植物细胞的结构和功能精选课件.ppt

关于植物细胞的结关于植物细胞的结构和功能构和功能第一页，本课件共有56页一、细胞核一、细胞核除成熟的筛管细胞外，所有活的植物细胞都有细胞核，其形状与大小因物种和细胞类型而有很大差异。分生组织细胞的核一般呈圆球状，占细胞体积的大部分。在已分化的细胞中，因有中央大液泡，核常呈扁平状，并贴近质膜。菜豆根冠细胞的核的透射电镜照片菜豆根冠细胞的核的透射电镜照片核被膜上的两层膜和中间大的核仁第二页，本课件共有56页(一一)核的化学组成核的化学组成 细胞核主要由核酸和蛋白质组成，并含少量脂类及无机离子等，其中蛋白质含量最高。在核酸中，DNA含量常高于RNA。核中的蛋白质可分为碱性蛋白和酸性蛋白两类。碱性蛋白质富含精氨酸、赖氨酸，而一般不含色氨酸。它本身带正电，可与带负电的DNA双螺旋结合。染色质的主要组分是DNA与碱性蛋白质结合形成的核蛋白。与碱性蛋白质结合的DNA不能行使转录功能，即基因被阻遏。酸性蛋白质带负电，富含天门冬氨酸和谷氨酸两种酸性氨基酸，一般还含色氨酸，这可与碱性蛋白质相区别。一般认为酸性蛋白质可解除碱性蛋白质对基因的阻遏作用，而且这种调控具有组织特异性。DNA在细胞核中的含量是很稳定的，而RNA一般代谢快，其种类和含量有组织差异性。第三页，本课件共有56页(二二)核的结构和功能核的结构和功能处于分裂间期的细胞核由核膜、染色体、核基质和核仁四部分组成。核膜(nuclear membrane)由两层单位膜组成。外膜与内质网相连，在朝向胞质的外表面上有核糖体。核膜把核与胞质分隔开，其上有核孔(nuclear pore)。1.1.核膜核膜第四页，本课件共有56页 核孔是由蛋白质构成的复杂结构，叫核孔复合体，它是核质进行物质、信息交换的主要通道。核孔复合体是细胞核的独立结构，与核膜仅在结构上有联系。包括以下几个部分：胞质环胞质环胞质环胞质环（cytoplasmic ring），位于核孔复合体胞质一侧，环上有8条纤维伸向胞质；核质环核质环核质环核质环（nuclear ring），位于核孔复合体核质一侧，上面伸出8条纤维，纤维端部与端环相连，构成笼子状的结构；转运器转运器转运器转运器（transporter），核孔中央的一个栓状的中央颗粒；辐辐辐辐（Spoke）：核孔边缘伸向核孔中央的突出物 第五页，本课件共有56页染色质是细胞核中能被碱性染料着色的物质，是真核细胞在间期核中的DNA、碱性蛋白、酸性蛋白及少量RNA共同组成的线状复合体。在细胞分裂前，DNA与组蛋白结合，并多次盘绕、超卷曲、折叠形成染色体。染色质和染色体是在细胞周期不同阶段可以形态结构互变。碱性蛋白与DNA形成染色质的基本结构单位核小体。2.2.染色体染色体第六页，本课件共有56页每个核小体包括200碱基对(的DNA片断和8个组蛋白(即碱性蛋白)分子。在核小体的结构中，8分子组蛋白形成紧凑的小圆球，DNA缠绕其上，各个核小体由一段DNA片断(称作连接线)和一个组蛋白分子(H1)相连(图1-9)。整个DNA分子就形成多个核小体相串连的念珠状链。核小体念珠链进一步盘旋、折叠形成染色单体和染色体。从DNA分子到形成染色体的过程中，其长度被压缩了8001000倍。图图 1-9 核小体结构模型核小体结构模型A.核小体包括146bp的DNA和由组蛋白构成的八聚体，每个八聚体包含二个H2A、H2B、H3和H4构成的四聚体；B.10nm的核小体阵列；C.10nm的核小体阵列进一步凝缩成30nm的螺线管结构第七页，本课件共有56页 3.3.