植物细胞超微结构

第二节 细胞壁的结构与功能
三、细胞壁的功能 1. 维持细胞形状，控制细胞生长；
2．物质运输与信息传递通道； 3．防御与抗性——保护作用； 4．代谢与识别功能。
第二节 细胞壁的结构与功能
三、细胞壁的功能 1.维持细胞形状，控制细胞生长：细胞
壁可增加植物的机械强度，充当植物的 骨架。
第三节 细胞壁的结构与功能
与模型，下面介绍三种最有代表性的模 型。
单位膜模型 流动镶嵌模型 板块镶嵌模型
第三节 生物膜的结构与功能
(一) 单位膜模型(unit membrane model)认为膜具有由蛋白质——脂质——蛋白质构成的
第一节 植物细胞概述
（一）原核细胞和真核细胞比较
原核细胞 真核细胞
典型代表
形态
细胞核 细胞质分化程 度 繁殖方式
细菌和蓝藻
一般很小，直径由 0.2～10μm不等
没有细胞核，只有一个 裸露的环状DNA分子构成 的拟核体
分化简单，仅有核 糖体
无丝分裂
绝大多数单细胞生物 与全部多细胞生物
较大，直径约10～ 100μm
生物的单体所构成的聚合物，在木本植物成熟 的木质部中，其含量达18%～38%，主要分
布于纤维、导管和管胞中。
第二节 细胞壁的结构与功能
5.蛋白质与酶 细胞壁中最早被发现的蛋白 质是伸展蛋白(extensin)，它是一类富含 羟脯氨酸的糖蛋白(hydroxyproline rich glycoprotein，HRGP)，大约由300个氨 基酸残基组成，这类蛋白质中羟脯氨酸 (Hyp)含量特别高，一般为蛋白质的 30%～40%。其它含量较高的氨基酸是 丝氨酸(Ser)、缬氨酸、苏氨酸、组氨酸 和酪氨酸等。
子表面可形成一层带电荷的吸附层。在吸附层外又有 一层带电荷的数量相等而符号相反的较松驰的扩散层。 这样就在胶粒外面形成一个双电层。
(二)原生质的胶体特性
2．亲水性 蛋白质是亲水化合物，在其表面可
以吸附一层很厚的水合膜，由于水合膜 的存在，使原生质胶体系统更加稳定。 蛋白质是两性电解质，在两性离子状态 下，原生质具有缓冲能力，这对细胞内 代谢有重要作用。
2．植物细胞的结构
二、原生质的性质
(一)原生质及其组成
原生质(protoplasm)为构成细胞的生 活物质，是细胞生命活动的物质基础。
水(85%)
蛋白质(10%)
原 生 有机物(13.5%) 质
核糖(1.1%) 碳水化合物(0.4%) 脂类(2%)
无机物（1.5%）
(二)原生质的物理特性
1. 有很大的表面张力(surface tension) 即液体 表面有自动收缩到最小的趋势，致使裸露的原生 质体和原生质的特化部分一般呈球形。 2.具有粘性和弹性。原生质粘性高、弹性大的 植物，抗逆性强。 3.具有流动性。原生质的流动在一定温度范围 内随温度的升高而加速，且与呼吸作用有密切的 联系。
第一章 植物细胞生理
教学大纲要求
第一章 植物细胞的结构与功能(2学时)
1．教学基本要求
通过本章学习，掌握植物细胞的主要结构和功能特点，明确植物细
胞是有机体的结构单位，又是进行生命活动的功能单位。利用植物学中
植物细胞的形态结构与功能的已有知识，只讲有关生理的过程，并简介
植物细胞的基因表达。
2．教学内容
第三节 生物膜的结构与功能
(三)膜糖
生物膜中的糖类主要分布于原生质膜 的外单分子层。这些糖是不超过15个单 糖残基所连接成的具分支的低聚糖链(寡 糖链)，它们大多数与膜蛋白共价结合， 少部分与膜脂结合，分别形成糖蛋白和 糖脂。
第三节 生物膜的结构与功能
三、生物膜的结构模型 关于生物膜的分子结构有许多假说
（自学） 第五节 胞间联丝 第六节 植物细胞基因表达
第一节 植物细胞结构与功能
一、高等植物细胞的特点
几乎所有的生物都是由细胞所构成， 细胞是生物体结构和功能的基本单位。 (一)原核细胞和真核细胞区别
根据细胞的进化程度，可将其分为两大类型：
原核细胞(prokaryotic cell)； 真核细胞(eukaryotic cell)。
第三节 细胞壁的结构与功能
三、细胞壁的功能 4．代谢与识别功能：细胞壁中的酶类
参与细胞壁高分子合成，转移及水解， 细胞外物质输送到细胞内以及防御作用 等。
