植物细胞总论

葡萄糖单体的多聚体
胞质运动：
• 生活细胞的原生质是不断运动的，这有利于维 持细胞正常代谢、物质转移和信息传递。 • 循环式运动：以顺时针或逆时针方向沿细胞壁 围绕中央大液泡运动，可携带细胞核和质体一起 运动，黑藻等 • 流走式运动：以不同方向围绕着小液泡流动， 在运动过程中，原生质在细胞四周以不同方向散 射成细小的原生质丝。每条原生质丝的运动围绕 一个或几个液泡进行，紫露草等。
在一定条件下，一种质体可以转化成另一种质体。
有色体
白
黑暗
色 体
光照 前质体
叶绿体
白色体在见光的情况下可转化成叶绿体，如子房逐渐发育 为果实时，白色体转变为叶绿体，果实成熟时，叶绿体便 转变为有色体，最后成为红色。相反，当质体失去了所增 加的物质，也可变成白色体。
5．线粒体：是呼吸作用场所，能量加工厂。
（2）每个生细胞化既技相术对在独细立胞，学又研互究相联上系的；运既用有，自己 的生命，使又人与们其对他细细胞胞共的同结组构成、整功体能生和命。发育
（3）细胞以细胞分有裂了的更方深式入繁的殖了。细解胞。在遗传上具
有全能性，是生物个体发育和系统发育的基础。
细胞学说也为生物科学的发展奠定了坚实的基础。
二、 植物细胞的基本结构
细胞器
细胞核
原生质体：
•原生质体是具有生命特征的 部分，构成原生质体的主要 物质是原生质(protoplasm)。
• 原生质：是生命活动的物质 基础，细胞的一切代谢活动 都在这里进行。原生质的化 学成分很复杂。
•在生活状态时，原生质呈胶 质状态，水占整个原生质的 90%。
•生活细胞除去水分的干物质 中 ， 90% 是 蛋 白 质 、 核 酸 、 糖类和脂类。
• 恩格斯高度评价了 细胞学说，把它与 “能量守恒和转化定 律、生物进化论”并 列为19世纪自然科学 的三大发现。
施莱登M. Schleiden
施旺T. Schwann
细胞学说(cell theory)：
（1）生物有20机世体纪由4细0胞年组代成电；子细显胞微既镜是的生物发体明结构、 功 位。能的基本单及位超；速也离是心生、物同体位生素命示活踪动等的基本单
胞质运动
4、植物细胞的亚显微结构
1、原生质膜（质膜） 包在原生质外面的膜系统，
具有选择透性，其基本成分为 磷脂和蛋白质。
在电子显微镜下看到的细胞 膜呈“暗亮暗”三层，中间的 亮层为磷脂双分子层的疏水尾 部，两侧暗层为蛋白质分子层 和磷脂双分子层的亲水头部。
这样的一种膜结构称为单位 膜。
磷脂的分 子结构
高等植物的叶绿体含
有4种色素：叶绿素a、
叶绿素b、胡萝卜素
和叶黄素。
基粒
叶绿体的超微结构 外膜
内膜
基质片层
叶绿体基粒的 电子显微结构
⑵ 白色体：呈颗粒状，双
层膜结构，存在于幼嫩或不见 光的组织细胞中，由前质体发 育成造粉体可以积累糖类并以 淀粉的形式长期贮藏，其淀粉 粒最终填充整个基质，不形成 基粒。有些白色体参与油脂形 成，称为造油体。
第一章 植物细胞
植物都是由细胞构成的。
单细胞植物：
低等，一个细胞就 是一个植物体一切生命活动都由一个 细胞完成，包括新陈代 谢、生长、发育和繁殖
多细胞植物：
复杂、高等，无数 个细胞组成一个植 物体
细胞与细胞有技能上的 分工，形态上的分化， 相互依存、分工协作， 共同完成生命活动
一、细胞的发现及对其认识的发展
几种重要 的单糖
多糖：单糖以单体的形式相互作用形成链状的 多糖，其中单糖数目少于10的称为寡糖。单糖 形成多糖时是以－OH基相互作用，产生脱水 反应。理论上多糖的种类可以非常多，但实际 上只有很少的几种类型存在，这是由于聚合作 用耗能，必须要有酶的参与反应才能进行。
主要有三类多糖： （1）淀粉：淀粉合成酶只识别葡萄糖分子，并形成α－1,4－
核仁，是核内1～几个折光更强的匀质小球体，外表 无膜，是细胞内合成与贮藏RNA的场所。
核质，是核仁以外，核膜 以内的原生质。核质可分为核液 和染色质两部分。染色质是由DNA 、组蛋白、非组蛋白和少量RNA组 成的复合体，在细胞分裂间期时 呈细丝状，有丝分裂时则螺旋化 成为染色体。