核基质核基质 核基质(nuclear matrix)是间期细胞核内，除去染色质和核仁之外的非染色或染色很浅的基质。其中除核仁、染色质及核糖体外，含有多种酶。当基质呈凝胶态时称核质(nucleoplasm)，呈液态时称核液(karyolymph)。核基质可为核内的代谢提供一个稳定的、良好的环境，为核内物质的运输和可溶性代谢产物提供必要的介质。4.4.核仁核仁 细胞核有一到几个核仁，一般呈圆球形，无界膜包围，电镜下可分出颗粒区和纤维区。核仁随细胞分裂周期有消失和重建过程。核仁可合成rRNA和蛋白质。细胞核是生物遗传物质DNA存在与复制的场所，它控制着基因表达、生物遗传，调节着细胞的代谢与发育。第八页，本课件共有56页二、叶绿体和线粒体二、叶绿体和线粒体 叶绿体(chloroplast)和线粒体(mitochondria)是植物细胞内两类能量转换细胞器，它们的形态特征主要是呈封闭的双层膜结构。尽管它们最初的能量来源不同，但却有着相似的基本结构，且以类似的方式合成ATP。第九页，本课件共有56页(一一)质体和叶绿体质体和叶绿体 植物细胞特点之一就是具有双层膜的质体(plastid)。质体是由前质体(proplastid)分化发育而成的。主要有淀粉体、叶绿体和杂色体等。淀粉体(amyloplast)能合成和分解淀粉，内含有一个到几十个淀粉粒，可膨胀得很大。叶绿体含有叶绿素等色素，是光合作用的细胞器，其细微结构、化学组成和生理功能将在“光合作用”一章中作介绍。杂色体可能因含色素的不同而成黄色、橘红色等不同颜色，存在于花瓣、果实、根等各种不同的器官中。第十页，本课件共有56页第十一页，本课件共有56页因内外因素的不同，前质体可分化发育成不同的质体。不同的质体之间也可相互转化。如某些根经光照后可以转绿，这就是无色体或杂色体向叶绿体转化的外在表现。当果实成熟时，叶绿体又有可能因叶绿素的退色和类囊体结构的消失而转化为其它有色体。当某种已分化的组织脱分化为分生组织时，某些质体又可回复成前质体。质体的发育循环和不同质体间的转变图质体的发育循环和不同质体间的转变图第十二页，本课件共有56页(二二)线粒体线粒体线粒体是进行呼吸作用的细胞器，呈球状、棒状或细丝状等，直径为0.51.0m，长2m左右，不同种类细胞中线粒体数目相差很大，一般为1003 000个。通常代谢旺盛细胞中线粒体数目较多。细胞中的线粒体既可随细胞质的运动而运动，也可自主运动移向需要能量的部位。第十三页，本课件共有56页 线粒体由内、外两层膜组成。外膜较光滑，厚度为57nm。内膜厚度也为57nm，在许多部位，内膜向中心内陷，形成片状或管状的皱褶(图1-10)，这些皱褶被称为嵴，由于嵴的存在，使内膜的表面积大大增加，有利于呼吸过程中的酶促反应。图1-10线粒体的结构模式图嵴的数目也可有很大差异，一般需要能量多的细胞，除线粒体数目较多外，嵴的数目也多。在线粒体内膜的内侧表面有许多小而带柄的颗粒，即ATP合成酶复合体，它是合成ATP的场所。第十四页，本课件共有56页线粒体的内膜与外膜在化学成分上不同。外膜磷脂与蛋白质的重量比约为0.82，磷脂多，通透性相对大，有利于线粒体内外物质交流；内膜磷脂与蛋白质重量比约为0.27，为高蛋白质膜，功能较外膜复杂得多，含磷脂少，通透性小，可使酶系统存在于内膜中并保证其代谢正常进行。线粒体内膜与外膜间的空隙约为8nm，称为膜间空间，内含许多可溶性酶底物和辅助因子。