細(xì)胞生理課件

第一章植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能本章重點(diǎn)1.細(xì)胞壁及細(xì)胞膜的成分、結(jié)構(gòu)、功能2.線粒體、葉綠體、高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與功能3.細(xì)胞骨架組成成分及功能4.細(xì)胞質(zhì)的膠體特性5.共質(zhì)體、質(zhì)外體1.細(xì)胞生理1.1細(xì)胞壁1.2細(xì)胞膜系統(tǒng)1.3細(xì)胞核1.4細(xì)胞骨架1.5胞間連絲1.6植物細(xì)胞全能性及其基因表達(dá)1.細(xì)胞生理動(dòng)物細(xì)胞示意圖植物細(xì)胞示意圖1.1細(xì)胞壁1.細(xì)胞生理果膠；礦質(zhì)元素（如：鈣）呈膠態(tài)，柔軟，具連接、緩沖作用，防止病原微生物入侵。次生壁：胞間層：初生壁：微團(tuán)纖維素+半纖維素+果膠+蛋白質(zhì)*（有識(shí)別能力）微纖絲大纖絲（排列松散、雜亂無(wú)章）纖維素+半纖維素+木質(zhì)素**（微纖絲排列緊密、縱橫交錯(cuò)有規(guī)律），具較強(qiáng)的機(jī)械支持力1.1.1細(xì)胞壁的超微結(jié)構(gòu)重點(diǎn)植物凝集素（lectins）：能與多糖結(jié)合或使細(xì)胞凝集的蛋白，已發(fā)現(xiàn)100多種，多數(shù)為糖蛋白。防御病原菌。鈣調(diào)素：一種能與鈣離子結(jié)合的蛋白質(zhì)。通過(guò)改變鈣離子濃度調(diào)節(jié)細(xì)胞的功能。1.細(xì)胞生理1.細(xì)胞生理纖維素分子微膠團(tuán)大纖絲初生壁的形成次生壁的形成Pr微纖絲細(xì)胞壁的形成過(guò)程細(xì)胞1.細(xì)胞生理植物細(xì)胞次生壁電鏡照片1.細(xì)胞生理1.1.2細(xì)胞壁的功能穩(wěn)定細(xì)胞形態(tài)和保護(hù)作用控制細(xì)胞生長(zhǎng)擴(kuò)大參與胞內(nèi)外信息的傳遞（寡糖素）防御功能（產(chǎn)生抗毒素）識(shí)別作用（糖蛋白）參與物質(zhì)運(yùn)輸（質(zhì)外體運(yùn)輸）1.細(xì)胞生理1.2植物細(xì)胞膜系統(tǒng)*細(xì)胞膜(cellmembrane)又稱生物膜(bio-membrane)：指由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成的具有一定結(jié)構(gòu)和生理功能的胞內(nèi)所有被膜的總稱。質(zhì)膜：包圍原生質(zhì)的外膜；內(nèi)膜：包圍各種細(xì)胞器的膜。細(xì)胞膜分兩類1.細(xì)胞生理1.2.1細(xì)胞膜的組成成分膜脂：磷脂

、糖脂、硫脂、固醇(甾醇)膜蛋白：外在蛋白內(nèi)在蛋白膜錨蛋白*膜糖：糖脂糖蛋白生物膜的化學(xué)組成1.細(xì)胞生理磷脂結(jié)構(gòu)膽堿磷酸甘油極性頭部非極性尾部脂肪酸1.細(xì)胞生理無(wú)蛋白膠態(tài)脂結(jié)構(gòu)域有聚集膜蛋白的流動(dòng)脂結(jié)構(gòu)域胞外脂雙層胞內(nèi)（胞質(zhì)）外在蛋白內(nèi)在蛋白外在蛋白膜錨蛋白脂雙層中間板糖蛋白寡聚側(cè)鏈1.細(xì)胞生理1.2.2細(xì)胞膜的亞顯微結(jié)構(gòu)1.流動(dòng)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)：S.J.Singer等，1972年提出。2.板塊鑲嵌模型(platemosaicmodel)：M.K.Gain等，1977年提出。1.細(xì)胞生理特點(diǎn):(1)不對(duì)稱性→膜脂和膜蛋白分布不對(duì)稱性。1.流動(dòng)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)：Singer（辛格）（1971年）1.細(xì)胞生理1.細(xì)胞生理特點(diǎn):(2)流動(dòng)性→膜脂流動(dòng)性、膜蛋白流動(dòng)性及膜甾醇運(yùn)動(dòng)相互作用下進(jìn)行。

