细胞结构植物根总结Word格式.docx
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⏹水
约占细胞物质总含量的70～90%，在胚胎细胞中可达95%。
溶剂，反应剂
比热容大，有利于生物体保持体温
结合水和自由水（游离水）
⏹无机盐
约占细胞重量的1%
维持渗透压，以保持细胞正常的生理活动
和蛋白质或脂类结合组成具有特定功能的结合蛋白
作为酶促反应的辅助因子
（二）有机化合物
（1）、蛋白质
占原生质的7％～10％
蛋白质分子由20多种氨基酸组成。
由于氨基酸的数量、种类、排列顺序不同，形成各种蛋白质
蛋白质可以作为原生质的结构蛋白，而且还以酶的形式起重要作用。
例如，使物质分解的淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶等。
有的蛋白质是贮藏蛋白。
（2）、核酸
载有遗传信息的生物大分子。
包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。
DNA主要存在于细胞核中，细胞质中也含有少量的DNA，主要存在于线粒体与叶绿体中。
RNA在细胞核中合成，然后进入细胞质。
♦DNA是基因的载体，可以通过复制把遗传信息传递给下一代，也可以将携带的基因转录成RNA，然后翻译给蛋白质，通过合成一定的蛋白质使基因得以表达。
♦RNA包括rRNA，tRNA，mRNA。
mRNA可以转录DNA中的遗传信息，进入细胞质，在rRNA和tRNA的参与下合成蛋白质
（3）、脂类
占1％～2％，是不溶于水而溶于非极性溶剂的一大类有机化合物。
主要组成元素是C、H、O，其中C、H含量很高，有的脂类还含有P和N。
♦生物膜的重要成分
♦脂类分子中贮藏大量的化学能；
♦构成动植物体表面的保护层，如皮肤、皮毛。
羽毛、昆虫体表、植物细胞表面的蜡质
♦很好的隔热体，如动物的皮下脂肪
♦有的是重要的生物活性物质，如VA，VD、肾上腺皮质激素、前列腺素
（4）、糖类
约占1％～1.5％。
糖是光合作用的产物，植物体内有机物运输的形式也是糖。
糖类主要由C、H、O三种元素组成，分为单糖、双糖和多糖三类。
♦糖是构成植物细胞壁的主要成分，还能与蛋白质结合成为糖蛋白，遗传物质核酸中也含有糖；
在细胞中，糖能被分解氧化释放出能量，是生命活动的主要能源。
因此，糖是构成原生质和细胞壁的结构物质，也是细胞代谢的能源和原料。
⏹单糖
重要的单糖包括葡萄糖,果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖等
⏹二糖
主要有麦芽糖，糖蔗糖，乳糖
麦芽糖，两分子葡萄糖单体脱水缩合形成，具还原性。
蔗糖由一分子葡萄糖和一分子果糖缩合形成，无还原性。
乳糖由一分子葡萄糖和一分子半乳糖缩合而成
⏹多糖
营养储备多糖，在植物细胞中为淀粉（starch）；
动物细胞中为糖原（glycogen）
结构多糖，在真核细胞中的结构多糖主要有纤维素、果胶、半纤维素
第二节细胞的形态结构和功能
一、形态和大小
⏹形态
细胞形状是多种多样的，细胞的形状变化多样，充分反映了细胞形态与功能相适应的规律。
⏹大小
不同种类的细胞，大小差异悬殊，支原体细胞，直径仅0.1um，最小的球菌细胞，直径只有0.5um。
