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第二章植物细胞(2),四、细胞壁,细胞壁是植物细胞区别于动物细胞的显著特征之一。其功能是：限制原生质体产生的膨压，使细胞维持一定的形态保护原生质体（减少蒸腾、防止机械损伤、防治病原体侵入等）；与植物体的吸收、细胞识别、分泌等有关。保持植物体的正常形态，影响植物的很多生理活动。,(一)、细胞壁的化学组成(二)、细胞壁的发生和分层(三)、纹孔和胞间连丝(四)、细胞壁的生长和特化,(一)细胞壁的化学组成,植物细胞壁的组成成分比较复杂，但它们的基本成分是相似的，从结构上可以分为几大类：,植物细胞壁的组成成分,构架物质：,蛋白质,内镶物质：,复饰物质：,衬质,纤维素,孢粉素,木栓质,矿物质,木质,蜡质,角质,心材色素,水,多糖,半纤维素果胶树胶粘液胼胝质,1、构架物质纤维素,微团,多个微团长链,微纤丝(microfibril）直径为1025nm。,纤维素分子,大纤丝,-D-葡萄糖分子,2.衬质蛋白质、多糖、水,多糖：非纤维素的多糖主要是半纤维素和果胶质（胞间层和双子叶植物初生壁的主要化学成分）。蛋白质：主要包括结构蛋白类和酶两类。结构蛋白如伸展蛋白与细胞壁的伸展密切相关酶如水解酶、氧化酶等。说明了细胞壁亦能参与细胞的代谢。水：其含量变化会引起衬质质地的变化以及衬质和微纤丝的粘着程度。进而影响细胞壁的性质。以上衬质成分组成的一种亲水凝胶，有很强的膨胀能力和可塑性，填充在纤维素形成的框架中。,3.内镶物质和复饰物质,内镶物质和复饰物质均为原生质体合成的一些特殊物质，常常与细胞的次生壁结合，改变壁的性质以适应特定功能的需要。,内镶物质主要有木质素和矿质木质素是细胞中次生壁的重要组成成分。能强化细胞壁，增加其硬度。木质素渗入到细胞的次生壁的过程，称为木化。矿质(如K、Mg、Ca、Si等)的不溶性化合物积累在细胞壁内，增加壁结构的硬度与保护功能，称为矿化。禾本科、莎草科、桔梗科植物的表皮细胞的外壁，渗入二氧化硅而硅质化。,复饰物质主要有角质、蜡质、木栓质和孢粉素等。,（二）细胞壁的形成与分层,大多数植物细胞壁，可区分出胞间层、初生壁，有的还有次生壁。,1、胞间层中层（中胶层）,位于细胞壁的最外面主要由果胶类物质组成，有很强的亲水性和可塑性多细胞植物依靠它使相邻细胞粘连在一起。在酸、碱和酶作用下，胞间层会发生分解，使细胞间出现空隙，称为胞间隙或细胞间隙，主要起通气和贮藏气体的作用。,2、初生壁,位于中胶层内侧，主要成分是纤维素、半纤维素和果胶是细胞增长体积时由相邻细胞分别在胞间层两面沉积壁物质而成，一般较薄。特点和功能：具有延伸性和韧性，会随着细胞体积的增大而扩大，既可保护原生质体，又不会限制细胞的生长。,3、次生壁,在细胞停止生长后，在初生壁的内侧而形成的壁层，与质膜相邻。比初生壁厚。特点和功能：纤维素含量高，果胶质极少，基质主要是半纤维素，比初生壁坚韧，延展性差。有些植物细胞次生壁中还常添加了木质素等，大大增强了次生壁的硬度，以便更好完成特殊功能。由于次生壁的微纤丝排列有一定的方向性，次生壁通常又分三层，即内层(S3)、中层(S2)和外层(S1)，各层纤维素微纤丝的排列方向各不相同，这种成层迭加的结构使细胞壁的强度大大增加。,(三)、纹孔和胞间连丝,1初生纹孔场：在细胞的初生壁上的一些明显凹陷的较薄区域称初生纹孔场。,2纹孔,存在形式：1、纹孔对；,纹孔腔：由次生壁围成的腔，开口朝向细胞腔纹孔膜：腔底的初生壁和胞间层部分,纹孔(pit)结构：,2、盲纹孔：只有一侧的壁纹孔具有纹孔,次生壁形成时，往往在原有的初生纹孔场处不形成次生壁，这种无次生壁的较薄区域称为纹孔(pit)。,纹孔膜,具缘纹孔,单纹孔,单纹孔(simplepit)：纹孔口和底同大，纹孔腔为上下等径，圆筒形。