.第一章 植物细胞与组织1 植物细胞的发现1665年英国人胡克用自制的显微镜观察切成薄片的软木，发现软木有许多排列紧密的蜂窝状小室，他将其称为“细胞”（cell）。细胞学说是18381839年由德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出的。内容为：植物和动物的组织都是由细胞组成的；所有的细胞都是由细胞分裂或融合而来；卵和精子都是细胞；一个细胞可以分裂而形成组织。细胞学说被恩格斯评价为19世纪自然科学的三大发现之一。2 植物细胞的基本形状单细胞呈球形或近球形；多细胞呈多面体形，由于不同细胞执行的功能不同，因而在形态上常常有很大差异。顶端分生组织细胞呈多面体形；导管、筛管分子呈长管状；表皮细胞呈扁平状。植物细胞的体积小，表面积相对较大，有利于与外界的物质交换，较小的细胞体积有利于细胞内的物质运输和信息传递。3 植物细胞的结构与功能植物细胞为真核细胞，由细胞壁和原生质体组成，原生质体是细胞中有生命活动的物质形成的结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核等。组成原生质体的物质称为原生质，是由水和无机盐等无机物以及糖类、蛋白质、脂质、核酸、维生素等有机物组成的。植物细胞中还常有一些贮藏物质或代谢产物，称后含物。植物细胞的基本结构：细胞壁（胞间层、初生壁、次生壁） 质膜植物细胞 基质 原生质体 细胞质 细胞器（质体、线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体、微体、核糖体、液泡、维管、微丝等） 后含物（淀粉粒、糊粉粒、蛋白质） 细胞核（核膜、核仁、染色质、核基质）（1）细胞壁定义：包围在植物细胞原生质体外面的由纤维素、半纤维素、果胶质或其他物质组成的结构。是植物细胞特有的结构。细胞壁的化学成分高等植物细胞壁的主要成分是多糖，包括纤维素、果胶质和半纤维素，还有蛋白质、酶类等。植物体内不同细胞的细胞壁成分不同，是由于在多糖组成的细胞壁中添加了其他的成分，如木质素，不亲水的角质、木栓质和蜡质等。a纤维素：细胞壁中最重要的成分，是由多个葡萄糖分子脱水缩合形成长链。长链分子之间形成的晶格结构为微团。多条这样的长链构成了在电子显微镜下可看到的细丝，称微纤丝。细胞壁就是由纤维素微纤丝构成的网状结构b 果胶质、半纤维素等非纤维素多糖是细胞壁的基质多糖c木质素具较高的刚性，它的存在增加了细胞壁的机械强度。木质素是较亲水的物质。d 细胞壁蛋白质：结构蛋白、酶蛋白、功能不清楚的蛋白结构蛋白：1）伸展蛋白（伸展素）：与植物的防御和抗病抗逆功能有关。功能：控制纤维素微纤丝的滑动，增加细胞壁的强度和刚性，控制细胞壁的伸展，调节植物形态建成等。2）膨胀素：一种引起植物细胞壁松弛的蛋白质，可以解开细胞壁的多糖网络，促进细胞伸长。 在植物细胞伸展，细胞壁修饰的过程中起着关键作用。3）钙调素：一种能与钙离子结合的蛋白质，以离子键结合于细胞壁上，具有促进细胞增殖的作用。细胞壁的结构：胞间层植物细胞 初生壁次生壁a 胞间层：又称中层，位于细胞壁的最外面，相邻细胞之间，主要由果胶质组成，多细胞植物依靠胞间层使相邻细胞粘连在一起。主要成分：果胶质。使相邻细胞粘连在一起。果胶质可被果胶酶分解，果实成熟时，产生果胶酶将果胶质分解，果肉细胞彼此分离，使果实变软。一些真菌侵入植物体时也分泌果胶酶以利菌丝侵入。b 初生壁：植物细胞中紧贴胞间层的，主要由纤维素、半纤维素和果胶质组成的细胞壁。 