第四节 植物细胞亚微结构与功能
植物细胞的结构与功能
植物细胞的结构与功能
植物细胞是构成植物体的基本单位，与动物细胞相比，具有一些特
殊的结构和功能。本文将详细介绍植物细胞的各个组成部分以及它们
所承担的功能。
植物细胞的外层结构是细胞壁，它是植物细胞唯一的独特特征。细
胞壁由纤维素构成，具有保护细胞和维持细胞形状的作用。细胞壁还
能够保持细胞的稳定性，使植物能够承受外界的压力和重力。
细胞壁内部是细胞膜，它是由磷脂双层组成的，具有选择性通透性。细胞膜起到了物质进出细胞的控制门户作用，能够控制进出细胞的物
质和水分量。
植物细胞的核心是细胞核，其中包含了DNA，是遗传信息的载体。细胞核还包含着核膜、染色体和核仁等结构。核膜起到了隔离细胞核
与胞质的作用，染色体则储存着遗传信息，核仁则参与到蛋白质合成中。
细胞核外围则是细胞质，其中存在着许多细胞器。其中最重要的一
个是叶绿体，叶绿体是进行光合作用的场所，能够将光能转化为化学能，并且合成有机物质。叶绿体具有独特的绿色色素叶绿素，使植物
呈现出绿色。
另外一个重要的细胞器是线粒体，它主要参与到细胞的呼吸作用中，通过分解有机物质产生能量。线粒体能够将有机物质氧化成二氧化碳
和水，释放出大量的能量。
除了叶绿体和线粒体，植物细胞还包含了内质网、高尔基体、液泡、溶酶体等细胞器。内质网参与到蛋白质的合成和运输中，高尔基体则
负责合成和分泌蛋白质、多糖等物质。液泡是细胞内的液体容器，能
够储存水分和营养物质。溶酶体则是一种包含有水解酶的小囊泡，用
于分解细胞中的废物和有害物质。
在植物细胞中还存在着一些微细结构，如核糖体、微丝和微管等。
初中生物北师大七年级上册第2单元 生物体的结构教学设计《植物细胞的结构与功能》 4
北师大版七年级上生物走进微观世界.植物细胞结构与功能
一、课程标准要求
1、重要概念
细胞是生物体结构和功能的基本单位。
植物细胞具有细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核和线粒体等结构，以进行生活动。
相比于动物细胞，植物细胞具有特殊的细胞结构，如叶绿体和液泡。
2、内容标准
《课标(2023年版)》在“课程内容”部分“生物体的结构层次”主题中提出以下要求
细胞是生命活动的基本单位
1、教材分析
①本节内容属于北师大版生物学七年级上册第二单元第三章第一节的内容，也是初中学生进入微观领域认识生物体的第一个教学内容。本节内容不仅是学习生物体结构层次知识的起点，还是学习细胞分化形成组织、生物体的组成等内容的基础，也是理解生物体的多种生命现象以及认识生物体的多项生命活动的基础。
②本节教学内容分析：教材中安排了“观察洋葱鳞片叶表皮细胞的结构”“观察番茄果肉细胞临时装片”实验，，通过前面的学习，学生已经了解了显微镜的基本结构与功能，本节内容设计是让学生在此基础上进一步制作临时装片并观察各种植物细胞，发现不同类型的植物细胞形态结构的共同特点和不同特点，了解植物细胞的结构与功能。
2、重要概念及事实性知识梳理
(1)重要概念
细胞是生物体结构和功能的基本单位。
(2)支撑的次级概念及事实性知识
A、植物体是由细胞构成的。
A1植物细胞都具有细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核。
A2植物细胞最外层的细胞壁对细胞具有保护和支持作用。
A3紧贴细胞壁的是细胞膜。
A4细胞内有一个细胞核。
A5细胞膜和细胞核之间是细胞质，细胞质中有线粒体。
A6大多数植物细胞具有相同的结构。
第四讲-植物的结构与功能
捕虫叶
匙叶茅膏菜：叶互生或基生而莲座状密集
叶状柄
台湾相思：平时见到的都是叶状柄，只有刚刚长出来的叶 可以看到羽状复叶。
叶刺
