第一節植物細胞第一頁，共二十五頁，2022年，8月28日(一)細胞的發現及其結構研究間史

1665年英國人Hook.R用改進的顯微鏡觀察軟木的結構,發現了許多小方格,命名為細胞”cell”.第二頁，共二十五頁，2022年，8月28日(二)細胞學說

由于Hooke.R發現了軟木的基本組成單位細胞,引起了人們對動植物顯微結構的廣泛興趣,英國人Grew.N和意大利人MalpighiM分別在1760年和1761年發表了植物體結構的報道,形成了”一切生物體都是由細胞組成”的概念,為十九世紀”細胞學說”的創立打下了堅實的基礎.

細胞學說(celltheory)是由德國植物學家SchleidenMJ和動物學物學家SchwannT于1838~1839年提出的,其主要內容是:1細胞是所有生物的結構單位

2細胞是生物體的功能單位

3細胞來源于細胞,都是由細胞分裂或融合產生的,是生物體的生殖單位.

當然,隨著科學技術的發展,人們對生物和生命的認識逐漸趨于完善,對生物結構和功能的認識更加深入.已經發現了比細胞更小的結構,并具有獨立的特殊功能.如:非細胞形態的病毒和枝原體.

第三頁，共二十五頁，2022年，8月28日一植物細胞的大小和形狀細胞的大小:直徑為幾個微米的細菌,藍藻~直徑為幾個厘米的鳥類卵細胞(如:鴕鳥蛋).2細胞的形狀:長紡錘形第四頁，共二十五頁，2022年，8月28日二細胞生命活動的物質基礎___原生質原生質概念:組成細胞的生活物質稱為原生質(protoplasm),它是細胞生命活動的物質基礎.(一)原生質的組成元素大量元素:CHON約占全重的90%;

少量元素:SPNaCaKClMgFe等;

微量元素:BaSiVMnCoCuMo等.

組成原生質的化合物水和無機物有機物:蛋白質protein

核酸nucleicacid

脂類lipid

糖類saccharide

維生素vitamin

激素hormone

抗生素antibiotic>99%第五頁，共二十五頁，2022年，8月28日(二)原生質的膠體性質和新陳代謝原生質的性質:是半透明、不均勻的、具有一定粘度和彈性的親水膠體.

原生質中水溶液是介質,均勻分散其中的大分子顆粒為分散質.

含水量很多、近于液態的原生質稱為凝膠.

含水量很少,膠粒連接成網狀,水溶液分散在膠粒網中,近于固態的原生質稱凝膠.同化作用:生活的原生質從環境中吸收水分、空氣以及營養物質,經過一系列復雜的生理生化作用,合成為構成原生質本身的物質,成為同化作用(anabolism,assimilation).異化作用:原生質中的某些物質,不斷地分解成為簡單的物質并釋放出能量供生命活動需要的過程叫異化作用(catabolism,dissimilation).新陳代謝:植物體內一系列的同化(合成)與異化(分解)作用總稱為新陳代謝

(metabolism).第六頁，共二十五頁，2022年，8月28日三植物細胞的基本結構__透視圖電鏡下的葉肉細胞植物細胞顯微結構立體圖

細胞壁(cellwall)細胞膜(cellmembrane)

細胞質(cytoplasm)植物細胞原生質體(protoplasm)細胞器(organelle)

細胞核(nucleus)第七頁，共二十五頁，2022年，8月28日洋蔥表皮細胞洋蔥表皮細胞細胞核第八頁，共二十五頁，2022年，8月28日細胞質、原生質、原生質體原生質體：細胞中包括細胞膜在內的所有有生命和無生命物質總稱。原生質：細胞內有生命物質的總稱，是物質的概念。細胞質：是組成細胞的一個形態結構單位。1880年由Hanstein

提出，Hooke看見的cell是小室之意，后來發現了原生質，對細胞的認識就不同于Hooke時期了。但由于細胞一詞的出現較原生質體早，故沿用至今。第九頁，共二十五頁，2022年，8月28日(一）細胞膜cellmembrane）

細胞膜(cellmembrane):又稱質膜(plasmamembrane,plasmalemma).是包圍原生質體表面的一層膜,它將細胞與外界分開.細胞內還有構成各種細胞器的膜,稱為細胞內膜.相對于內膜,質膜又稱外周膜.外周膜和細胞內膜統稱為生物膜(biomembrane).

質膜厚約80?,普通光鏡下可依據生理功能、染料吸附和顯微操作來證明它的存在;電子顯微鏡下,用鋨酸固定的樣品,可以看到質膜有黑—白—黑三個層次,內外層為電子致密層,均厚約25?,中間透明層厚約25~35?.