果胶质使得细胞壁有延展性，使细胞壁能随细胞生长而扩大。c 次生壁：在细胞停止生长，不再增加初生壁表面积后，由原生质体代谢产生的壁物质沉积在初生壁内侧而形成的与质膜相邻的细胞壁。 主要成分：纤维素，少量半纤维素，常有木质素 次生壁较厚，质地较坚硬，有增强细胞壁机械强度的作用。 次生壁比初生壁坚韧，延展性差。细胞壁的功能：a包围在原生质体外的坚韧外壳，具有支持和保护的功能b参与细胞识别，促进细胞分裂增殖以及调控植物发育等重要作用。c吸收、蒸腾、运输、分泌作用胞间连丝与纹孔初生纹孔场：初生壁生长时由于不均匀增厚而在壁上形成的薄的区域，以后在此区域可发育成一个或几个纹孔。胞间连丝：穿过细胞壁沟通相邻细胞的原生质细丝胞间连丝使植物体中的细胞连成一个整体，所以植物体可分为两个部分：a共质体：通过胞间连丝联系在一起的原生质体b质外体：共质体以外的部分，包括细胞壁、细胞间隙和死细胞的细胞腔。纹孔：次生壁上凹陷的结构，物质可通过纹孔在细胞间转运。纹孔膜：细胞壁上的纹孔往往与相邻细胞上的纹孔相对，两个纹孔间的胞间层和两层初生壁组成纹孔膜。单纹孔和具缘纹孔的区别：具缘纹孔的次生壁向着细胞内拱起，形成一个拱形的边缘，使纹孔腔变大，而单纹孔的次生壁没有这样拱形的边缘。细胞壁的形成与发育细胞有丝分裂时在两个子细胞间形成细胞板，随后发育形成细胞壁。（2）原生质体定义：细胞壁以内有生命活动的物质形成的结构，包括质膜、细胞质、细胞核等。质膜定义：在所有物质的原生质体表面都包围着一层极薄的由脂质和蛋白质组成的生物膜，称为质膜或细胞膜。质膜又称外被膜，细胞器的膜及核膜称内膜。外被膜和内膜合成生物膜。在电子显微镜下质膜显出“暗明暗”三条带：两侧呈两个暗带，为蛋白质，中间夹一个明带，为脂质。单位膜：在电子显微镜下具有三层结构的膜，称为单位膜。1）结构：（以脂质和蛋白质分子为主要组成成分）脂双层：质膜的骨架是磷脂类物质。 亲水性的极性头部位于双分子层的外表，两层磷脂的疏水的尾部相对藏在内面。 对维持细胞的正常结构和细胞内环境的稳定有重要作用。膜蛋白：载体蛋白、通道蛋白、酶、受体。膜 糖：糖蛋白、糖脂。糖蛋白与细胞识别现象有关。2）特性：流动性、选择透性3）功能：a调节物质进出原生质体，控制细胞与外界环境之间的物质交换。 b调控细胞壁微纤丝的合成与集聚，质膜上的纤维素合酶复合体催化纤维素的合成。 c质膜上的受体转导环境、激素等信号，从而调控新陈代谢以及细胞生长和分化。 d 具有选择透过性，稳定内环境，抵抗病菌侵入，参与细胞识别。细胞质定义：除细胞核以外，细胞膜以内的物质和结构称细胞质，包括细胞质基质、细胞器和细胞骨架。1细胞器：细胞质基质中具有一定形态和功能的结构。有质体、线粒体、内质网、高尔基体、液泡、溶酶体、微体、核糖体等。1）质体：与糖类的合成及贮藏相关的细胞器，它是植物细胞特有的结构。根据所含色素的不同，将质体分为叶绿体、有色体、白色体三种。叶绿体：a 形态特征：呈椭圆形，具有双层膜，膜内有基粒b 主要特征：含有叶绿素、类胡萝卜素，基质中含有DNA、核糖体，具有自己的遗传体系，存在于植物绿色细胞中c 主要功能：光合作用制造有机物的场所有色体a 形态特征：大小与叶绿体相当，形状不规则，具有双层膜，内无基粒b 主要特征：含有类胡萝卜素，存在于植物花瓣、果实等部位，由前质体和叶绿体转化而来c 主要功能：储存脂质，使成熟的花、果实呈鲜艳颜色吸引昆虫及动物传粉和传播种子白色体a 形态特征：无色颗粒状，具有双层膜，内无基粒b 主要特征：不含色素，存在于植物贮藏细胞中c 主要功能：积累淀粉、蛋白质、脂肪，分为造粉体、蛋白体、造油体2）线粒体：在光学显微镜下需要用特殊的染色方法才能看到的细胞器。