細胞生理課件

第一章植物細胞的結構與功能本章重點1.細胞壁及細胞膜的成分、結構、功能2.線粒體、葉綠體、高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的結構與功能3.細胞骨架組成成分及功能4.細胞質(zhì)的膠體特性5.共質(zhì)體、質(zhì)外體1.細胞生理1.1細胞壁1.2細胞膜系統(tǒng)1.3細胞核1.4細胞骨架1.5胞間連絲1.6植物細胞全能性及其基因表達1.細胞生理動物細胞示意圖植物細胞示意圖1.1細胞壁1.細胞生理果膠；礦質(zhì)元素（如：鈣）呈膠態(tài)，柔軟，具連接、緩沖作用，防止病原微生物入侵。次生壁：胞間層：初生壁：微團纖維素+半纖維素+果膠+蛋白質(zhì)*（有識別能力）微纖絲大纖絲（排列松散、雜亂無章）纖維素+半纖維素+木質(zhì)素**（微纖絲排列緊密、縱橫交錯有規(guī)律），具較強的機械支持力1.1.1細胞壁的超微結構重點植物凝集素（lectins）：能與多糖結合或使細胞凝集的蛋白，已發(fā)現(xiàn)100多種，多數(shù)為糖蛋白。防御病原菌。鈣調(diào)素：一種能與鈣離子結合的蛋白質(zhì)。通過改變鈣離子濃度調(diào)節(jié)細胞的功能。1.細胞生理1.細胞生理纖維素分子微膠團大纖絲初生壁的形成次生壁的形成Pr微纖絲細胞壁的形成過程細胞1.細胞生理植物細胞次生壁電鏡照片1.細胞生理1.1.2細胞壁的功能穩(wěn)定細胞形態(tài)和保護作用控制細胞生長擴大參與胞內(nèi)外信息的傳遞（寡糖素）防御功能（產(chǎn)生抗毒素）識別作用（糖蛋白）參與物質(zhì)運輸（質(zhì)外體運輸）1.細胞生理1.2植物細胞膜系統(tǒng)*細胞膜(cellmembrane)又稱生物膜(bio-membrane)：指由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成的具有一定結構和生理功能的胞內(nèi)所有被膜的總稱。質(zhì)膜：包圍原生質(zhì)的外膜；內(nèi)膜：包圍各種細胞器的膜。細胞膜分兩類1.細胞生理1.2.1細胞膜的組成成分膜脂：磷脂

、糖脂、硫脂、固醇(甾醇)膜蛋白：外在蛋白內(nèi)在蛋白膜錨蛋白*膜糖：糖脂糖蛋白生物膜的化學組成1.細胞生理磷脂結構膽堿磷酸甘油極性頭部非極性尾部脂肪酸1.細胞生理無蛋白膠態(tài)脂結構域有聚集膜蛋白的流動脂結構域胞外脂雙層胞內(nèi)（胞質(zhì)）外在蛋白內(nèi)在蛋白外在蛋白膜錨蛋白脂雙層中間板糖蛋白寡聚側(cè)鏈1.細胞生理1.2.2細胞膜的亞顯微結構1.流動鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)：S.J.Singer等，1972年提出。2.板塊鑲嵌模型(platemosaicmodel)：M.K.Gain等，1977年提出。1.細胞生理特點:(1)不對稱性→膜脂和膜蛋白分布不對稱性。1.流動鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)：Singer（辛格）（1971年）1.細胞生理1.細胞生理特點:(2)流動性→膜脂流動性、膜蛋白流動性及膜甾醇運動相互作用下進行。

與物質(zhì)的跨膜運輸和抗逆性密切相關。1.流動鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)：Singer（辛格）（1971年）1.細胞生理側(cè)向運動旋轉(zhuǎn)運動左右擺動伸縮震蕩上下翻滾磷脂層的運動1.細胞生理2.板塊鑲嵌模型(platemosaicmodel)膜脂的局部經(jīng)常處于“相變狀態(tài)”：一部分脂區(qū)處于液晶態(tài)→晶態(tài)另一部分脂區(qū)處于晶態(tài)→液晶態(tài)1.細胞生理1.2.3細胞膜的功能分室作用（各種細胞器相對獨立）物質(zhì)運輸（跨膜運輸、膜泡運輸）能量轉(zhuǎn)換（氧化磷酸化、光合磷酸化等）信息傳遞和識別功能（凝集素、受體蛋白、糖蛋白）抗逆能力（膜脂組成：高抗寒→不飽和脂肪酸含量高抗熱性強→飽和脂肪酸含量高)物質(zhì)合成（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)——蛋白質(zhì)和脂質(zhì)；高爾基體——多糖；質(zhì)膜上——纖維素）1.細胞生理1.2.4內(nèi)膜系統(tǒng)內(nèi)膜系統(tǒng)：除了質(zhì)膜外，位于胞基質(zhì)中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、

