植物学 第二节 植物细胞的基本结构

《植物学 第二节 植物细胞的基本结构》由会员分享，可在线阅读，更多相关《植物学 第二节 植物细胞的基本结构（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第二节 植物细胞的基本结构 植物体是由细胞组成的，植物的生命活动也是通过细胞的生命活动实现的。 单细胞植物由一个细胞构成一个个体，一切生命活动（如生长、发育、繁殖等）都由一个细 胞来完成。多细胞植物，尤其高等植物的个体是由许多大小、形态各不相同的细胞组成的。 不同的细胞在植物体中具有特殊的功能和作用，完成着植物的生长发育，完成着复杂的生命 活动。这些不同类型的细胞即是相互联系、相互配合、协调一致，体现着植物的整体性，又 是相互独立，各有其特性，这种相对独立性和整体性的矛盾统一是多细胞植物体的主要特征 之一。一、植物细胞的形状和大小 普通的植物细胞都是很微小的，大部分是无法用肉眼看到的，要借助于

2、显微镜才能进行观察， 甚至有些植物的细胞即使在高倍镜下也只能看到其轮廓。不同种类的细胞，大小差别悬殊。现知最小的的细胞是枝原体（mycoplasm）,其直径仅有 O.lum。一般高等植物细胞的大小，从10um到100um,但也有少数植物的细胞体积很大， 甚至用肉眼就可看到，如西红柿、西瓜的果肉细胞，其直径可达1mm以上；更有甚者，苎 麻的纤维细胞，其长度可达550mm。通常认为细胞的自然形态（如单独生活时）为一种近乎圆球状的结构。然而在多细胞植物体 中，由于细胞是各类组织中的组成成分，彼此紧密地排列在一起，于是，由于细胞间的相互 挤压而呈不规则的多面体，一般为近十四面体。细胞的形态是由其自身的

3、遗传性及它所承担的生理功能来决定的，充分体现着形态与功能的 相互统一。如叶片中的栅栏组织，是植物光合作用的主要组织形式，组织内含有大量叶绿体。 其形状为长柱形，与叶表面呈垂直排列，从而扩大了叶的光合表面积，有利于光合吸收及气 候交换；而输导组织的细胞多为长筒形，与器官的纵轴平行排列，从而有利于水分和养分的 运输。应该指出：伴随着植物的生长、发育及细胞的分化，细胞在形态、大小等方面都将发生相应 的变化。二、植物细胞的基本结构 植物体内的各类细胞虽然在形态、大小及功能上各具特色，但其基本结构是一致的。（一）原生质及其主要组成：什么是原生质（protoplasm）?原生质是指细胞内具有生命活动的物质

4、。它是细胞生命活动 的物质基础。1. 原生质的化学组成： 原生质的化学组成是非常复杂的，更由于它是生活物质，不断地进行代谢活动，所以组成成 分也在不断地变化，而且不同类型以及不同发育时期的细胞，其原生质的化学组成也各不相 同。但是，所有细胞的原生质却有着相似的基本组成。组成原生质的物质大体上可分为两大类：（ 1 ）无机物： 原生质中含量最多的无机物是水，可占细胞总重的60-90，在成熟种子中，原生质含水量 约为 10-14。离开了水，细胞就无法生存。除水之外，原生质中还有溶于水中的气体，如氧气、二氧化碳等，盐类以及许多呈离子状态 的元素，如 He、 Cu、 Zn、 Mn、 K、 Na、 Cl

5、等。（ 2）有机物： 原生质中最主要、最重要的有机成分是以蛋白质、核酸为主的复合体，又称 核蛋白体， 此外还有类脂及数量不等的后含物，如各种贮藏物质-淀粉、蛋白质、脂肪等，和其它代谢 物。 蛋白质（protein）：原生质中蛋白质的含量很高，可达总干重的60%以上，是构成原生质 的一大类极其重要的高分子有机化合物，其分子量常在10.000以上。关于蛋白质的分子结构将在生化课中详细介绍，在此不再赘述。 在细胞中蛋白质并非独立存在，而是常与其它物质的分子或离子结合。所以在细胞的许多结 构中都普遍地含有蛋白质。在所有生活细胞内，都存在一类特殊而又重要的蛋白质，叫做酶（enzyme）。酶是细胞 内各种

