第一章

植物細胞結構和功效

植物細胞的結構和功能第1頁第一節

植物細胞結構與組成

植物細胞的結構和功能第2頁第一節

植物細胞結構與組成一、細胞概述幾乎全部生物都是由細胞所組成，細胞是生物體結構和功效基本單位。(一)原核細胞和真核細胞區分

依據細胞進化程度，可將其分為兩大類型：

原核細胞(prokaryoticcell),

真核細胞(eukaryoticcell)。植物細胞的結構和功能第3頁第一節

植物細胞結構與組成植物細胞的結構和功能第4頁原核細胞和真核細胞比較

原核細胞真核細胞經典代表細菌和藍藻絕大多數單細胞生物與全部多細胞生物形態普通很小，直徑由0.2～10μm不等較大，直徑約10～100μm細胞核沒有只有一個裸露環狀DNA分子組成擬核體有顯著膜包裹，形成界限分明細胞核細胞質分化程度分化簡單，僅有核糖體高度分化，形成各種細胞器繁殖方式無絲分裂有絲分裂植物細胞的結構和功能第5頁第一節

植物細胞結構與組成(二)高等植物細胞特點1．植物細胞和動物細胞區分

植物細胞的結構和功能第6頁植物細胞和動物細胞比較

植物細胞動物細胞細胞壁有沒有液泡含有顯著中央大液泡無顯著中央大液泡葉綠體有沒有植物細胞的結構和功能第7頁第一節

植物細胞結構與組成2．植物細胞結構植物細胞的結構和功能第8頁第一節

植物細胞結構與組成二、原生質性質(一)原生質及其組成

原生質(protoplasm)為組成細胞生活物質，是細胞生命活動物質基礎。水(85%)蛋白質(10%)核糖(1.1%)有機物(13.5%)碳水化合物(0.4%)脂類(2%)無機物（1.5%）原生質植物細胞的結構和功能第9頁第一節

植物細胞結構與組成(二)原生質物理特征

1.有很大表面張力(surfacetension)，致使裸露原生質體和原生質特化部分普通呈球形。

2.含有粘性和彈性。原生質粘性高、彈性大植物，抗逆性強（對干旱、低溫抗性強）。

3.含有流動性。原生質流動在一定溫度范圍內隨溫度升高而加速，且與呼吸作用有親密聯絡。普通不超出0.1mm·s-1。植物細胞的結構和功能第10頁第一節

植物細胞結構與組成(二)原生質膠體特征

膠體(colloid)是物質一個分散狀態。凡能以1～100nm大小顆粒分散于另一個物質之中時，就可形成膠體。組成原生質生物大分子直徑符合膠體范圍，其水溶液必定含有膠體性質。原生質膠體主要特征有：

1.帶電性

2．親水性

3.擴大界面

4.凝膠作用

植物細胞的結構和功能第11頁第一節

植物細胞結構與組成1.帶電性

原生質膠體主要由蛋白質組成，蛋白質分子表面可形成一層帶電荷吸附層。在吸附層外又有一層帶電荷數量相等而符號相反較松馳擴散層。這么就在膠粒外面形成一個雙電層。

植物細胞的結構和功能第12頁第一節

植物細胞結構與組成2．親水性

蛋白質是親水化合物，在其表面能夠吸附一層很厚水合膜，因為水合膜存在，使原生質膠體系統愈加穩定。蛋白質是兩性電解質，在兩性離子狀態下，原生質含有緩沖能力，這對細胞內代謝有主要作用。

植物細胞的結構和功能第13頁第一節

植物細胞結構與組成3.擴大界面

原生質膠體顆粒體積即使大于分子或離子，但它們分散度很高，比表面積很大。有利于代謝過程中，對各種分子和離子吸附和富集，同時擴大了各種生化反應活動場所。植物細胞的結構和功能第14頁第一節

植物細胞結構與組成4.凝膠作用溶膠(sol)是液化半流動狀態，近似流體性質。凝膠(gel)有一定結構和彈性半固體狀態膠體。溶膠和凝膠是膠體存在兩種狀態。植物細胞的結構和功能第15頁第一節