與物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸和抗逆性密切相關(guān)。1.流動(dòng)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)：Singer（辛格）（1971年）1.細(xì)胞生理側(cè)向運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)左右擺動(dòng)伸縮震蕩上下翻滾磷脂層的運(yùn)動(dòng)1.細(xì)胞生理2.板塊鑲嵌模型(platemosaicmodel)膜脂的局部經(jīng)常處于“相變狀態(tài)”：一部分脂區(qū)處于液晶態(tài)→晶態(tài)另一部分脂區(qū)處于晶態(tài)→液晶態(tài)1.細(xì)胞生理1.2.3細(xì)胞膜的功能分室作用（各種細(xì)胞器相對(duì)獨(dú)立）物質(zhì)運(yùn)輸（跨膜運(yùn)輸、膜泡運(yùn)輸）能量轉(zhuǎn)換（氧化磷酸化、光合磷酸化等）信息傳遞和識(shí)別功能（凝集素、受體蛋白、糖蛋白）抗逆能力（膜脂組成：高抗寒→不飽和脂肪酸含量高抗熱性強(qiáng)→飽和脂肪酸含量高)物質(zhì)合成（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)——蛋白質(zhì)和脂質(zhì)；高爾基體——多糖；質(zhì)膜上——纖維素）1.細(xì)胞生理1.2.4內(nèi)膜系統(tǒng)內(nèi)膜系統(tǒng)：除了質(zhì)膜外，位于胞基質(zhì)中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、

高爾基體、核膜、液泡膜等結(jié)構(gòu)上連續(xù)、功能上相關(guān)的膜網(wǎng)絡(luò)體系。1.細(xì)胞生理1.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmicreticulum,ER)（單層膜）粗糙型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)平滑型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)1.細(xì)胞生理1.細(xì)胞生理內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能：1.合成功能（蛋白質(zhì)、親脂性物質(zhì)）；2.是胞內(nèi)和胞間物質(zhì)與信息交換和運(yùn)輸?shù)耐ǖ溃?.機(jī)械支持原生質(zhì)體與可溶性酶附著的骨架。1.細(xì)胞生理2.高爾基體

(Golgibody)（單層膜）運(yùn)輸囊泡扁平囊泡分泌囊泡1.細(xì)胞生理高爾基體功能：1.將輸入的蛋白質(zhì)加工、濃縮、儲(chǔ)存或輸出；2.合成多糖類和糖蛋白；3.與質(zhì)膜、細(xì)胞壁的形成有關(guān)；4.與溶酶體和液泡膜的產(chǎn)生有關(guān)。1.細(xì)胞生理3.液泡(vacuole)（單層膜）液泡發(fā)生的途徑：液泡的發(fā)生與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體有關(guān)。莖尖和根尖分生組織細(xì)胞有許多小型的原液泡(provacuole)。它來(lái)源于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，這種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)位于高爾基體附近，又由于它產(chǎn)生的原液泡具有溶酶體性質(zhì)，因此稱為高爾基體-內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-溶酶體系統(tǒng)。隨著細(xì)胞生長(zhǎng)和分化，原液泡通過(guò)相互融合、自體吞噬和水合作用，不斷擴(kuò)大形成液泡乃至中央大液泡。1.細(xì)胞生理液泡的功能：1.調(diào)節(jié)功能（貯藏溶質(zhì)，調(diào)節(jié)滲透勢(shì)）2.類似溶酶體的作用（含水解酶）3.代謝庫(kù)的功能（貯藏代謝產(chǎn)物）1.細(xì)胞生理4.溶酶體(lysosome)（單層膜）初級(jí)溶酶體：次級(jí)溶酶體：剛剛分泌的、含有溶酶體酶及無(wú)作用底物的分泌小泡；含水解酶及相應(yīng)底物，以及水解消化的產(chǎn)物，即正在進(jìn)行或已經(jīng)進(jìn)行消化作用的囊泡。1.細(xì)胞生理溶酶體的功能:自身消化（衰老、饑餓、受損傷時(shí)釋放水解酶）1.細(xì)胞生理5.微體(microbody)（單層膜）過(guò)氧化體：光呼吸場(chǎng)所之一乙醛酸體：乙醛酸循環(huán)場(chǎng)所6.圓球體(spherosome)（單層膜）油體蠟體1.細(xì)胞生理7.線粒體(mitochondria)（雙層膜）結(jié)構(gòu)：呼吸作用的場(chǎng)所功能：外膜平滑內(nèi)膜向內(nèi)褶皺成嵴A線粒體模式圖B線粒體亞顯微結(jié)構(gòu)1.細(xì)胞生理功能：光合作用的場(chǎng)所（1）葉綠體（雙層膜）光學(xué)顯微鏡下細(xì)胞中葉綠體的形態(tài)與分布葉綠體含有葉綠素(chlorophyll)、葉黃素(xanthophylls)和胡蘿卜素(carotene)三種色素，普遍存在于植物的綠色細(xì)胞中，葉綠素是主要的光合色素。葉綠體的亞顯微結(jié)構(gòu)

