植物学—植物细胞

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植物细胞

• 细胞的表面结构
  • 细胞壁 Cell wall
    • 具有一定硬度和弹性的结构，构成了细胞的外壳， 是植物细胞区别于动物细胞最显著的特征
    • 结构层次 生长过程
      • 胞间层 Middle lamella
        • 相邻细胞公共一层薄膜，粘连两个相邻细胞
        • 果胶质
        • 细胞分裂时形成
      • 初生壁 Primary wall
        • 胞间层内侧，具有弹性和可塑性
        • 纤维素，半纤维素，果胶质
        • 填充方式与细胞同步生长
      • 次生壁 Secondary wall
        • 不是所有植物细胞都有
        • 初生壁形成后在其内方形成，支持保护
        • 纤维素，少量半纤维素，常含木质素
        • 细胞停止生长后以附加方式向心生长
    • 成分
      • 纤维素，半纤维素，果胶质，蛋白质，木质素，角质……
    • 特化
      • 特殊物质渗入壁内改变壁的性质
      • 类型
        • 木质化
          • 木质素，疏水性，增加机械强度
        • 角质化
          • 角质，脂溶性，保护
        • 栓质化
          • 木栓质，脂溶性，保护
            • 栓皮栎
        • 矿质化
          • 硅质或钙质，增强机械支持能力
            • 水稻
        • 黏液化
          • 果胶质和纤维素吸湿膨胀或变成粘液和树胶，提高持水性
    • 功能
      • 支持作用
        • 决定和维持细胞一定形态，形状
      • 屏障作用
        • 保护原生质体，减少蒸腾，防止微生物入侵和机械损伤
      • 物质和信息交流作用
        • 参与细胞的生长，细胞间识别，物质的吸收，分泌，运输等生命活动
    • 利用
      • 提供了重要的耐用材料
        • 木材，棉花，造纸
      • 生物质可再生能源
        • 纤维素发酵---酒精
  • 细胞（质）膜 Plasma membrane
    • 生活在细胞原生质外表，都有一层膜包裹，称为细胞膜或质膜
    • 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（unit membrane）
    • 成分
      • 磷脂，膜蛋白，膜糖
    • 结构特点
      • 流动镶嵌性
    • 主要功能
      • 屏障作用
        • 维持稳定的细胞内环境
      • 选择透过性
        • 控制细胞内外物质交换（通道）
      • 接受外界刺激和信息
        • 参与细胞间相互识别，细胞信号传导， 调节细胞的生命活动
• 细胞质及细胞器
  • 原生质
    • 细胞生命活动的物质基础
    • 原生质protolasm
      • 细胞生命活动的物质基础，细胞内生命物质的总称（物质概念）
      • 化学组成
        • 图
      • 理化性质
        • 有机大分子溶质，均匀分散在溶有简单糖，氨基酸和无机盐 的水溶液中，是具有一定弹性和粘度的，半透明的亲水胶体
          • 比重：1.04——1.06略大于水
      • 功能
        • 新陈代谢
        • 原生质运动
    • 原生质体 protoplast
      • 细胞内由原生质组成的结构体（结构概念）
        • 植物原生质体是细胞壁以内各种结构的总称
  • 细胞基质 cytoplasmic matrix
    • 细胞质中去除细胞器后无固定形态，无色透明， 生活的胶体物质，常定向流动（胞质环流）
  • 细胞器 organelle
    • 电镜下具有一定形态结构负担特定功能的亚细胞结构单位
    • 分类
      • 内质网 Endoplasmic reticulum,ER
        • 广泛分布于细胞质内的一种膜系统，一层单位膜构成的各类管，泡，腔交织的网状管道系统
        • 功能
          • 通讯系统
          • 物质运输通道
          • 合成膜的场所液泡，高尔基体，圆球体，微体等细胞器来源
      • 高尔基体 Golgi body
        • 一层单位膜构成的一系列扁平囊和小泡组成，整体呈弧形，凸面是形成面（顺面 cis face）,凹面是分泌面（反面 trans face）(极性)
        • 参与蛋白质的加工和多糖的合成，分泌，参与细胞膜和细胞壁的形成
      • 液泡 Vacuole
        • 由一层单位膜构成，充满细胞液的细胞器
          • 水，无机盐，糖，氨基酸，生物碱，色素等
        • 功能
          • 产生膨压，保持组织硬度
          • 包含多种消化酶，溶酶体性质
          • 次代谢产物贮存场所
          • 参与细胞内物质积累，提高抗逆性
      • 圆球体 Sphersome
        • 植物细胞特有的由半层摸包被的球形细胞器
        • 功能
          • 积累和贮藏脂肪
          • 含有水解酶，脂肪酶，参与脂肪代谢
          • 具有动物细胞溶酶体功能
      • 微体 Microbody
        • 内质网内的小泡形成，一层单位膜
        • 含有氧化酶类和过氧化氢酶类
        • 分类
          • 过氧化氢酶体
            • 参与光呼吸
          • 乙醛酸循环体
            • 脂肪代谢
      • 质体 Plastid
        • 生物演化过程中与动物不同的