具有双层膜，是细胞呼吸和能量代谢的中心。a 形态特征：呈圆球状、颗粒状或短杆状，具有双层膜，内膜向内折叠形成脊b 主要特征：含有ATP复合酶合体，基质中有DNA、核糖体，具有自己的遗传系统c 主要功能：细胞呼吸和能量代谢中心3）内质网：细胞质中由一层细胞膜构成的许多囊状腔或管状腔，彼此相连，在细胞质中形成一种网状系统，称为内质网。根据表面是否附着有核糖体分为光面内质网和糙面内质网。a 形态特征：单层膜，呈网状结构，表面或光滑（无核糖体）或粗糙（有核糖体）b 主要特征：内与细胞核外膜相通，外与质膜相连，有些内质网表面附着有核糖体c 主要功能：制造、包装、运输代谢产物； 构成了一个从细胞核到质膜，以及与相邻细胞相连接的管状通道，与细胞内和细胞间物质运输有关。 光面内质网参与多种脂质和糖类的合成；糙面内质网参与蛋白质的合成和运输。4）高尔基体：由排列整齐的扁囊堆叠而成，扁囊边缘有小泡和穿孔，具有单层膜。a 形态特征：由排列整齐的扁囊堆叠而成，扁囊边缘有小泡和穿孔，具有单层膜b 主要特征： 具有极性，凸面称为形成面，凹面称为成熟面c 主要功能：合成和分泌多糖类物质，参与细胞壁的形成5）溶酶体：由单层膜包裹的小囊泡状细胞器，内部含有多种水解酶，能分解生物大分子。a 形态特征：单层膜，小囊泡状b 主要特征： 含有多种水解酶c 主要功能：分解生物大分子6）微体：由一层单位膜构成的球状细胞，由内质网小泡形成，分为过氧化物酶体和乙醛酸循环体a 形态特征：单层膜，呈球状b 主要特征： 由内质网的小泡形成，含有多种酶，分为过氧化物酶体和乙醛酸循环体c 主要功能：参与光呼吸作用，分解脂肪7）液泡：由单层液泡膜形成的细胞器，液泡内充满细胞液，是植物体特有的细胞器a 形态特征：呈囊泡状，单层膜，内部充满细胞液b 主要特征：植物体成熟时形成中央大液泡，占据细胞体积的大部分，植物特有的细胞器c 主要功能：稳定细胞内环境，使细胞保持一定的形状和进行正常活动； 细胞代谢物质的贮藏场所；调节pH；在细胞器等结构的更新中起作用8）核糖体a 形态特征：颗粒状，无膜b 主要特征： 分布于细胞质、糙面内质网、叶绿体基质、线粒体基质中c 主要功能：细胞中合成蛋白质的中心9）圆球体：膜包裹着的圆球小体，染色反应似脂肪，一种储藏细胞a 形态特征：圆球状b 主要特征：具有溶酶体的性质，含有脂肪酶，能水解脂肪c 主要功能：积累脂肪，储藏细胞10）细胞质基质功能：1）是细胞器之间物质运输和信息传递的介质2）是细胞代谢的一个重要场所，许多生化反应如某些蛋白质的合成等都是在这进行3）胞基质也不断为各类细胞器行使功能提供必需的原料11）细胞骨架稳定细胞形状，进行细胞运动和物质运输，包含微管、微丝和中间纤维。功能：保持细胞形状，分隔固定细胞内部结构，物质运输，信号传递，参与细胞的运动、分化、增殖以及调节基因表达。1）微管：中空长管状结构，由球状的微管蛋白亚基聚合组装而成，分布在细胞壁的附近 功能：a与含有细胞壁物质的小泡向细胞壁运送物质有关； b与植物有丝分裂的染色体运动有重要关系； c参与细胞壁的形成，决定细胞分裂的方向并参与细胞壁的加厚； d维持细胞的形状； e与某些细胞的鞭毛，纤毛运动有关。2）微丝：实心纤维，由肌动蛋白、肌球蛋白、肌动蛋白结合蛋白组成 功能：a支架作用，维持细胞的形状，支持和网络各类细胞器