仙人掌：为了能在干旱的沙漠里生存下去，仙人掌需要尽量减少 水分散失，它的“进化策略”就是，叶片缩小再缩小，变成刺！ 光合作用什么的就交给茎去干吧！
生殖叶
落地生根：通过叶进行无性繁殖,叶在进行无性繁 殖时生根发芽可以不受水份、阳光、泥土的影响。
根的横切面
1. 表皮层细胞凸起产生根毛，是吸收水分和无机 盐的主要部位，增加吸收面积；
2. 皮层主要由薄壁细胞组成，主要贮存碳水化合 物；
根的皮层
外皮层：一至几层细胞，细胞小， 排列紧密，初期可通过水和溶质， 后期壁木栓化，起保护作用
中皮层：多层细胞，细胞大，排 列疏松，内含淀粉粒、具有运输 和贮藏功能
2.为何中心空了周边却没空？
因为中心大约是较老/死的细胞，植物一般使用 化学物质来防御微生物或动物，在能量有限之 下，会优先保护嫩叶嫩枝，所以树心较易腐烂。
茎的趋光性和背地生长特性
• 重力→生长素分布 不均：向地一侧生 长素浓度高，背地 一侧生长素浓度低
• 根向地一侧生长慢， 背地一侧生长快
• 茎向地一侧生长快， 背地一侧生长慢
榕树 的支 柱根
红树的气生根/呼吸根
热带无花果树的板状根
槲寄生寄生根
植物细胞结构与功能解读
植物细胞结构与功能解读
植物细胞是构成植物体的重要基础单位，其结构的复杂性和多样
性为植物的生长、发育和适应环境提供了强有力的支持。通过对植物
细胞结构与功能的详细解读，我们可以更好地理解植物的生理、生化
过程以及其在生态系统中的重要角色。
一、植物细胞的基本结构
植物细胞的基本结构不仅包括细胞膜、细胞壁、细胞质和细胞核，还具有一些独特的细胞器，这些细胞器各司其职，使得植物能够在各
种环境中生存和发展。
1. 细胞膜
细胞膜是植物细胞的外层结构，主要由双层磷脂和蛋白质组成。
它不仅起到保护作用，而且在调节物质进出细胞方面发挥着重要作用。细胞膜具有选择透过性，可以选择性地让水分及营养物质进入，同时
将代谢废物排出。
2. 细胞壁
植物细胞特有的细胞壁主要由纤维素、半纤维素和果胶等组成，
赋予了细胞形状和稳定性。细胞壁能够提供额外的保护，抵御病原微
生物的侵袭，并且帮助植物抵抗外部压力。由于其坚固，细胞壁成为
植物支持结构的重要组成部分。
3. 细胞质
细胞质是填充在细胞膜与细胞核之间的一种胶状物质，其中含有
多种酶、离子和营养物质，是进行代谢反应的重要场所。各种含有特
定功能的细胞器如线粒体、内质网和高尔基体等则分布于此。
4. 细胞核
作为控制细胞活动和遗传信息存储中心，植物细胞核中含有染色
体及核仁。核膜将其与其他部分分隔开来，通过孔道与外界保持交流。核内DNA承担着储存遗传信息并指导蛋白质合成的重要职责。
二、植物特有的细胞器
相较于动物细胞，植物细胞内还存在一些特有的细胞器，这些器
官对植物的生长、代谢以及光合作用具有重要影响。
植物细胞结构与功能
根尖细胞
根尖细胞是植物根部的生长点，具有分裂能力，能够不断产生新的细胞。
根尖细胞分为根冠、分生区、伸长区和成熟区四个部分，各部分细胞结构和功能不同。
根尖细胞的主要功能是吸收水分和养分，并通过细胞分裂和生长促进根部的发育。
根尖细胞的形态和结构在不同植物中略有差异，但基本结构相似。
植物细胞通过激素和信号分子传递信息，调节生长发育和响应环境变化。
植物细胞之间的信息传递通过胞间连丝和信号分子实现，对于植物整体的生命活动至关重要。
能量转换
添加标题
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呼吸作用：植物细胞通过线粒体将有机物氧化释放能量
光合作用：植物细胞通过叶绿体将光能转化为化学能，合成有机物
物质运输：植物细胞通过胞间连丝和主动运输等方式实现物质的跨膜运输，维持细胞正常代谢
呼吸作用
定义：植物细胞通过呼吸作用将有机物氧化分解，释放能量