        • 合成 和贮藏同化产物的一类细胞器
        • 分类
          • 色素和发育阶段
          • 叶绿体chloroplast
            • 概念
              • 含叶绿素和类胡萝卜素，进行光合作用的质体
            • 位置
              • 绿色部位，尤其叶肉细胞
            • 形状
              • 球状椭圆形
            • 结构
              • 双层叶绿体被膜 Chloroplast envelop
              • 类囊体系统 thylakoid system
                • 基质 stroma,matrix
                • 基粒 granum
                  • 基粒片层 grana lamella
                  • 基质片层 stroma lamella
            • 色素
              • 叶绿素a\b,胡萝卜素、叶黄素
            • 作用
              • 光合作用，绿色加工厂
          • 有色体chromoplast
            • 概念
            • 位置
              • 果实，花瓣，胡萝卜根，衰老的叶中
            • 形状
              • 颗粒状
            • 色素
              • 胡萝卜素和叶黄素
            • 作用
              • 使植物的花，果实，根和老叶呈现各种颜色，对异花传粉和种子传播有重要意义
          • 白色体leucoplast
            • 概念
              • 不含色素的质体
            • 位置
              • 贮藏器官的幼嫩细胞，贮藏细胞，表皮细胞
            • 形状
              • 颗粒状
            • 类型
              • 造粉体，造油体，造蛋白体
            • 作用
              • 贮藏营养物质
      • 线粒体 Mitochondrion
        • 双层膜的细胞器
        • 结构
          • 嵴 cristae
            • 内膜向内形成管状，片状突起
          • 基质
            • 嵴的空间，含DNA，RNA，核糖体，蛋白质，脂质等
          • 基粒 elementary partical
            • 产生ATP的场所
        • 功能
          • 呼吸作用产能---动力工厂
      • 核糖体 Ribosome
        • 构成
          • 60%RNA，蛋白质40%，无膜
        • 功能
          • 合成蛋白质
      • 细胞骨架 Cytoskeleton
        • 微管 microtubule
        • 微丝 microfilament
        • 中间纤维 intermediate filament
        • 图
        • 作用
          • 支架作用，维持细胞形状，细胞内运动与物质运输
      • 细胞核 NUcleus
        • 结构
          • 核被膜
            • 核膜
            • 核纤层
            • 膜间腔
            • 核孔
          • 染色体
            • DNA
            • 组蛋白
            • 非组蛋白
            • 少量RNA
          • 核仁
            • 富含蛋白质和RNA
            • 合成和贮存rRNA的部位
            • 图
          • 核基质（核液）
            • 核支架
        • 染色质
        • 功能
          • 贮存遗传信息，通过细胞分裂把遗传信息传递给子细胞
          • 核仁中形成核糖体亚单位
          • 控制蛋白质合成，协调各种生命活动
• 细胞的增殖与调控
  • 细胞增殖
    • 方式
      • 无丝分裂 amitosis
        • 遗传物质分配不均
        • 直接分裂 direct division
        • 横缢
        • 纵缢
        • 出芽
      • 有丝分裂 mitosis
        • 过程
          • 间期 interphase
          • 前期 propase
          • 中期 metaphase
          • 后期 anaphase
          • 末期 telophase
        • 意义
          • 确保遗传稳定性
      • 减数分裂 meiosis
        • 有性生殖过程中
        • DNA复制一次，细胞分裂两次
          • 产生4个子细胞，染色体数目减半
        • 图
        • 染色液数目变化图
        • 意义
          • 有性生殖的前提，保障遗传 稳定性
          • 遗传物质交换，重新组合，丰富了遗传的变异性， 有利于产生适应能力更强的后代
  • 细胞生长
    • 体积和重量发生不可逆的增加，原生质体和细胞壁的生长 干重和鲜重增加，细胞壁纵向延长或横向扩展
  • 细胞分化
    • 概念
      • 植物个体发育中同源细胞发生形态、结构和功能特征稳定性差异的过程
    • 受精卵分化为各种组织和器官的完整植物体
    • 调控
      • 基因选择性表达
