【正文】 壁外層； S2 次生壁中層； S3 次生壁內(nèi)層； CW1 初生壁； ML 胞間層 細胞在初生壁內(nèi)產(chǎn)生次生壁 (二 ) 細胞壁的化學組成 構(gòu)成細胞壁的成分中， 90%左右是多糖 ， 10%左右是蛋白質(zhì)、酶類以及脂肪酸等 (表 13)。 (三 ) 原生質(zhì)的液晶性質(zhì) 液晶態(tài) (liquid crystalline state)物質(zhì)介于 固態(tài)與液態(tài)之間的一種狀態(tài) ，它既有 固體 結(jié)構(gòu)的 規(guī)則性 ，又有 液體 的 流動性 ；在 光學性質(zhì) 上像 晶體 ，在 力學性質(zhì) 上像 液體 。 膠體有兩種存在狀態(tài)，即 溶膠 (sol)和 凝膠 (gel)。 (二 ) 原生質(zhì)的膠體特性 膠體 (colloid)是物質(zhì)的一種分散狀態(tài)。 原核細胞與真核細胞的區(qū)別 區(qū)別 原核細胞 真核細胞 大小 1~10μm 10~100μm 細胞核 無核膜 有雙層的核膜 染色體 形狀 環(huán)狀 DNA分子 線性 DNA分子 數(shù)目 一個基因連鎖群 2個以上基因連鎖群 組成 DNA裸露或結(jié)合少量蛋白質(zhì) DNA同組蛋白和非組蛋白結(jié)合 DNA序列 無或很少有重復序列 有重復序列 基因表達 RNA和蛋白質(zhì)在同一區(qū)間合成 RNA核中合成和加工；蛋白質(zhì)細胞質(zhì)合成 細胞分裂 無絲分裂 (amitosis) 有絲 分裂和 減數(shù) 分裂， 內(nèi)膜 無獨立的內(nèi)膜 有，分化成各種細胞器 鞭毛構(gòu)成 鞭毛蛋白 微管蛋白 光合與呼 吸酶分布 質(zhì)膜 線粒體和葉綠體 核糖體 70S（ 50S+30S） 80S（ 60S+40S） 營養(yǎng)方式 吸收，有的進行光合作用 吸收，光合作用，內(nèi)吞 細胞壁 肽聚糖、 pro、脂多糖、脂蛋白 纖維素（植物細胞） 圖 12 植物細胞結(jié)構(gòu)圖解 (二 )高等植物細胞特點 B顯微結(jié)構(gòu) A模式圖 動植物細胞的比較 大液泡、葉綠體和細胞壁 是植物細胞區(qū)別于動物細胞的三大結(jié)構(gòu)特征 二、原生質(zhì)的性質(zhì) 原生質(zhì) (protoplasm)是構(gòu)成細胞的生活物質(zhì)，是細胞生命活動的物質(zhì)基礎 。 ?學習細胞生理有關知識將為了解植物生命活動規(guī)律奠定必要的基礎。 第一節(jié) 植物細胞的結(jié)構(gòu)與組成 一、細胞的概述 盡管細胞種類繁多，形態(tài)、結(jié)構(gòu)與功能各異，卻有 基本的共同點： 1) 所有的細胞表面均有由 磷脂雙分子層 與 鑲嵌蛋白質(zhì) 構(gòu)成的生物膜，即 細胞膜 ； 2) 所有細胞都有兩種核酸，即 DNA和 RNA，它們作為遺傳信息復制與轉(zhuǎn)錄的載體； 3) 除個別特化細胞外，作為 合成蛋白質(zhì) 的 細胞器 ——核糖體 ，毫無例外地存在于 一切細胞內(nèi) ； 4) 細胞的增殖一般以 一分為二 的方式進行分裂，遺傳物質(zhì)在 分裂前 復制加倍 ，在 分裂時 均勻地分配到兩個子細胞內(nèi)，這是生命繁衍的基礎和保證。細胞中原生質(zhì)的組成如表 12所示。 原生質(zhì)膠體主要由 蛋白質(zhì) 組成，蛋白質(zhì) 表面的氨基 與 羧基發(fā)生電離 時可使 蛋白質(zhì)分子表面 形成 一層帶電荷 的吸附層。 溶膠是液化的 半流動狀態(tài) ，近似流體的性質(zhì)。 在植物細胞中，有不少分子如磷脂、蛋白質(zhì)、核酸、葉綠素、類胡蘿卜素及多糖等在一定溫度范圍內(nèi)都可以形成液晶態(tài)。細胞壁中的多糖主要是 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。 如何把纖維素轉(zhuǎn)化成為人類可利用的食物或者有效能源，是人們長期渴望解決的重大課題。果膠物質(zhì)是由 半乳糖醛酸組成的多聚體 。 果膠物質(zhì)所形成的凝膠具有粘性和彈性。另外，細胞壁 控制 著細胞的 生長 ，因為細胞擴大和伸長的前提是要使細胞壁松馳和不可逆伸展。 ?另外，細胞壁也是化學信號(激素、 生長調(diào)節(jié)劑等 )、物理信號 (電波、壓力等 )傳遞的介質(zhì)與通路 抗性 細胞壁中一些寡糖片段能誘導 植保素（ phytoalexin） 的形成，它們還對其它生理過程有調(diào)節(jié)作用，這種具有調(diào)節(jié)活性的寡糖片斷稱為寡糖素 (oligosaccharin)。 