第一节 植物细胞的基本结构和功能

一、植物细胞的性状和大小

（一）植物细胞的形状

细胞形态多种多样球形、立方体、多面体、 长形等。

细胞形态与遗传及所执行功能有关。

二）植物细胞的大小：

球菌：0.5µm；

棉花种子皮毛：70 ～80mm；

苎麻茎纤维：长可达1375px。

种子植物细胞直径：一般为10～100µm。

决定细胞大小的因素：

遗传因素

环境条件：温度、水分、营养等。

二、植物细胞的结构与功能

(一)原生质体

1、细胞核

通常一个细胞只有一个细胞核，偶有双核或多核细胞核一般圆球形，直径约10-20mm。包括：核膜、染色质、核仁、核基质。

核膜(nuclear membrane)：外膜、内膜、核孔(nuclear pore)

核仁(nucleolus)：含大量RNA和蛋白质，是核糖体RNA的合成、加工及核糖体亚单位的装配场所。

染色质(chromatin)：细胞核中遗传物质存在的主要形式，其主要成分是DNA和蛋白质。

核基质(nucleoplasm)：染色质和核仁都被液态的核基质所包围。

细胞核的功能：

遗传信息贮存、复制和表达的主要场所。

对细胞生理代谢活动起着支配和指导的作用。

2、细胞质

(1) 质膜

① 结构：

 紧贴细胞壁，包围着细胞质表面的一层薄膜，在动物中称细胞膜(cell membrane)。

质膜横断面在电镜下呈现“暗-明-暗”三条平行带，暗带为蛋白质分子组成，明带为脂类物质组成，称为单位膜。

② 功能：

A 具选择透性：控制细胞内外交换，这是生活细胞特有的特性，能保证细胞具一个合适而稳定的内环境，使生理代谢活动正常进行。质膜的选择透性与其分子结构(膜蛋白)有关。

B 其它功能：主动运输、接收和传递外界的信号、代谢调节、抵御病菌的感染、参与细胞间的相互识别、抗逆性、纤维素的合成和微纤丝的组装等。

生物膜的结构与其功能相一致。

(2) 细胞器(organelle)

分散于细胞质中，细胞质中具有一定形态结构和功能的结构。

①质体(Plastid)

外被双层膜，为植物特有的细胞器。与糖类合成和储藏有关。

叶绿体(chloroplast)：

   叶绿体是进行光合作用的质体，只存在于植物细胞中。

   叶绿体的由膜(membrance ) 、类囊体( thylakoid)、基质(stroma )构成。

   叶绿体含有叶绿素、叶黄素和胡萝卜素。

有色体(chromoplast)

  形状多样，含有叶黄素和胡萝卜素，存在于花瓣和果实中，胡萝卜根中也有。能积聚淀粉和脂类

白色体(leucoplast)

  不含色素，呈无色颗粒状，普遍存在于植物体各部分的储藏细胞中。储藏淀粉的称为淀粉体(amyloplast)，储藏蛋白质的称为蛋白体，储藏脂类的称为造油体(elaioplast)。

叶绿体的发育：

一般认为是有前质体(proplastid)发育而来。

② 线粒体(mitochondria)

呈球状、棒状、细丝状等；双层膜结构，内膜内折，形成嵴(cristae，内嵴)。

化学成分，2/3是蛋白质，1/3为脂类，脂类中90%为磷脂。

含有100多种酶；呼吸提供能量，是细胞中的“动力工厂”、“发电厂”

③内质网(endoplasmic reticulum)

结构：

相互交织的管状系统，圆柱状、扁平或条带状；分为两类：

A.光滑内质网；

B.粗糙内质网：表面附有核糖核蛋白体(ribosome)。

功能：

A.合成蛋白质；

B. 合成脂肪、固醇，并运送到高尔基体中去；

C.与细胞壁形成有关。

④高尔基体(Golgi body)

结构：扁平的囊(citerma)叠在一起组成的结构。边缘有穿孔；形成小泡。

功能：与分泌作用有关；与细胞壁形成有关。形成细胞板，参与新壁的形成；参与细胞壁生长；参与细胞膜的形成。

⑤ 液泡(vacuole):区别于动物细胞的特征之一

外为一层液泡膜(tonoplast)，内充满细胞液(cell sap)，主要有水分、糖、单宁、有机酸、植物碱、花色素、无机盐等。

液泡中含有花色素(主要是花青素anthocyanidin),致使花瓣具有鲜艳的颜色。花青素随pH不同其色泽可变，碱性时呈兰色，中性时呈紫色，酸性时呈红色。

渗透调节；贮藏；消化

⑥核糖体(ribosome)

颗粒状，无膜包被；主要成分为蛋白质和RNA；核糖体是细胞中蛋白质合成的中心。

⑦ 溶酶体(lysosome)

单层膜小泡，含多种水解酶，消化分解生物大分子物质，消化细胞碎渣和从外界吞入的颗粒。

⑧ 圆球体(spherosome)

半单位膜结构，脂肪的储藏和水解。

⑨ 微体(microbody)