第三节 细胞壁的结构与功能
三、细胞壁的功能
另外:细胞壁参与了植物与根瘤菌共生 固氮的相互识别以及共同完成侵染作用； 细胞壁中的多聚半乳糖醛酸酶可能参与 了砧木和接穗之间嫁接过程中பைடு நூலகம்识别反 应。总之，高等植物细胞壁积极参与各 种代谢活动包括细胞的生长、分化、细 胞识别及抗病抗逆机制等方面。
有明显的膜包裹，形 成界限分明的细胞核
高度分化，形成多种 细胞器
有丝分裂
(二)高等植物细胞结构特点
1．植物细胞和动物细胞区别
1.植物细胞和动物细胞比较
细胞壁 液泡 叶绿体
植物细胞
动物细胞
有
具有明显的中 央大液泡
有
没有
无明显的中央 大液泡
没有
图1-2 植物细胞结构图解
植物细胞结构图
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图1-1 种子植物 各种形状的细胞
细胞壁的亚显微结构图解
S1 次生壁外层； S2 次生壁中层； S3 次生壁内层；
CW1 初生壁； ML 胞间层
第二节 细胞壁的结构与功能
一、细胞壁的结构 典型的细胞壁是由胞间层
(intercellular layer)，初生壁 (primary wall)、有的细胞还具有 次生壁(secondary wall)所组成。
果胶(pectin) 是半乳糖醛酸酯及少量半乳糖醛酸 通过α-1，4-糖苷键连接而成的长链高分化合物
原果胶 果胶分子量在25000～50000之间，每条 链含200个以上的半乳糖醛酸残基。果胶能溶于水，存 在于中胶层和初生壁中，甚至存在于细胞质或液泡中
第二节 细胞壁的结构与功能
4.木质素(lignin)不是多糖，是由苯基丙烷衍
第二节 细胞壁的结构与功能
3.果胶物质(pectic substances)也是细胞 壁的组成成分。胞间层基本上是由果胶 物质组成的，使相邻的细胞粘合在一起。 果胶物质是半乳糖醛酸组成的多聚体。
第二节 细胞壁的结构与功能
果胶物质根据其结合情况及理化性质， 可分为三类：
果胶酸(pectic acid) 是由约100个半乳糖醛酸通 过α-1，4键连接而成的直链。果胶酸是水溶性的，易 与钙起作用生成果胶酸钙的凝胶。
第三节 生物膜的结构与功能
第三节 生物膜的结构与功能
一、生物膜的概念： 生物膜(biomembrane)是指构成细胞的所有膜的总称。 按所处位置分为：
质膜（原生质膜） 内膜（内膜系统)是指真核细胞内由膜分隔而形成的具有连续
功能的系统，主要指核膜、内质网、高尔基体及 细胞质中各种囊泡，而质膜、液泡膜以及溶酶体 膜等则是内膜系统活动的产物。
液晶态与生命活动息息相关。比如膜的流动
性是生物膜具液晶态的重要特性的缘故。
第二节 细胞壁的结构与功能（自学）
细胞壁(cell wall)是植物细胞所特 有的，具一定弹性和硬度， 在细胞质膜 之外并界定细胞形状的复杂结构。
细胞壁的结构与功能（自学）
一、细胞壁的结构 二、细胞壁的化学组成 三、细胞壁的形成 四、细胞壁的功能
第二节 细胞壁的结构与功能
二、细胞壁化学组成 构成细胞壁的物质，主要成分
是90%左右的多糖和10%左右的 蛋白质以及酶类、脂肪酸等
第二节 细胞壁的结构与功能
胞间层:果胶质 初生壁:果胶质、纤维素、半纤维素 次生壁:果胶质、纤维素、半纤维素、木质素
第二节 细胞壁的结构与功能
1.纤维素(cellulose) 是细胞壁的主要成分，
第一节 植物细胞的结构与组成
第二节 细胞壁的结构与功能（自学）
第三节 生物膜的结构与功能
第四节 植物细胞亚微结构与功能（自学）
（叶绿体与线粒体分别在光合作用和呼吸作用中讲解）
第五节 植物细胞的基因表达
3．主要知识点与重点
①主要知识点：原生质性质，生物膜的结构与功能。
②重点：原生质性质。
第一节 植物细胞结构与功能 第二节 细胞壁（自学） 第三节 生物膜 第四节 植物细胞的亚微结构与功能
三、细胞壁的功能 2．物质运输与信息传递通道：细胞壁
允许离子、低分子量的蛋白质和多糖等小 分子通行无阻，而大分子或微生物等被屏 蔽于其外。故细胞壁对细胞间物质的运输 具有调节作用。