質膜的分子結構模型:

糖蛋白糖脂外在蛋白脂質雙分子層內在蛋白外在蛋白流動的脂類雙分子層中鑲嵌著球蛋白按二維結構排列組成的脂類雙分子層是生物膜的”構架”,可像清油般的流動.蛋白質分子鑲嵌脂質雙分子層的表面或嵌入其內,稱為外在蛋白(易于提取)和內在蛋白(不易提取);有時膜外表面還有糖脂和糖蛋白;膜的兩側是不對稱的.這樣的膜又稱為單位膜.1972年,JonSinger和GarthNicolson提出的流體鑲嵌模型第十頁，共二十五頁，2022年，8月28日質膜的功能(1~2)

質膜為細胞的生命活動提供相對穩定的內環境;細胞與周圍環境發生的一切聯系和反應,都要通過質膜.質膜的主要功能如下.物質的跨膜運輸物質出入細胞必須通過細胞質膜.質膜對物質的通透有高度的選擇性,以確保細胞內各種生物化學反應有序地進行.物質通過質膜的途徑有:簡單擴散、促進擴散、主動運輸、胞飲作用、吞噬作用、胞吐作用等.信號轉換從細胞外信號轉換為細胞內信號并與相應的生理生化反應偶聯的過程叫做細胞信號轉導(signaltransduction).質膜上接受信號的各種受體蛋白,與外來信號結合后,受體的構想發生改變,移動到質膜的內側,通過某些膜上和細胞內的中介成分,引發一系列反應產生第二信,激活一些酶的活性,促進各種生理生化反應,調節生命活動.

第二信使細胞內各種生化反應信號受體接受轉導感應膜第十一頁，共二十五頁，2022年，8月28日質膜的功能(3~4)細胞識別

細胞對同種或異種細胞的辨認叫細胞識別(cellrecognition).

細胞通過表面的特殊受體與另一細胞的信號物質分子選擇性的相互作用,導致細胞內一系列生理生化變化,最后產生整體的生物效應.許多重要的生命活動都與細胞識別有關,如:

雌蕊柱頭與花粉間的相互識別,決定能否成功受精;植物根系與根瘤菌間的識別,決定能否形成根瘤.纖維素合成和微纖絲的組裝質膜上有呈蓮座狀的纖維素合成酶復合體(cellulosesynthetasecomplex),細胞內供應合成纖維素所須的葡萄糖基,在膜上纖維素合成酶的作用下,微纖絲延長伸展.第十二頁，共二十五頁，2022年，8月28日(二)細胞質和細胞器細胞質:真核細胞質膜以內、細胞核以外的部分稱為細胞質(cytoplasm),

在細胞質基質中有細胞器和后含物(ergasticmaterial)等.細胞器:細胞內具有特定結構和功能的亞細胞結構.包括9大類如下:胞質運動:生活細胞的基質在細胞內經常流動的現象叫胞質運動

(cytoplasmicstreaming).質體線粒體核糖核蛋白體內質網高爾基體液泡溶酶體和圓球體微體微管細胞器第十三頁，共二十五頁，2022年，8月28日1質體plastid

質體是植物細胞特有的、合成和累積同化產物的細胞器,動物、細菌、藍藻和真菌都沒有質體.

依據不同的分類標準,將質體分成三大類:*根據光合作用能力可將質體分為光合質體和非光合質體;*根據質體的顏色將質體分為:白色體(leukoplast)有色體(chromoplast)葉綠體(chloroplast)造粉體（amyloplast)蛋白質體(proteinplast)造油體elaioplast)質體顏色不同儲藏物不同*這些不同類型的質體都是由前質體（proplastid）發育而來的。從這個意義上講，質體又可分為前質體和成熟質體。第十四頁，共二十五頁，2022年，8月28日（1）前質體proplastid分布：存在于合子、分生組織（根端、莖端）細胞中。形態結構：球形，直徑小（0.4~1.0μm），外有雙層膜包裹，內部結構簡單。基質中有少量的類囊體、小泡和質體小球，少量的DNA，RNA，核糖體和可溶性蛋白。當細胞分化時，前質體逐漸轉化為其它質體。第十五頁，共二十五頁，2022年，8月28日第十六頁，共二十五頁，2022年，8月28日生活細胞中的葉綠體植物生活細胞中的葉綠體第十七頁，共二十五頁，2022年，8月28日(3)有色體、白色體及質體的相互轉換有色體是缺乏葉綠素而含有類胡蘿卜素的質體.存在于許多果實(如番茄、辣椒、草莓、柑桔等)、花(毛茛、卷丹、旱金蓮)、根(胡蘿卜、紅薯)、枝條和葉中,使之表現為紅色、黃色和橙黃色.白色體

是不含可見色素的質體,存在于根(馬鈴薯、紅薯)、種子的胚和少數植物葉子的表皮細胞之中.其中:*造粉(質)體:是無色、儲藏淀粉的質體,是植物細胞內碳水化合物的臨時倉庫,當可溶性單、雙糖數量過細胞代謝利用的程度時,就合成淀粉,

儲存在造粉體中;當植物需要可溶性糖時,又可將淀粉水解為單糖,供細胞生命活動之用.*造蛋白體(蛋白質體):是儲藏蛋白質的質體.分布于分生組織、表皮和根冠等細胞之中.*造油體:儲存脂類物質的白色體.第十八頁，共二十五頁，2022年，8月28日2線粒體(mitochondrion)