作用：为植物生命活动提供能量
过程：糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化
场所：线粒体
蛋白质合成与分解
合成与分解的调节：植物细胞通过调节蛋白质合成与分解的速度，来适应不同的生理需求和环境变化。
合成与分解的意义：蛋白质的合成与分解是植物细胞代谢活动的重要组成部分，对于细胞的生长、发育和功能发挥具有重要意义。
植物的细胞结构和功能
植物的细胞结构和功能
植物是地球上最基础且重要的生物之一，其细胞结构和功能对于植
物生长、发育和适应环境起着至关重要的作用。本文将探讨植物细胞
的结构和功能，以及其在植物生物学中的重要性。
植物细胞是一种特殊的细胞类型，与动物细胞在结构上有很大的区别。植物细胞具有细胞壁、叶绿体和气孔等特殊的器官，这些特殊结
构赋予了植物独特的生理和形态特征。
首先，我们来探讨植物细胞的基本结构。植物细胞由细胞膜、细胞壁、细胞质、细胞核、叶绿体、线粒体、高尔基体、内质网和核仁等
组织结构组成。细胞膜是植物细胞的外层界面，它起到细胞保护和物
质交换的作用。细胞壁是由纤维素组成的坚硬外壳，保护细胞和维持
其形状。细胞质是由胞质基质和细胞器组成的胞内液体，包含各种细
胞器和细胞器内的胞质基质。
细胞核是植物细胞的控制中心，其中包含着遗传物质DNA。叶绿
体是植物细胞中的独特细胞器，其中存在着叶绿素，是植物进行光合
作用的关键组成部分。线粒体则是植物细胞中的能量生产中心，参与
细胞的呼吸作用。高尔基体是合成和分泌细胞物质的重要场所，内质
网则是高尔基体的延续。核仁是细胞核中的小体，参与蛋白质的合成。
植物细胞的结构决定了它们的功能。植物细胞具有细胞壁，使其可
以支撑植物体的形态。细胞壁对水分的吸收和保持起着重要的作用，
同时还能起到防御病原微生物和机械损害的作用。叶绿体中的叶绿素
则使植物能够进行光合作用，将太阳能转化为化学能，进而合成有机
物质。线粒体则通过呼吸作用产生能量，满足植物其他生理过程的能
量需求。高尔基体和内质网则参与物质的合成和运输。
植物细胞的亚显微结构与功能
第一章植物细胞的亚显微结构与功能
细胞（cell）是生物体（病毒和噬菌体除外）结构和功能的基本单位。植物和其它生物一样，都是由无数功能和形态结构不同的细胞组成的，植物的一切生命活动都发生在细胞之中。
根据细胞的结构和生命活动方式，所有生物细胞可分为两大类，即原核细胞（prokaryotic cell）和真核细胞（eukaryotic cell）。除细菌和蓝藻以外的低等植物和高等植物均由真核细胞构成。真核植物细胞由细胞壁和原生质体组成。细胞与细胞之间由许多称为胞间连丝的结构相连。与动物细胞相比，植物细胞特有的细胞结构和细胞器包括：细胞壁、液泡、叶绿体和其他质体）。
一、细胞壁
植物细胞与动物细胞相比，最显著的特征就是具有细胞壁（cell wall）。除了含有大量的多糖之外，也含有多种具有生理活性的蛋白质，参与多种生命活动过程，对植物生活有重要意义。
细胞壁的化学组成
高等植物和绿藻等细胞壁成分中90%是多糖（polysaccharides），包括纤维素，半纤维素、果胶物质；此外还含有结构蛋白、酶类、木质素以及矿物质等。
纤维素（cellulose）是植物中最广泛的骨架多糖，植物细胞壁大约一半是由纤维素组成的。
半纤维素（hemicellulose）也是细胞壁中广泛存在的多糖，其主链是一条β-1，4-吡喃葡萄糖残基的多聚物直链，侧链各异，可被稀碱溶液提取。它可分为多聚己糖和多聚戊糖两类。多聚己糖中包括多聚甘露糖和多聚半乳糖，主要存在于秸秆、木材之中。多聚戊糖主要有多聚木糖和多聚阿拉伯糖，前者存在于芦苇、木材中，后者存在于花生壳中。
细胞亚微结构与功能(细胞质)