植物細胞結構與組成溶膠和凝膠在一定條件下可經過凝膠作用或溶膠作用以相互轉化。

溶膠凝膠凝膠作用溶膠作用植物細胞的結構和功能第16頁第一節

植物細胞結構與組成(三)原生質液晶性質

液晶態(liquidcrystallinestate)是物質介于固態與液態之間一個狀態，它現有固體結構規則性，又有液體流動性；在光學性質上象晶體，在力學性質上象液體。從微觀來看，液晶態是一些特定分子在溶劑中有序排列而成聚集態。

液晶態與生命活動息息相關。比如膜流動性是生物膜具液晶態主要特征。

植物細胞的結構和功能第17頁第二節細胞壁結構與功效

植物細胞的結構和功能第18頁第二節細胞壁結構與功效

細胞壁(cellwall)是植物細胞所特有，具一定彈性和硬度，

在細胞質膜之外并界定細胞形狀復雜結構。

植物細胞的結構和功能第19頁第二節細胞壁結構與功效一、細胞壁結構和化學組成(一)細胞壁結構特點

經典細胞壁是由胞間層(intercellularlayer)，初生壁(primarywall)、有細胞還含有次生壁(secondarywall)所組成。

植物細胞的結構和功能第20頁第二節細胞壁結構與功效初生壁次生壁胞間層植物細胞的結構和功能第21頁第二節細胞壁結構與功效(二)細胞壁化學組成

組成細胞壁成份中，90%左右是多糖，10%左右是蛋白質、酶類以及脂肪酸等。細胞壁中多糖主要是纖維素、半纖維素和果膠類，它們是由葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖醛酸等聚合而成。次生細胞壁中還有大量木質素。①胞間層(中膠層）：果膠質②初生壁：纖維素，半纖維素，果膠質，蛋白質③次生壁：纖維素，半纖維素，木質素，果膠質植物細胞的結構和功能第22頁第二節細胞壁結構與功效1.纖維素(cellulose)

是細胞壁主要成份，它是由1000～10000個β-D-葡萄糖分子以β-1,4-糖苷鍵相連無分支長鏈。這些纖維素分子鏈都含有相同極性，排列成立體晶格狀，可稱為分子團，又叫微團(micella)。微團組合成微纖絲(microfibril)，微纖絲又組成大纖絲(macrofibril)，因而纖維素這種結構非常牢靠，使細胞壁具高強度和抗化學降解能力。

植物細胞的結構和功能第23頁第二節細胞壁結構與功效植物細胞的結構和功能第24頁第二節細胞壁結構與功效2.半纖維素(hemicellulose)是指除纖維素和果膠物質以外，溶于堿細胞壁多糖類總稱。它在化學結構上與纖維素沒相關系。半纖維素結構比較復雜。不一樣起源半纖維素，它們成份也各不相同。有由一個單糖縮合而成，如聚甘露糖和聚半乳糖。有由幾個單糖縮合而成，如木聚糖、阿拉伯糖、半乳聚糖等。半纖維素在纖維素微纖絲表面及它們之間，彼此緊密而非共價健連接在一起。所以，它們覆蓋在微纖絲之外并經過氫鍵將微纖絲交聯成復雜網格，形成細胞壁內高層次上結構。

植物細胞的結構和功能第25頁第二節細胞壁結構與功效3.果膠物質(pecticsubstances)也是細胞壁組成成份。胞間層基本上是由果膠物質組成，使相鄰細胞粘合在一起。果膠物質是半乳糖醛酸組成多聚體。植物細胞的結構和功能第26頁第二節細胞壁結構與功效