8.質(zhì)體(plastid)分為葉綠體、有色體和白色體三種。1.細(xì)胞生理（2）白色體（造粉體）不含任何色素，普遍存在于植物貯藏細(xì)胞中，根據(jù)其貯藏物質(zhì)的不同分為三類：貯藏淀粉的稱為造粉體或稱淀粉體，貯藏蛋白質(zhì)的稱為蛋白體，而貯藏脂類的稱為造油體。植物細(xì)胞中白色體結(jié)構(gòu)與分布示意圖

1.細(xì)胞生理（3）雜色體（有色體）有色體是僅含有類胡蘿卜素與葉黃素等色素的質(zhì)體。成熟的紅、黃色水果如番茄、辣椒以及秋天葉色變黃主要因細(xì)胞中含有這類質(zhì)體。有色體中還能積累脂類。1.細(xì)胞生理1.3細(xì)胞核核膜染色質(zhì)核仁核基質(zhì)細(xì)胞核細(xì)胞核(nucleus)：生物遺傳物質(zhì)DNA存在與復(fù)制的場(chǎng)所。核基質(zhì)1.細(xì)胞生理1.3.1核膜核膜(nuclearmembrane)：雙層膜。膜間隙外核膜內(nèi)核膜核纖層膜間隙核孔1.細(xì)胞生理核籠內(nèi)層核膜中心轉(zhuǎn)運(yùn)體循環(huán)組裝體胞質(zhì)纖維核體外層核膜核籃核核孔的結(jié)構(gòu)電鏡圖1.細(xì)胞生理1.3.2染色質(zhì)染色質(zhì)(chromatin)：間期細(xì)胞核中遺傳物質(zhì)存在的主要形式；染色體(chromosome)：染色質(zhì)在有絲分裂時(shí)高度螺旋化成為短而粗的染色體。1.細(xì)胞生理核小體(nucleosome)核小體染色體（分裂期）多次纏繞+DNA組蛋白核小體纖絲（念珠狀）染色質(zhì)（間期）1.細(xì)胞生理1.細(xì)胞生理核仁(nucleolus)：球狀體，無(wú)被膜（DNA+RNA+Pr）；合成rRNA的主要場(chǎng)所。細(xì)胞核1.3.3核仁1.細(xì)胞生理1.3.4核基質(zhì)核基質(zhì)(nuclearmatrix)：又稱核骨架，由非組蛋白和蛋白纖維構(gòu)建的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。染色質(zhì)附著于核基質(zhì)網(wǎng)上。1.細(xì)胞生理1.4細(xì)胞骨架細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)(cytoplasmicmatrix)：

簡(jiǎn)稱胞基質(zhì)，又稱細(xì)胞溶膠(cutosol)，是指細(xì)胞質(zhì)中半透明的無(wú)定形的有機(jī)膠體溶液部分。細(xì)胞骨架(cytoskeleton)細(xì)胞基質(zhì)中，由3種蛋白質(zhì)纖維(微管、微絲和中間纖維)相互連接組成的支架網(wǎng)絡(luò)，也稱細(xì)胞內(nèi)微梁系統(tǒng)1.細(xì)胞生理1.4.1胞基質(zhì)/細(xì)胞溶膠在真核細(xì)胞中除去可分辨的細(xì)胞器以外的膠狀物質(zhì)稱為胞基質(zhì)，也叫細(xì)胞漿。胞基質(zhì)既有親水的膠體性質(zhì)，也是細(xì)胞代謝的重要場(chǎng)所。1.4.1.1胞基質(zhì)的化學(xué)組成水85%、蛋白質(zhì)10%、核酸1.1%、脂質(zhì)2%、糖及其它0.4%、無(wú)機(jī)物1.5%。1.細(xì)胞生理重點(diǎn)、難點(diǎn)1.4.1.2胞基質(zhì)的性質(zhì)（1）膠體性質(zhì)水、蛋白質(zhì)、糖、脂類等溶質(zhì)顆粒，大小在1~100nm之間，于溶劑中形成膠體，所以胞基質(zhì)有膠體性質(zhì)。1.細(xì)胞生理親水性；雙電層：吸附層+擴(kuò)散層；溶膠化與凝膠化:

