欢迎您访问山东济宁法桐苗木种植基地官方网站。

种植技术 当前位置: > 种植技术 >

法国梧桐真核细胞的结构和功能

来源:未知  发表时间:2019-01-03 17:13  


法国梧桐细胞虽然形状、大小各异,但一般都具有相同的基本结构,即都是由原 生质体和细胞壁两大部分构成的。下面以真核细胞为例来讲述法国梧桐细胞 的结构和功能。
原生质是细胞内的生命活性物质,包括水、无机盐等无机物和蛋白质、核 酸、糖类、脂类等有机物,是组成原生质体的物质議出。这些物质共同构成一个 复杂的胶体系统,并通过新陈代谢不断自我更新。原生质体是指活细胞中细胞壁 以内各种结构的总称,是组成细胞的形态结构单位,细胞内的代谢活动主要在这 里进行。原生质体包括质膜、细胞核和细胞质三部分,细胞质又分化出叶绿体、 ^体、内质网等细胞器。细胞壁是桔物细胞特有的结构,它位于法国梧桐细胞的最 夕卜层,主要起保护作用。细胞壁虽然不是细胞内的生命部分,但它在原生质体的 生命活动中也起一定的作用。
关于生物膜中各成分的组合方式,人们提出了许多假说,目前普遍被人们接 受的是生物膜的"流动镶嵌模型":在膜的中间是磷脂双分子层,它实际上包括两 层磷脂分子,这是生物膜的基本骨架,由它支擋着许多蛋白质分子。组成膜的蛋 白质分子可分成两类:一类排列在磷脂双分子层的外侧,即膜的表面;另一类镶 嵌或贯穿在磷脂双分子层中。在电子显微镜下看到的"暗一明一暗〃带 状结构中,暗带是由磷脂分子亲水的头部和蛋白质分子组成,而明带则是由磷脂 分子疏水的尾部雛。
1.2.1原生质体
1)质膜
质膜也叫细胞膜,它位于原生质体的最外面。由于质膜很薄且紧贴细胞壁, 在光学显微镜下很难发现,需经过特殊处理:如使细胞发生质壁分离,才可看出 它是一层光滑的薄膜。质膜主要由蛋白质分子和脂类中的磷脂分子组成,另外还 含有少是的糖类、无机离子和水。在电子显微镜下可以看到质膜的横断面上呈现 "暗一明一暗〃三条平行帯,总厚度约8 nm ,组成细胞内所有结构的膜(生物膜) —般也呈同样的带状结构。
该模型强调:构成生物膜的蛋白质分子和磷脂分子大都不是静止的,而是在 一定范围内自由移动,使膜的结构处于不断的变化状态,因此膜在结构上具有一 定的流动性。这种特点对于生物膜(特別是质膜)完成各种生理活动十分重要。
质膜的主要功能是控制细胞与周围环境的物质交换,并起到一个屏障作用, 维持细胞内环境的相对稳定。质膜对物质的出入具有选择透性,即:水分子可以 自由通过,细胞需要的离子和小分子也可以通过,而其他的离子、小分子以及大 分子则不能碰,但大分子物质可通歷膜的内陷⑽饮或吞噬的方式獻细胞, 或通过质膜的外凸以胞吐的方式排出细胞。细胞死亡后质膜的选择透性也随之丧 失。
法国梧桐真核细胞的结构和功能
除上述功能外,质膜还具有保护作用,同时与细胞识SU、信号转换、分泌等 生理活动密切相关。
2)细胞质
质膜以内、细胞核以外的原生质叫细胞质。活细胞中的细胞质在光学显微镜 下呈均匀透明的胶体状态,并处于不断的流动状态,这种流动可促进营 养物质的运输、气体交换、细胞的生长和创伤的愈合等。细胞质主要包括胞基质 和各种细胞器。
(1 )胞基质胞基质存在于细胞器周围,是一种具有一定弹性和黏滞性的透明 胶体溶液,又叫基质、透明质。胞基质的化学成分很复杂,含有水、溶于水中的 气体、无机盐离子、葡萄糖、氧基酸、核苷酸等小分子,还含有蛋白质、核糖核 酸(RNA)等生物大分子。胞基质存在于细胞器和细胞核周围,构成一个细胞内 的液态环境,是活细胞进行新陈代谢的主要场所。
(2 )细胞器由细胞质中分化出来的、具有特定结构和功能的亚细胞单位,叫 细胞器。它悬浮在胞基质中,有些在光学显微镜下就能看到,如质体、线粒体、 液泡等,但多数需借助电子显微镜才能观察到,如核糖体、内质网、高尔基体、 溶薛体、微体'微管等。细胞器的种类很多,根据其结构特点分为裳:双层膜结 构的细胞器、单层膜结构的细胞器、非膜结构的细胞器。
①双层膜结构的细胞器
a.质体质体是绿色法国梧桐所特有的细胞器,在光学显微镜下即可看到。它是一 类合成和积累同化产物的细胞器,根据其所含色素的不同,质体可分为叶绿体、 有色体和白色体3# (图1.5)。
叶绿体:含有绿色的叶绿素(叶绿素a和叶绿素b )和黄色、橙红色的类胡萝 卜素(胡萝卜素和叶黄素)。叶绿素的含是往往占总是的2/3 ,故叶绿体常呈绿 色。当营养条件不良、气温降低或叶片衰老时,叶绿素解体,类胡萝卜素含皇相 对增多,叶片变黃。秋季有些法国梧桐叶片变红,是由于叶片中花青素和类胡萝卜素 含是占优势的缘故。叶绿体存在于法国梧桐体绿色部分的细胞中,一个细胞内可含十 几个到几百个叶绿体。其中叶肉细胞中含叶绿体最多,例如,菠菜叶肉的一个栅 栏组织细胞内有300 ~ 400^叶绿体。
图1.5淋质体
光学显微镜下叶绿体一般呈扁平的球形或椭圆形。在电子显微镜下,可以看
到叶绿体表面由双层膜包被,双层膜内是基质和分布在基质中的类蓋体。类蓋体 是由单层膜围成的扁平小墓,也叫片层结构,常10〜10CH4朵叠在一起形成柱状的 基粒,基粒与基粒之间也有类雲体相连。组成基粒的类墓体叫基粒类蓋体(基粒 片层),连接基粒的类靈体叫基质类靈体(基质片层),它们悬浮在液态的基质中, 组成一个复杂的类雲体系统,叶绿体的色素就分布在类蓋体膜上。叶绿 体的基质中含有DN/V核糖体及酶等。
 