果膠物質依據其結合情況及理化性質，可分為三類：

果膠酸(pecticacid)是由約100個半乳糖醛酸經過α-1，4鍵連接而成直鏈。果膠酸是水溶性，易與鈣起作用生結果膠酸鈣凝膠。

果膠(pectin)是半乳糖醛酸酯及少許半乳糖醛酸經過α-1，4-糖苷鍵連接而成長鏈高分化合物

原果膠果膠分子量在25000～50000之間，每條鏈含200個以上半乳糖醛酸殘基。果膠能溶于水，存在于中膠層和初生壁中，甚至存在于細胞質或液泡中植物細胞的結構和功能第27頁第二節細胞壁結構與功效4.木質素(lignin)不是多糖，是由苯基丙烷衍生物單體所組成聚合物，在木本植物成熟木質部中，其含量達18%～38%，主要分布于纖維、導管和管胞中。

植物細胞的結構和功能第28頁5.蛋白質與酶

細胞壁中最早被發覺蛋白質是伸展蛋白(extensin)，它是一類富含羥脯氨酸糖蛋白(hydroxyprolinerichglycoprotein,HRGP)，大約由300個氨基酸殘基組成，這類蛋白質中羥脯氨酸(Hyp)含量尤其高，普通為蛋白質30%～40%。其它含量較高氨基酸是絲氨酸(Ser)、纈氨酸、蘇氨酸、組氨酸和酪氨酸等。伸展蛋白中氨基酸次序有特征性結構單位為：

Ser-Hyp-Hyp-(x)-Hyp-Hyp植物細胞的結構和功能第29頁

迄今已在細胞壁中發覺數十種酶，大部分是水解酶類，其余則多屬于氧化還原酶類。比假如膠甲酯酶、酸性磷酸酯酶、過氧化物酶、多聚半乳糖醛酸酶等。

6.礦質

細胞壁礦質元素中最主要是鈣.據研究,壁中Ca2+濃度遠遠大于胞內,預計為10-5～10-4mol·L-1，所以細胞壁為植物細胞最大鈣庫。鈣調素(calmodulin,CaM)在細胞壁中也被發覺，如在小麥細胞壁中已檢測出水溶性及鹽溶性兩種鈣調素。

植物細胞的結構和功能第30頁第二節細胞壁結構與功效

(四)細胞壁形成植物細胞的結構和功能第31頁第二節細胞壁結構與功效

(四)細胞壁形成與細胞壁形成相關細胞器是:

內質網

高爾基體

微管植物細胞的結構和功能第32頁（三）細胞壁形成

細胞壁形成是各種細胞器配合作用結果。新細胞壁形成開始于細胞分裂晚后期或早期。細胞分裂時，在兩組染色體之間，也就是在母細胞赤道板面上，有許多大小不一分泌囊泡(secretoryvesicles)不規則地匯聚在一塊，這些小囊泡是由高爾基體和內質網分泌而形成，其中富含組成細胞壁各種糖類，它們借助與細胞赤道板垂直方向上存在微管運動，逐步整齊地排列成片，組成成膜體(phragmoplast)。成膜體中囊泡膜相互融合與連接形成細胞質膜，其中內含物連成一體組成細胞板，這是雛形中層結構。

植物細胞的結構和功能第33頁植物細胞的結構和功能第34頁第二節細胞壁結構與功效二、細胞壁功效1.支持作用：2．運輸通道：3．保護作用：4．參加各種代謝活動：

植物細胞的結構和功能第35頁第二節細胞壁結構與功效二、細胞壁功效

1.支持作用：細胞壁可增加植物機械強度，充當植物骨架。

植物細胞的結構和功能第36頁第二節細胞壁結構與功效二、細胞壁功效

2．運輸通道：細胞壁允許離子、低分子量蛋白質和多糖等小分子通行無阻，而大分子或微生物等被屏蔽于其外。故細胞壁對細胞間物質運輸含有調整作用。

植物細胞的結構和功能第37頁第二節細胞壁結構與功效二、細胞壁功效

3．保護作用：初生細胞壁中寡糖素能誘導植物抗毒素(phytolaxin)形成，還對其它生理過程有調整作用。在植物抵抗病蟲害中起作用?？墒怪参锂a生過敏性死亡，使得病原物不能深入擴散。還有防御和抗病抗逆功效。

