1、第 一 章,植物细胞的 结构与功能,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) ”。,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。,（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
2、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。,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,证明细胞全能性的实验,（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,生物显微镜与体视显微镜,倒置显微镜和倒置荧光显微镜,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,透射电子显微镜,透射电子显微
3、镜下看到的花粉粒,扫描电子显微镜,扫描电镜下柱头表面形态,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,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,植物细胞显微结构图,植物细胞的立体结构模型,真核细胞：植物细胞和动物细胞,动物细胞与植物细胞的区别,植物细胞的全能性,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。,
4、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。,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。,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。,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
5、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。,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。,细胞壁的结构图,（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）
6、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。,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。,植物细胞间的连接：胞间连丝 功能： 1、物质交换 2、
7、信息传递,某些分子的半径和分子量 4nm和6nm,代表了胞间连丝的孔径,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,管胞结构图 （示具缘纹孔）,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
8、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）,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。,（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
9、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。,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。,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 05-10微米。,（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
10、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。,线粒体的功能,是细胞进行有氧呼吸的场所，提供能量。,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,（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。,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
11、相叠，在基质间到处延伸，组成了复杂的类囊体系统。,（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。,（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。,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
12、来源。,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。,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。,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
13、出来的小泡形成的。,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。,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。,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
14、和无机盐等物质。,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。,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
15、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。,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,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,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？,谢谢！,