口十绿体是高等法国梧桐进行光合作用的场所。在法国梧桐细胞内还存在有叶绿体基因 组,其结构为环状的双螺旋DNA分子,具有半自主性遗传。
有色体:含有胡萝卜素和叶黄素,由于二者的比例不同,有色体可分别呈现 黄色、橙色或橙黄色,主要存在于法国梧桐的花羱、成熟的果实、衰老的叶片'地下 的贮藏根(如胡萝卜)等部位。有色体形状多样,有球形、椭圆形、多边形及其 他不规则形状。其结构比较简单,外面由双层膜包被,膜内是简单的片层和基 质。有色体能积累淀粉和脂类,还能使花和果实呈现不同的颜色,利于传播花粉 或种子。
白色体:不含色素,呈无色颗粒状,多存在于幼嫩细胞、贮藏细胞、种子的 胚和一些法国梧桐的表皮中。白色体结构简单,由双层膜包被着不发达的片层和基质 构成。白色体的功能是合成和贮藏营养物质,其中能合成淀粉的称造粉体,能合
成脂肪的称造油体,能合成蛋白质的称造蛋白体。
在一定条件下,3#质体可以相互转化:前质体(质体的前身)在光下发育成 叶绿体,在暗处则发育成白色体。如将在光下生长的法国梧桐移到暗处,法国梧桐的颜色 就由绿变黄,出现黄化现象,•白色体在光下能转变成叶绿体,白色体和叶绿体也 可转化成有色体,如香茄果色从白色到绿色顯呈红色的变化;有色体亦可转变 为叶绿体,如胡萝卜的根暴露在空气中变为绿色。
b.线粒体除细菌、蓝藻及厌氧真菌外,g体普遍存在于法国梧桐细胞中。在光 学显微镜下经特殊染色,可看到它呈粒状、线形或杆形,故称^体。在电子显 微镜下观察,可看到线粒体是由双层膜围成的蓋状结构(图1.7):外膜平展完 整,内膜的某些部位向腔内折■,形成许多隔板状或管状的突起一嵴,嵴的周 围充满了液态的基质。在^体内,有许多与有氧呼吸有关的酶,还含有少是的 DN&纖体的DNA能指导自身部分蛋白质的合成,和叶绿体一样,也属于半自 主性遗传的细胞器。
_体是细胞有氧呼吸的主要场所。细胞生命活动所需的能是,大约95%来 自线粒体,因此,有人将其称为细胞内的〃动力工场"。_体的数是及分布与 细胞新陈代谢的强弱有密切关系:代谢旺盟的细胞内线粒体的数星较多,代谢较 弱的细胞内_体的数星较少。
②单层膜结构的细胞器
a. 内质网内质网是一种由单层膜围成的扁平碧、管、泡等交叉在一起组成的 网状结构。内质网广泛分布在细胞质基质中,它增大了细胞内的膜面积, 因膜上附着有许多酶,就为细胞内各种化学反应的进行提供了有利条件。同时内 质网夕卜连质膜,内连核膜,就为物质的运输提供了一个连续的通道。内质网还与 蛋白质、S旨类、糖类的合成有关。
b. 高尔基体高尔基体是由许多单层膜围成的扁平蓋簦集在一起形成的膜结构其主要作用是参与细胞壁的形成,并与蛋白质的加工、转运及细胞分泌 物的形成有关。