植物細胞的結構和功能第38頁第二節細胞壁結構與功效二、細胞壁功效

4．參加各種代謝活動：細胞壁中酶類參加細胞壁高分子合成，轉移及水解，細胞外物質輸送到細胞內以及防御作用等。

植物細胞的結構和功能第39頁第二節細胞壁結構與功效二、細胞壁功效另外:細胞壁參加了植物與根瘤菌共生固氮相互識別以及共同完成侵染作用；細胞壁中多聚半乳糖醛酸酶可能參加了砧木和接穗之間嫁接過程中識別反應。總之，高等植物細胞壁主動參加各種代謝活動包含細胞生長、分化、細胞識別及抗病抗逆機制等方面。植物細胞的結構和功能第40頁第二節細胞壁結構與功效三、胞間連絲當細胞板還未完全形成時，有局部原生質絲(約400nm)存留在未完全合并小囊泡之間，隨即便成為兩個子細胞管狀聯絡孔道稱胞間連絲(plasmodesma)，胞間連絲能夠看作是兩個細胞原生質膜突出而連成一個管狀結構。

胞間連絲可使相鄰細胞原生質及其內溶物相互交換，也可進行信息傳遞。

植物細胞的結構和功能第41頁第二節細胞壁結構與功效三、胞間連絲

植物細胞的結構和功能第42頁第三節

生物膜結構與功效

植物細胞的結構和功能第43頁第三節

生物膜結構與功效

一、生物膜概念：

生物膜(biomembrane)是指組成細胞全部膜總稱。按所處位置分為：

質膜（原生質膜）：指細胞質外面一層膜。

內膜（內膜系統)是指真核細胞內由膜分隔而形成含有連續功效系統，主要指核膜、內質網、高爾基體及細胞質中各種囊泡，而質膜、液泡膜以及溶酶體膜等則是內膜系統活動產物。

植物細胞的結構和功能第44頁第三節

生物膜結構與功效

二、生物膜化學組成與特點

膜脂(約占25%-40%,組成脂雙分子層)膜蛋白(約占60%-75%,與脂類鑲嵌成膜)

膜糖(約占5%,與蛋白質和脂類結合)

無機離子植物細胞的結構和功能第45頁第三節

生物膜結構與功效

二、生物膜化學組成與特點

不一樣膜成份比列不一樣，尤其是蛋白質和脂類比列不一樣:肝細胞細胞膜:蛋白質/脂類=1.0-1.4紅血細胞細胞膜:1.5-4.0內質網膜:0.7-1.5線粒體內膜:3.6線粒體外膜:1.2葉綠體片層膜:0.8功效越復雜膜，其蛋白質含量越高，需說明是，因為脂類分子體積比蛋白質分子小得多，所以生物膜中脂類分子數目總是遠多于蛋白質分子數目。如在一個含50%蛋白質膜中,大約脂類分子與蛋白質分子比為50∶1。這一百分比關系反應到生物膜結構上，就是脂類以雙分子層組成生物膜基本結構，而蛋白質分子則“鑲嵌”于其中。植物細胞的結構和功能第46頁第三節

生物膜結構與功效

(一)膜蛋白生物膜中蛋白質約占細胞蛋白總量20%～30%，它們或是單純蛋白質,或是與糖、脂結合形成結合蛋白。依據它們與膜脂相互作用方式及其在膜中排列部位，能夠大致地將膜蛋白分為兩類：外在蛋白與內在蛋白。

外周蛋白內部蛋白嵌入蛋白埋藏蛋白植物細胞的結構和功能第47頁第三節

生物膜結構與功效

(二)膜脂組成生物膜脂類主要是復合脂類(complexlipids)，都含有極性“頭部”和非極性“尾部”，是兩性分子。磷脂(phospholipid)糖脂(glycolipid)硫脂(sulpholipid)植物細胞的結構和功能第48頁第三節

生物膜結構與功效

(三)膜糖

生物膜中糖類主要分布于原生質膜外單分子層。這些糖是不超出15個單糖殘基所連接成具分支低聚糖鏈(寡糖鏈)，它們大多數與膜蛋白共價結合，少部分與膜脂結合，分別形成糖蛋白和糖脂。

