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第一章植物细胞

19 世纪初，两位德国生物学家施莱登和施旺正式明确提出：一切生物，从单细胞到高等动、植物都是由细胞组成的，细胞是植物体和动物体的基本结构单位。

第一节细胞的基本特征

一、细胞的概念

细胞学说

／细胞是植物有机体的基本结构单位。

／细胞也是代谢和功能的基本单位。

／细胞还是有机体生长、发育的基础。

／细胞又是遗传的基本单位，具有遗传上的全能性。

原核细胞

／没有典型的细胞核：其遗传物质集中在某一区域，没有核膜包被。

／DNA 呈环状，不与或很少与蛋白质结合。

／没有以膜为基础的细胞器。

／细胞通常体积很小，直径为 0.2～10 ?m 不等。

由原核细胞构成的生物称原核生物。植物界（两界系统）中的细菌和蓝藻属于原核生物。

真核细胞

／具有典型的细胞核结构。

／基因组 DNA 为线状，并且与组蛋白结合。

／具有以膜为基础的多种细胞器。

／细胞较大，直径一般为 20-50 微米。

由真核细胞构成的生物称真核生物，高等植物和绝大多数低等植物均由真核细胞构成。

二、植物细胞的基本特征

（一）植物细胞的形态、大小

1.大小：一般 20-50 微米。

／特例：棉花种子的表皮毛细胞可长达 70mm，成熟的西瓜果实和番茄果实的果肉细胞，其直径约 1 mm，苎麻茎的纤维细胞长达 550 mm。

2.形状：球状体、多面体、纺锤形和柱状体等。

（二）植物细胞与动物细胞的主要区别

植物细胞有一些特有的细胞结构是动物细胞所没有的，如细胞壁、液泡、质体和胞间连丝等。有些动物细胞的结构，如中心粒，是植物细胞内不常见到的。

第二节植物细胞的基本结构和功能

／真核植物细胞由细胞壁、原生质体和后含物三大部分组成。

／原生质体是指活细胞中细胞壁以内各种结构的总称，是细胞内各种代谢活动进行的场所。包括细胞膜、细胞质、细胞核等。

／植物细胞中还常有一些贮藏物质和代谢产物称后含物。

一、原生质体

(一) 质膜（细胞膜）

（二）细胞质

1．细胞器

(1) 质体质体是植物细胞特有的细胞器。根据所含色素及结构的不同，可分为叶绿体、有色体与白色体三种。

○1叶绿体

叶绿体含有叶绿素、叶黄素和胡萝卜素三种色素，是主要进行光合作用的质体，其中叶绿素是主要的光合色素。

叶绿体的形状、数目和大小随不同植物和不同细胞而异。如衣藻有 1 个杯状的叶绿体；水绵细胞中有 1～4 条带状的叶绿体；高等植物细胞中叶绿体通常呈椭圆形或凸透镜形，数目较多，少者 20 个，多者可达 100 个以上，典型叶绿体其长轴 4～10µm，短轴 2～4µm。

叶绿体的超微结构

外膜、内膜

基粒类囊体（基粒片层）由单层膜所围成的扁圆状或片层状的囊称为类囊体。基粒类囊体扁圆状，垛叠而成基粒。

基质类囊体（基质片层）类囊体片层状，其内腔与相邻基粒的类囊体腔相通。

基质基质中有环状的 DNA 和核糖体，能合成自身的部分蛋白质。

②有色体(chromoplast) 有色体是仅含有类胡萝卜素与叶黄素等色素的质体。成熟的红、黄色水果如番茄、辣椒以及秋天叶色变黄主要因细胞中含有这类质体。有色体中还能积累脂类。花果等因有色体而具有鲜艳的红、橙色，吸引昆虫传粉，或吸引动物协助散布果实或种子。

③白色体白色体是不含任何色素，普遍存在于植物贮藏细胞中的一类质体，根据其贮藏物质的不同可分为三类：贮藏淀粉的称为造粉体，贮藏蛋白质的称为造蛋白体，而贮藏脂类的称为造油体。

（2）Mitochondria（线粒体）

线粒体的主要功能（内含环状 DNA、RNA 、核糖体、蛋白质、酶类、脂类、氨基酸等。线粒体具有遗传的半自主性）

（3）内质网内质网（endoplasmic reticulum，ER）

内质网是由一层膜围成的小管、小囊、或扁囊构成的一个网状系统。

内质网膜厚度约 5～6 nm，比质膜要薄的多，两层膜之间的距离只有 40 ~ 70 nm 。

内质网的膜与细胞核的外膜相连接，内质网内腔与核膜间的腔相通。同时，内质网也可与质膜相连，有的还随同胞间连丝穿过细胞壁，与相邻细胞的内质网发生联系，因此内质网构成了一个从细胞核到质膜，以及与相邻细胞直接相通的膜系统。