具缘纹孔(borderedpit)：次生壁在纹孔腔周围向细胞内延伸,纹孔种类,纹孔对,具缘纹孔对,单纹孔对,纹孔的构造和类型1,纹孔的构造和类型2,辣椒果皮中的单纹孔,单纹孔,松树管胞壁上的具缘纹孔1正面观,松树管胞壁上的具缘纹孔1侧面观,3胞间连丝(plasmodesma),概念：穿过细胞壁上的小孔连接相邻细胞的原生质细丝功能：物质运输和信息传导的作用，病毒也通过胞间连丝传递。,柿子胚乳的胞间连丝,(四)细胞壁的生长和特化,面积增大：初生壁形成,1.细胞壁的生长,增加厚度：次生壁的生长,内填生长,敷着生长,2.细胞壁的特化,有些细胞由于在植物体中担负的功能不同，原生质常分泌一些性质不同的物质，增加到细胞壁中，或存在于细胞壁的外表面，使细胞壁的组成物理性质和功能发生变化。常见特化有：木化：角化：栓化：矿化：,第三节、植物细胞的后含物,后含物是植物细胞代谢活动中产生的，存在于细胞质中的非原生质物质，包括贮藏物质和代谢产物。,淀粉蛋白质脂类晶体次生代谢物质,一、淀粉,植物细胞贮藏淀粉的颗粒，称为淀粉粒。淀粉粒中间有脐，围绕脐形成许多同心的层次轮纹。,类型,单粒复粒半复粒,马铃薯块茎的淀粉粒1,未染色,碘液染色,马铃薯块茎的淀粉粒2,二、蛋白质,贮藏蛋白的颗粒称为糊粉粒。是由白色体(造蛋白体)或小液泡积累蛋白质形成的。贮藏蛋白有无定形蛋白(如禾谷类糊粉层蛋白)，拟晶体蛋白和与磷酸钙镁构成的球状体蛋白等存在形式。,复杂糊粉粒：含三种形式的贮藏蛋，白如蓖麻胚乳细胞中的糊粉粒,简单糊粉粒：只有一种形式的贮藏蛋白,贮藏蛋白质是没有生命的，呈比较稳定的状态。,三、脂类,脂肪和油类(oil)是含能量最高而体积小的贮藏物质。在常温下为固体的称为脂肪，液体的则称为油类。脂类常呈油滴分散于细胞质基质中，或贮存在白色体中。,四、晶体,植物细胞中，无机盐常形成各种形状的晶体。最常见的是草酸钙晶体，少数植物中也有碳酸钙晶体。根据晶体的形状可以分为单晶、针晶和簇晶三种。,五、次生代谢物质,植物次生代谢物质(secondaryproduct)是植物体内合成的，在植物细胞的基础代谢活动中似乎没有明显作用的一类化合物。但这类物质对于植物往往具有重要的生态学意义。如阻止其他生物侵害、吸引传粉媒介等作用。1酚类化合物：如单宁，可防治细胞脱水、腐烂或免受动物伤害。2生物碱3类黄酮：如液泡中的色素，主要分布在花和果实中,第四节细胞的增殖、生长与分化,细胞有三种分裂方式：,无丝分裂：不很普遍，特殊有丝分裂：体细胞数量增加减数分裂：花粉粒、精子（花生殖中讲）,细胞周期将连续分裂的细胞从第一次分裂结束开始生长，到第二次分裂结束所经历的过程称为个细胞周期（cellcycle）：（即一个间期加一个分裂期）。,不同细胞的细胞周期经历的时间不同。从几个小时到几十个小时不等,与细胞类型和外界因子有关。,分裂间期：主要进行物质的复制细胞特点：胚性特点（核大，位于中央，细胞质浓，壁薄。染色质浓缩）分裂期：核分裂质分裂,复制后期,（1）分裂间期,分裂间期(interphase)：主要进行物质的复制细胞特点：胚性特点（核大，位于中央，细胞质浓，壁薄）根据在不同时期合成的物质不同，间期可以分为：复制前期(G1期)复制期(S期)复制后期(G2期),（2）分裂期,分裂期(M期),核分裂(karyokinesis),胞质分裂(cytokinesis),（一）细胞增殖是通过分裂产生新的细胞实现的。细胞有三种分裂方式：,无丝分裂：不很普遍。有丝分裂：体细胞数量增加减数分裂：花粉粒、精子（花生殖中讲）,有丝分裂(mitosis)是最普通方式。因在分裂过程中，细胞核中出现染色体(chromosome)与纺锤丝(spindlefiber)，故称有丝分裂。,1、无丝分裂,无丝分裂多见于低等植物中，在高等植物中也比较普遍，例如在胚乳发育过程中和愈伤组织形成时均有无丝分裂发生。无丝分裂的过程比较简单。细胞分裂开始时，细胞核伸长，中部凹陷，最后中间分开，形成两个细胞核，在两核中间产生新壁形成两个细胞。