在种子植物中，一般的细胞直径为10-100um，有些细胞较大，如西瓜的果肉细胞直径为1000um（1mm）左右，苎麻纤维细胞长可达5.5万um（5.5cm）,棉花种子上的表皮毛长可达7.5万um（7.5cm），鸵鸟的卵细胞直径达7.5厘米，人的某些神经细胞直径约100um，长度达1米以上。
⏹限制细胞大小的因素
细胞相对表面积和体积的关系
细胞核对细胞活动的控制
细胞内物质的交流与细胞体积的关系
二、真核细胞和原核细胞
1、根据细胞在结构、代谢和遗传活动上的差异，可以把细胞分为两大类，即原核细胞和真核细胞。
原核细胞
真核细胞
没有典型的细胞核结构
具有典型的核结构
没有以膜为基础的细胞器；
核糖体为70S
分化出以膜系统为基础的结构——细胞器；
核糖体为80S
细胞相对小，1~10μm
细胞体积相对较大，10~100μm
三、两类真核细胞
真核细胞可以分为植物细胞和动物细胞，二者具有基本相同的结构与功能体系，具有细胞的共性：
有细胞质膜，有DNA和RNA，有核糖体，有一分为二的分裂方式
区别
植物细胞
动物细胞
细胞壁
有
没有
液泡
具有明显的中央大液泡
无有明显的中央大液泡
质体
其他
有胞间连丝，有丝分裂时形成细胞板。
无中心体
无胞间连丝，有丝分裂时形成收缩环，有中心体
四、真核细胞的结构与功能
⏹植物细胞：
细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核四个部分
⏹动物细胞：
细胞膜、细胞质、细胞核
（一）细胞外被（cellcoat）
1、也叫糖萼（glycocalyx），在动物细胞的质膜外覆盖的一层富含糖类物质的结构，由构成质膜的糖蛋白和糖脂伸出的寡糖链组成，实质是质膜的一部分
⏹功能
保护作用：
如消化道、生殖腺等上皮组织细胞的外被有润滑作用，防止机械损伤，同时保护上皮组织不被消化酶和细菌侵蚀
参与细胞与环境的相互作用：
物质交换细胞识别等
2、植物细胞的细胞壁
限制原生质体产生的膨压，使细胞维持一定的形态
保护原生质体（减少蒸腾、防止机械损伤、防止病原体侵入等）；
与植物体的吸收、细胞识别、分泌等有关。
细胞壁能保持植物体的正常形态，影响植物的很多生理活动。
⏹细胞壁的化学组成
构架物质——纤维素
衬质——半纤维素，果胶，水，蛋白质等
复饰物质——孢粉素，栓质，蜡质，角质
内镶物质——矿质，木质
⏹构架物质－纤维素
⏹衬质－蛋白质、多糖、水
衬质是一类由非纤维素的多糖、蛋白质和水组成的一种亲水凝胶，有很强的膨胀能力和可塑性，填充在纤维素形成的框架中。
构成衬质的多糖主要是半纤维素和果胶质
♦半纤维素（hemicellulose）是存在于纤维素分子间的一类基质多糖，种类很多，非常复杂。
♦木葡聚糖是一种主要的半纤维素成分
♦果胶：
胞间层和双子叶植物初生壁的主要化学成分。
✧包括果胶酸钙和果胶酸钙镁，由D－半乳糖醛酸、鼠李糖、L－阿拉伯糖和D－半乳糖等通过α－（1，4）键连接组成的线状长链。
✧果胶可以把相邻细胞粘连在一起
✧果胶多糖降解形成的片段可作为信号调控基因表达，使细胞内合成某些物质，抵抗真菌和病害
✧果胶多糖保水力强，在调节细胞水势方面有重要作用
♦胼胝质
✧胼胝质（callose）是β－（1，3）葡聚糖，广泛存在于植物的花粉管、筛板、柱头、胞间连丝等处。
✧它是一些细胞壁中的正常成分，也是一种伤害反应的产物
蛋白质