高爾基體、核膜、液泡膜等結構上連續(xù)、功能上相關的膜網(wǎng)絡體系。1.細胞生理1.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmicreticulum,ER)（單層膜）粗糙型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)平滑型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)1.細胞生理1.細胞生理內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能：1.合成功能（蛋白質(zhì)、親脂性物質(zhì)）；2.是胞內(nèi)和胞間物質(zhì)與信息交換和運輸?shù)耐ǖ溃?.機械支持原生質(zhì)體與可溶性酶附著的骨架。1.細胞生理2.高爾基體

(Golgibody)（單層膜）運輸囊泡扁平囊泡分泌囊泡1.細胞生理高爾基體功能：1.將輸入的蛋白質(zhì)加工、濃縮、儲存或輸出；2.合成多糖類和糖蛋白；3.與質(zhì)膜、細胞壁的形成有關；4.與溶酶體和液泡膜的產(chǎn)生有關。1.細胞生理3.液泡(vacuole)（單層膜）液泡發(fā)生的途徑：液泡的發(fā)生與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體有關。莖尖和根尖分生組織細胞有許多小型的原液泡(provacuole)。它來源于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，這種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)位于高爾基體附近，又由于它產(chǎn)生的原液泡具有溶酶體性質(zhì)，因此稱為高爾基體-內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-溶酶體系統(tǒng)。隨著細胞生長和分化，原液泡通過相互融合、自體吞噬和水合作用，不斷擴大形成液泡乃至中央大液泡。1.細胞生理液泡的功能：1.調(diào)節(jié)功能（貯藏溶質(zhì)，調(diào)節(jié)滲透勢）2.類似溶酶體的作用（含水解酶）3.代謝庫的功能（貯藏代謝產(chǎn)物）1.細胞生理4.溶酶體(lysosome)（單層膜）初級溶酶體：次級溶酶體：剛剛分泌的、含有溶酶體酶及無作用底物的分泌小泡；含水解酶及相應底物，以及水解消化的產(chǎn)物，即正在進行或已經(jīng)進行消化作用的囊泡。1.細胞生理溶酶體的功能:自身消化（衰老、饑餓、受損傷時釋放水解酶）1.細胞生理5.微體(microbody)（單層膜）過氧化體：光呼吸場所之一乙醛酸體：乙醛酸循環(huán)場所6.圓球體(spherosome)（單層膜）油體蠟體1.細胞生理7.線粒體(mitochondria)（雙層膜）結構：呼吸作用的場所功能：外膜平滑內(nèi)膜向內(nèi)褶皺成嵴A線粒體模式圖B線粒體亞顯微結構1.細胞生理功能：光合作用的場所（1）葉綠體（雙層膜）光學顯微鏡下細胞中葉綠體的形態(tài)與分布葉綠體含有葉綠素(chlorophyll)、葉黃素(xanthophylls)和胡蘿卜素(carotene)三種色素，普遍存在于植物的綠色細胞中，葉綠素是主要的光合色素。葉綠體的亞顯微結構

8.質(zhì)體(plastid)分為葉綠體、有色體和白色體三種。1.細胞生理（2）白色體（造粉體）不含任何色素，普遍存在于植物貯藏細胞中，根據(jù)其貯藏物質(zhì)的不同分為三類：貯藏淀粉的稱為造粉體或稱淀粉體，貯藏蛋白質(zhì)的稱為蛋白體，而貯藏脂類的稱為造油體。植物細胞中白色體結構與分布示意圖

1.細胞生理（3）雜色體（有色體）有色體是僅含有類胡蘿卜素與葉黃素等色素的質(zhì)體。成熟的紅、黃色水果如番茄、辣椒以及秋天葉色變黃主要因細胞中含有這類質(zhì)體。有色體中還能積累脂類。1.細胞生理1.3細胞核核膜染色質(zhì)核仁核基質(zhì)細胞核細胞核(nucleus)：生物遺傳物質(zhì)DNA存在與復制的場所。核基質(zhì)1.細胞生理1.3.1核膜核膜(nuclearmembrane)：雙層膜。膜間隙外核膜內(nèi)核膜核纖層膜間隙核孔1.細胞生理核籠內(nèi)層核膜中心轉(zhuǎn)運體循環(huán)組裝體胞質(zhì)纖維核體外層核膜核籃核核孔的結構電鏡圖1.細胞生理1.3.2染色質(zhì)染色質(zhì)(chromatin)：間期細胞核中遺傳物質(zhì)存在的主要形式；染色體(chromosome)：染色質(zhì)在有絲分裂時高度螺旋化成為短而粗的染色體。1.細胞生理核小體(nucleosome)核小體染色體（分裂期）多次纏繞+DNA組蛋白核小體纖絲（念珠狀）染色質(zhì)（間期）1.細胞生理1.細胞生理核仁(nucleolus)：球狀體，無被膜（DNA+RNA+Pr）；合成rRNA的主要場所。細胞核1.3.3核仁1.細胞生理1.3.4核基質(zhì)核基質(zhì)(nuclearmatrix)：又稱核骨架，由非組蛋白和蛋白纖維構建的網(wǎng)狀結構。染色質(zhì)附著于核基質(zhì)網(wǎng)上。1.細胞生理1.4細胞骨架細胞質(zhì)基質(zhì)(cytoplasmicmatrix)：

