胞吐作用等.信號(hào)轉(zhuǎn)換從細(xì)胞外信號(hào)轉(zhuǎn)換為細(xì)胞內(nèi)信號(hào)并與相應(yīng)的生理生化反應(yīng)偶聯(lián)的過(guò)程叫做細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(signaltransduction).質(zhì)膜上接受信號(hào)的各種受體蛋白,與外來(lái)信號(hào)結(jié)合后,受體的構(gòu)想發(fā)生改變,移動(dòng)到質(zhì)膜的內(nèi)側(cè),通過(guò)某些膜上和細(xì)胞內(nèi)的中介成分,引發(fā)一系列反應(yīng)產(chǎn)生第二信,激活一些酶的活性,促進(jìn)各種生理生化反應(yīng),調(diào)節(jié)生命活動(dòng).

第二信使細(xì)胞內(nèi)各種生化反應(yīng)信號(hào)受體接受轉(zhuǎn)導(dǎo)感應(yīng)膜質(zhì)膜的功能(3~4)細(xì)胞識(shí)別

細(xì)胞對(duì)同種或異種細(xì)胞的辨認(rèn)叫細(xì)胞識(shí)別(cellrecognition).

細(xì)胞通過(guò)表面的特殊受體與另一細(xì)胞的信號(hào)物質(zhì)分子選擇性的相互作用,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)一系列生理生化變化,最后產(chǎn)生整體的生物效應(yīng).許多重要的生命活動(dòng)都與細(xì)胞識(shí)別有關(guān),如:

雌蕊柱頭與花粉間的相互識(shí)別,決定能否成功受精;植物根系與根瘤菌間的識(shí)別,決定能否形成根瘤.纖維素合成和微纖絲的組裝質(zhì)膜上有呈蓮座狀的纖維素合成酶復(fù)合體(cellulosesynthetasecomplex),細(xì)胞內(nèi)供應(yīng)合成纖維素所須的葡萄糖基,在膜上纖維素合成酶的作用下,微纖絲延長(zhǎng)伸展.(二)細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器細(xì)胞質(zhì):真核細(xì)胞質(zhì)膜以內(nèi)、細(xì)胞核以外的部分稱為細(xì)胞質(zhì)(cytoplasm),在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中有細(xì)胞器和后含物(ergasticmaterial)等.細(xì)胞器:細(xì)胞內(nèi)具有特定結(jié)構(gòu)和功能的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu).包括9大類如下:胞質(zhì)運(yùn)動(dòng):生活細(xì)胞的基質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)常流動(dòng)的現(xiàn)象叫胞質(zhì)運(yùn)動(dòng)(cytoplasmicstreaming).質(zhì)體線粒體核糖核蛋白體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體液泡溶酶體和圓球體微體微管細(xì)胞器1質(zhì)體plastid

質(zhì)體是植物細(xì)胞特有的、合成和累積同化產(chǎn)物的細(xì)胞器,動(dòng)物、細(xì)菌、藍(lán)藻和真菌都沒有質(zhì)體.依據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn),將質(zhì)體分成三大類:*根據(jù)光合作用能力可將質(zhì)體分為光合質(zhì)體和非光合質(zhì)體;*根據(jù)質(zhì)體的顏色將質(zhì)體分為:白色體(leukoplast)有色體(chromoplast)葉綠體(chloroplast)造粉體（amyloplast)蛋白質(zhì)體(proteinplast)造油體elaioplast)質(zhì)體顏色不同儲(chǔ)藏物不同*這些不同類型的質(zhì)體都是由前質(zhì)體（proplastid）發(fā)育而來(lái)的。從這個(gè)意義上講，質(zhì)體又可分為前質(zhì)體和成熟質(zhì)體。（1）前質(zhì)體proplastid分布：存在于合子、分生組織（根端、莖端）細(xì)胞中。形態(tài)結(jié)構(gòu)：球形，直徑?。?.4~1.0μm），外有雙層膜包裹，內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單?；|(zhì)中有少量的類囊體、小泡和質(zhì)體小球，少量的DNA，RNA，核糖體和可溶性蛋白。當(dāng)細(xì)胞分化時(shí)，前質(zhì)體逐漸轉(zhuǎn)化為其它質(zhì)體。（2）葉綠體chloroplast*分布：葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器，主要存在于肉細(xì)胞、莖的皮層細(xì)胞、保衛(wèi)細(xì)胞、花和未成熟的實(shí)中。*數(shù)量和形態(tài)：細(xì)胞中的葉綠體數(shù)目、大小和形態(tài)因植物種類不同而差異很大（50~400個(gè)）。典型的葉綠體呈透鏡形，從側(cè)面看，一面凸，另一面凹、凸或平；從表面看，形狀為橢圓形，長(zhǎng)4~10μm，寬2~4μm。*解剖結(jié)構(gòu)：

