1.1植物细胞的结构和功能

第一节植物细胞的结构和功能

一、植物细胞的概念

自然界的生物有机体，除了病毒和类病毒外，都是由细胞构成的。细胞是植物体结构和执行功能的基本单位。

1665年英国科学家胡克发现细胞（Cell）。德国人施莱登和施旺共同创立了细胞学说。

细胞可分为两大类型：原核细胞和真核细胞。原核细胞有细胞结构，但没有典型的细胞核；真核细胞具有被膜包围的细胞核和多种细胞器。

二、植物细胞的形状和大小

（一）植物细胞的形状

植物细胞的形状是多种多样的，有球形或近球形、长筒状、长纺锤形、长柱形、星形等不规则形状。细胞形状的多样性，反映了细胞形态与其功能相适应的规律。

（二）植物细胞的大小

植物细胞的大小差异悬殊。最小的支原体细胞直径为0.1μm；绝大多数的细胞体积都很小。

三、细胞生命活动的物质基础

构成细胞的生活物质称为原生质，它是细胞结构和生命活动的物质基础。

组成原生质的化学元素主要是碳、氢、氧、氮等4种，约占全重的90%；其次有少量硫、磷、钠、钙、钾、氯、镁、铁等，约占全重的9%；此外还有极微量的元素，如钡、硅、矾、锰、钴、铜、锌、钼等。

组成原生质的化合物可分为无机物和有机物两类。无机物主要是水，此外还有CO2和O2等气体、无机盐以及许多离子态的元素等。有机物主要有蛋白质、核酸、脂类、糖类和极微量的生理活性物质等。

四、植物细胞的基本构造

植物细胞包括细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核等部分，其中细胞膜、细胞质和细胞核总称为原生质体。

（一）细胞壁

1．细胞壁的结构细胞壁是植物细胞所特有的结构。细胞壁结构大体分为三层：胞间层、初生壁和次生壁。

2．细胞壁的变化次生壁常因有其他物质填入，使细胞壁的性质发生角质化、木栓化、木质化、矿质化，以适应一定的生理机能。

3．细胞壁特殊结构纹孔和胞间连丝。由于纹孔和胞间连丝的存在，细胞之间可以更好地进行物质交换，从而将各个细胞连接成为一个整体。

4．细胞壁的功能：保护原生质体，减少蒸腾，防止微生物入侵和机械损伤等；支持和巩固细胞的形状；参与植物组织的吸收、运输和分泌等方面的生理活动；在

细胞生长调控、细胞识别等重要生理活动中也有一定作用。

（二）细胞膜（质膜）

1．组成与结构质膜主要由脂类物质和蛋白质组成，此外还有少量的糖类以及微量的核酸、金属离子和水。质膜厚约7.5～10nm，是有横断面上呈现“暗-明-暗”三条平行带组成的单位膜。

2．流动镶嵌模型即脂质双分子层构成膜的骨架，蛋白质分子结合在脂质双分子层的内外表面、嵌入脂质双分子层或者贯穿整个双分子层。膜及其组成物质是高度动态的、易变的。

3．生物膜构成细胞的膜种类很多，除质膜外，还包括细胞内膜，如核膜和各种细胞器的膜，这些膜通称为生物膜。

4．功能质膜起着屏障作用，维持稳定的细胞内环境，可调节和选择物质的通过，有选择地使物质通过或排出废物；质膜具有胞饮作用、吞噬作用和胞吐作用。

（三）细胞质

细胞膜以内，细胞核以外的原生质统称为细胞质。细胞质包括胞基质和细胞器。

1．胞基质

概念：又称基质、透明质等，是在电子显微镜下也看不出有特殊结构的细胞质部分。

组成：胞基质的化学成分含有水、无机盐、溶于水中的气体、糖类、氨基酸、核苷酸等小分子物质，也含有蛋白质、核糖核酸等一些生物大分子。

功能：是细胞器之间物质运输和信息传递的介质；是细胞代谢的重要场所；不断为各类细胞器行使功能提供必需的营养和原料，并使各种细胞器及细胞核之间保持着密切关系。

2．细胞器

概念：细胞质的基质内具有一定形态、结构和功能的小单位，称为细胞器。

（四）细胞核

1．类型细胞核是细胞的重要组成部分，是细胞的控制中心。间期细胞核和分裂期细胞核。

2．结构细胞核多为卵圆形或球形，埋藏在细胞质中，细胞核的结构可分为核膜、核仁和核质三部分。

3．功能贮存和复制DNA，合成和向细胞转运RNA；形成细胞质的核糖体亚单位；控制植物体的遗传性状，通过指导和控制蛋白质的合成而调节控制细胞的发育。

五、植物细胞的繁殖

（一）无丝分裂

无丝分裂也称直接分裂。分裂时，核仁先分裂为两部分，接着细胞核拉长，中间凹陷，最后缢断为两个新核，同时细胞质也分裂为两部分，并在中间产生新的细胞器，形成两个新细胞。

（二）有丝分裂

1．概念也称间接分裂，是植物营养细胞最普遍的一种分裂方式，由于分裂过程中有纺锤丝出现，故称有丝分裂。

2．过程有丝分裂过程比较复杂，是一个连续的过程，划分为下述五个时期。

间期：细胞核变大，染色质呈染色丝，出现RNA的合成和DNA的复制，同时蓄积细胞分裂所必需的原料和能量。

前期：染色丝变成染色体，核膜、核仁逐渐消失，出现纺锤丝。

中期：染色体的着丝点有规律地排列在细胞中部的赤道板上，形成纺锤体。

后期：染色单体从着丝点处断开，纺锤丝收缩，将染色单体分别拉向细胞两极。

末期：染色体变成染色丝，核膜、核仁重新出现，细胞质一分为二，纺锤丝收缩集结于赤道板上并形成细胞板，接着产生初生壁，形成两个新细胞。

3．意义通过有丝分裂形成的子细胞的染色体数目与母细胞相同，由于染色体是遗传物质的载体，因此，每一子细胞就有着和母细胞同样的遗传性，从而使代和亲代之间保持了遗传的稳定性。

（三）减数分裂

减数分裂的过程与有丝分裂基本相似。所不同的是，减数分裂包括了连续两次的分裂，但染色体只复制一次，这样，一个母细胞经过减数分裂可以形成四个子细胞，每个子细胞染色体数目只有母细胞的一半，因此，这种分裂叫做减数分裂。

复习思考：

1．简述植物细胞的基本构造和特殊构造。

2．简述细胞膜的组成、结构及功能。

3．简述植物细胞有丝分裂各时期的特点及其重要意义。

4．有丝分裂与减数分裂相比有哪些主要区别？

5．什么叫减数分裂？有何重要意义？

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