第三节 细胞壁的结构与功能
三、细胞壁的功能
3．保护作用：初生细胞壁中的寡糖 素能诱导植物抗毒素(phytolaxin)的形成， 还对其它生理过程有调节作用。在植物抵 抗病虫害中起作用。可使植物产生过敏性 死亡，使得病原物不能进一步扩散。还有 防御和抗病抗逆的功能。
体状态的胶体。 溶胶和凝胶是胶体存在的两种状态。
(二)原生质的胶体特性
溶胶和凝胶在一定条件下可通过凝 胶作用或溶胶作用以相互转化。
凝胶作用
溶胶
凝胶
溶胶作用
5.吸胀作用 胶体具有强大的吸水能力， 凝胶吸水膨胀的现象，称吸胀作用。
(三)原生质的液晶
液晶态(liquid crystalline state)是物质介于 固态与液态之间的一种状态，它既有固体结构 的规则性，又有液体的流动性；在光学性质上 象晶体，在力学性质上象液体。从微观来看， 液晶态是某些特定分子在溶剂中有序排列而成 的聚集态。
第三节 生物膜的结构与功能
二、生物膜的化学组成与特点 膜脂(约占25%-40%,构成脂双分子层) 膜蛋白(约占60%-75%,与脂类镶嵌成膜 ) 膜糖(约占5%,与蛋白质和脂类结合)
第三节 生物膜的结构与功能
二、生物膜的化学组成与特点
不同的膜成分的比列不同,特别是蛋白质和脂类的 比列不同:
肝细胞的细胞膜:
蛋白质/脂类=1.0-1.4
红血细胞的细胞膜:
1.5-4.0
内质网膜:
0.7-1.5
线粒体内膜:
3.6
线粒体外膜:
1.2
叶绿体片层膜:
0.8
第三节 生物膜的结构与功能
(一)膜蛋白 外周蛋白 内部蛋白
嵌入蛋白 埋藏蛋白
第三节 生物膜的结构与功能
(二)膜脂 构成生物膜的脂类主要是复合脂类
(complex lipids) 。 磷脂(phospholipid) 糖脂(glycolipid) 硫脂(sulpholipid)
(二)原生质的胶体特性
胶体(colloid)是物质的一种分散状态。凡能以 1～100nm大小的颗粒分散于另一种物质之中时， 就可形成胶体。构成原生质的生物大分子直径 符合胶体范围，其水溶液必然具有胶体的性质。 1.带电性 2.亲水性 3.扩大界面 4.凝胶作用
5.吸胀作用
(二)原生质的胶体特性
1.带电性 原生质胶体主要由蛋白质组成，蛋白质分
(二)原生质的胶体特性
3.扩大界面 原生质胶体颗粒的体积虽然大于分子
或离子，但它们的分散度很高，比表面 积很大。有利于代谢过程中，对各种分 子和离子的吸附和富集，同时扩大了各 种生化反应活动场所。
(二)原生质的胶体特性
4.凝胶作用 溶胶(sol)是液化的半流动状态，近
似流体的性质。 凝胶(gel)有一定结构和弹性的半固
第三节 细胞壁的结构与功能
第二节 细胞壁的结构与功能
2.半纤维素(hemicellulose)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。它 在化学结构上与纤维素没有关系。半纤维素的结 构比较复杂。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 维素微纤丝的表面及它们之间，彼此紧密而非共 价健的连接在一起。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 细胞壁内的高层次上的结构。
它是由1000～10000个β-D-葡萄糖分子以 β-1,4-糖苷键相连的无分支的长链。这些纤 维素分子链都具有相同的极性，排列成立体 晶格状，可称为分子团，又叫微团(micella)。 微团组合成微纤丝(microfibril)，微纤丝又 组成大纤丝(macrofibril)，因而纤维素的这
种结构非常牢固，使细胞壁具高强度和抗化 学降解的能力。
第二节 细胞壁的结构与功能
6.矿质 细胞壁的矿质元素中最重要的是钙。 据研究，壁中Ca2+ 浓度远远大于胞内， 估计为10-5～10-4mol·L-1，所以细胞壁为 植物细胞最大的钙库。钙调素 (calmodulin，CaM)在细胞壁中也被发 现，如在小麦细胞壁中已检测出水溶性 及盐溶性两种钙调素。