【導讀】代謝反應，結構和功能的關系，即生命活動是怎樣在細胞中進行的?，F(xiàn)了原始的原核生物。物、植物、人，從進化上看，從原核細胞到真核細胞，從單細胞生物到多細胞生物。一個細胞就有了高度的分化，單個細胞就可以成為一個獨立的生物。由一個個細胞有機結合而成的。司其職，有其獨特的生理功能。由一個受精卵細胞不斷分裂生長分化，可長成一個完整的植株，一個高大的動物。當然細胞之間，細胞和整體和環(huán)境之間都是密不可分的。都有核糖體——蛋白質合成，。1665年英國學者Hooke首次描述植物細胞。研究發(fā)現(xiàn)除病毒、類病毒，所有已知的生物體都是由細胞構成的。物皆由細胞組成，它們是依照一定的規(guī)律排列在動植物體內。以使一些細胞內的生化過程在分子形態(tài)水平上直接展現(xiàn)，如RNA和蛋白質的生物合成等。用蔗糖或氯化銫在離心管中做成濃度梯度，加入樣品，各種顆粒離心溶分在各濃度帶上。

　　

【正文】 這兩種內質網(wǎng)是連續(xù)的，并且可以相互轉變。如形成層細胞的內質網(wǎng)，冬季是光滑型，夏季則為粗造型?？梢?，內質網(wǎng)形態(tài)變化與細胞代謝相適應。 功能： 1. 物質的合成 粗造型內質網(wǎng)上的核糖體是蛋白質合成的場所，而光滑內質網(wǎng)參與糖蛋白的寡糖鏈和脂類的合成。 2. 分隔 作用 內質網(wǎng)充滿了整個細胞質，將細胞質分隔成許多室，使各種細胞器處于相對穩(wěn)定的環(huán)境中，有序地進行各自的代謝活動。 3. 運輸、貯藏和通訊作用 內質網(wǎng)形成了一個細胞內的運輸和貯藏系統(tǒng)，可通過胞間連絲，成為細胞間物質和信息的傳遞系統(tǒng)。另個，由內質網(wǎng)合成的造壁物質參與了細胞壁的合成。 （二）、高爾基體（ Golgi body） 結構：膜包圍的液囊垛疊而成，液囊呈扁平盤狀，囊的兩邊稍變曲，中央為平板狀。一個高爾基體有 3~12 個液囊不疊而成。囊的邊緣可分離出許多小泡 高爾基體小泡。 功能： 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?shù)倪^程：內質網(wǎng) 高爾基體 高爾基體小泡 分泌液泡 。 2. 生物大分子的裝配 是許多多糖合成的場所，與糖蛋白的合成有關 3. 參與細胞壁的形成 參與細胞板和細胞壁的形成。如組成細胞壁的糖蛋白就是經(jīng)過高爾基體的加工，由高爾基體小泡運輸?shù)郊毎|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的。 4. 分泌物質 高爾基本除分泌細胞壁物質外，還分泌其它物質。 如陸生植物根尖最外層的根冠細胞常含有許多膨脹的高爾基體，它們分泌多糖 粘液，保護并潤滑根尖，使之易于穿透土層。 如食蟲植物茅膏菜和捕蟲葉堇葉腺細胞的高爾基體能分泌破壞寄生組織的酶等。高爾基體與內質網(wǎng)在功能上具有密切關系，許多生理功能是由二者協(xié)同完成的，因此在細胞中，二者常依附在一起。 （三）、溶酶體（ lysosome） 結構：單層膜，內含多種水解酶類的囊泡 功能：消化作用 溶酶體中的水解酶能分解蛋白質、核酸、多糖、脂類以及有機酸化合物，進行細胞內的消化。 吞噬作用 溶酶體可通過吞噬方式消化、溶解部分由于失去功能的細胞器或侵入體內的細菌、病毒等，所得的產(chǎn)物可被再 利用。 自溶作用 在細胞分裂和衰老的過程中，溶酶體可自發(fā)破裂，釋放出水解酶，把不需要的結構和酶破壞掉，這種自溶作用在植物體中很重要。如許多厚壁組織，、導管、管胞成熟時原生質體的分解消化，乳汁管和篩管分子成熟時部分細胞壁的消解以 及衰老組織營養(yǎng)物質的再循環(huán)都是細胞的自溶作用。 （四）、液泡 結構：單層膜包裹的囊泡，起源于內質網(wǎng)或高爾基體的小泡。在分生組織細胞中，液泡小且分散，隨著細胞的生長，小液泡融合、增大，最后形成大液泡，有 的中央大液泡占整個細胞體積的 90%左右。 功能：轉運物質 通過液泡膜與 細胞質進行物質交換 吞噬和消化作用 水解酶的存在 清潔和再利用的作用 調節(jié)細胞水勢 內含大量水分和無機離子，與外界環(huán)境形成一個滲透系統(tǒng)，可調節(jié)細胞的吸水，維持細胞的挺度。 