内膜的内侧空间充满着透明的胶体状的基质(matrix)。基质的化学成分主要是可溶性蛋白质，还有少量DNA(但和存在于胞核中的DNA不同，它是裸露的，没有结合组蛋白)，以及自我繁殖所需的基本组分(包括RNA、DNA聚合酶、RNA聚合酶、核糖体等)。线粒体嵴的三维结构和内膜ATP合酶分子的分布第十五页，本课件共有56页三、细胞骨架三、细胞骨架(cytoskeleton)细胞骨架是指真核细胞中的蛋白质纤维网架体系，包括微管、微丝和中间纤维等。它们都由蛋白质组成，没有膜的结构，互相联结成立体的网络，也称为细胞内的微梁系统(microtrabecular system)。细胞骨架不仅在维持细胞形态、保持细胞内部结构的有序性方面起重要作用，而且还与细胞运动、物质运输、能量转换、信息传递、细胞分裂和分化、基因表达等生命活动密切相关。植物的许多生理过程，象极性生长、叶绿体运动、保卫细胞分化、卷须弯曲等也都有细胞骨架的参与。细胞骨架的主要功能（G.Karp 2002）第十六页，本课件共有56页(一一)微管微管1.1.微管的结构微管的结构 微管(microtubule)是存在于细胞质中的由微管蛋白(tubulin)组装成的中空管状结构。图图 1-11 1-11 微管的分子结构模型微管的分子结构模型A.微管。左为整体观(部分)；右为横剖面，示 13条原纤丝，、为微管蛋白微管粗细均匀，可弯曲，不分支，直径2027nm，长度变化很大，有的可达数微米。微管的主要结构成分是由微管蛋白与微管蛋白构成的异二聚体，这些微管蛋白组成念珠状的原纤丝，由13条原纤丝按行定向平行排列则组成微管。管壁上生有突起，通过这些突起(或桥)使微管相互联系，或与质膜、核膜、内质网等相连第十七页，本课件共有56页2.2.微管的功能微管的功能细胞骨架的不同功能细胞骨架的不同功能A固定作用。支撑着原生质膜、细胞器官以及其它大分子组装物。B运动性。直接带动着细胞内各组分的胞内运动。C信息传导。决定细胞的空间几何结构。D极性。根据一种纤维的极性，可以知道细胞纤维的信息内容。第十八页，本课件共有56页(1)(1)控制细胞分裂和细胞壁的形成控制细胞分裂和细胞壁的形成 早在进入细胞分裂的前期之前，原来位于周缘胞质中周质的少数微管就被一条环绕整个细胞的，由多个(常多于100个)微管集合成的13m的窄带所取代，由于这条致密的微管带恰好出现在细胞分裂的前期之前，所以被称为早前期带(PPB)。在有丝分裂开始时，此带虽消失，但却在它曾占据的层面留下了某种痕迹，它决定了细胞分裂的部位和分裂面，因为在晚末期形成的细胞板与母细胞壁相结合的位置正是早前期带早先所在的位置。第十九页，本课件共有56页在细胞分裂中，有丝分裂器纺锤体(spindle)是由微管组成的，它与染色体的着丝点相连，并牵引染色单体移向两极。其后，细胞板的形成与生长也有微管的参与。周质微管决定了纤维素微纤丝在细胞外沉积的走向，在许多不同类型和形状的细胞中，都可见到紧贴质膜之内的微管和紧贴质膜之外的纤维素微纤丝的方向恰好一致，在初生壁、次生壁的沉积过程中，也可见到这一现象。如用秋水仙素等药物处理后，微管解聚，虽不影响新的纤维素微纤丝的产生，但微纤丝排列的模式发生了变化第二十页，本课件共有56页植物细胞以及动物细胞的有丝分裂过程植物细胞以及动物细胞的有丝分裂过程第二十一页，本课件共有56页第二十二页，本课件共有56页(2)(2)保持细胞形状保持细胞形状 由于微管控制细胞壁的形成，因而它具有保持细胞形态的功能。