♦衬质中的蛋白质主要包括结构蛋白类和酶两类。
✧结构蛋白如伸展蛋白与细胞壁的伸展密切相关，伸展蛋白有助于植物的抗病和抗逆性。
真菌感染、机械损伤能引起伸展蛋白增加。
✧酶如水解酶、氧化酶等，在细胞壁大分子的合成、转移及水解过程中有重要作用，而且能参与细胞对一些胞外物质的应答过程。
✧这些蛋白质的存在说明了细胞壁亦能参与细胞的代谢，并非完全是非生命的结构。
在某些特殊细胞的壁中，其衬质还含有粘液、胶质、晶体等成分。
水
♦衬质中的水是凝胶的一部分，其含量变化会引起衬质质地的变化以及衬质和微纤丝的粘着程度。
进而影响细胞壁的性质。
如细胞壁的伸展能力、对水和其他分子的透性的变化都和衬质中水分的变化有关。
⏹内镶物质和复饰物质
细胞壁的复饰物质和内镶物质均为原生质体合成的一些特殊物质，常常与细胞的次生壁结合。
它们能够渗入壁内，改变壁的性质以适应一定功能的需要。
⏹复饰物质
主要有角质、蜡质、木栓质和孢粉素等。
♦角质：
角化
♦木栓质：
栓化（suberization）
♦孢粉素
♦蜡质
⏹内镶物质
主要有木质素和矿质
♦木质素是中次生壁的重要组成成分。
能强化细胞壁，增加其硬度。
木质素渗入到细胞的次生壁的过程，称为木化。
♦矿质（如K、Mg、Ca、Si等）的不溶性化合物积累在细胞壁内，增加壁结构的硬度与保护功能，称为矿化。
禾本科、莎草科、桔梗科植物的表皮细胞的外壁，渗入二氧化硅而硅质化。
3、细胞壁的结构
大多数植物细胞壁，在显微水平上，一般可区分出胞间层、初生壁，有的还有次生壁。
与细胞壁形成有关的细胞器是:
内质网高尔基体微管
（1）胞间层
又称中层（中胶层），位于细胞壁的最外面，主要由果胶类物质组成，有很强的亲水性和可塑性，是相邻细胞共有的壁层。
多细胞植物依靠它使相邻细胞粘连在一起。
在酸、碱和酶作用下，胞间层会发生分解，使细胞间出现空隙，称为胞间隙或细胞间隙，主要起通气和贮藏气体的作用。
（2）初生壁
位于中胶层内侧，主要成分是纤维素、半纤维素和果胶，是细胞增长体积时由相邻细胞分别在胞间层两面沉积壁物质而成。
一般较薄，约1～3µ
m，有时也局部或显著均匀增厚。
如柿胚乳的初生壁，能储藏营养物质，供种子萌发需要。
特点和功能：
具有延伸性和韧性，会随着细胞体积的增大而扩大，既可保护原生质体，又不会限制细胞的生长。
（3）次生壁
是在细胞停止生长、初生壁不再增加表面积后，在初生壁的内侧而形成的壁层，与质膜相邻。
次生壁较厚，约5～10µ
m。
特点和功能：
纤维素含量高，果胶质极少，基质主要是半纤维素，也不含有糖蛋白和各种酶，因此比初生壁坚韧，延展性差。
次生壁中还常添加了木质素等，大大增强了次生壁的硬度。
由于次生壁的微纤丝排列有一定的方向性，次生壁通常分三层，即内层（S3）、中层（S2）和外层（S1），各层纤维素微纤丝的排列方向各不相同，这种成层迭加的结构使细胞壁的强度大大增加。
（4）、纹孔和胞间连丝
初生纹孔场：
细胞壁在生长时并不是均匀增厚的。
在细胞的初生壁上有一些明显凹陷的较薄区域称初生纹孔场。
纹孔：
次生壁形成时，往往在原有的初生纹孔场处不形成次生壁，这种无次生壁的较薄区域称为纹孔（pit）
胞间连丝（plasmodesma）
♦概念：
穿过细胞壁上的小孔连接相邻细胞的原生质细丝，是植物细胞之间的通讯连接
♦功能：
物质运输和信息传导的作用，病毒也通过胞间连丝传递。
（5）细胞壁的特化
