第二章植物細胞和組織第一節(jié)植物細胞(一)細胞的發(fā)現及其結構研究間史

1665年英國人Hook.R用改進的顯微鏡觀察軟木的結構,發(fā)現了許多小方格,命名為細胞”cell”.(二)細胞學說由于Hooke.R發(fā)現了軟木的基本組成單位細胞,引起了人們對動植物顯微結構的廣泛興趣,英國人Grew.N和意大利人MalpighiM分別在1760年和1761年發(fā)表了植物體結構的報道,形成了”一切生物體都是由細胞組成”的概念,為十九世紀”細胞學說”的創(chuàng)立打下了堅實的基礎.

細胞學說(celltheory)是由德國植物學家SchleidenMJ和動物學物學家SchwannT于1838~1839年提出的,其主要內容是:1細胞是所有生物的結構單位2細胞是生物體的功能單位3細胞來源于細胞,都是由細胞分裂或融合產生的,是生物體的生殖單位.當然,隨著科學技術的發(fā)展,人們對生物和生命的認識逐漸趨于完善,對生物結構和功能的認識更加深入.已經發(fā)現了比細胞更小的結構,并具有獨立的特殊功能.如:非細胞形態(tài)的病毒和枝原體.

一植物細胞的大小和形狀細胞的大小:直徑為幾個微米的細菌,藍藻~直徑為幾個厘米的鳥類卵細胞(如:鴕鳥蛋).2細胞的形狀:長紡錘形二細胞生命活動的物質基礎___原生質原生質概念:組成細胞的生活物質稱為原生質(protoplasm),它是細胞生命活動的物質基礎.(一)原生質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.

組成原生質的化合物水和無機物有機物:蛋白質protein核酸nucleicacid脂類lipid糖類saccharide維生素vitamin激素hormone抗生素antibiotic>99%(二)原生質的膠體性質和新陳代謝原生質的性質:是半透明、不均勻的、具有一定粘度和彈性的親水膠體.原生質中水溶液是介質,均勻分散其中的大分子顆粒為分散質.含水量很多、近于液態(tài)的原生質稱為凝膠.含水量很少,膠粒連接成網狀,水溶液分散在膠粒網中,近于固態(tài)的原生質稱凝膠.同化作用:生活的原生質從環(huán)境中吸收水分、空氣以及營養(yǎng)物質,經過一系列復雜的生理生化作用,合成為構成原生質本身的物質,成為同化作用(anabolism,assimilation).異化作用:原生質中的某些物質,不斷地分解成為簡單的物質并釋放出能量供生命活動需要的過程叫異化作用(catabolism,dissimilation).新陳代謝:植物體內一系列的同化(合成)與異化(分解)作用總稱為新陳代謝(metabolism).三植物細胞的基本結構__透視圖電鏡下的葉肉細胞植物細胞顯微結構立體圖

細胞壁(cellwall)細胞膜(cellmembrane)細胞質(cytoplasm)植物細胞原生質體(protoplasm)細胞器(organelle)細胞核(nucleus)洋蔥表皮細胞洋蔥表皮細胞細胞核細胞質、原生質、原生質體原生質體：細胞中包括細胞膜在內的所有有生命和無生命物質總稱。原生質：細胞內有生命物質的總稱，是物質的概念。細胞質：是組成細胞的一個形態(tài)結構單位。1880年由Hanstein提出，Hooke看見的cell是小室之意，后來發(fā)現了原生質，對細胞的認識就不同于Hooke時期了。但由于細胞一詞的出現較原生質體早，故沿用至今。(一）細胞膜cellmembrane）

細胞膜(cellmembrane):又稱質膜(plasmamembrane,plasmalemma).是包圍原生質體表面的一層膜,它將細胞與外界分開.細胞內還有構成各種細胞器的膜,稱為細胞內膜.相對于內膜,質膜又稱外周膜.外周膜和細胞內膜統(tǒng)稱為生物膜(biomembrane).

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

質膜的分子結構模型:

糖蛋白糖脂外在蛋白脂質雙分子層內在蛋白外在蛋白流動的脂類雙分子層中鑲嵌著球蛋白按二維結構排列組成的脂類雙分子層是生物膜的”構架”,可像清油般的流動.蛋白質分子鑲嵌脂質雙分子層的表面或嵌入其內,稱為外在蛋白(易于提取)和內在蛋白(不易提取);有時膜外表面還有糖脂和糖蛋白;膜的兩側是不對稱的.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膜的功能(1~2)質膜為細胞的生命活動提供相對穩(wěn)定的內環(huán)境;細胞與周圍環(huán)境發(fā)生的一切聯(lián)系和反應,都要通過質膜.質膜的主要功能如下.物質的跨膜運輸物質出入細胞必須通過細胞質膜.質膜對物質的通透有高度的選擇性,以確保細胞內各種生物化學反應有序地進行.物質通過質膜的途徑有:簡單擴散、促進擴散、主動運輸、胞飲作用、吞噬作用、胞吐作用等.信號轉換從細胞外信號轉換為細胞內信號并與相應的生理生化反應偶聯(lián)的過程叫做細胞信號轉導(signaltransduction).質膜上接受信號的各種受體蛋白,與外來信號結合后,受體的構想發(fā)生改變,移動到質膜的內側,通過某些膜上和細胞內的中介成分,引發(fā)一系列反應產生第二信,激活一些酶的活性,促進各種生理生化反應,調節(jié)生命活動.