6、生理生化反应的有机催化剂，可根据不同的要求加快其反应速度，起着调节、控制细 胞生命活动的重要作用。一般情况下，一种酶只能催化一种反应。因此，细胞内存在许多不 同的酶，分布在细胞内特定的位置上，从而使各种复杂的生理生化反应能同时在细胞中有条 不紊的进行。 核酸（nucleic acid）：所有生活细胞都含有核酸。一般核酸与蛋白质结合形成核蛋白（蛋 白体）。细胞在幼期时，核酸的含量很高，随着细胞的衰老，伴着蛋白质含量的减少而下降。 核酸是细胞内又一大类分子量极高的有机化合物，其化学结构极其复杂，（详情见生理生化 课的内容介绍）。核酸不仅是重要的遗传物质，而且还是细胞生命的主要物质基础之一。根据核酸

7、所含糖的不同，可分为核糖核酸（ribonnucleic acid，缩写RNA）和脱氧核糖核酸 （deoxyrbonnucleic acid，缩写DNA）。一般情况下，DNA主要存在于细胞核中，是构成染 色体的遗传物质;RNA则主要存在于细胞质中，对蛋白质的合成起有重要的控制作用。 脂类（lipid）：是一大类脂肪性物质，难溶于水。脂类在细胞中有的可作为结构物质，如磷脂与蛋白质结合便构成质膜及其它各种被膜（核膜、 质体被膜、液泡膜等） ; 有的则形成角质、栓质、蜡质而参与细胞壁的构成。还有的在细胞 生理上有活跃的作用，如胡萝卜素、维生素A等。 糖类（saccharide）：是细胞光合作用的同化产

8、物，是细胞生命活动所需能量的主要来源， 同时又是构成细胞原生质及细胞壁等的重要组成。细胞中最重要的糖是单糖、双糖及多糖。关于这些糖的结构、性质以及在细胞中的作用将在 植物生理学中加以详细介绍。原生质除上述四大类有机物外，还含有含量极微而生理作用极大的有机物质为细胞，乃至整 个植物有机体正常生活必不可少的。一般将其统称为生理活跃物质，主要有维生素（vitamin）、激素（hormone）、抗菌素（antibiotic） 等。2. 原生质的物理性质： 概括之，原生质是具有粘度和弹性，比重略大于水，半透明的，不均匀的亲水胶体。 何为亲水胶体？以原生质为例，其主要成分是蛋白质、核酸等生物大分子。这些大

9、分子形成 直径为 1-500nm 大小的颗粒，分散在原生质所含的水溶液中，并在其表面形成一层水膜， 从而为物质交换和许多生化反应的进行创造了条件。在此组合形式里，原生质的水溶液为介 质，而大分子颗粒均匀地分散在其中，称为分散质。这样存在的分散质和介质便构成胶体。 又由于大分子颗粒能吸收许多水，故称亲水胶体。但由于原生质是生活物质，可随生存条件的改变呈现不同的存在状态。当细胞生命活动旺盛 时，原生质含有80%以上的水分，呈半流动性，近乎液态，称为溶胶; 而当水分减少，如干 燥的种子，含水量仅有15%，原生质近于固态，称为凝胶，其细胞生理活性降到最低程度。但当种子萌发，大量吸水后，原生质又从凝胶转

10、为溶胶，生理活性逐渐增强，直至旺盛。3. 原生质的新陈代谢： 原生质的基本特征是新陈代谢和具有生命现象。新陈代谢就是原生质内的某些物质不断进行 同化与异化、合成与分解，使物质与能量相互地转化。同化作用是异化作用的基础，而异化 作用又是同化作用的必备条件，二者分别包括了一系列的合成与分解的生化反应，共同构成 了原生质的新陈代谢。(二)植物细胞的基本结构 植物细胞的基本结构，包括细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核四部分。细胞壁是包被在植物 细胞外的特有结构，以区别于动物细胞。细胞膜、细胞质与细胞核均由原生质转化而来，总 称原生质体(protoplast)。现将植物细胞的基本结构概括如下：胞间层细胞壁

11、初生壁 次生壁(或无)核膜 细胞 细胞核 核仁 质体 原生质体 核液 线粒体 染色质 内质网 细胞膜 高尔基体 细胞质 细胞器 溶酶体 胞基质 核糖体 液泡圆球体微体1.原生质体(protoplast)：原生质体是指单个细胞内的原生质。它是细胞生活的主体，是细胞最主要、也是最重要的部 分，细胞的一切代谢活动都在此进行。( 1 )细胞核( nucleus)： 细胞核是生活细胞中最重要、最显著的结构，是细胞的控制中心。 细胞核的形态： 在生物界，除最低等的蓝藻和细菌外，几呼所有的生活细胞都含有细胞核。 通常每一个植物细胞中仅含有一个细胞核，但也有一些植物细胞中，可以含有2 个以上的细 胞核。细胞核