吸收和積累物質 選擇性地吸收和積累物質，如無機鹽、有機酸、氨基酸、糖等。如甜菜根 蔗糖 液泡內，景天科植物葉肉細胞 夜間形成的蘋果酸暫存于液泡。液泡膜上的質子泵，調節(jié)細胞內的 pH。液泡內還存代謝廢物和次生代謝物質，如單寧、色素、生物堿等。賦予細胞不同的顏色，花青素 液泡 pH 變化而變化，酸則呈紅色，堿則呈藍色。在細胞 生長的特定時期，液泡內還形成多種結晶狀物。 五、 其它細胞器 （一）、微體（ microbody） 結構和種類：單層膜包裹，無內膜片層，膜內基質均一，或呈顆粒狀。 根據(jù)功能不同，分為： 過氧化物體（ peroxisome）：含乙醇酸氧化酶，過氧化氫酶等，催化的反應參與光呼吸。高光呼吸的 C3 植物葉肉細胞中的過氧化物體較多，低光呼吸 C4 植物的過氧化物體大多存在于維管束鞘細胞中。 乙醛酸體（ glyoxysome）：含乙醛酸循環(huán)酶類、脂肪酰輔酶 A 合成酶、過氧化氫酶、乙醇酸氧化酶等。其生理功能是糖的異生作用，即 從脂肪轉變成 糖類。 (二 )、圓球體（ spherosome） 也叫油體（ oil body），含 40%以上的脂類，故也稱擬脂體（ lipid body）。半單位膜組成，即由一層磷脂和蛋白質鑲嵌而成。磷脂層的疏水基團與內部脂類基質相互作用，而親水頭部基團則面向細胞基質。 膜上的的蛋白質主要是油體蛋白，為圓球體所獨有，多為一些低分子量的堿性疏水蛋白。 圓球體中通常含有甘油三脂，存在于谷物的胚和糊粉層、蓖麻種子的胚乳、向日葵與花生的子葉等細胞中，許多油料作物的種子含圓球體特別多。 功能：種 子成熟時，圓球體以出芽的方式在粗造型內質網(wǎng)上形成，其中甘油三脂來自于兩層磷脂膜，油體蛋白來自于內質網(wǎng)上的多聚核糖體，形成的圓球本被釋放到細胞基質中。 種子萌發(fā)時，游離的多聚核糖體合成脂肪酶，經(jīng)脂解作用的圓球體膜與液泡膜融合在一起，脂肪酸釋放出來參與代謝。 圓球體具有溶酶體的某些性質，也含有多種水解酶。 （三）、核糖體（ ribosome） 也稱核糖核蛋白體，無膜包裹，由等量的 RNA 和蛋白質組成，多數(shù)分布于細胞基質中，以游離態(tài)或或附著在粗造型內質網(wǎng)上，少數(shù)則存在于葉綠 體、線粒體或細胞核中。 核糖體由大小兩個亞基組成，亞基有多種蛋白質和相應的 rRNA 形成： 高等植物胞質中的核糖體的沉降系數(shù)為 80S： 60S＋ 40S 原核生物中的核糖體的沉降系數(shù)為 70S： 50S＋ 30S 核糖體是蛋白質生物合成的場所，細胞基質的核糖體在一條 mRNA 鏈成串相連，稱為多聚核糖體（ polyribosome）。這樣一條 mRNA 鏈上的信息可以同時用來合成多條同樣的多肽鏈。多種因素，包括：光、生長素、赤霉素、細胞分裂素和細胞發(fā)育時期，都可調節(jié)多聚核糖體的形成和解 聚，從而影響蛋白質的合成。 原核細胞分化簡單，但有核糖體，核糖體在細胞生命活動中的重要性，而葉綠體和線粒體中的核糖體大小與分子構成與原核細胞中的核糖體接近，與真核細胞中基質中的核糖體相差較遠。 六、 細胞基質 在真核細胞的質膜以內，除去可分辨的細胞器以外的膠狀物質，稱為細胞質基質（ cytoplasmic matrix），也叫細胞漿（ cytosol）。 細胞基質中富含蛋白質，有一定粘度，能流動，是細胞重要的結構成分，約占細胞質的一半。 很多藻類和高等植物內細胞漿可沿中央液泡環(huán)行，稱為胞質環(huán)流（ cyclosis）。細胞漿還可用穿梭運動，流動方向在一定時間內來回交替。 很多反應可在細胞基質中進行，如糖酵解，磷酸戊糖途徑，脂肪酸合成，光合細胞內蔗糖的合成。 細胞基質還為細胞器的實體完整性提供所需要的離子環(huán)境，供給細胞器行使功能所必需的底物與能量。 植物細胞被內膜系統(tǒng)，分隔成多種細胞器，從而使各種生理活動按室進行（即代謝、功能的區(qū)域化）。而許多細胞器又因為內膜系統(tǒng)而相互聯(lián)系，使得細胞器之間能進行物質、能量交換與信息傳遞。細胞器分化固然重要，但離開完整的細胞不能長期存活，只有細胞才具有在合適的條件下再生 出完整的植物。