植物細胞的結構和功能第49頁第三節

生物膜結構與功效

三、生物膜結構模型關于生物膜分子結構有許多假說與模型，下面介紹三種最有代表性模型。單位膜模型

流動鑲嵌模型板塊鑲嵌模型植物細胞的結構和功能第50頁第三節

生物膜結構與功效

(一)單位膜模型(unitmembranemodel)認為膜含有由蛋白質——脂質——蛋白質組成三層結構。即兩排脂層分子層尾尾相對組成一個膜單位層。

電子光密度大電子光密度小脂類蛋白質植物細胞的結構和功能第51頁第三節

生物膜結構與功效

(二)流動鑲嵌模型（1972年由Singer和Nicolson提出），其關鍵點:1.生物膜母體是類脂雙分子層.2.膜蛋白是球蛋白,是嵌合在膜中.3.膜含有不對稱性.4.膜具液晶態結構,有流動性.5.膜是經常處于不停更新之中.植物細胞的結構和功能第52頁(二)流動鑲嵌模型

植物細胞的結構和功能第53頁圖1-7細胞膜結構植物細胞的結構和功能第54頁第三節

生物膜結構與功效

(三)板塊鑲嵌模型：板塊鑲嵌模型(platemosaicmodel)由賈因(M.K.Gain)和懷特(White)在1977年提出。

植物細胞的結構和功能第55頁第三節

生物膜結構與功效

三、生物膜主要功效1.按室分工2.反應場所3.吸收功效4.識別功效植物細胞的結構和功能第56頁第三節

生物膜結構與功效

1．按室分工，細胞膜系統不但把細胞與外界環境隔開，而且把細胞內空間分隔成許多微小區域，即形成各種細胞器，從而使細胞生命活動有了適當分工，并有條不紊地進行。植物細胞的結構和功能第57頁第三節

生物膜結構與功效

2．反應場所，細胞內生化反應含有特異性、高效性和連續性。一些生理生化過程在膜上進行，確保了整個代謝路徑高效而有序。如光合作用光能吸收和電子傳遞、呼吸作用電子傳遞及氧化磷酸化過程。