簡稱胞基質(zhì)，又稱細胞溶膠(cutosol)，是指細胞質(zhì)中半透明的無定形的有機膠體溶液部分。細胞骨架(cytoskeleton)細胞基質(zhì)中，由3種蛋白質(zhì)纖維(微管、微絲和中間纖維)相互連接組成的支架網(wǎng)絡，也稱細胞內(nèi)微梁系統(tǒng)1.細胞生理1.4.1胞基質(zhì)/細胞溶膠在真核細胞中除去可分辨的細胞器以外的膠狀物質(zhì)稱為胞基質(zhì)，也叫細胞漿。胞基質(zhì)既有親水的膠體性質(zhì)，也是細胞代謝的重要場所。1.4.1.1胞基質(zhì)的化學組成水85%、蛋白質(zhì)10%、核酸1.1%、脂質(zhì)2%、糖及其它0.4%、無機物1.5%。1.細胞生理重點、難點1.4.1.2胞基質(zhì)的性質(zhì)（1）膠體性質(zhì)水、蛋白質(zhì)、糖、脂類等溶質(zhì)顆粒，大小在1~100nm之間，于溶劑中形成膠體，所以胞基質(zhì)有膠體性質(zhì)。1.細胞生理親水性；雙電層：吸附層+擴散層；溶膠化與凝膠化:

溶膠凝膠溶膠化作用凝膠化作用+++++++++++++++水膜OHH..PrOHCOOHNH4+使膠粒穩(wěn)定存在抗逆性有關擴散層吸附層溶膠：含水較多的細胞，原生質(zhì)膠粒完全分散在介質(zhì)中，膠粒之間聯(lián)系減弱，呈溶液狀態(tài)凝膠：含水較少的細胞，膠體之間相互結成網(wǎng)狀，液體分散于網(wǎng)眼之內(nèi)，膠體失去流動性而凝結成近似固體狀態(tài)1.細胞生理（2）液晶性質(zhì)液晶態(tài)是物質(zhì)介于固態(tài)和液態(tài)之間的一種存在狀態(tài)。正常細胞質(zhì)在一定溫度范圍內(nèi)處于液晶態(tài)，低于某一溫度時會變成相當于晶態(tài)的凝膠態(tài)，這一溫度稱為相變溫度。不同物種甚至不同品種的細胞質(zhì)，由于化學組成的差異，導致相變溫度也不同，其抗逆性強弱也不一樣。1.細胞生理1.4.1.3胞基質(zhì)的功能細胞內(nèi)許多代謝過程，如糖酵解途徑、戊糖磷酸途徑、脂肪酸合成、蔗糖合成、C4植物葉肉細胞固定CO2的過程等等，都是在細胞基質(zhì)中進行的；對物質(zhì)吸收和運轉(zhuǎn)有積極作用（可調(diào)節(jié)pH）。細胞基質(zhì)也是細胞代謝活動十分重要的場所。1.細胞生理1.4.2細胞骨架微管(microtubule)微絲(microfilament)中間纖維(intermediatefilament)1.細胞生理（1）微管(microtubule)結構：長形具分支的管狀結構，球形管蛋白連成絲狀中空管狀物。功能：

與細胞分裂有關；與細胞壁的形成有關；是細胞骨架結構；參與有關的運動

（鞭毛、纖毛等結構成分）。釋放出的結合GTP的微管蛋白結合GTP的微管蛋白二聚體1.細胞生理（2）微絲(microfilament)結構：實心的類肌動蛋白絲。功能：細胞骨架結構；與細胞質(zhì)環(huán)流有關（肌動蛋白絲收縮舒張運動，利于物質(zhì)運輸）。1.細胞生理（3）中間纖維(intermediatefilament)結構：中空、長而不分支的胞內(nèi)纖維（結構相似、成分不一）。功能：細胞骨架結構；與細胞發(fā)育、分化、mRNA的運輸有關。1.細胞生理1.5植物細胞間的通道細胞間的主要通道：胞間連絲自由空間共質(zhì)體(symplast)（內(nèi)部空間）：細胞內(nèi)有生命的部分，通過胞間連絲將原生質(zhì)體連成一個整體。質(zhì)外體(apoplast)（外部空間、自由空間）：質(zhì)膜以外的胞間層、細胞壁及細胞間隙等形成的連續(xù)的整體。重點1.細胞生理胞間連絲(plasmodesma)貫穿細胞壁、胞間層，連接相鄰細胞原生質(zhì)體的管狀通道，是生活的植物細胞特有的結構。1.5.1胞間連絲的亞顯微結構1.細胞生理孔環(huán)兩條分隔的通道：1.質(zhì)膜特化的結構：相鄰兩個細胞的質(zhì)膜形成的管腔；2.管腔內(nèi)的中央套管：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜壓縮成的狹窄小管——連絲微管。1.細胞生理質(zhì)膜和連絲微管之間是孔環(huán)(annulus)，含8~9個微通道(microchannel)，物質(zhì)經(jīng)由這些微通道進行胞間轉(zhuǎn)移，也進行信息傳遞。1.細胞生理（1）物質(zhì)運輸共質(zhì)體運輸?shù)耐ǖ?；可運輸水分、無機離