只有細胞才是生物體結構與功能的基本單位。 第五節(jié) 植物細胞的基因表達 一、 細胞的階段性與全能性 （一）、細胞周期與細胞的階段性 細胞繁殖（ cell reproduction）是通過細胞分裂實現(xiàn)的。從一次細胞分裂結束形成子細胞到下一次分裂結束形成新的子細胞所經(jīng)歷的時期稱細胞周期（ cell cycle）。 細胞周期所需的時間，叫周期時間（ time of cycle）。 整個細胞周期可分為間期（ interphase）與分裂期兩個階段。間期是從一次細胞分裂結束到下一次分裂開始之間的間隔期。間期是細胞的生長階 段，其體積逐漸增大，細胞內進行旺盛的生理生化活動， 并作為下一次分裂的物質和能量的準備。主要是 DNA 復制、 RNA 合成與有關酶的合成以及 ATP 的生成。 細胞周期分四個時期： G1 期：有絲分裂完成到 DNA 復制之前的這段間隙時間叫 G1 期。此期各種大分子包括 mRNA、 tRNA、 rRNA 和蛋白質的合成。 S 期： DNA 復制期，稱 S 期（ synthetic phase），這期間 DNA 的含量增加一倍。 G2 期：從 DNA 復制完成到有絲分裂開始的在段間隙稱 G2 期。這一期持續(xù)時間短， DNA 的含量不再增加，只合成少量蛋白質。 M 期：從細胞分裂的開始到結束，即染色體開始凝縮、分離并平均分配到兩個子細胞為止的時期。分裂后細胞內 DNA 減半，這個時期稱M 期（ mitosis）。 細胞分裂的意義在于 S 期中倍增的 DNA 以染色體形式平均分配到兩個子細胞中，使每個子細胞都得到一套和母細胞完全相同的遺傳信息。 細胞周期持續(xù)的時間長短，隨細胞種類而異，也受環(huán)境的影響。多細胞生物體要維持正常的生活，就不斷地增殖新細胞以替換那些衰老的細胞。 細胞衰老與死亡是細胞生命活動的必然規(guī)律。細胞的死亡可分為兩種形式： 壞死性或意外性死亡：細胞受到外辦刺 激，被動結束生命。 （ mecrosis, accidental death） 程序化死亡：主動的，受細胞自身基因調控的過程。 (programmed cell death, PCD) 在 PCD 發(fā)生過程中，一般伴隨有特定的形態(tài)，生化特征出現(xiàn)，此類細胞的死亡稱為凋亡（ apoptosis）。也有的細胞在 PCD 過程中，并不表現(xiàn)凋亡的特征，這一類PCD 被稱為非凋亡的程序化死亡。 細胞程序化死亡與通常意義上的細胞衰老死亡不同，它是多細胞生物中的一些細胞所采取的一種自身基因調控的主動死亡方式。 它與細胞壞死的形態(tài)特征也不同，最明顯的特征是細胞核和染色質濃縮， DNA 降解成寡核苷 酸片斷，細胞質也濃縮，細胞膜形成膜泡，最后轉化成凋亡小體（ apoptotic body）。 植物細胞程序化死亡主要發(fā)生在細胞分化過程中，如維管系統(tǒng)的發(fā)育，性別發(fā)生過程中某些生理器官的敗育，導致單性花的形成。在發(fā)生過敏反應時，細胞程序化死亡可在感染區(qū)域及其周圍形成病斑，從而防止病原體的擴散。 （二）、細胞分化與細胞全能性 細胞分化（ cell differentiation）是細胞間產(chǎn)生穩(wěn)定差異的過程，也是由一種類型的細胞轉 變成在形態(tài)結構、生理功能和生物化學特性諸方面不同的另一類型細胞的過程。 細胞分化的結果 植物體的各個器官、各組織內的細胞形態(tài)結構、功能和生理生化特性各不相同。 植物的母細胞在分裂前就已經(jīng)對 DNA 進行了復制，因而子細胞具有母細胞的全套基因。而植物體的所有細胞追蹤溯源都來自受精卵，具有與受精卵相同的基因。 細胞全能性（ totipotency）：每個生活的細胞中都包含有產(chǎn)生一個完整機體的成套基因，在適宜的條件下，細胞具有形成一個新的個體的潛在能力。 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。其它器官和組織的植物細胞，由于分裂和分化的結果，只具有其所在組織器官的特定功能。 二、 植物細胞的核基因和核外基因 高等植物三個基因組：核基因組，葉綠體基因組和線粒體基因組。 三、 植物細胞基因表達的特點