植物細胞的結構和功能第58頁第三節

生物膜結構與功效

3．吸收功效，生物膜含有選擇透性，即有選擇地進行物質交換。它控制著細胞及各種細胞器物質吸收與轉移。

植物細胞的結構和功能第59頁第三節

生物膜結構與功效

4．識別功效，質膜上多糖鏈分布于其外表面，如似“觸角”一樣能夠識別外界物質，并可接收外界某種剌激或信號，使細胞作出對應反應。

植物細胞的結構和功能第60頁第四節

植物細胞亞微結構與功效

一、細胞核1.結構:核普通呈圓球狀（分生組織細胞）或呈扁平狀（有大液泡細胞）。

核膜染色質基質核仁外膜內膜植物細胞的結構和功能第61頁第四節

植物細胞亞微結構與功效

一、細胞核

植物細胞的結構和功能第62頁第四節

植物細胞亞微結構與功效

一、細胞核2.功效：1）是細胞遺傳信息合成和復制場所。2）是代謝調控中心。植物細胞的結構和功能第63頁第四節

植物細胞亞微結構與功效

二、葉綠體1.結構：呈橢圓形被膜（雙層：內膜、外膜）類囊體（間質類囊體、基粒類囊體）基質植物細胞的結構和功能第64頁第四節

植物細胞亞微結構與功效

二、葉綠體1.結構：植物細胞的結構和功能第65頁第四節

植物細胞亞微結構與功效

二、葉綠體2.功效：光合作用場所。植物細胞的結構和功能第66頁第四節

植物細胞亞微結構與功效

三、線粒體1.結構：呈圓形棒狀結構。外膜（選擇性小）被膜內膜（選擇性大，有ATP酶）基質植物細胞的結構和功能第67頁第四節

植物細胞亞微結構與功效

三、線粒體1.結構：植物細胞的結構和功能第68頁第四節

植物細胞亞微結構與功效

三、線粒體2.功效：呼吸作用場所。植物細胞的結構和功能第69頁第四節

植物細胞亞微結構與功效

四、內質網

1.結構：是膜網狀系統，由雙層單位膜平行排列組成層狀膜體。粗糙內質網光滑內質網

內質網(endoplasmicreticulum,ER)是交織分布于細胞質中膜層系統，通?？烧技毎は到y二分之一左右。內質網大部分呈膜片狀，由兩層平行排列單位膜組成，膜厚約5nm，也有內質網呈管狀，另外，在兩層膜空間較寬地方內質網則呈囊泡狀。植物細胞的結構和功能第70頁第四節

植物細胞亞微結構與功效

四、內質網1.結構：植物細胞的結構和功能第71頁第四節

植物細胞亞微結構與功效

四、內質網2.功效：1）合成場所。粗糙內質網上核糖體是蛋白質合成場所，而光滑內質網參加糖蛋白寡糖鏈和脂類合成。

2）是細胞間通訊與傳遞系統。3）是物質運輸通道。內質網形成了一個細胞內運輸和貯藏系統。它還可經過胞間連絲，成為細胞之間物質與信息傳遞系統。另外，由內質網合成造壁物質參加了細胞壁形成。

4）分隔作用。內質網充滿了整個細胞質，將細胞質分隔成許多室，使各種細胞器均處于相對穩定環境中，有序地進行各自代謝活動。植物細胞的結構和功能第72頁第四節

植物細胞亞微結構與功效

五、高爾基體1.結構：是碟形體，由幾層扁平泡囊或束隔組成。植物細胞的結構和功能第73頁第四節

植物細胞亞微結構與功效

五、高爾基體2.功效：

1）物質集運2）生物大分子組裝3）參加細胞壁形成4）分泌物質植物細胞的結構和功能第74頁2.高爾基體功效(1)物質集運

蛋白質合成后輸送到高爾基體暫時貯存、濃縮，然后再送到相關部位。運輸過程可能是：內質網→高爾基體→高爾基體小泡→液泡(分泌液泡)。

植物細胞的結構和功能第75頁圖1-15經由高爾基體物質集運

A.木糖葡萄糖集運B.果膠多糖集運植物細胞的結構和功能第76頁(2)生物大分子裝配

高爾基體也參加一些物質合成或生物大分子裝配。它利用單糖和含硫單糖合成多糖和含硫多糖，是許多多糖生物合成地點。在合成糖蛋白或糖脂類碳水化合物側鏈時，高爾基體也起一定作用，很可能糖蛋白中蛋白質先在核糖體上合成，然后再在高爾基體中把多糖側鏈加上去。植物細胞的結構和功能第77頁(3)參加細胞壁形成

在植物細胞中，高爾基體一個主要作用是參加細胞板和細胞壁形成。比如，組成細胞壁糖蛋白就是經高爾基體加工，由高爾基體小泡運輸到細胞質膜，然后小泡與質膜融合，把內含物釋放出來，沉積于細胞壁后形成。

(4)分泌物質

高爾基體除分泌細胞壁物質外，還分泌各種其它物質。

植物細胞的結構和功能第78頁第四節

植物細胞亞微結構與功效

六、溶酶體1.結構：單層包被球形體，由被膜和基質組成。內含各種酸性水解酶類囊泡狀細胞器。溶酶體內含有酸性磷酸酶、核糖核酸酶、糖苷酶、蛋白酶和酯酶等幾十種酶。

2.功效：1）消化作用；溶酶體中水解酶能分解蛋白質、核酸、多糖、脂類以及有機磷酸化合物等，進行細胞內消化作用。2）吞噬作用；溶酶體經過吞噬等方式消化、溶解部分因為損裂而喪失功效細胞器和其它細胞質顆?；蚯秩肫潴w內細菌、病毒等，所得產物可被再利用。3）自溶作用。在細胞分化和衰老過程中，溶酶體可自發破裂,釋放出水解酶,把不需要結構和酶消化掉,這種自溶作用在植物體中是很主要。

植物細胞的結構和功能第79頁第四節