• (4)赋予细胞不同颜色
(五)微体
1.微体的结构和种类 微体(microbody)外有单层膜包裹，直径为 0.2～1.5μm，膜内基质是均一的，或呈颗粒 状，无内膜片层结构。根据功能不同，微体可 分为过氧化物体和乙醛酸体。通常认为微体起 源于内质网。
2.微体的功能 (1)过氧化物体与光呼吸
图1-11 微管和微丝的分子结构模型 A.微管，示13条原纤丝，α、β为微管蛋白
B.微丝
2.微管的功能
(1)控制细胞分裂和细胞壁的形成
在细胞分裂中，有丝分裂器——纺锤体(spindle)是 由微管组成的，它与染色体的着丝点相连，并牵引染 色单体移向两极。其后，细胞板的形成与生长也有微 管的参与。周质微管决定了纤维素微纤丝在细胞外沉 积的走向，在许多不同类型和形状的细胞中，都可见 到紧贴质膜之内的微管和紧贴质膜之外的纤维素微纤 丝的方向恰好一致，在初生壁、次生壁的沉积过程中， 也可见到这一现象。
(四)液泡
• 1.液泡的结构
• 液泡是植物细胞特有的，由单层膜包裹的囊泡。 它起源于内质网或高尔基体的小泡。在分生组 织细胞中液泡较小且分散，随着细胞的生长， 这些小液泡融合、增大，最后可形成大的液泡， 有的中央液泡(central vacuole)的体积往往占 细胞体积的90左右%。细胞质和细胞核则被挤 到贴近细胞壁处。
二、微梁系统（细胞骨架）
植物细胞的结构和功能
2.染色体
染色质是细胞核中能被碱性染料着色的物质，是真核细胞在 间期核中的DNA、碱性蛋白、酸性蛋白及少量 RNA共同组成的 线状复合体。在细胞分裂前，DNA与组蛋白结合，并多次盘绕、 超卷曲、折叠形成染色体。 染色质和染色体是在细胞周期不同阶段可以形态结构互变。 碱性蛋白与DNA形成染色质的基本结构单位——核小体。
图 1-11
A.微管。左为整体观(部分)；右为横 13条原纤丝，α 、β 为微管蛋白
2. 微管的功能
细胞骨架的不同功能
A固定作用。支撑着原生 质膜、细胞器官以及其它 大分子组装物。 B运动性。直接带动着细 胞内各组分的胞内运动。 C信息传导。决定细胞的 空间几何结构。 D极性。根据一种纤维的 极性，可以知道细胞纤维 的信息内容。
在 细 胞 分 裂 中 ， 有丝分裂器 —— 纺 锤体 (spindle) 是 由微管组成的， 它与染色体的着 丝点相连，并牵 引染色单体移向 两极。 • 其后，细胞板的形成与生长也有微管的参与。 周质微管决定了纤维素微纤丝在细胞外沉积的走向，在许多 不同类型和形状的细胞中，都可见到紧贴质膜之内的微管和紧 贴质膜之外的纤维素微纤丝的方向恰好一致，在初生壁、次生 壁的沉积过程中，也可见到这一现象。
三、细胞骨架(cytoskeleton)
细胞骨架是指真核 细胞中的蛋白质纤维网 架体系，包括微管、微 丝和中间纤维等。它们 都由蛋白质组成，没有 膜的结构，互相联结成 立体的网络，也称为细 胞内的微梁系统 (microtrabecular system)。
植物的细胞结构和功能
06
植物細胞生长、分裂与分化
植物細胞生长过程描述
細胞擴張
植物細胞在生長過程中首先經歷 細胞擴張，即細胞體積的增大。 這一過程主要由水分進入細胞和
細胞壁鬆弛引起。
細胞壁合成
隨著細胞的擴張，細胞壁也需要 不斷合成新的物質以維持細胞的 形狀和結構。細胞壁主要由纖維 素構成，為細胞提供支持和保護
。
細胞器增生
基因表达调控机制
1 2
转录水平调控
通过控制转录因子的活性或数量来调节基因的表 达。
翻译水平调控
通过影响翻译过程的速率或选择性来调节蛋白质 的合成。
3
表观遗传学调控
通过改变染色质的结构或修饰组蛋白来影响基因 的表达，而不改变DNA序列本身。
05
植物特有结构-叶绿体和液泡
叶绿体结构及其光合作用
叶绿体结构
細胞分类