内质网主要有两种类型：

粗糙型内质网(rough endoplasmic reticulum，rER)，其特点是膜的外表面附有核糖体，主要功能是与蛋白质的合成、修饰、加工和运输有关。

光滑型内质网(smooth endoplasmic reticulum，sER)，它的主要特点是膜上无核糖体，它与脂类和糖类的合成关系密切，在分泌脂类物质的细胞中，常有较多的光滑型内质网。

（4）高尔基体(golgi apparatus)

高尔基体是与植物细胞的分泌作用直接相关的细胞器。它是意大利学者高尔基(C.Golgi) 于 1898 年在猫的神经细胞中首先发现的。

每个高尔基体一般由 4～8 个扁囊(或称潴泡 cisternae)平行垛叠而成。

每个扁囊由一层膜围成，中间是腔，边缘分枝成许多小管，周围有很多囊泡，它们是

由扁囊边缘“出芽”脱落形成的。

高尔基体常略呈弯曲状，一面凸，一面凹。

凸面又称形成面：附近有来自内质网的囊泡，接近凸面的扁囊的形态及染色性质与内质网膜相似。

凹面又称成熟面：扁囊膜的形态与化学组成很像质膜。高尔基体的形态结构高尔基体高尔基体功能

参与植物细胞中多糖的合成和分泌。细胞壁内非纤维素多糖在高尔基体内合成，包在囊泡内，囊泡运往质膜，囊泡膜与质膜融合，内含的多糖掺入到细胞壁中。

糖蛋白的合成、加工和分泌。

参加新细胞膜和新细胞壁的形成。参与新细胞膜和新细胞壁的形成

（5）溶酶体(lysosome)

单层膜包围的、富含多种水解酶的、具有囊泡状结构的细胞器。

一般为球形，直径0.2-0.8µm。溶酶体中含有多种水解酶，如酸性磷酸酶、核糖核酸酶、蛋白酶、脂酶等，它们可以分解所有生物大分子。

在平时由于溶酶体膜的限制，使这些水解酶和细胞质的其它组分隔开。当溶酶体的外膜破裂以后，其中的水解酶释放出来，造成各种化合物水解。

溶酶体（lysosome）的主要功能

①自溶作用(autolysis)。即溶解衰老与不需要的细胞，在植物发育进程中，有一些细胞会逐步正常地死亡，这是在基因控制下，溶酶体膜破裂，将其中的水解酶释放到细胞内，引起细胞自身溶解死亡，以利于个体发育，如导管。

②自体吞噬。吞噬细胞内一些衰老的细胞器或需要废弃的物质，进行消化、降解。

③正常的分解与消化。溶酶体可将细胞内吞进来的或细胞内储存的大分子分解消化，供细胞利用。

（6）液泡(vacuole)

成熟的植物细胞具有一个大的中央液泡，是植物细胞区别于动物细胞的一个显著特征。

液泡由一层液泡膜包围，其内充满了细胞液。

细胞液

细胞液是成分复杂的水溶液，其中溶有多种无机盐、氨基酸、有机酸、糖类、脂类、生物碱、酶、鞣酸、色素等复杂的成分。

细胞液成分随植物种类和细胞类型不同而有很大别。如甜菜根的液泡中含有大量蔗糖，许多果实的液泡中含有大量的有机酸，烟草的液泡中含有烟碱，咖啡中含有咖啡碱。有些细胞液泡中还含有多种色素，例如花青素等，可使花或植物茎叶等具有红、蓝、紫等色。

液泡的功能

维持细胞渗透压，导致细胞膨压产生，有助于保持细胞形态。

某些代谢中间产物的储藏场所。与植物的抗旱、耐盐性、抗寒性有关。

隔离有害物质，避免细胞受害。防御作用。

（7）圆球体(spherosome)

圆球体(spherosomes)又称油体，是在植物细胞中存在的一种细胞器与乙醛酸循环体连接。直径 0.1~1 微米，在电镜下圆球体为一半单位膜包围，内部可看到的细微结构。

其化学组成主要是脂类和蛋白质。脂类约占 40%。圆球体含有酸性水解酶，与溶酶体的性质相似，但它有聚集脂肪的功能。

（8）微体(microbody)

微体是由单层膜包被的圆球形小体，直径约 0.5～1.5 ?m，有时含有蛋白质晶体。

微体有两种类型：一种是过氧化物酶体 (peroxisome) ；另一种