植物细胞的结构与功能

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第 一,章,植物细胞,的,结构与功能,1,一、概述,细胞发现与显微镜,（一）细胞的发现,1665年英国人胡克（,Robert Hooke),用自制的显微镜（放大,40,倍,140,倍）观察软木薄片，发现了软木是由许多蜂窝状的小格子（小室）组成，并将其定名为“细胞,(Cell),”。,2,与此同时，荷兰的一位生物业余爱好者，列文虎克(AVLeeuwenhook)也先后用自制的显微镜，观察了池塘中的原生动物和单细胞藻类、牙垢上的细菌、鱼的红细胞、精子等，这是人类第一次观察到完整的活细胞。,3,（二）细胞学说的建立,1838年德国 植物学家施莱登提出所有植物体都,是由细胞组合而成，这一结果被德国动物学家,施旺（1839年）在动物中证实。,由此提出,“细胞学说”,细胞学说可以概括为：,1、任何一个细胞都是从其他细胞中产生出来的；,2、细胞是构成有机体的基本单位；,3、植物和动物的细胞大致是相似的。,4,一切生命有机体都由细胞构成,单细胞生物如：细菌、衣藻、酵母菌,群体生物如：团藻、,多细胞生物如：竹、熊猫,5,证明细胞全能性的实验,6,（三）各类显微镜,（1）光学显微镜,复式显微镜、暗视野显微镜、相差显微镜、倒置显微镜、荧光显微镜等,（2）电子显微镜,透射电子显微镜、扫描电子显微镜,7,生物显微镜与体视显微镜,8,倒置显微镜和倒置荧光显微镜,9,光学显微镜下的成熟花药结构,生殖细胞,花粉粒,花粉壁,营养细胞,纤维层,表皮,10,透射电子显微镜,11,透射电子显微镜下看到的花粉粒,12,扫描电子显微镜,13,扫描电镜下柱头表面形态,14,各种“视野”下的细菌,光镜,暗视野,荧光,透射电镜,超薄切片,冷冻切片,扫描电镜,DNA,蛋白质复合物,15,二、细胞的基本结构与功能,1,、细胞膜和细胞壁,2,、细胞核,3,、细胞质和细胞器,细胞器有：,线粒体,质体（,叶绿体、有色体、白色体）,内质网,核糖体,高尔基体,溶酶体,微体,液泡,细胞骨架,16,植物细胞显微结构图,17,植物细胞的立体结构模型,18,真核细胞：,植物细胞和动物细胞,叶绿体,线粒体,细胞壁,细胞膜,液泡,细胞质,光面内质网,细胞核,粗面内质网,高尔基体,高尔基体,线粒体,细胞质,细胞膜,细胞核,粗面内质网,光面内质网,中心体,纤毛,19,动物细胞与植物细胞的区别,细胞器,动物细胞,植物细胞,细胞壁,无,有,叶绿体,(,质体,）,无,有,液泡,无,有,圆球体,无,有,乙醛酸循环体,无,有,通讯连接方式,间隙连接,胞间连丝,中心体,有,无,(,高等植物,),胞质分裂方式,收缩环,细胞板,植物细胞的全能性,20,细胞膜,细胞膜又称,质膜,，具有半透性，可选择地让物质通过；它还有一些细胞识别位点如激素的受体、抗原结合点等，具有接受外界信息、与外界通讯等功能。,21,细胞膜（质膜）,膜的化学组成，几乎全由,磷脂和蛋白质,组成，此外，尚有少量的糖类。,在电子显微镜下看到的质膜是由两层染色深的暗层（一层蛋白质的分子层和脂类双分子层的亲水头），中间夹着一层染色浅的亮层（脂类双分子层的疏水尾）组成。这样的结构称为,单位膜。,22,细胞膜的结构图,膜结构的液态镶嵌模型：,在脂质双分子层中镶嵌着球蛋白分子。膜中的蛋白质有的是特异酶类，在一定条件下具有,识别,、,捕捉,和,释放,某些物质的能力，从而对物质的透过起主动的控制作用。,23,生物膜的“流动镶嵌模型”主要特点,有序性,流动性,不对称性,生物膜的结构是与其功能相一致的。,24,质膜具有多种生理功能,维持稳定的细胞内环境（分室作用）；,控制细胞内外的物质交换，有选择性地使物质通过或排出废物（物质交换）；,吞食外围的液体或固体小颗粒；,参与胞内物质向胞外分泌；,接受外界的刺激和信号；,代谢场所,还参与细胞的相互识别的功能。,25,2 细胞壁,细胞壁的结构大体可分为三层：,胞间层,、,初生壁,和,次生壁,。,一般认为，细胞分化完成后仍保持有生活原生质体的细胞不具次生壁。,26,细胞壁的结构图,27,（,1,）,胞间层 又称中胶层,，是细胞分裂产生新细胞时形成的，是相邻细胞间共有的一层薄膜。