有些细胞由于在植物体中担负的功能不同，原生质常分泌一些性质不同的物质，增加到细胞壁中，或存在于细胞壁的外表面，使细胞壁的组成物理性质和功能发生变化。
常见特化有：
♦木质化（lignifacation）木质素（lignin）填充到细胞壁中去的变化称木质化。
♦角质化（cutinication）是细胞壁上增加角质（cutin）的变化
♦栓质化（suberization）细胞壁中增加栓质（suberin）的变化叫栓质化。
♦矿质化细胞壁中增加矿质的变化叫矿质化。
（二）、细胞膜（cellmembrane）
又称质膜，是围绕在细胞最外层，由脂类和蛋白质组成的薄膜。
广义而言，细胞膜包括质膜和细胞内的内膜系统（internalmembrane）（由内质网、高尔基体、微体、质体和液泡等的膜组成）。
与内膜系统相对，质膜又称外周膜或外膜，与内膜系统合称细胞的膜系统。
1、质膜的基本组成成分
质膜主要由脂类和蛋白质组成，还有少量的糖蛋白、糖脂及微量的核酸。
其中，脂类约占总量的30～70%、蛋白质占20～70%、糖类占2~10%。
⏹脂质（lipid）
质膜结构的分子骨架，主要是磷脂以及糖脂和胆固醇
♦磷脂类：
细胞膜的主要结构成分，有极性的头部和两条疏水的尾部
♦疏水的脂肪酸链有屏障作用，使膜两侧的水溶性物质不能自由通过，保证了细胞正常结构和细胞内环境的相对稳定
⏹膜蛋白：
与磷脂双分子层结合，执行各种功能，分为：
♦运输载体
♦酶
♦受体蛋白
♦连接蛋白
2、质膜的分子结构模型
⏹流动镶嵌模型（fluidmosaicmodel）
1972年，S.J.Singerhe和G.Nicolson提出
生物膜的骨架是磷脂类的双分子层
膜蛋白以不同方式镶嵌在脂双分子中或结合在其表面
膜具有不对称性
膜具液晶态结构，有流动性
膜是经常处于不断更新之中的
流动镶嵌模型特点
强调了膜结构的流动性，膜蛋白和膜脂均可侧向运动
强调了膜结构的不对称性和不均匀性，并将膜蛋白分为外在蛋白和内在蛋白，它们在脂类中的分布是不对称和不均匀的
膜的功能是由蛋白与蛋白、蛋白与脂类、脂类与脂类之间相互复杂的作用来实现的
流动镶嵌模型特性1——流动性（图）
流动性1膜蛋白的运动
流动性2膜脂的运动
流动镶嵌模型特性2——不对称性（图）
不对称性膜蛋白分布不对称
3、质膜的功能
⏹质膜位于细胞原生质体的表面，和物质的跨膜运输有关
具有选择透性，能控制细胞与外界环境之间的物质交换以维持细胞内环境的相对稳定。
质膜可以内陷，吞食外围的液体（胞饮作用）或固体颗粒（胞吞作用），还能使细胞内的物质向外排出（胞吐作用）。
⏹许多质膜上还存在激素的受体、抗原结合点以及其它有关细胞识别的位点，所以，质膜在细胞识别、细胞间的信号传导、新陈代谢的调控等过程中具有重要的作用
（1）物质的跨膜运输
质膜是细胞与环境相互作用的前沿结构，物质出入细胞时必须通过质膜。
而质膜对物质的通透有高度的选择性，以保证细胞内各种生物化学反应有序地进行。
物质通过质膜有多种途径：
简单扩散（simplediffusion）、促进扩散（协助扩散facilitateddiffusion）、主动运输（activetransport）、内吞作用（endocytosis）和外排作用（exocytosis）等。
简单扩散：
高浓度到低浓度，不消耗能量，不需要蛋白质载体
被动运输——协助扩散：