植物的精细胞常呈纺缍形，这与微管的排列和细胞长轴方向一致有关。当用秋水仙素处理破坏微管，精细胞就变成球形。(3)(3)参与细胞运动与细胞内物质运输参与细胞运动与细胞内物质运输 如纤毛运动、鞭毛运动以及纺锤体和染色体运动都有微管的参与。已经在植物细胞中发现与运动有关的几类微管马达蛋白(microtubule motor protein)。如烟草花粉中的驱动蛋白(kinesin),萱草花粉中的动力蛋白(dynamin)，这些微管马达蛋白都与细胞内的物质运输和细胞器的运动直接相关。第二十三页，本课件共有56页(二二)微丝微丝1.1.微丝的结构微丝的结构 微丝(microfilament)比微管细而长，直径为46nm。微丝由收缩蛋白构成，它类似于肌肉中的肌动蛋白，呈丝状，同时还与肌球蛋白、原肌球蛋白等构成复合物质。微丝在植物细胞中有着广泛的分布：通常是成束地存在于细胞的周质中，其走向一般平行于细胞长轴；有的疏散成网状，与微管一起形成一个从核膜到质膜的辐射状网络体系；在早前期微管带、纺锤体及成膜体中也有大量微丝存在。不少实验发现，植物细胞的周质中，微丝与微管平行排列，二者之间还存在相互作用的关系。有实验指出，周质微管的破坏会引起周质微丝的重组，相反，微丝的破坏也会引起微管的重组。第二十四页，本课件共有56页 2.2.微丝的功能微丝的功能 微丝的主要生理功能是为胞质运动提供动力(1)(1)参与胞质运动参与胞质运动 若从微丝的肌动蛋白(actin)性质及其在胞质中分布的状态来分析，此点不难理解。实验已证明，细胞松驰素B(cytochalasin B)可以使微丝聚集在一起成几十大团，形成网状，如用细胞松驰素B处理轮藻、丽藻等材料，伴随微丝结构的改变，胞质运动也停止。关于胞质运动的机制已基本清楚。大体是微丝中的肌动蛋白与肌球蛋白在胞质内外界面上形成三维的网络体系；肌动蛋白位于外质，肌球蛋白位于内质，肌球蛋白连结着胞质颗粒，在有ATP能量的启动下，肌球蛋白胞质颗粒结合体沿着肌动蛋白微丝束滑动，从而带动整个细胞质的环流。花粉管中原生质流动是肌动蛋白和肌球蛋白相互作用的结果，同时也是花粉管生长的动力。第二十五页，本课件共有56页(2)(2)参与物质运输和细胞感参与物质运输和细胞感应应 已发现微丝可与质膜联结，参与和膜运动有关的一些重要生命活动，如巨噬细胞的吞噬作用，植物生长细胞的胞吐作用。此外，微丝还与胞质物质运输、细胞感应等有关，如中国农业大学阎隆飞等从丝瓜卷须中分离出了肌动蛋白和肌球蛋白，并探明肌动球蛋白是卷须快速弯曲运动的物质基础。肌球蛋白与肌动蛋白微丝相互影响肌球蛋白与肌动蛋白微丝相互影响肌球蛋白与肌动蛋白微丝相互影响肌球蛋白与肌动蛋白微丝相互影响（1）相对于另一端移动一肌动蛋白微丝；（2）延着肌动蛋白微丝移动泡囊；或者（3）延着隔膜移动肌动蛋白微丝。植物中可以发现肌球蛋白，但是肌球蛋白及的相同形式都还没有在植物中找到。第二十六页，本课件共有56页1.1.中间纤维的结构中间纤维的结构 20世纪60年代中期，在哺乳动物细胞中发现了10nm粗的纤维，因其直径介于肌粗丝和细丝之间，故被命名 为 中 间 纤 维，又 称 中 间 丝(intermediate filament)。后来在藻类和高等植物中也鉴定出中间纤维。中间纤维是一类柔韧性很强的蛋白质丝，其成分比微丝和微管复杂，由丝状亚基(fibrous subunits)组成。不同组织中的中间纤维有特异性，其亚基的大小、生化组成变化都很大。