植物学笔记 ——原- 副本

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1838—1839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，形状多样，与其功能相适应。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。是原生质体的分泌结构

①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。

②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。

③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

④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。

⑤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。

①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。

②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