被膜基粒基質(zhì)基?；|(zhì)片層類囊體穿孔DNA

葉綠體內(nèi)有復(fù)雜的片層系統(tǒng),是由膜來(lái)回折疊、回繞而成,其基本結(jié)構(gòu)單位是類囊體___膜圍成的囊.

內(nèi)囊體沿葉綠體長(zhǎng)軸平行排列,在一定區(qū)域緊密地疊垛在一起,稱為基粒(granum,復(fù)數(shù)grana)生活細(xì)胞中的葉綠體植物生活細(xì)胞中的葉綠體(3)有色體、白色體及質(zhì)體的相互轉(zhuǎn)換有色體是缺乏葉綠素而含有類胡蘿卜素的質(zhì)體.存在于許多果實(shí)(如番茄、辣椒、草莓、柑桔等)、花(毛茛、卷丹、旱金蓮)、根(胡蘿卜、紅薯)、枝條和葉中,使之表現(xiàn)為紅色、黃色和橙黃色.白色體

是不含可見色素的質(zhì)體,存在于根(馬鈴薯、紅薯)、種子的胚和少數(shù)植物葉子的表皮細(xì)胞之中.其中:*造粉(質(zhì))體:是無(wú)色、儲(chǔ)藏淀粉的質(zhì)體,是植物細(xì)胞內(nèi)碳水化合物的臨時(shí)倉(cāng)庫(kù),當(dāng)可溶性單、雙糖數(shù)量過(guò)細(xì)胞代謝利用的程度時(shí),就合成淀粉,儲(chǔ)存在造粉體中;當(dāng)植物需要可溶性糖時(shí),又可將淀粉水解為單糖,供細(xì)胞生命活動(dòng)之用.*造蛋白體(蛋白質(zhì)體):是儲(chǔ)藏蛋白質(zhì)的質(zhì)體.分布于分生組織、表皮和根冠等細(xì)胞之中.*造油體:儲(chǔ)存脂類物質(zhì)的白色體.2線粒體(mitochondrion)線粒體是進(jìn)行呼吸作用的主要細(xì)胞器，是細(xì)胞內(nèi)的“動(dòng)力工廠”，儲(chǔ)藏在糖、脂肪、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)中的能量在線粒體中經(jīng)氧化磷酸化作用轉(zhuǎn)化為細(xì)胞可以利用形式的化學(xué)能——ATP，一部分以熱能的形式失。分布所有的真核細(xì)胞內(nèi)。形態(tài)多種多樣，但光學(xué)鏡下呈線狀或粒狀，故名線粒體。數(shù)量1~300個(gè)/細(xì)胞。大小直徑：0.5~1.0（~2.0~4.0）μm，長(zhǎng)2~3（7~14）μm。結(jié)構(gòu)借助于染料詹那斯綠B（JanusgreenB）可以在光學(xué)顯微鏡下觀察到線粒體。電子顯微鏡下其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為：外膜內(nèi)膜DNA嵴電子傳遞體核糖體基質(zhì)C6H12O6+6O2+6H2O