(三三)中间纤维中间纤维中间纤维组装模型中间纤维组装模型 A.两条中间纤维多肽形成二聚体；B.两个二聚体反向平行以半交叠方式构成四聚体；C.四聚体首尾相连形成原纤维；D.8根原纤维构成圆柱状的10nm纤维第二十七页，本课件共有56页(1)(1)支支架架作作用用 中间纤维可以从核骨架向细胞膜延伸，从而提供了一个起支架作用的细胞质纤维网，可使细胞保持空间上的完整性，并与细胞核定位有关。(2)(2)参参与与细细胞胞发发育育与与分分化化 有人认为中间纤维与细胞发育、分化、mRNA等的运输有关。2.2.中间纤维的功能中间纤维的功能在一细胞中注射微量的荧光分子溶液，根据荧光分子亮度变化推测亚单位被合并到细胞骨架结构中第二十八页，本课件共有56页表表1.胞质骨架三种组分的比较胞质骨架三种组分的比较微丝微管中间纤维单体球蛋白球蛋白杆状蛋白结合核苷酸ATPGTP 无纤维直径7nm25nm10nm结构双链螺旋13根源纤丝组成空心管状纤维8个4聚体或4个8聚体组成的空心管状纤维极性有有无组织特异性无无有蛋白库有有无踏车形为有有无动力结合蛋白肌球蛋白动力蛋白，驱动蛋白无特异性药物细胞松驰素鬼笔环肽秋水仙素，长春花碱，紫杉酚第二十九页，本课件共有56页 四、细胞内膜系统四、细胞内膜系统 内膜是相对质膜而言的，而 内内 膜膜 系系 统统(endomembrane system)通常是指那些处在细胞质中，在结构上连续，功能上相关的，由膜组成的细胞器的总称。主要指核膜、内质网、高尔基体以及高尔基体小泡和液泡等。内膜系统对细胞的生长、分化、成熟具有非常重要的作用第三十页，本课件共有56页(一一)内质网内质网1.1.内质网结构和类型内质网结构和类型 内质网(ER)是交织分布于细胞质中的膜层系统，通常可占细胞膜系统的一半左右。内质网大部分呈膜片状，由两层平行排列的单位膜组成，膜厚约5nm，也有的内质网呈管状，此外，在两层膜空间较宽的地方内质网则呈囊泡状。第三十一页，本课件共有56页内质网不是象其它亚细胞组分，只占据细胞中的一定部位，而是能相互连通成网状结构，内与细胞核外被膜相连，外与质膜相连，穿插于整个细胞质中，并且还可通过胞间连丝与邻近细胞的内质网相连。内质网形态及数量随细胞类型、代谢活性或发育阶段而异。一般细胞静止期，内质网少，细胞分裂期，内质网增多。内质网本身也在不断更新，是个动态系统。第三十二页，本课件共有56页按内质网膜上有无核糖体的存在把内质网分为两种类型，即粗糙型 内 质 网(rough endoplasmic reticulum，RER)和光滑型内质网(smooth endoplasmic reticulum,SER)，前者有核糖体附着，后者没有。粗糙型内质网大多为扁平囊状，靠近细胞核部位。这两种内质网是连续的，并且可以互相转变，如形成层细胞的内质网，冬季是光滑型的，夏季则是粗糙型的。可见，内质网的形态变化是与细胞代谢相适应的。第三十三页，本课件共有56页(1)(1)物质合成物质合成 粗糙内质网上的核糖体是蛋白质合成的场所，而光滑内质网参与糖蛋白的寡糖链和脂类的合成2.2.内质网的功能内质网的功能蛋白质在核糖体上合成。移动到内质网上。或伸长的多肽插入到内质网的囊腔中。第三十四页，本课件共有56页甘油脂在光滑内质网膜两层脂类单层分子中堆积（A）蛋白体中醇谷溶蛋白（如玉米蛋白）的聚集，这些蛋白体是从特殊的粗糙内质网发芽而来。（B）玉米胚乳蛋白体形成的透射电镜照片。