根據細胞内有无核膜包裹的细胞 核，可將細胞分为原核細胞和真 核細胞两大类。
植物細胞特点
植物細胞具有細胞壁
植物細胞具有叶绿体
植物細胞最外层是由纤维素和果胶构 成的細胞壁，具有保护和支持細胞的 作用。
叶绿体是植物進行光合作用的场所， 能够将光能转化为化学能，并合成有 机物。
植物細胞具有中央大液泡
02
細胞壁与細胞膜
細胞壁组成及功能
細胞壁组成
主要由纤维素、半纤维素和果胶等多 糖物质构成。
植物细胞的结构与功能
第一章植物细胞的结构与功能
细胞是研究生物体生命活动的起点
细胞是一切生物结构和功能的基本单位，一个植物是由亿万个细胞组成，相互联系又相互制约的有机整体，研究植物的生命活动规律首先要了解细胞的基本结构，内部发生的各种代谢反应，结构和功能的关系，即生命活动是怎样在细胞中进行的。
1.细胞是一命起源和进化的基本单位（origin and veolution of life）
约三十亿年前，地球上由生物小分子聚合形成生物大分子→出现超分子复合物，而后出现了原始的原核生物。
约二十亿年前，开始有兰藻，固氮菌等，开始进行光合放氧
约十五——十亿年前，出现原始的真核生物，而后出现多细胞生物，由低等到高等，动物、植物、人，从进化上看，从原核细胞到真核细胞，从单细胞生物到多细胞生物。2.细胞是生物基本结构单位（structural unit）
一个细胞就有了高度的分化，单个细胞就可以成为一个独立的生物。
多细胞生物由许多细胞组成，如初生婴儿约有1012个细胞，无论多高大的树木也都是由一个个细胞有机结合而成的。
3.细胞是生命的基本功能单位（functional unit）
细胞有一套完整的代谢装置，能独立完成许多代谢活动，即使高度分化的细胞，也是各司其职，有其独特的生理功能。
4．细胞是生命全生长发育的基本单位（unit of growth and development）
由一个受精卵细胞不断分裂生长分化，可长成一个完整的植株，一个高大的动物。5.细胞是生物遗传的基本单位（genetic unit）
每一个生活的藻壁细胞具有全套的遗传基因信息，在一定条件下可以长成一完整的生物，且完全具有这种生物的特征，细胞分裂时，把遗传信息全套复制，分配在两个子细胞中.
植物细胞的结构与功能
植物细胞的结构与功能
植物细胞是植物体内的基本组成单位，其结构和功能非常复杂和多
样化。本文将从细胞壁、质膜、细胞质、细胞核和细胞器等方面，探
讨植物细胞的结构与功能。
细胞壁
植物细胞的外层是由纤维素和其他多糖构成的细胞壁，它是植物细
胞的重要特征之一。细胞壁保护细胞免受外界的物理压力和病原微生
物的侵袭，同时还为细胞提供了形状和机械支持。细胞壁还通过孔道
与相邻细胞的细胞壁连接在一起，形成连续的细胞壁网络，称为细胞
壁的连通系统。
质膜
质膜是植物细胞中细胞质与外界之间的分界膜，它由脂质双层、蛋
白质和多糖构成。质膜的主要功能是控制物质的进出，保持细胞内外
环境的稳定。质膜上还存在许多孔道和通道蛋白，用于物质的主动或
被动运输。此外，质膜还参与信号传导和细胞识别等重要生物学过程。
细胞质
细胞质是细胞核与质膜之间的区域，其中含有液泡、细胞器、细胞
骨架和胞浆等。细胞质是植物细胞进行生命活动的重要场所，许多基
本的代谢过程和蛋白质合成都发生在这里。
细胞核
细胞核是植物细胞中的控制中心，包含着遗传物质DNA和RNA，
以及与DNA相结合的蛋白质。细胞核负责储存和传递遗传信息，控制
细胞的生长和分裂。细胞核内还有一个或多个核仁，参与蛋白质合成。
细胞器
植物细胞含有许多细胞器，如叶绿体、线粒体、内质网、高尔基体
和液泡等。这些细胞器各自具有特定的结构和功能，协同合作，完成
不同的生物化学反应和细胞活动。
叶绿体是植物细胞中特有的细胞器，主要参与光合作用。它们含有