高浓度到低浓度，不消耗能量，但是需要蛋白质载体
主动运输——质子泵（植物细胞）：
低浓度向高浓度运输，需要消耗ATP，需要膜上蛋白质参与
胞吞和胞吐作用：
生物大分子或颗粒物质的运输
（2）细胞识别
细胞识别是细胞对同种或异种细胞的辨认。
细胞具有区分自己和异己的识别能力，具有高度的选择性。
同种或不同种有机体的细胞之间可以通过释放的信号相互影响，也可通过细胞与细胞的直接接触而相互作用。
细胞通过表面的特殊受体与另一细胞的信号物质分子选择性的相互作用，导致细胞内一系列生理生化变化。
最后产生整体的生物学效应。
（3）信号转换
从细胞外信号转换为细胞内信号并与相应的生理生化反应偶联的过程叫做细胞信号转导（signaltransduction）。
质膜位于细胞表面，在细胞信号转导过程中起着重要的作用。
质膜上有接受各种信号的受体蛋白，如感受光的光敏素和激素受体等。
当受体与外来信号结合后，受体的构象就发生改变，引发细胞内一系列反应产生第二信使（secondmessenger）。
（三）、细胞质：
质膜以内，细胞核以外的原生质
1、胞基质（cytoplasmicmatrix）
细胞膜内除去细胞核以及细胞器以外的半透明、无定形的原生质胶体。
胞基质中含有与糖酵解、氨基酸合成与分解有关的酶，可参与多种代谢过程（如糖酵解、磷酸戊糖途径、糖原的合成与部分分解过程，蛋白质的合成与脂肪酸的合成）。
另外，胞基质能够沿着液泡流动，有利于细胞内和细胞间的物质交换和运输。
2、细胞器
具双膜结构的细胞器
（1）质体
植物细胞特有的细胞器。
外被封闭的双层单位膜，内部为液态基质，基质中分布着发达程度不同的的膜系统，称为片层。
未分化完成的质体称为前质体，形状不规则
成熟的质体常呈盘形、椭球形或不规则形。
根据所含色素及结构的不同，可分为白色体、有色体与叶绿体三种。
⏹白色体：
不含任何色素，普遍存在于植物贮藏细胞和幼嫩细胞中。
其结构简单，具有少量片层。
主要功能：
贮存物质。
类型：
♦造粉体（淀粉体）（amyloplast）：
贮藏淀粉
♦造蛋白体（proteinoplast）：
贮藏蛋白质
♦造油体（elaioplast）：
贮藏脂类
⏹有色体（chromoplast）：
含有胡萝卜素与叶黄素，还能积累脂类和淀粉。
有色体的内部片层常常变形和解体。
通常分布在植物的橙色及黄色部位。
成熟的红、黄色水果如番茄、辣椒等。
秋天叶色变黄主要原因是细胞中含有这类质体。
直接功能是使所分布的器官呈现鲜艳的红、橙色，吸引昆虫传粉，或吸引动物协助散布果实或种子。
⏹叶绿体（chloroplast）：
含有叶绿素（chlorophyll）、叶黄素（xanthophylls）和胡萝卜素（carotene），普遍存在于植物的绿色细胞中。
形态：
高等植物的叶绿体多呈椭圆形；
大小：
一般直径3~6µ
m，厚约2~3µ
m；
数量：
每个叶肉细胞含50~200个叶绿体
功能：
进行光合作用的场所
叶绿体在细胞基质中可以随着光的强弱变化进行运动：
光线弱时，扁平的宽面向着光
光线强时，则以狭窄面向光，同时叶绿体靠近细胞侧壁，以减少光照量，避免过度光照导致结构破坏。
叶绿体的片层结构
质体是从原质体（proplastid）发育形成的。
原质体是其他质体的前体，一般无色。
一种质体可从另一种质体转化而来。
质体的分化有时是可以逆转的。