溶膠凝膠溶膠化作用凝膠化作用+++++++++++++++水膜OHH..PrOHCOOHNH4+使膠粒穩(wěn)定存在抗逆性有關(guān)擴(kuò)散層吸附層溶膠：含水較多的細(xì)胞，原生質(zhì)膠粒完全分散在介質(zhì)中，膠粒之間聯(lián)系減弱，呈溶液狀態(tài)凝膠：含水較少的細(xì)胞，膠體之間相互結(jié)成網(wǎng)狀，液體分散于網(wǎng)眼之內(nèi)，膠體失去流動(dòng)性而凝結(jié)成近似固體狀態(tài)1.細(xì)胞生理（2）液晶性質(zhì)液晶態(tài)是物質(zhì)介于固態(tài)和液態(tài)之間的一種存在狀態(tài)。正常細(xì)胞質(zhì)在一定溫度范圍內(nèi)處于液晶態(tài)，低于某一溫度時(shí)會(huì)變成相當(dāng)于晶態(tài)的凝膠態(tài)，這一溫度稱為相變溫度。不同物種甚至不同品種的細(xì)胞質(zhì)，由于化學(xué)組成的差異，導(dǎo)致相變溫度也不同，其抗逆性強(qiáng)弱也不一樣。1.細(xì)胞生理1.4.1.3胞基質(zhì)的功能細(xì)胞內(nèi)許多代謝過(guò)程，如糖酵解途徑、戊糖磷酸途徑、脂肪酸合成、蔗糖合成、C4植物葉肉細(xì)胞固定CO2的過(guò)程等等，都是在細(xì)胞基質(zhì)中進(jìn)行的；對(duì)物質(zhì)吸收和運(yùn)轉(zhuǎn)有積極作用（可調(diào)節(jié)pH）。細(xì)胞基質(zhì)也是細(xì)胞代謝活動(dòng)十分重要的場(chǎng)所。1.細(xì)胞生理1.4.2細(xì)胞骨架微管(microtubule)微絲(microfilament)中間纖維(intermediatefilament)1.細(xì)胞生理（1）微管(microtubule)結(jié)構(gòu)：長(zhǎng)形具分支的管狀結(jié)構(gòu)，球形管蛋白連成絲狀中空管狀物。功能：

與細(xì)胞分裂有關(guān)；與細(xì)胞壁的形成有關(guān)；是細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)；參與有關(guān)的運(yùn)動(dòng)

（鞭毛、纖毛等結(jié)構(gòu)成分）。釋放出的結(jié)合GTP的微管蛋白結(jié)合GTP的微管蛋白二聚體1.細(xì)胞生理（2）微絲(microfilament)結(jié)構(gòu)：實(shí)心的類肌動(dòng)蛋白絲。功能：細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)；與細(xì)胞質(zhì)環(huán)流有關(guān)（肌動(dòng)蛋白絲收縮舒張運(yùn)動(dòng)，利于物質(zhì)運(yùn)輸）。1.細(xì)胞生理（3）中間纖維(intermediatefilament)結(jié)構(gòu)：中空、長(zhǎng)而不分支的胞內(nèi)纖維（結(jié)構(gòu)相似、成分不一）。功能：細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)；與細(xì)胞發(fā)育、分化、mRNA的運(yùn)輸有關(guān)。1.細(xì)胞生理1.5植物細(xì)胞間的通道細(xì)胞間的主要通道：胞間連絲自由空間共質(zhì)體(symplast)（內(nèi)部空間）：細(xì)胞內(nèi)有生命的部分，通過(guò)胞間連絲將原生質(zhì)體連成一個(gè)整體。質(zhì)外體(apoplast)（外部空間、自由空間）：質(zhì)膜以外的胞間層、細(xì)胞壁及細(xì)胞間隙等形成的連續(xù)的整體。重點(diǎn)1.細(xì)胞生理胞間連絲(plasmodesma)貫穿細(xì)胞壁、胞間層，連接相鄰細(xì)胞原生質(zhì)體的管狀通道，是生活的植物細(xì)胞特有的結(jié)構(gòu)。1.5.1胞間連絲的亞顯微結(jié)構(gòu)1.細(xì)胞生理孔環(huán)兩條分隔的通道：1.質(zhì)膜特化的結(jié)構(gòu)：相鄰兩個(gè)細(xì)胞的質(zhì)膜形成的管腔；2.管腔內(nèi)的中央套管：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜壓縮成的狹窄小管——連絲微管。1.細(xì)胞生理質(zhì)膜和連絲微管之間是孔環(huán)(annulus)，含8~9個(gè)微通道(microchannel)，物質(zhì)經(jīng)由這些微通道進(jìn)行胞間轉(zhuǎn)移，也進(jìn)行信息傳遞。1.細(xì)胞生理（1）物質(zhì)運(yùn)輸共質(zhì)體運(yùn)輸?shù)耐ǖ溃豢蛇\(yùn)輸水分、無(wú)機(jī)離