分为两类：

过氧化物酶体(peroxisome)：与叶绿体和线粒体配合，参与乙醇酸循环，将光合作用过程中产生的乙醇酸转化成己糖。

乙醛酸循环体(glyoxysome)：主要在油料种子萌发时将储藏的脂肪转化成糖类。

⑩ 细胞骨架(cytoskeleton) ：又称“微梁系统”。

微管(microtubule,MT)：纤丝细长、中空的管状结构，外径25nm；微管蛋白；维持细胞形状；参与细胞壁的形成及发育；与细胞器运动有关。

微丝(microfilament，MF)：纤丝状结构，直径6—8nm。；类似于肌动蛋白和肌球蛋白的成分构成；维持细胞形状，与细胞器及细胞质运动有关。

中间纤维(intermediate filament,IF)：细长管状结构，直径10nm。相互交织形成网状系统，起骨骼支架作用，保持细胞形状。

微管

在电子显微镜下是中空而直的细管。微管的化学组成是微管蛋白。微管的功能为：

A.维持细胞形态

B.参与细胞壁的形成和生长

C.与细胞运动及细胞内细胞器的运动有关，例如：纺锤体与染色体运动

微丝

又称肌动蛋白纤维(actin filament), 是指真核细胞中由肌动蛋白(actin)组成、直径为6-7nm的骨架纤维。微丝与细胞内物质运输和原生质流动有关。

（3）胞基质(cytoplasmic matrix)

具有一定弹性和粘滞性的胶体溶液，细胞器及细胞核都包埋于其中。胞基质不仅是细胞器之间物质运输和信息传递的介质，而且也是细胞代谢的一个重要场所。

小结：

细胞的原生质是构成生活细胞的生活物质，是细胞结构和生命活动的物质基础。细胞是生命活动的功能单位，一切代谢活动均以细胞为基础；特化的细胞分工合作，共同完成复杂的生命活动。细胞是生物体生长发育的基础。

内膜系统：具膜的细胞器与核膜一起，在细胞质基质中，彼此相关，甚至相通，组成一个复杂的膜系统，成为一个功能上连续统一的细胞内膜，称为内膜系统。物质贮藏、运输、交换；有利于能量的转换、传递；有利于信息的管理、代谢活动的进行。

(二)细胞壁

细胞壁是包围在植物原生质体外面的一个坚韧外壳。高等植物细胞的细胞壁主要有纤维素、半纤维素、果胶及其它有机物、无机物组成。

细胞壁是植物细胞特有的，是与动物细胞相区别特征之一。

1、细胞壁的层次

胞间层、初生壁、次生壁

(1)胞间层(intercellular layer)

细胞壁的最外层，位于两细胞之间，故又称中层、中胶层；

主要成分是果胶，亲水性、可塑性强，易被酸、碱、酶等溶解；

形成时间最早，是细胞分裂时产生的。

(2)初生壁(primary wall)

位于胞间层内侧；

主要成份是纤维素、半纤维素、果胶；初生壁较薄、较软、可塑性大，可随细胞的长大而扩大。

细胞停止生长之前原生质体分泌的物质添加到胞间层内侧形成的；

(3)次生壁 (secondary wall)

位于初生壁内侧；

主要成分是纤维素，还含有少量半纤维素，并常含有木质；次生壁较厚，较坚硬，机械支持力强。

细胞停止生长后形成；

2、初生纹孔场、胞间连丝 (plasmodesmata)和纹孔(pit)

(1)初生纹孔场

细胞壁生长并非均匀加厚，初生壁上有些较薄、凹陷区域，称初生纹孔场(primary pit field)。

次生壁形成时，纹孔场不被次生壁物质覆盖，形成的凹陷区域，即纹孔。

细胞的原生质丝通过纹孔穿过细胞壁与相邻细胞相连，使相邻细胞相互沟通，进行物质和信息传递。这些原生质丝称胞间连丝。

(2)纹孔的结构与类型

纹孔结构：

纹孔由纹孔腔(pit cavity)和纹孔膜(pit mem-brane)组成。

纹孔腔是由次生壁围成的空间，腔底部的初生壁(两层)和胞间层部分为纹孔膜。

相邻两细胞的纹孔常两两相对，称纹孔对(pit-pair)。

纹孔类型：

单纹孔(simple pit) ：纹孔腔从外到内直径基本相等，呈直筒形。

具缘纹孔(bordered pit)：

纹孔缘(pit border)：拱起的次生壁；

纹孔塞(torus)：纹孔膜中央部位盘状增厚区域，直径往往大于纹孔口，增厚是初生壁性质的。

具缘纹孔多存在于某些裸子植物管胞壁上。

3、细胞壁的化学成分和超微结构

(1)化学组成

主要成分为纤维素——构成框架。半纤维素、果胶、多糖类物质与之结合，还有角质、栓质、蜡质、矿质、木质等深入其中。

4、细胞壁的亚显微结构

构成细胞壁的结构单位是由纤维素分子束聚合而成的微纤丝(microfibril) 。

纤维素分子束  微纤丝   微纤丝中填充其它物质  大纤丝(光镜下即可见) 细胞壁

三、原核细胞和真核细胞区别