它的主要成分是,果胶,质，果胶是一类多糖物质。,（,2,）,初生壁,， 在细胞生长过程中，原生质体分泌的造壁物质在胞间层上沉积，构成细胞的初生壁。初生壁,主要成分,是,纤维素、半纤维素和果胶质,。,（,3,）,次生壁,是细胞体积停止增大后加在初生壁内表面的壁层。,次生壁的主要成分有,纤维素、半纤维素,，且常有木质素等物质填充其内而发生质变。,纤维素是细胞壁的主要成分，它构成细胞壁的框架，其他物质可以填充在其内。纤维素分子是由链状系列葡萄糖基构成的，它聚集成微纤丝，微纤丝又聚集成大纤丝。,28,壁层名称,主要成分,形成时间,胞间层 又称中胶层,果胶物质,新细胞形成时,初生壁,纤维素、半纤维素和果胶质,。,细胞生长过程中,次生壁,纤维素、半纤维素和木质素,细胞停止生长后,29,细胞壁的功能,维持细胞形状，控制细胞生长,物质运输与信息传递,防御与抗性：寡糖素 植保素,伸展蛋白（,extensin),：植物细胞壁中富含羟脯氨酸的糖蛋白。通过肽链间的交联形成网络系统，与纤维素网系相辅，增强细胞壁的韧性和刚性。由于可以控制植物细胞的伸展，故称为伸展蛋白。,30,植物细胞间的连接：胞间连丝,功能：,1,、物质交换,2,、信息传递,31,某些分子的半径和分子量,4nm,和,6nm,代表了胞间连丝的孔径,32,胞间连丝,(plasmodesmata),的三种状态：,（,1,）,正常态,：结构固定，能允许小分子物质通过。,（,2,）,开放态,：内部结构解体，扩大为开放的通道，能允许较大分子通过。,（,3,）,封闭态,：通道被堵塞，阻止物质外运，造成细胞间的生理隔离。,胞间连丝的超微结构,33,管胞结构图（示具缘纹孔）,34,核被膜,包在核外的双层膜，外膜可延伸与细胞质中的内质网相连。一些蛋白质和,RNA,分子可通过核被膜或核被膜上的核孔进入或输出细胞核。,核仁,是核中颗粒状结构，富含蛋白质和,RNA,，核糖体的装配场所。大多数细胞的核内有,1,个或几个核仁。,染色质,是核中由,DNA,和蛋白质组成并可被苏木精等染料染色的物质，染色质,DNA,含有大量基因片段，是生命的遗传物质。,间期核,染色质常伸展成网状细丝,染色质,；,分裂时,，染色质高度螺旋化变粗,染色体,。,染色质和核仁都被液态的,核基质,所包围。,（二）,细胞核,（间期核圆球形， 幼小细胞核居中）,35,细胞核的,主要功能,是控制蛋白质的合成，控制细胞的生长、发育和遗传。因此，细胞核被强调为,细胞的控制中心,，在细胞遗传和代谢方面起着主导作用。,36,（三）细胞质与细胞器,细胞质是质膜以内，细胞核以外的原生质,。,细胞质可分胞基质和细胞器。,细胞器是细胞内具有特定结构和功能的亚细胞结构。,胞基质是无色透明的胶体物质。,胞基质能维持细胞器的实体完整性提供所需要的离子环境，供给细胞器行使功能所必须的物质。同时，胞基质本身还进行某些生化反应。,37,细胞器,细胞膜内是透明粘稠并可流动的细胞质基质，细胞器分布在细胞质基质中。,细胞器主要包括：内质网、核糖体、高尔基体、溶酶体、线粒体、质体、微体、液泡、微管、微丝等。有的细胞表面还有鞭毛或纤毛。,38,1,线粒体,（,1,）,形状和大小：,除细菌、蓝藻和厌氧真菌外，生活的细胞一般都有线粒体。线粒体呈粒状、棒状、丝状或分枝状。线粒体较小，直径一般为,0,5-1,0,微米。,39,（,2,）,结构：,显微镜下用詹纳斯绿,B,染色才能看到。 用电子显微镜观察，线粒体有一层外膜和一层内膜，内膜在许多部位向内褶叠成管状或搁板状突起称为,嵴,。嵴间的空间为,基质,，,其中含有,DNA,、蛋白质、核糖体、类脂球等。在基质和内膜中，有,ATP,酶和三羧酸循环酶等，与呼吸作用有关。,40,线粒体的,功能,是,细胞进行有氧呼吸的场所,，提供能量。,41,2 质 体,质体根据色素和功能的不同，分为,三种主要类型,叶绿体,有色体,白色体,质体,前基粒质体,42,（1）叶 绿 体,高等植物的叶绿体主要存在于,叶肉细胞,中，其功能是进行,光合作用,，把光能转变为化学能；将二氧化碳和水合成有机物，释放氧气。叶绿体的形状为椭球形。,43,叶绿体的超微结构图,叶绿体外被,两层膜,，称叶绿体被膜。