第三十五页，本课件共有56页(2)(2)分隔作用分隔作用 内质网布满了整个细胞质，将细胞质分隔成许多室，使各种细胞器均处于相对稳定的环境中，有序地进行各自的代谢活动。(3)(3)运输、贮藏和通讯作运输、贮藏和通讯作用用 内质网形成了一个细胞内的运输和贮藏系统。它还可通过胞间连丝，成为细胞之间物质与信息的传递系统。另外，由内质网合成的造壁物质参与了细胞壁的形成。第三十六页，本课件共有56页(二二)高尔基体高尔基体 1.1.高尔基体的结构高尔基体的结构 高尔基体(Golgi body)是由膜包围的液囊垛叠而成。液囊呈扁平盘状，囊的两边稍变曲，中央为平板状。通常1个高尔基体由312个液囊平叠而成。囊的边缘可分离出许多小泡高尔基体小泡(图1-14)。图图 1-14 1-14 高尔基体模式图高尔基体模式图高尔基体顺面的网络结构（cis Golgi network，CGN）高尔基体中间膜囊（medial Gdgi)高尔基体反面的网络结构（trans Golgi network，TGN高尔基体的三个功能区域高尔基体的三个功能区域高尔基体的三个功能区域高尔基体的三个功能区域 第三十七页，本课件共有56页第三十八页，本课件共有56页2.2.高尔基体的功能高尔基体的功能一些消化酶如-淀粉酶在粗糙型内质网的核糖体上合成后，进入内质网腔，输送至光滑型内质网，然后形成小泡，传送至高尔基体形成面，在高尔基体中蛋白质浓缩成被膜包裹的酶原颗粒(小泡)，这些酶原颗粒从高尔基体上脱落下来，最后运至作用部位(图1-15)图图1-151-15经由高尔基体的物质集运经由高尔基体的物质集运(1)(1)物质集运物质集运 蛋白质合成后输送到高尔基体暂时贮存、浓缩，然后再送到相关部位。运输的过程可能是：内质网高尔基体高尔基体小泡液泡(分泌液泡)。A.木糖葡萄糖的集运 B.果胶多糖的集运第三十九页，本课件共有56页(2)(2)生物大分子的装配生物大分子的装配 高尔基体也参与某些物质的合成或生物大分子的装配。它利用单糖和含硫单糖合成多糖和含硫多糖，是许多多糖生物合成的地点。在合成糖蛋白或糖脂类的碳水化合物侧链时，高尔基体也起一定的作用，很可能糖蛋白中的蛋白质先在核糖体上合成，然后再在高尔基体中把多糖侧链加上去。(3)(3)参与细胞壁的形成参与细胞壁的形成 在植物细胞中，高尔基体的一个重要作用是参与细胞板和细胞壁的形成。组成细胞壁的糖蛋白就是经高尔基体加工，由高尔基体小泡运输到细胞质膜，然后小泡与质膜融合，把内含物释放出来，沉积于细胞壁后形成的。第四十页，本课件共有56页(4)(4)分泌物质分泌物质 高尔基体除分泌细胞壁物质外，还分泌多种其它物质。陆生植物根尖最外层的根冠细胞常含许多膨胀的高尔基体。它们分泌多糖粘液，保护并润滑根尖，使之易于穿透土层。食虫植物如茅膏菜和捕虫堇叶腺细胞的高尔基体能分泌破坏寄生组织的酶等。应提出的是：高尔基体与内质网在功能上具有非常密切的关系，许多生理功能是由二者协同完成的，因此，在细胞中二者常依附在一起。第四十一页，本课件共有56页(三三)溶酶体溶酶体1.1.溶酶体的结构溶酶体的结构 溶 酶 体(lysosome)是单层膜围绕，内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器。溶酶体内含有酸性磷酸酶、核糖核酸酶、糖苷酶、蛋白酶和酯酶等几十种酶。种子糊粉层原生质体的光学显微镜照片种子糊粉层原生质体的光学显微镜照片荧光染色后可以看到两种类型的液泡；较大的是蛋白质体，较小的是溶酶体。