无丝分裂有各种方式，如横缢、纵缢、出芽等，最常见的是横缢。,1.G1期复制前期(gap1)主要是要合成一定数量的RNA和一些专一性的蛋白质。细胞器数量增加，此时细胞体积也明显增大。2.S期复制期(synthesisphase)细胞核DNA复制开始到DNA复制结束的时期。主要进行DNA的复制和组蛋白等染色体蛋白的合成。3.G2期复制后期(gap2)主要合成某些蛋白质RNA。对将要到来的分裂期进行物质与能量的准备,1染色体染色体含有两条并列的染色单体(chromatid)，每一染色单体含1条DNA双链分子。两条染色单体在着丝粒(centromere)部位结合。,2、有丝分裂,2纺锤体,有丝分裂时，细胞中出现了由大量微管组成的、纺锤状的结构，称纺锤体(spindle)。这些微管呈细丝状，称纺锤丝。,有丝分裂的过程,A间期：复制,1细胞核分裂,B分裂期,2胞质分裂,（1）、间期：复制，核大。,（2）核分裂期,前期染色体开始形成，细胞核解体，纺锤体开始形成,中期：染色体完全形成，纺锤丝牵引染色体排列在细胞中央的赤道面上，纺锤体完全形成。是计数染色体的最佳时期。,后期：染色体从着丝点分离成两个染色单体，并在逐渐缩短的纺锤丝的牵引下移向细胞的两极。,末期：染色体到达细胞两极，并逐渐解螺旋形成染色质，染色质周围形成新的核膜，核仁出现，新的子细胞核形成。同时进行细胞质分裂，形成2个新子细胞。,前期(prophase)：染色体开始形成，细胞核解体，纺锤体开始形成,1细胞核分裂,中期(metaphase)：染色体完全形成，纺锤丝牵引染色体排列在细胞中央的赤道面上，纺锤体完全形成。是计数染色体的最佳时期。,后期(anaphase)：染色体从着丝点分离成两个染色单体，并在逐渐缩短的纺锤丝的牵引下移向细胞的两极。,末期(telophase)：染色体到达细胞两极，并逐渐解螺旋形成染色质，染色质周围形成新的核膜，核仁出现，新的子细胞核形成。,Daughter-cell,洋葱根尖有丝分裂1,洋葱根尖有丝分裂3,洋葱根尖有丝分裂4,洋葱根尖有丝分裂5,洋葱根尖有丝分裂6,油松根尖有丝分裂,同学们总结特点：,2.胞质分裂,细胞质的分裂是在细胞内部形成新的细胞壁，将两个子细胞分隔开来。末期，纺锤丝首先在靠近两极处解体消失，但中间区的纺锤丝保留下来，形成桶状的成膜体。同时，来自内质网和高尔基器的一些小泡和颗粒成分被运输到赤道区，经过改组融合而参加细胞板的形成。细胞板向四周逐渐扩展到原来的细胞壁，把细胞质一分为二，母细胞完全分为两个子细胞，有丝分裂结束。,四、细胞的生长和分化,1、植物细胞的生长细胞生长(cellgrowth)：指细胞体积和重量不可逆的增加，其表现形式为在细胞鲜重和干重增长的同时，细胞发生纵向的延长或横向的扩展。,2.植物细胞的分化和脱分化,在个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能上的特化过程，称为细胞分化(celldifferentiation)。,已分化的细胞逆转为可进行分裂活动的细胞的过程称为脱分化。某些细胞的分化是不可逆的，它通过丢失部分或全部细胞器以实现其最终功能，称为终端分化，如导管分子与筛管分子的分化。,3.细胞的全能性,植物体内的活细胞都有相同的来源（合子细胞），因此，每个活细胞都具备发育成整个植株的潜在能力，叫细胞的全能性。细胞的全能性是通过细胞分裂与生长分化实现的。,作业题,一、名词：原生质；原生质体；细胞骨架；纹孔；纹孔膜；胞间联丝；木化；角化；后含物；糊粉粒；细胞周期；细胞分化；细胞全能性二、简答题：1、论述植物细胞的特有结构及其生物学意义？2、简述植物以生长与分化的定义。3、植物细胞后含物的种类和存在意义。4、简述植物细胞有丝分裂中核分裂的特点。,
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