叶绿素等色素，能够将光能转化为化学能，合成有机物质，同时释放
出氧气。
线粒体是细胞中的能量场所，参与细胞的呼吸作用，产生ATP等
01-第一章-植物细胞的结构和功能-植物生理学
纤维二糖微纤 维是许多（1→4） β-D-葡聚糖链通 过大量氢键侧向相 连或头尾相连形成 的。微纤丝能围绕 球形分生细胞任意 卷曲或围绕细胞等 径扩大
2.半纤维素
半纤维素(hemicellulose)往往是指除纤维素和果 胶物质以外的，溶于碱的细胞壁多糖类的总称。 半纤维素的结构比较复杂，它在化学结构上与纤维 素没有关系。 不同来源的半纤维素，它们的成分也各不相同。有 的由一种单糖缩合而成，如聚甘露糖和聚半乳糖。 有的由几种单糖缩合而成，如木聚糖、阿拉伯糖、 半乳聚糖等。 半纤维素在纤维素微纤丝的表面，它们之间虽彼此 紧密连接，但并非以共价键的形式连接在一起。 因此，它们覆盖在微纤丝之外并通过氢键将微纤丝 交联成复杂的网格，形成细胞壁内高层次上的结构。
2.粘性和弹性
粘性增加，代谢活动降低时，植物与外界间物质交换减 少，抗逆性增强； 原生质的弹性与植物抗逆性也有密切关系。弹性越大， 则植物对机械压力的忍受力也越大，对不良环境的适应性也 增强。因此，凡原生质粘性高、弹性大的植物，它对干旱、 低温等不良环境的抗性强。
3.流动性
原生质的流动是一种复杂的生命现象。 原生质的流动在一定温度范围内随温度的升高而加 速，且受呼吸作用的影响。
表 1-2组成原生质的各类物质的相对数量
物 质 水 蛋白质 DNA RNA 脂类 其他有机物 无机物 含量（%） 85 10 0.4 0.7 2 0.4 1.5 平均分子量 18 36000 107 4.0 ×105 700 250 55
植物生理学课程教学大纲
植物生理学课程教学大纲
(Plant Physiology)
课程编号：081001
课程性质：学科基础课
适用专业：园艺专业
先修课程：植物学、化学、物理学
后续课程：作物栽培学、遗传学、作物育种学
总学分：3.5，其中实验学分：0.5
教学目的与要求：
植物生理学是研究植物生命活动规律，揭示植物生命现象本质的科学。植物的生命活动是
在水分代谢．矿质营养．光合作用和呼吸作用等基本代谢的基础上，表现出种子的萌发．营养
器官的生长．开花．受精．果实和种子的成熟等生长发育过程。植物生理学是植物学学科和农
学学科各专业必修的一门重要的专业基础课，也被称之为“合理农业的基础”课程。
通过本课程的教学，总的目的和要求是使学生：
1、了解植物生理学概念的基本内涵及其所研究的主要内容。
2、了解植物体内的物质代谢与能量代谢的基本情况和过程．了解这些代谢过程之间的相
互关系。
3、了解植物生长发育的基本规律．理解外界条件对植物生长发育进程的影响。
4、了解植物逆境种类及其对植物的危害，理解植物抗逆性的生理基础，掌握提高植物抗
逆性的原理、途径和方法。
5、理解植物生理学是重要的专业基础课，为后续课程如耕作、栽培、遗传育种等专业课的学习
打下必要的理论基础。
6、理解植物生理学是一门实验科学，通过实验教学，使学生掌握研究植物生命活动的基
本方法和基本技能，培养学生观察问题和分析问题的能力，以及提高理论联系实际、掌握解决
农业生产中的实际问题的途径和方法。
本课程选用教材为：《植物生理学》（王忠主编，中国农业出版社，2000）；
实验教材为：《植物生理学实验指导》（邹琦主编，中国农业出版社，2000）
植物细胞的结构和功能
4、进行生命活动的主要场所在哪里？该结构中与 植物进行光合作用有关的结构和呼吸作用有关的 结构是什么？ （细胞质，叶绿体，线粒体） 5、遗传物质存在于细胞的什么结构中？（细胞核）
一个小小的细胞却有如此 复杂的结构，各部分结构 具有怎样的功能呢?