二、胞間連絲 (一 )胞間連絲的結(jié)構(gòu) 胞間連絲 (plasmodesma)是穿越細胞壁，連接相鄰細胞原生質(zhì)（體）的管狀通道，其通道可由質(zhì)膜或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜或連絲微管所構(gòu)成 ,被 稱為胞間連絲(plasmodesma)(圖 16)。 胞間連絲三種狀態(tài) ：封閉態(tài) ， 可控態(tài) ， 開放態(tài) 。質(zhì)膜可由內(nèi)膜轉(zhuǎn)化而來 (如子細胞的質(zhì)膜由高爾基體小泡融合而成 )。 ? 由于脂類分子的體積比蛋白質(zhì)分子的小得多，因此生物膜中的脂類分子的數(shù)目總是遠多于蛋白質(zhì)分子的數(shù)目。 雙分子層中親水疏水兩重性脂類分子的結(jié)構(gòu) （ A）磷脂酰膽堿分子的空間填充模式 （ B）磷脂酰膽堿分子功能群的圖表說明 二、生物膜的結(jié)構(gòu) 由 . Singer和 G. Nicolson在1972年提出，認為 液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層中鑲嵌著可移動的蛋白質(zhì) 。 脂類雙分子層中磷脂分子的流動性 磷脂轉(zhuǎn)位分子的活動機制 三、生物膜的功能 在生命起源的最初階段，正是有了 脂性的膜 ，才使生命物質(zhì) —— 蛋白質(zhì)與核酸 獲得與周圍介質(zhì)隔離的屏障而保持聚集和相對穩(wěn)定的狀態(tài)，繼之才有細胞的發(fā)展。如 質(zhì)膜 可通過擴散、離子通道、主動運輸及內(nèi)吞外排等方式來控制物質(zhì)進出細胞。 第四節(jié) 植物細胞亞微結(jié)構(gòu)與功能 ?植物細胞除原生質(zhì)膜及外圍的細胞壁外 ， 內(nèi)有眾多形狀 、 大小不一的細胞器 。 核膜 (nuclear membrane)由 兩層單位膜 組成。 ? 堿性蛋白 與 DNA形成染色質(zhì) 的 基本結(jié)構(gòu)單位 —— 核小體 。細胞核是生物遺傳物質(zhì) DNA存在與復制的場所，它控制著基因表達、生物遺傳，調(diào)節(jié)著細胞的代謝與發(fā)育。 ? 雜色體 可能因 含色素 的不同而成黃色 、 橘紅色等不同顏色 ， 存在于花瓣 、 果實 、 根等各種不同的器官中 。 在線粒體內(nèi)膜的內(nèi)側(cè)表面有許多小而帶柄的顆粒，即 ATP合成酶復合體，它是合成 ATP的場所。 ?微管的主要結(jié)構(gòu)成分是由 α微管蛋白與 β 微管蛋白構(gòu)成的異二聚體，這些微管蛋白組成念珠狀的原纖絲，由 13條原纖絲按行定向平行排列則組成微管。 ? 如煙草花粉中的 驅(qū)動蛋白 (kinesin),萱草花粉中的動力蛋白 (dynamin)，這些微管馬達蛋白都與細胞內(nèi)的物質(zhì)運輸和細胞器的運動直接相關。 ?花粉管中原生質(zhì)流動 是肌動蛋白和肌球蛋白相互作用的結(jié)果 ， 同時也是花粉管生長的動力 。 不同組織中的中間纖維有特異性 ， 其亞基的大小 、生化組成變化都很大 。 ? 這兩種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是連續(xù)的 ， 并且可以互相轉(zhuǎn)變 ， 如形成層細胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng) ， 冬季是光滑型的 ，夏季則是粗糙型的 。 ?(3)運輸、貯藏和通 訊作用 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成了一個細胞內(nèi)的運輸和貯藏系統(tǒng)。 ? 一些消化酶如 α 淀粉酶在粗糙型 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的核糖體 上合成后 ， 進入 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔 ， 輸送至 光滑型內(nèi)質(zhì)網(wǎng) ， 然后形成 小泡 ，傳送至 高爾基體 形成 面 ，在高爾基體中 蛋白質(zhì)濃縮成被膜包裹的酶原顆粒 (小泡 )， 這些酶原顆粒 從高爾基體上脫落 下來 ， 最后 運至作用部位(圖 115) 圖 115經(jīng)由高爾基體的物質(zhì)集運 酶原顆粒 (小泡 ) ?在植物細胞中，高爾基體的一個重要作用是 參與細胞板和細胞壁 的形成。 ? 