核膜下面的正交 纤维网络，对核 膜具有支持作用
其中DNA主要存在于细胞核中，而RNA主要分布于细胞质中。 DNA是贮存遗传信息的物质，而RNA则与遗传信息的表达密 切相关。
（3）脂类：主要包括油、脂肪和磷脂 等，其基本单位为脂肪酸
若其中C－C键为单键则为饱合脂肪酸 （室温下为固体）；
若其中一些C以双键相连则为非饱合脂 肪酸（室温为液体）；
限制细胞大小的因素： ① 细胞核控制能力; ② 细胞表面积; ③ 细胞内代谢速率
植物细胞和细胞器大小与氢原子的比较
2、植物细胞的形态
种子植物各种形状的体细胞
• 植物细胞的形状多种多 样，常见的有球形、椭圆 形、多面体、纺缍形和柱 状体等。
• 典型的、未经特殊分化 的薄壁细胞是十四面体，
如 石 刁 柏 ( Asparagus offici-nalis) 的 髓 细 胞 ，
磷脂分子
蛋白质 细胞膜的镶嵌模型
生物膜的结构示意图
糖蛋白
醣脂类 表面蛋白
嵌入蛋白
磷脂
2.细胞核：是细胞中最显著的结构，常圆球状，由核膜、核仁、 核质三部分组成。细胞核是遗传物质贮存和复制的主要场所，其 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--细胞中的信息中心。
染色质
核膜，为双层膜，两层膜在许多地方愈合形成核孔。 外膜外表常附着有核糖体，并可与糙面内质网相连。
构成原生质的主要大分子化合物：
（1）蛋白质：由氨基酸（20种）结合形成的一
种不分枝的多聚体，占细胞干重的50%以上。
目前已知的氨基酸有20余种，由于合成蛋白质的 氨基酸的种类、数目及排列顺序的不同，形成了极 其多样的蛋白质。
蛋白质的结构可分成四个水平： 初级结构是指蛋白质的氨基酸序列。 二级结构是指当某个区域的R团都为某一类型时，形成一个α螺旋结构，
并非所有的蛋白质都有二级结构。 三级结构是指在多肽链内顺序上相互邻近的二级结构常常在空间折叠
中靠近，彼此相互作用，形成规则的二级结构聚集体。目前发现的三 级结构有三种基本形式：α螺旋组合（αα）；β折叠组合（βββ）和α 螺旋β折叠组合（βαβ），其中以βαβ组合最为常见。 四级结构是指两个或多个单独的多肽链相互作用。并非所有蛋白质都 有四级结构，但对于许多酶来说，正确的四级结构是正确执行其功能 必须的
在光照条件下白色体可转变成 叶绿体。
白色体的类型
造蛋白体
造粉体
造油体
⑶ 有色体：
双层膜结构，不发达，不形成基粒； 在花和果实等器官中，质体中所含色素
是胡萝卜素和叶黄素，使器官呈黄、橙、 红等颜色，这类质体称有色体。 当果实成熟时，叶绿体合成大量脂类色 素，改变其类囊体，转变成有色体。 在叶片等绿色器官中的叶绿体内亦存在 含有色素的质体小球，但其表面被大量 的叶绿素覆盖，但当条件不良时，叶绿 素减少从而显出黄色或橙色。
3、植物细胞的类型：
1、植物种类多，但植物细胞类型并不多； 2、植物体之间的差异，植物体内细胞群的联合引起
的； 3、细胞核细胞群的组合和细胞群协同的生理活动使
植物的形态千差万别。
4、植物细胞的结构 细胞的基本结构较为一致， 均由原生质体和细胞壁两 部分组成。
II 细胞壁
植
物
细
胞
细胞膜
I 原生质体 细胞质
同时代的英国人赫米亚.格鲁H. Grew (1641-1712) 更精确地观察了植物体构 造，并绘制出草图，成为植物解剖学研 究方面的先驱，1682年出版《植物解剖》 四卷，所绘插图得到极高的评价。
1838-1839年 ，德国植物学家施莱登 和动物学家施旺，第一次明确地指出 “细胞是有机体结构的基本单位，也 是生命活动的基本单位”，从而建立 细胞学说(cell theory)。
蛋白质的 四级结构 模型
（2）核酸：是由核苷酸聚合形成的，五种核苷酸：A（腺嘌 呤）、T（胸腺嘧啶）、G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶）、U（尿 嘧啶），它们可与两种类型的五碳糖结合，若与脱氧核糖结合 则形成脱氧核糖核酸，若与核糖结合则形成核糖核酸。其中T 仅与脱氧核糖结合而U仅与核糖结合，因此脱氧核糖核酸和核 糖核酸各有四种类，而核糖核酸和脱氧核糖核酸从不会在一个 分子中混合，因此只有两种类型的核酸：DNA和RNA。