它位于植物细 胞的最外层， 质地较坚硬， 使细胞呈现出 各种形态。它 还能阻止大的 外来物入侵细 胞。
细胞壁 (cellwall)
保护细胞内部结构,维 持细胞的正常形态
❖它是在细胞壁以内紧贴细胞壁的 一层薄膜，它把细胞包裹起来。 它能选择性的让细胞所需要的物 质进入细胞，而将病原微生物等 对细胞有害的物质拒之门外，使 细胞保持相对的稳定性。
❖成熟的植物细胞有中央 大液泡，其中含有细胞 液，与细胞的吸水和失 水等有关
❖它是呼吸作用的主要场 所，呼吸作用是为细胞 供能的。它被称为power house
线粒体
❖与呼吸作用有关，为细 胞的生命活动提供能量
❖ 是植物光合作用的场所，光合作用 能将自然界的二氧化碳、水等无机 物转变成糖类、脂肪、蛋白质等有 机物，从而供植物、动物生命活动 的需要。
细胞膜
控制细胞内外物质的进出， 保持细胞内部环境的相对 稳定。
wenku.baidu.com
细胞核
❖含有遗传物质，传 递遗传信息
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植物细胞除原生质膜及外围的细胞壁外，内有众多形状、大小不一的细胞器。它们各自具有特定的生理功能，并协同完成许多复杂的生理过程和代谢反应。此外，在看似无结构的细胞质基质内也进行着多种复杂的反应。
细胞核是细胞遗传与代谢的调控中心，通常将其单独列出介绍，但从某种意义上，细胞核也可看作是最重要的细胞器，故放在此节介绍。
一、细胞核
除成熟的筛管细胞外，所有活的植物细胞都有细胞核，其形状与大小因物种和细胞类型而有很大差异。分生组织细胞的核一般呈圆球状，占细胞体积的大部分。在已分化的细胞中，因有中央大液泡，核常呈扁平状，并贴近质膜。
(一)核的化学组成
细胞核主要由核酸和蛋白质组成，并含少量的脂类及无机离子等，其中蛋白质含量最高。在核酸中，DNA 含量常高于RNA 。核中的蛋白质可分为碱性蛋白和酸性蛋白两类。碱性蛋白质富含精氨酸、赖氨酸，而一般不含色氨酸。它本身带正电，可与带负电的DNA 双螺旋结合。染色质的主要组分就是DNA 与碱性蛋白质结合形成的核蛋白。与碱性蛋白质结合的DNA 不能行使转录功能，即基因被阻遏。酸性蛋白质带负电，富含天门冬氨酸和谷氨酸两种酸性氨基酸，一般还含色氨酸，这可与碱性蛋白质相区别。一般认为酸性蛋白质可解除碱性蛋白质对基因的阻遏作用，而且这种调控具有组织特异性。
DNA 在细胞核中的含量是很稳定的，而RNA 一般代谢快，其种类和含量有组织差异性。
(二)核的结构和功能
处于分裂间期的细胞核由核膜、染色体、核基质和核仁四部分组成。
1.核膜 核膜(nuclear membrane)由两层单位膜组成。外膜与内质网相连，在朝向胞质的外表面上有核糖体。核膜把核与胞质分隔开，其上有核孔(nuclear pore)。核孔是 由蛋白质构成的复杂结构，叫核孔复合体，它是核质进行物质、信息交换的主要通道。现在认为，核孔复合体是细胞核的独立结构，与核膜仅在结构上有联系。
组蛋白H 2A 、H 2B 、H 3和H 4每种两个结合在一起形成球状结构，盘绕在核粒周围的是DNA 。组蛋白H 1起连接作用。
2.染色体 染色质(chromatin)是细胞核中能被碱性染料着色的物质，是真核细胞在间期核中的DNA 、碱性蛋白、酸性蛋白及少量RNA 共同组成的线状复合体。在细胞分裂前，DNA 与组蛋白结合，并多次盘绕、超卷曲、折叠形成染色体(chromosome)。染色质和染色体是在细胞周期不同阶段可以互相转变的形态结构。碱性蛋白与DNA 形成染色质的基本结构单位——核小体(nucleosome)。每个核小体包括200碱基对(base pair,bp)的DNA 片断和8个组蛋白(即碱性蛋白)分子。在核小体的结构中，8分子组蛋白形成紧凑的小圆球，DNA 缠绕其上，各个核小体由一段DNA 片断(称作连接线)和一个组蛋白分子(H 1)相连(图1-9)。整个DNA 分子就形成多个核小体相串连的念珠状链。核小体念珠链进一步盘旋、折叠形成染色单体(chromatid)和染色体。从DNA 分子到形成染色体的过程中，其长度被压缩了800～1000倍。