線粒體是進行呼吸作用的主要細胞器，是細胞內的“動力工廠”，儲藏在糖、脂肪、蛋白質等營養物質中的能量在線粒體中經氧化磷酸化作用轉化為細胞可以利用形式的化學能——ATP，一部分以熱能的形式失。分布所有的真核細胞內。形態多種多樣，但光學鏡下呈線狀或粒狀，故名線粒體。數量1~300個/細胞。大小直徑：0.5~1.0（~2.0~4.0）μm，長2~3（7~14）μm。結構借助于染料詹那斯綠B（JanusgreenB）可以在光學顯微鏡下觀察到線粒體。電子顯微鏡下其內部結構為：外膜內膜DNA嵴電子傳遞體核糖體基質C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+38ATP線粒體及胞基質第十九頁，共二十五頁，2022年，8月28日第二十頁，共二十五頁，2022年，8月28日4內質網（endoplasmicreticulum,縮寫ER）定義：是由一層膜圍成的小管、小囊或扁囊構成的一個網狀系統。是Porter等1952年在雞胚成纖維細胞的細胞質內質部位首次發現的網狀系統，由此得名。類型：*粗糙型內質網（rER）：膜的外表面有核糖體，主要功能是蛋白質的合成、修飾、加工和轉移。*光滑型內質網（sER）：膜上沒有核糖體，與脂類、糖類的合成密切相關。

功能：*制造（rER）、包裝和運輸（Ser）代謝產物；*是許多細胞器的來由源；*具生化分室的作用。核糖核蛋白體膜胞基質細胞核形成面成熟面質膜細胞壁分泌小泡rER高爾基體ER的膜與核膜相連，ER內腔與核膜間的腔相通。第二十一頁，共二十五頁，2022年，8月28日5高爾基體（Golgibody，dictyosome，Golgiapparatus）定義：意大義學者Golgi于1898年在貓的神經細胞中發現了一疊由平滑的單位膜圍成的扁平囊狀物，命名為高爾基體。植物細胞的高爾基體是分散的，動物細胞中若干個扁囊堆聚集在一起。每個高爾基體一般由1~8個扁囊（或小池、潴泡）平行排列在一起形成扁囊堆。囊的直徑1~3μm，厚約0.014~0.02μm。結構：高爾基體扁囊由一層膜圍成，中間是腔，邊緣常分支成許多小管，周圍有許多“出芽”脫落形成的囊泡。高爾基體略呈彎曲狀，一面凹，一面凸。凹面叫成熟面maturingface，有分泌小泡產生，凸面叫形成面，常與內質網相聯系。功能：多糖合成，糖蛋白的合成、加工和分泌。一般說來，在生長和分泌活動旺盛的細胞內，高爾基體的數量較多。形成面成熟面鳳仙花莖皮層細胞中的高爾基體（楊世杰，1985）第二十二頁，共二十五頁，2022年，8月28日6液泡系（vacuome）定義：細胞內由膜包圍的小泡、囊泡（vesicle）、和液泡（vacuole）都屬于液泡系，包括液泡、溶酶體、微體等。成熟的植物細胞有一個中央大液泡，占據細胞總體積的90%，是區別于動物細胞的顯著特征之一。（一）液泡：細胞中由單層單位膜包圍的、內含復雜水溶液（細胞液cellsap）的細胞器。植物細胞內液泡的大小、形狀和數目差異很大。分生組織細胞的液泡小、數量多，隨著細胞生長和分化，小液泡合并成大液泡，成熟細胞內含有幾個大液泡，甚至只有一個中央大液泡。

*液泡的發生：與內質網和高爾基體有關。莖尖和根尖分生組織細胞中有許多來源于高爾基體附近的內質網分泌的小型原液泡（provacule），具有溶酶體性質，成為高爾基體—內質網—溶酶體系統（GERL）。隨著細胞的生長和分化，原液泡相互融合、自體吞噬和水合作用，不斷擴大形成液泡乃至中央大液泡。*液泡的功能：滲透調節、物質積累與移動、參與多種新成代謝、隔離有害物質、防御作用。洋蔥根尖細胞的液泡演化過程第二十三頁，共二十五頁，2022年，8月28日（二）溶酶體（Iysosome）和圓球體（spherosome）溶酶體定義：是內含多種水解酶的具有囊泡狀結構的細胞器，主要由高爾基體和內質網出芽生成。形態和大小差異很大，一般為球形，直徑0.2~0.8μm。含有60多種水解酶，其中酸性磷酸酶為特有酶。溶酶體功能：*正常消化。將細胞內吞進來的或儲存的大分子分解消化，供細胞利用。*自體吞噬。吞噬細胞內一些老化的細胞器或需要廢棄的物質，進行消化、降解。*自溶作用。細胞衰老時，在基因的控制下，溶酶體膜破裂，水解酶

圓球體:

是半單位膜細胞器，除含水解酶以外,還含有脂肪酶,能積累脂肪。油料種子中含量多。

（三）微體（microbody）

是單層膜包裹的圓形小體，直徑0.5μm，包括過氧化物酶體（