第四十二页，本课件共有56页2.2.溶酶体的功能溶酶体的功能(1)(1)消消化化作作用用 溶酶体中的水解酶能分解蛋白质、核酸、多糖、脂类以及有机磷酸化合物等，进行细胞内的消化作用。(2)(2)吞吞噬噬作作用用 溶酶体通过吞噬等方式消化、溶解部分由于损裂而丧失功能的细胞器和其它细胞质颗粒或侵入其体内的细菌、病毒等，所得产物可被再利用。(3)(3)自自溶溶作作用用 在细胞分化和衰老过程中，溶酶体可自发破裂，释放出水解酶，把不需要的结构和酶消化掉，这种自溶作用在植物体中是很重要的。例如，许多厚壁组织、导管、管胞成熟时原生质体的分解消化，乳汁管和筛管分子成熟时部分细胞壁的水解以及衰老组织营养物质的再循环等都是细胞的自溶反应。第四十三页，本课件共有56页(四四)液泡液泡1.1.液泡的结构液泡的结构 液泡是植物细胞特有的，由单层膜包裹的囊泡。它起源于内质网或高尔基体的小泡。在分生组织细胞中液泡较小且分散，随着细胞的生长，这些小液泡融合、增大，最后可形成大的液泡，有的中央液泡(central vacuole)的体积往往占细胞体积的90%左右。细胞质和细胞核则被挤到贴近细胞壁处。第四十四页，本课件共有56页2.2.液泡的功能液泡的功能(1)(1)转运物质转运物质 液泡借单层的液泡膜与细胞质相联系。植物细胞利用其液泡转运营养物、代谢物和废物。(2)(2)吞噬和消化作用吞噬和消化作用 液泡含有多种水解酶，通过吞噬作用，分解细胞质中的外来物或衰老的细胞器，起到清洁和再利用作用。(3)(3)调节细胞水势调节细胞水势 中央液泡的出现使细胞与外界环境之间构成一个渗透系统，从而可调节细胞的吸水机能，维持细胞的挺度。第四十五页，本课件共有56页(4)(4)吸收和积累物质吸收和积累物质 液泡可以有选择性地吸收和积累各种溶质，如无机盐、有机酸、氨基酸、糖等。如甜菜根内的蔗糖主要贮存于液泡内；景天科酸代谢植物的叶肉细胞在夜间形成的苹果酸也暂时存于液泡内。液泡膜上存在的质子泵(proton pump,如H+-ATPase)可调节细胞内的pH，以维持细胞的正常代谢。液泡内还贮藏一些“代谢废物”或者次生代谢物质，如单宁、色素、生物碱等。景天酸科代谢途径景天酸科代谢途径第四十六页，本课件共有56页(5)(5)赋予细胞不同颜色赋予细胞不同颜色 花瓣和果实所呈现的红色或蓝色等，常是花青素所显示的颜色。花青素的颜色随着液泡中细胞液(cell sap)的酸碱性不同而变化，酸性时呈红色，碱性时呈蓝色在实践中可用花青素的颜色变化作为形态和生理指标。由上可见，植物液泡不是一个静止的或被动的区域，而是具有多种功能，有明显代谢活性的细胞器。第四十七页，本课件共有56页 五、其他细胞器五、其他细胞器 (一一)微体微体 1.1.微体的结构和种类微体的结构和种类 微体(microbody)外有单层膜包裹，直径为0.21.5m，膜内基质是均一的，或呈颗粒状，无内膜片层结构。根据功能不同，微体可分为过氧化物体和乙醛酸体。通常认为微体起源于内质网。第四十八页，本课件共有56页过 氧 化 物 体(peroxisome)含 有 乙醇酸氧化酶、过氧化氢酶等，所催化的反应参与光呼吸过程。高光呼吸的C3植物叶肉细胞中的过氧化物体较多，而低光呼吸C4植物的过氧化物体大多存在于维管束鞘细胞中。(1)过氧化物体与光呼吸2.微体的功能第四十九页，本课件共有56页乙 醛 酸 体(glyoxysome)中含乙醛酸循环酶类、脂肪酰辅酶A合成酶、过氧化氢酶、乙醇酸氧化酶等。