12、在细胞中的形状、大小及位置随着植物的生长而相应发生改变。在幼年细胞中，细胞核的体积较大，直径约7-10um,在细胞中所占比例较大，一般位于细胞的中央，形状多呈球形；在成熟细胞中，细胞核的直径一般为 35-50um， (个别例外，如 苏铁的卵核，其直径可达1mm,肉眼可见)，在细胞中所占比例小，并随着中央液泡的形成， 被挤向一侧，靠近细胞壁，其形状也改变为半球形、瓶状等形式。 细胞核的结构与功能：细胞核的结构随着细胞周期的改变而相应地变化，细胞周期(cell cycle)可分为分裂期(division phase)和间期(interphase)。在光镜下观察可见，间期核的结构，一般可以分为 核膜

13、(nuclear membrane)、核仁(nucleolus)及核质(nucleoplasm)三个部分：A. 核膜：核膜包被在细胞核的外围，与细胞质紧密接触。 核膜为双层膜结构，是由内膜与外膜二层单位膜组成，其中内膜较厚，外膜较薄，在外膜的 外侧分布有核糖体。核膜上分布有核孔(nuclear pore)。据测算，一般高等植物细胞核上约有3000多个核孔。核 孔是细胞核与细胞质之间进行物质交换的通道，但并非完全自由地通过，而受某些机制控制。 核膜具选择透性，可允许盐类、糖类、多肽及分子量较低的蛋白质，如核酸酶、组蛋白、精 蛋白等物质通过。所以核膜的功能就是控制细胞核与细胞质之间物质的交流。B.

14、 核仁：位于核内，一般为一个，也有的具有几个。形状为球形小体。其大小随细胞的生 理状态而变化，细胞代谢活动旺盛，核仁就大; 代谢活动缓慢，核仁就小。核仁的折光率较 强，故在光学显微镜下常呈亮点。核仁的嗜硷性较强，可被硷性染料，如番红、地衣红等染 色。核仁是细胞核合成、贮藏RNA的场所，是形成核蛋白体的亚单位。由此可见核仁的重要性。C. 核质：核膜以内，核仁以外的均匀透明的胶态物质。核质经硷性染料染色后，着色重的部分为染色质(chromatin),而着色浅或不着色的部分称 为核液(karyolymph)。染色质呈颗粒状，细丝状或结成网状而分散在核液中。当细胞进行 分裂时，染色质聚合成染色体(ch

15、romosome)。染色质的主要分是DNA和蛋白质，它是细胞中遗传物质存在的主要形式。 细胞核的功能：主要有以下几点。a. 储存、复制及传递遗传信息，在细胞遗传中起重要作用 ;b. 控制细胞中蛋白质的合成;c. 调节、控制细胞内的各项生理活动，物质代谢的途径，从而 指导细胞的生长、发育和 遗传。故称细胞核为细胞的控制中心。关于细胞核的主要功能，可用很多实验方法去证实，常用的方法是采用伞藻。这种植物生活 在海水中，整个植物体由一个细胞组成，分伞帽和伞柄两部分，细胞核位于伞柄基部的 假根内。具体实验如下： 此实验证实了要形成一个再生伞帽所需的信息是存在于细胞核中。但必须了解，细胞核并不 是储存形成

16、生物所有性状信息的唯一场所，有的信息就贮存在细胞质中，如形成某些作物雄 性不育的信息。( 2)细胞质( cytoplasm)： 细胞质是原生质体中除细胞核以外的原生质。在细胞质与细胞壁、细胞核及液泡相接触的地 方都有膜结构的形成，其外表有质膜包被而与细胞壁分隔，在里面包裹着细胞核而与核膜相 连，与液泡间则有液泡膜存在。细胞质可进一步分为胞基质(cytolpasm matrix)与细胞器(organelle)。 关于细胞质，主要从3 方面进行介绍：第一个方面：关于细胞质膜(又称细胞膜、质膜)(cell membrane) 质膜位于生活细胞质原生质体的外表，将细胞内的原生质体与其细胞壁分隔开来。 质膜的成分主要是磷脂和蛋白质，其次还有少量的多糖、微量的核酸、金属离子及水。 质膜的结构属单位膜(unie membra