（2）线粒体（mitochondrion）
线粒体普遍存在于真核细胞内，储藏在营养物质中的能量在线粒体中经氧化磷酸化作用转化为细胞可利用形式的化学能—ATP，被认为是细胞内的“动力工厂”。
形态：
多种多样，有圆形、椭圆形、圆柱形。
在光学显微镜下，大多数的线粒体呈线状或颗粒状。
直径0.5～1.0µ
m，长2～3µ
m左右。
较大的直径可达2～4µ
m，长可达7～14µ
数目：
差异很大，有的细胞内可有100～300个线粒体，而单细胞的鞭毛藻只有一个线粒体。
线粒体的结构
线粒体的功能
♦线粒体是细胞呼吸和能量代谢的中心
♦主要功能是进行氧化磷酸化，合成ATP，为生命活动直接提供能量
♦外膜：
控制物质的进出
♦内膜：
呼吸电子传递和ATP合成的场所
♦基质：
三羧酸循环（TCA）的场所
线粒体可以随胞基质的流动而运动（被动运动），也可以自主向需要能量的部位移动（选择性运动）。
这种运动可以保证细胞的各个部分能够均匀地获得能量。
线粒体和叶绿体中都含有DNA、RNA和核糖体，能够通过自身的分裂增殖，在分裂繁殖前能够进行DNA复制和合成蛋白质，因而认为这两种细胞器具有一定的遗传自主性（半自主性）。
单膜结构的细胞器
（1）内质网（endoplasmicreticulum，ER）
是单层膜包围成的管状和片状结构和周围的腔形成的相互沟通的网状结构。
在内质网的膜上分布多种酶，管状结构或片状结构中充满基质。
内质网的膜厚度约5～6nm，比质膜（7.5～10nm）薄，两层膜之间的距离只有40~70nm。
内质网的膜与细胞核的外膜相连接，内质网内腔与核膜间的腔相通。
内质网也可与原生质体表面的质膜相连，有的还随同胞间连丝穿过细胞壁，与相邻细胞的内质网发生联系，因此内质网构成了一个从细胞核到质膜，以及与相邻细胞直接相通的膜系统。
⏹内质网基本类型：
光面型内质网，粗面型内质网
⏹内质网功能
蛋白质（粗糙内质网）、脂类、糖类的合成（光滑内质网）、包装、运输。
内质网特化或分离出的小泡可形成多种细胞器，如高尔基体、液泡等。
分室作用，在细胞质中形成网状膜系统，将细胞分割成许多“小室”，使代谢活动在特定的环境下进行，提高代谢效率。
（2）高尔基体（Golgibody）
又称为高尔基复合体（Golgicomplex）或高尔基器（Golgiapparatus），是一种由多个单膜形成的扁平囊泡（潴泡或槽库）和球形小泡组成的结构。
高尔基体的结构特点
由扁平的潴泡和球形小泡组成
具有极性的细胞器，整体常呈弧形，凸面称为形成面，凹面称为成熟面或分泌面
由于运输小泡的不断并入和分泌小泡的分离，高尔基体处于动态变化中
在高尔基体附近，内质网不断形成一些直径约400～800Ǻ的小泡，散布于高尔基体形成面上叫做运输小泡。
运输后小泡不断进入高尔基体，在形成面上形成新的扁囊；
而其成熟面上则不断由囊缘膨大形成直径约0.1～0.5µ
m的分泌小泡，分泌小泡带着生成的分泌物离开高尔基体。
这样小泡的并入和大泡的分离，使高尔基体始终处于一种动态变化之中。
⏹高尔基体的主要功能
参与分泌作用
糖蛋白的合成、加工、运输和分泌
合成半纤维素、果胶质和木质等细胞壁物质，并运送到细胞壁
参与溶酶体和液泡的形成
（3）液泡（vacuole）
成熟的植物细胞具有大的
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