葡聚键。如此不断连接，形成长链，即直链淀粉。细胞还含有 另一种酶，形成α－1,6－葡聚键，从而形成一个短的支链，此 即支链淀粉(如糖原，动物淀粉)。淀粉是贮存能量的物质。 （2）纤维素：纤维素合成酶将葡萄糖结合形成β－1,4－葡聚 糖键，纤维素与淀粉的化学和生物学性质差异均很大，纤维素 分子之间可形成大量氢键，并结晶成坚硬的集合体。在细胞表 面，纤维素与其它多糖以氢键相结合，形成复杂的网眼，即细 胞壁。 （3）寡糖：一些生物体内，短的糖链与蛋白质相连，这类蛋 白往往与细胞识别有关。
脂类是构成各种膜的主要成分，也是 重要的贮藏物质。
（4） 糖类：其分子式常为(CH2O)n，可分为 单糖，寡糖和多糖。
单糖类可根据C原子的数目分为3C、4C、5C、 6C和7C糖，其中最常见的为五糖的核糖、六碳 的葡萄糖和果糖。六碳单糖的环状结构很稳定， 在水溶液中常以此种形式存在。
环状结构稳定，在细胞中常具有建筑、运输和 贮存能量的作用。
线粒体较小，直径0.1-1 μm， 长1－2 μm，呈棒状、粒状或线状，但其大小变化较
大，可长大亦可相互融合，可长达5 μm。线粒体外
有双层膜，内膜向内折叠，形成嵴，嵴之间充满基质， 在嵴的表面和基粒上有100多种酶，其中绝大部分与 呼吸作用有关。线粒体具有自己的DNA和核糖体，其 DNA为环状的分子无组蛋白，染色体小，与原核细胞 相似。
1665年，英国人虎克Hooke 用他 自己改进的显微镜研究软木的结构 时，发现了极小的蜂窝状的小室， 将其命名为细胞。
当然，Hooke所观察到的是一种死 细胞。软木死细胞的细胞壁非常明 显。
荷兰生物学家Antony Van Leeuvenhoek(1632-1723) 利用自制的显微镜观察到了水 中的原生生物和单细胞藻类
⑴ 叶绿体：
叶绿体直径约4－6μm， 主要功能是进行光合作用。 在叶绿体内，基质中有许 多圆盘状的类囊体叠合而 成的基粒，叶绿体结合于 膜上，同时光合作用所需 的多种酶亦附着其上，光反应在基粒上进行，而暗反应在基
质中进行。
当光合作用快速进行时，其合成的糖类多于细胞所 需，则这时可将其聚合成淀粉粒贮存于叶绿体内。
液泡是植物细 胞的显著特征 之一。
图1–7 液泡的形成
A-C 液泡形成的各个时期 1. 细胞壁；2. 细胞质； 3. 细胞核；4. 液泡
4．质体：质体是植物特有的结构，它在碳水化合物 的代谢中起着重要作用。质体外有双层膜包裹， 内含基质，质体有自己的核糖体和环状DNA（不 含组蛋白结合）。
所含色素不同，生理功能也不同，可分为叶 绿体、有色体、白色体。
细胞核
3．液泡：植物细胞的显著特征之一。随着细胞 的生长，小液泡增大，彼此合并，形成大的中央 液泡，中央液泡的形成标志着细胞发育成熟。
液泡被一层液泡膜包被，液泡内的物质主要为水 和可溶于水的代谢物。
液泡可贮藏细胞生命过程中的各种代谢产物，使 细胞维持较高的渗透压和膨压，保持细胞形状和 进行正常活动。同时液泡内含大量消化酶，可将 老化的细胞器分解并重新利用
思考：植物细胞的结构如何使得其代谢更加有效？
1、植物细胞的大小
细胞的直径一般在10～100μm之间；也有0.1 μm 较大细胞的直径也不过是100～200μm； 更大的细胞肉眼可辨，如番茄果肉、西瓜的果肉细胞，直径可 达1 mm； 苎麻茎中的纤维细胞，最长可达550 mm。
植物细胞的大小是由遗传因素所控制， 在一定程度上也为环境因素所影响。
离析后近似十四面体。
图 十四面体薄壁细胞的形状
A.正十四面体图解， 具有8个六边形的面 和6个四边形的面
B. 臭椿髓的细胞图解
分生组织细胞、气孔细胞、根毛细 胞、栅栏组织细胞、输导组织细胞。 细胞形态的多样性，反映了细胞 形态、结构与功能相适应的规律。
薄壁细胞
纤维 番茄果肉细胞 叶表皮细胞 石细胞 导管