      • 因素
        • 发育调控基因
          • 基因选择性表达
        • 细胞极性
          • 不同轴上形态或 机能的梯度差异
        • 在植物体中的位置
          • 邻细胞发生信号交流
        • 不同植物激素或化学物质
          • 生长素是形态发生素
        • 光照，温度，湿度等
          • 短日照条件促进花分化
    • 脱分化与细胞全能性
      • 图
    • 意义
      • 细胞的功能趋于专门化，有利于提高生理功能效率
  • 细胞衰亡
    • 细胞衰老
    • 细胞坏死 necrosis
    • 细胞凋亡 apoptosis
• 植物细胞间的联络结构
  • 纹孔 pit
    • 次生壁形成时，初生纹孔场不被次生壁物质覆盖形成的凹陷区域称为纹孔 纹孔也可发生在无初生纹孔场的区域
    • 结构
      • 纹孔膜
        • 纹孔对中胞间层和两边初生壁合称
      • 纹孔腔
        • 两侧不具有次生壁的腔穴
      • 纹孔对
        • 两相邻细胞壁上的纹孔成对发生
    • 类型
      • 单纹孔 Simple pit
      • 具缘纹孔 Borderd pit
        • 次生壁向中央隆起，并悬在纹孔腔上形成穹形边缘
        • 纹孔膜增厚形成纹孔塞
          • 防止水过多
  • 胞间连丝 Plasmodesmata
    • 穿过细胞壁，沟通相邻细胞的细胞质丝
    • 功能
      • 细胞间物质运输
      • 传递电刺激和发育，分化信息
      • 原生质，生物大分子进入另一细胞通道
      • 病毒迁移途径
    • 共质体 symplast
      • 通过胞间连丝结合在一起的原生质体
    • 质外体 apoplast
      • 共质体之外的部分（细胞壁，细胞间隙，死细胞）
• 植物细胞的后含物
  • 概念
    • 细胞生活过程中，新陈代谢产生的各种非生命物质，多存在于液泡，其他细胞器和细胞基质中也有少量分布
  • 类型
    • 初生代谢产物
      • 淀粉 starch
        • 淀粉粒形式
        • 小麦，玉米，水稻
        • 过程
        • 多样性
          • 面粉鉴别
          • 药材鉴别
      • 蛋白质 protein
        • 无定型或结晶状态存在，糊粉粒
        • 植物种子的胚乳或子叶
      • 脂类 oil
        • 造油体合成
        • 鉴别
          • 紫草试液---紫红色
    • 次生代谢产物
      • 单宁 tannin
        • 酚类化合物衍生物
        • 树皮，木材，未成熟果实
          • 细胞质、液泡、细胞壁
        • 作用
          • 避免植物脱水，腐烂或遭受动物伤害
      • 花青素 anthocyanins
        • 水溶性色素，类黄酮色素
        • 彩叶草，牵牛花
        • 易溶于水、对PH敏感
  • 还包括
    • 维生素
    • 萜类物质
    • 生物碱
    • 乳汁
• 概述
  • 非细胞形态
    • 病毒
    • 类病毒
    • 噬菌体
  • 细胞发现
    • 显微镜
      • 詹森
      • 列文虎克改进
    • 细胞
      • 罗伯特胡克
        • 软木组织
  • 细胞学说
    • 施莱登，施旺
    • 内容
      • 一切动植物有机体都由细胞发育而来
      • 每个细胞是相对独立的单位
      • 新的细胞来源于老细胞的分裂
    • 意义
      • 19世纪自然科学的三大发现之一
        • 生物进化论，能量守恒定律
      • 细胞水平上提供了有机界统一的证据
      • 打开了近代生物学发展的大门
  • 概念
    • 生物有机体形态结构和生命活动的基本单位
    • 说明
      • 细胞是一个独立有序的、能够进行自我调节的代谢与功能系统
      • 细胞是有机体生长发育的基础
      • 细胞是遗传的基本单位
        • 每个细胞都有一套完整的遗传信息
  • 细胞形态
    • 区分
      • 原核细胞
        • 无典型的细胞核和细胞器
      • 真核细胞
        • 具有真正的细胞核
    • 区分
      • 动物细胞
      • 植物细胞
    • 形态多样
    • 细胞大小
      • 遗传性
      • 生理功能
      • 对环境的适应
  • 植物细胞基本结构
    • 细胞壁
      • 胞间层
      • 初生壁
      • 次生壁
    • 原生质体
      • 细胞膜（质膜）
      • 细胞质
        • 胞基质
        • 细胞器
          • 双层膜
            • 质体
            • 线粒体
          • 单层膜
            • 内质网
            • 高尔基体
            • 液泡
            • 圆球体
            • 微体
          • 无膜
            • 核糖体
          • 细胞骨架
            • 微管
            • 微丝
            • 中间纤维
        • 细胞核
          • 核基质
          • 核被膜
            • 核纤层
            • 核膜
              • 外模
              • 内膜
            • 核孔
          • 染色质
          • 核仁