被膜以内有蛋白质基质和密布其中的,基粒,。每个基粒由,10-100,个,类囊体,叠成。类囊体是由单层膜围成的，并且具有很多穿孔的扁平小囊。囊内含有液状内含物。,类囊体平行地相叠，在基质间到处延伸，组成了复杂的类囊体系统。,44,（,2,）有色体,含有类胡萝卜素的质体，故呈橘红黄之间的色彩。花瓣、果实等的颜色就是有色体的颜色。有色体多从叶绿体转化而来，积累脂类和淀粉。,45,（,3,）白色体,是无色的质体，近球形，存在于甘薯（番薯）、马铃薯地下贮藏器官中，种子的胚及少数植物叶的表皮细胞中也有存在。包括合成淀粉的,造粉体,、合成脂肪和油的,造油体,，贮存蛋白质的,糊粉体,等。,46,3,内质网,脂类双分子层为基础形成的囊腔和管道系统。分为,糙面内质网,和,光面内质网,，,光面内质网与,脂类合成和代谢,有关。糙面内质网膜上附有颗粒状的核糖体。核糖体是细胞合成蛋白质的场所，糙面内质网合成并,运输蛋白质,。内质网是许多细胞器的来源。,47,4 核糖体,核糖体是合成蛋白质的场所。核蛋白体含有大约,40%,蛋白质和,60%,的,RNA,。核糖体大小约,15-30,纳米的小颗粒，由大小两个亚单位组成。,核糖体常几个到几十个与信使,RNA,分子结合成念珠状的复合体，称为多聚核糖体。,48,5,高尔基体,是一些聚集的扁的小囊和小泡。是细胞分泌物的加工和包装场所，最后形成分泌泡将分泌物排出体外。高尔基体还与植物分裂时的新细胞壁和细胞膜的形成有关。,49,6,溶 酶 体,溶酶体,常为圆球形，只有一层膜包围，含有活性范围非常广泛的各种水解酶类，以酸性磷酸酶为特有的酶。,溶酶体在细胞内起消化作用，能降解生物大分子。进行异体吞噬、自体吞噬甚至发生自溶作用。,溶酶体是内质网分离出来的小泡形成的。,50,7,圆球体,圆球体是一层膜包围的球状小体，圆球体含有脂肪酶，是积累脂肪的场所，因而是一种贮藏细胞器，贮藏油滴、脂肪等。,圆球体也具有溶酶体的性质。近年来，认为圆球体与周围细胞质构界面上存在半单位膜，能被锇酸强烈还原，故圆球体又被称为类脂球。,51,8 微 体,膜内有一单位膜，含有酶，都含有过氧化氢酶、乙醇酸氧化酶与尿酸酶。,分为两种类型：一是,过氧化物酶体,，与光呼吸有密切关系；另一种为,乙醛酸循环体,，与脂肪代谢有关，能将脂肪分解成糖。,52,9,液泡,液泡是植物细胞的显著特征之一。,液胞内的液汁称,细胞液,，其主要成分是水，并含有糖、有机酸、脂类、蛋白质、酶、氨基酸、树胶、粘液、植物碱、花青素和无机盐等物质。,53,液泡的生理功能:,贮藏作用（吸收和积累物质）,;,吞噬和,消化作用,;,调节细胞水势、,pH,值与离子稳态；,可以缓冲外界条件的突然变化，因而液泡与植物抗性（酚类、生物碱等）有关。, 使细胞呈色。花青素的颜色随着细胞液的酸碱性不同而有变化，酸性时呈红色，碱性时呈蓝色。如牵牛花：由早上的蓝色中午的红色。,54,10,细胞骨架,细胞质中存在着骨架结构，称为,细胞骨架,。构成细胞骨架的三种结构是微管、微丝和居间纤丝（中间纤维）。它们和细胞质基质中更细微的纤维状蛋白系统，称为微梁系统。,微管呈中空管状或纤丝状结构,微管的管壁由,13,条原纤丝集合而成，每条原纤丝由,和,球状蛋白，即微管蛋白的亚基组成二聚体，沿着管径的长轴呈斜向交替排列。微管在细胞中起支架作用，使细胞保持一定的形状；微管还参与构成纺锤丝；参与细胞壁的形成和生长；微管也与胞质运动和鞭毛运动有关。,微丝是比微管更细的纤丝。,维持着细胞的形态结构和内部结构的有序性。,55,真核细胞与原核细胞的区别,原核细胞,无,成形的,细胞核,，,无 细胞器,的分化。,真核细胞有成形的细胞核， 有细胞器的分化。,原核细胞,遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一个环状,DNA,构成,细胞内没有核膜和具有专门结构与功能的细胞器的分化,56,细胞的全能性,概念,：植物体的每个具核细胞都含有母体的全部基因，在一定条件下有发育成完整植株的潜在能力。,植物组培技术的理论基础,57,复习思考题,典型的植物细胞与动物细胞在结构上差异是什么？这些差异对植物生理活动有什么影响？,58,谢谢！,59,