图1-9 核小体结构模型
A.核小体包括146bp的DNA和由组蛋白构成的八聚体，每个八聚体包含二个H
2A、H
2
B、H
3
和H
4
构成的四聚体；
B.10nm的核小体阵列；
C. 10nm的核小体阵列进一步凝缩成30nm的螺线管结构
3.核基质核基质(nuclear matrix)是间期细胞核内，除去染色质和核仁之外的非染色或染色很浅的基质。其中除核仁、染色质及核糖体外，含有多种酶。当基质呈凝胶态时称核质(nucleoplasm)，呈液态时称核液(karyolymph)。核基质可为核内的代谢提供一个稳定的、良好的环境，为核内物质的运输和可溶性代谢产物提供必要的介质。
4.核仁细胞核有一到几个核仁(nucleolus)，一般呈圆球形，无界膜包围，电镜下可分出颗粒区和纤维区。核仁随细胞分裂周期有消失和重建过程。核仁可合成rRNA和蛋白质。
细胞核是生物遗传物质DNA存在与复制的场所，它控制着基因表达、生物遗传，调节着细胞的代谢、生长与发育。
二、叶绿体和线粒体
叶绿体(chloroplast)和线粒体(mitochondria)是植物细胞内两类能量转换细胞器，它们的形态特征主要是呈封闭的双层膜结构。尽管它们最初的能量来源不同，但却有着相似的基本结构，且以类似的方式合成A TP。
(一)质体和叶绿体
植物细胞特点之一就是具有双层膜的质体(plastid)。质体是由前质体(proplastid)分化发育而成的。主要有淀粉体、叶绿体和杂色体等。淀粉体(amyloplast)能合成和分解淀粉，内含有一个到几十个淀粉粒，可膨胀得很大。叶绿体含有叶绿素等色素，是光合作用的细胞器，其细微结构、化学组成和生理功能将在“光合作用”一章中作介绍。杂色体可能因含色素的不同而成黄色、橘红色等不同颜色，存在于花瓣、果实、根等各种不同的器官中。
因内外因素的不同，前质体可分化发育成不同的质体。不同的质体之间也可相互转化。如某些根经光照后可以转绿，这就是无色体或杂色体向叶绿体转化的外在表现。当果实成熟时，叶绿体又有可能因叶绿素的退色和类囊体结构的消失而转化为其它有色体。当某种已分化的组织脱分化为分生组织时，某些质体又可回复成前质体。
(二)线粒体
线粒体是进行呼吸作用的细胞器，呈球状、棒状或细丝状等，一般直径为0.5～1.0μm，长2μm左右，不同种类细胞中的线粒体数目相差很大，一般为100～3 000个。通常在代谢旺盛的细胞中线粒体数目较多，反之则较少。如衰老、休眠的细胞或缺氧环境下的细胞，其线粒体数目明显减少。细胞中的线粒体既可随细胞质的运动而运动，也可自主运动移向需要能量的部位。
质体的发育循环和不同质体间的转变图
线粒体由内、外两层膜组成。外膜(outer membrane)较光滑，厚度为5～7nm。内膜(inner membrane)厚度也为5～7nm，在许多部位，内膜向中心内陷，形成片状或管状的皱褶(图1-10)，这些皱褶被称为嵴(cristae)，由于嵴的存在，使内膜的表面积大大增加，有利于呼吸过程中的酶促反应。嵴的数目也可有很大差异，一般需要能量多的细胞，除线粒体数目较多外，嵴的数目也多。在线粒体内膜的内侧表面有许多小而带柄的颗粒，即ATP合成酶复合体，它是合成A TP的场所。 线粒体的内膜与外膜在化学成分上不同。外膜磷脂与蛋白质的重量比约为0.82，磷脂多，通透性相对大，有利于线粒体内外物质交流；内膜磷脂与蛋白质重量比约为0.27，为高蛋白质膜，功能较外膜复杂得多，含磷脂少，通透性小，可使酶系统存在于内膜中并保证其代谢正常进行。
图1-10 线粒体的结构模式图
线粒体内膜与外膜之间的空隙约为8nm，称为膜间空间(intermembrane space)，内含许多可溶性酶底物和辅助因子。内膜的内侧空间充满着透明的胶体状的基质(matrix)。基质的化学成分主要是可溶性蛋白质，还有少量DNA(但和存在于