第二信使細胞內各種生化反應信號受體接受轉導感應膜質膜的功能(3~4)細胞識別

細胞對同種或異種細胞的辨認叫細胞識別(cellrecognition).

細胞通過表面的特殊受體與另一細胞的信號物質分子選擇性的相互作用,導致細胞內一系列生理生化變化,最后產生整體的生物效應.許多重要的生命活動都與細胞識別有關,如:

雌蕊柱頭與花粉間的相互識別,決定能否成功受精;植物根系與根瘤菌間的識別,決定能否形成根瘤.纖維素合成和微纖絲的組裝質膜上有呈蓮座狀的纖維素合成酶復合體(cellulosesynthetasecomplex),細胞內供應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,微纖絲延長伸展.(二)細胞質和細胞器細胞質:真核細胞質膜以內、細胞核以外的部分稱為細胞質(cytoplasm),在細胞質基質中有細胞器和后含物(ergasticmaterial)等.細胞器:細胞內具有特定結構和功能的亞細胞結構.包括9大類如下:胞質運動:生活細胞的基質在細胞內經常流動的現象叫胞質運動(cytoplasmicstreaming).質體線粒體核糖核蛋白體內質網高爾基體液泡溶酶體和圓球體微體微管細胞器1質體plastid

質體是植物細胞特有的、合成和累積同化產物的細胞器,動物、細菌、藍藻和真菌都沒有質體.依據不同的分類標準,將質體分成三大類:*根據光合作用能力可將質體分為光合質體和非光合質體;*根據質體的顏色將質體分為:白色體(leukoplast)有色體(chromoplast)葉綠體(chloroplast)造粉體（amyloplast)蛋白質體(proteinplast)造油體elaioplast)質體顏色不同儲藏物不同*這些不同類型的質體都是由前質體（proplastid）發(fā)育而來的。從這個意義上講，質體又可分為前質體和成熟質體。（1）前質體proplastid分布：存在于合子、分生組織（根端、莖端）細胞中。形態(tài)結構：球形，直徑小（0.4~1.0μm），外有雙層膜包裹，內部結構簡單?；|中有少量的類囊體、小泡和質體小球，少量的DNA，RNA，核糖體和可溶性蛋白。當細胞分化時，前質體逐漸轉化為其它質體。（2）葉綠體chloroplast*分布：葉綠體是植物進行光合作用的細胞器，主要存在于肉細胞、莖的皮層細胞、保衛(wèi)細胞、花和未成熟的實中。*數量和形態(tài)：細胞中的葉綠體數目、大小和形態(tài)因植物種類不同而差異很大（50~400個）。典型的葉綠體呈透鏡形，從側面看，一面凸，另一面凹、凸或平；從表面看，形狀為橢圓形，長4~10μm，寬2~4μm。*解剖結構：

被膜基粒基質基?；|片層類囊體穿孔DNA

葉綠體內有復雜的片層系統(tǒng),是由膜來回折疊、回繞而成,其基本結構單位是類囊體___膜圍成的囊.

內囊體沿葉綠體長軸平行排列,在一定區(qū)域緊密地疊垛在一起,稱為基粒(granum,復數grana)生活細胞中的葉綠體植物生活細胞中的葉綠體(3)有色體、白色體及質體的相互轉換有色體是缺乏葉綠素而含有類胡蘿卜素的質體.存在于許多果實(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,使之表現為紅色、黃色和橙黃色.白色體

是不含可見色素的質體,存在于根(馬鈴薯、紅薯)、種子的胚和少數植物葉子的表皮細胞之中.其中:*造粉(質)體:是無色、儲藏淀粉的質體,是植物細胞內碳水化合物的臨時倉庫,當可溶性單、雙糖數量過細胞代謝利用的程度時,就合成淀粉,儲存在造粉體中;當植物需要可溶性糖時,又可將淀粉水解為單糖,供細胞生命活動之用.*造蛋白體(蛋白質體):是儲藏蛋白質的質體.分布于分生組織、表皮和根冠等細胞之中.*造油體:儲存脂類物質的白色體.2線粒體(mitochondrion)線粒體是進行呼吸作用的主要細胞器，是細胞內的“動力工廠”，儲藏在糖、脂肪、蛋白質等營養(yǎng)物質中的能量在線粒體中經氧化磷酸化作用轉化為細胞可以利用形式的化學能——ATP，一部分以熱能的形式失。分布所有的真核細胞內。形態(tài)多種多樣，但光學鏡下呈線狀或粒狀，故名線粒體。數量1~300個/細胞。大小直徑：0.5~1.0（~2.0~4.0）μm，長2~3（7~14）μm。結構借助于染料詹那斯綠B（JanusgreenB）可以在光學顯微鏡下觀察到線粒體。電子顯微鏡下其內部結構為：外膜內膜DNA嵴電子傳遞體核糖體基質C6H12O6+6O2+6H2O