食蟲植物如茅膏菜和捕蟲堇葉腺細胞的高爾基體能分泌破壞寄生組織的酶等 。 (2)吞噬和消化作用 液泡含有多種 水解酶 ， 通過 吞噬作用 ， 分解細胞質(zhì) 中的外來物或衰老的細胞器 ， 起到清潔和再利用作用 。 ? 由上可見 ， 植物液泡不是一個 靜止的或被動 的區(qū)域 ， 而是具有多種功能 ， 有明顯代謝活性的細胞器 。 (2)乙醛酸體與脂類代謝 (三 ) 核糖體 ? 呈游離狀態(tài)或附于粗糙型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，少數(shù)存在于葉綠體、線粒體及細胞核中。 ? 應該強調(diào)的是， 細胞器的分化固然重要 ，但是，各種 細胞器的獨立性只是相對的 ，細胞器離開了完整的細胞雖也能在短時間內(nèi)進行代謝反應，但不能繁殖和長期生存，而細胞則不然，它可以繁殖并在合適條件下再生出完整的植株。 隨著葉片的生長 ， 這些特定區(qū)域不能被取代 ， 薄的葉片最終形成特征圖 ， 并賦予它普通名字瑞士乳酪植物 。 ? 受精卵 是全能的 ， 它可以分裂繁殖和分化成各類細胞 ， 并且能復制出一個完整植株 。 ? 進一步研究發(fā)現(xiàn) ， 線粒體和葉綠體中還有 RNA(mRNA、tRNA、 rRNA)、 核糖體 、 氨基酸活化酶等 。 ?Rubisco大亞基由葉綠體DNA編碼，并在葉綠體的核糖體上翻譯，而小亞基則由核 DNA編碼，在細胞質(zhì)核糖體上合成。 ? 真核細胞 DNA與組蛋白結(jié)合 ， 以核小體為基本單位 ， 形成念珠狀長鏈 ， 長鏈再高度壓縮成為染色質(zhì)或染色體 。 ? 基因有各自的調(diào)控序列 ， 這些序列能夠與調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合 ， 調(diào)控基因表達 。 ? 這從理論上解釋了植物細胞全能性在 整株植物 上被抑制，一般只能執(zhí)行其所在 組織的特定功能 的原因。 ? 生物膜是細胞實現(xiàn)區(qū)域化的屏障，也是細胞同外界、細胞器間以及細胞器同細胞基質(zhì)間進行物質(zhì)交換的通道。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)接核膜、外連質(zhì)膜，甚至經(jīng)胞間連絲與相鄰細胞相連，參與細胞間物質(zhì)運輸、交換和信息傳遞。 ? 細胞代謝有其固有的周期性、階段性。 ? 高等植物細胞具有核、葉綠體、線粒體三個基因組，后兩組稱為核外基因。 ? 溶酶體與液泡內(nèi)都富含水解酶，參與細胞內(nèi)物質(zhì)的分解和細胞的自溶反應。 ? 細胞核是細胞遺傳與代謝的調(diào)控中心。 小 結(jié) ? 細胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位 ， ? 植物細胞的 細胞壁 、 原生質(zhì)體 (包括葉綠體 )和胞間連絲等 3大細胞部位 及其各個小部位的組成 、 結(jié)構(gòu)和功能 。 ?RNA聚合酶 Ⅱ 負責 形成 mRNA， 該酶要在蛋白質(zhì) (稱為轉(zhuǎn)錄因子 )參與下才能識別起始部位使轉(zhuǎn)錄開始 。 ? 在真核生物中 ， 由于 DNA與組蛋白等結(jié)合 ， 形成核小體 ，阻礙了基因的轉(zhuǎn)錄 ， 使 DNA分子大部分區(qū)段常處于不表達的沉默態(tài) 。 基因表達過程可用圖 119表示 。 ? 細胞質(zhì)中所合成的葉綠體中多肽的前體幾乎都帶有一段含幾十個氨基酸序列的轉(zhuǎn)運肽 (transit peptide)， 這些前體由轉(zhuǎn)運肽引導進入葉綠體后 ， 轉(zhuǎn)運肽被蛋白酶切去 ， 同時相應的多肽到達預定部位 。 植物細胞的全能性 受精卵的全能性 干細胞能分化為多種類型的細胞 細胞全能性 植物細胞基因的詳細結(jié)構(gòu)與其他真核生物基因的結(jié)構(gòu)很相似，基本由 4個區(qū)域結(jié)構(gòu)組成： ? 1： 5‘上游區(qū) ：基因轉(zhuǎn)錄起始點 5’端上游，包括啟動子以及表達調(diào)控有關的許多元件 ? 2： 5‘非翻譯區(qū) ：基因轉(zhuǎn)錄起始點道翻譯起始密碼子之間的一段順序 ? 3：編碼區(qū) ：從翻譯起始密碼道終止密碼之間的一段區(qū)域，即外顯子部分 ? 4： 3’非翻譯區(qū) ，：轉(zhuǎn)錄本中終止密碼子后面的一段順序及其調(diào)控元件，他們對 mRNA的穩(wěn)定性和翻譯的效率均起重要的調(diào)節(jié)作用。 （ A）、（ B）分別是玉米根在氧氣充足和缺氧的條件下的生長狀況。