其生理功能是糖的异生作用，即从脂肪转变成糖类。(2)乙醛酸体与脂类代谢第五十页，本课件共有56页(二二)圆球体圆球体1.1.圆球体的结构圆球体的结构 圆球体(spherosome)又叫油体(oil body)，是直径约0.43m的球形细胞器，标准的圆球体都含有40%以上的脂类，故也常称其为拟脂体(lipid body)。以前人们认为圆球体是一层膜所构成，但70年代后有人测定了花生子叶的圆球体膜厚度约2.03.5nm，只有单位膜厚度的一半，即是由一层磷脂和蛋白质镶嵌而成的半单位膜所组成，磷脂层的疏水基团与内部脂类基质相互作用，而亲水头部基团则面向细胞基质。膜上的蛋白质主要是油体蛋白(oleosins)，为圆球体所独有，多为一些低分子量的碱性疏水蛋白。圆球体通常含甘油三酯(triacylglycerols，TAG)，存在于谷物的胚和糊粉层、蓖麻种子的胚乳、向日葵与花生的子叶等细胞中。许多油料植物的种子含圆球体特别多。第五十一页，本课件共有56页2.2.圆球体的功能圆球体的功能 种子成熟时圆球体以出芽的方式在粗糙型内质网上形成，其中甘油三酯来自于两层磷脂膜，油体蛋白来自于内质网上的多聚核糖体，形成的圆球体被释放到细胞基质中。当种子萌发时，游离的多聚核糖体合成脂肪酶，经脂解作用的圆球体膜与液泡膜融合在一起，其中的脂肪酸被释放出来参与代谢(图1-16)。圆球体具有溶酶体的某些性质，也含有多种水解酶。图 1-16 种子成熟与萌发后玉米胚圆球体的合成与降解模式FA.脂肪酸；TAG.甘油三酯；PL.磷脂第五十二页，本课件共有56页(三三)核糖体核糖体呈游离状态或附于粗糙型内质网上，少数存在于叶绿体、线粒体及细胞核中。核糖体由大小两个亚基组成。高等植物细胞质中核糖体的沉降系数为80S，大亚基60S，小亚基40S，大小亚基各由多种 蛋 白 质 和 相 应 的rRNA组成图图 1-17 1-17 真核生物与原核生物核糖真核生物与原核生物核糖体的组成体的组成核糖体(ribosome)又称核糖核蛋白体，无膜包裹，大致由等量的RNA和蛋白质组成，其多数分布于胞基质中，第五十三页，本课件共有56页核糖体是蛋白质生物合成的场所。在一系列复杂的合成过程中，核糖体既要选择所需的各种成分，如对AA-tRNA的选择识别，对多肽链的起始、延长、终止因子的选择识别；又要保持和移动mRNA，这些功能是依靠核糖体中特定部位的蛋白质和rRNA来执行的。游离于胞基质中的核糖体往往在一条mRNA上成串相连，称为多聚核糖体(polyribosome)。这样一条mRNA链上的信息可以同时用来合成多条同样的多肽链。第五十四页，本课件共有56页六、细胞质基质六、细胞质基质在真核细胞的质膜以内，除去可分辨的细胞器以外的胶状物质，称为细胞质基质(cytoplasmic matrix，cytomatrix)，也叫细胞浆(cytosol)。细胞质基质是富含蛋白质（酶），具有一定粘度，能流动的透明物质，是细胞重要的结构成分，其体积约占细胞质的一半。很多藻类和高等植物内细胞浆可沿中央液泡环行，被称为胞质环流(cyclosis)。细胞浆还可作穿梭运动(shuttle streaming),其流动方向在一定时间内来回交替。很多代谢反应可在细胞质基质中进行，如糖酵解、磷酸戊糖途径、脂肪酸合成、光合细胞内蔗糖的合成等。细胞质基质为细胞器的实体完整性提供了所需要的离子环境，供给细胞器行使功能所必需的底物与能量。第五十五页，本课件共有56页感谢大家观看第五十六页，本课件共有56页