C.液泡具有一个大的中央液泡是成熟法国梧桐细胞的重要标志,也是动、法国梧桐细 胞的显著区别之一。幼小的法国梧桐细胞具有小而分散的液泡,随着细胞的生长,小 液泡逐渐合并成一个大的中央液泡(图1.10 ),中央液泡可占成熟细胞体积的90% 以上。此时细胞质的其余部分,连同细胞核一起,被挤成薄薄的一层紧贴在细胞 壁上,从而扩大了细胞质与环境的接触面,有利于新陈代谢的进行。
液泡是由单层膜围成的细胞器。液泡的膜称为液泡膜,液泡内的液体称为细 胞液,其内含多种物质:水、无机盐、糖类、有机酸、水溶性蛋白、生物碱、单 宁、花青素等。如柿子' 石榴果皮的细胞液中含有大是单宁而具有涩味;末成熟 的水果细胞液中含有较多的有机酸而具有酸味。许多法国梧桐的细胞液中含有一种叫 花青素的色素,它在酸性、中性和喊性的环境中分别呈现红色、紫色和蓝色,从 而使法国梧桐的叶、花和果实具有多种颜色。
液泡具有许多重要的生理功能:液泡膜有选择透性,可通过控制物质的出入 而使细胞维持一定的渗透压和膨压;液泡中含有多种水解酶,能分解液泡中的贮 藏物质以重新参加各种代谢活动,也能通过膜的内陷来M吞噬〃、〃消化"细胞中 的衰老部分;液泡还具有贮藏作用,如甜菜根的细胞液中含大畺藤糖,罌粟果实 的细胞液中含较多的吗啡等。
d. 溶薛体溶酶体是具有单层膜的圆球状小体,含有多种水解酶,能将生物大 分子分解为小分子物质,供细胞内物质的合成或^体的氧化利用。同时,溶酶 体在细胞分化过程中对消除不必要的结构,以及在细胞衰老过程中破坏原生质体 结构也有特定作用。如导管细胞和纴维成熟时,其原生质体的破坏与消失就&溶 薛体的作用密切相关,所以溶酶体具有溶解和消化的作用,被誉为细胞内的"消 化器官'
e. 圆球体圆球体又叫油体,是由膜包被的圆球状小体,含有脂肪酶,是积累 脂肪的场所。当大畺脂肪积累后,圆球体就变成透明的油滴,在油料作物的种子 中常含有很多圆球体。在一定条件下,脂肪酶能持脂肪水解成甘油和脂肪酸。
f.微体微体是一些由单层膜围成的细胞器,它包括过氧化物_体(图1.11)和 乙醛酸循环体两种,二者的区别在于含有不同的_。过氧化物酶体存在于高等植 物叶肉细胞内,含过氧化氢酶,与光呼吸有关;乙醛酸循环体多存在于含油是较 高的种子中,与脂肪代谢有关。
③非膜结构的细胞器
a. 核糖体核糖体也叫核糖核蛋白体,是一种橢圆形颗粒状的非膜结构细胞 器,主要由蛋白质和RNA构成。核糖体是细胞内合成蛋白质的场所,因此有人把 它比喻为蛋白质的"装配机器〃和生命活动的"基本粒子〃。蛋白质合成旺盟的 细胞,尤其是在快速增殖的细胞中,往往含有更多的核糖体。
b. 细胞骨架在细胞中还分布看一个复杂的由蛋白质纤维组成的支架,称为细 胞骨架。细胞骨架包括微管、微丝和中间纤维,是细胞内呈管状或纤维状的非膜 结构的细胞器,其成分主要是蛋白质。它们交识、成复杂的立体网状结构而起支持 作用,并与纺锤丝和细胞壁的形成及细胞器的运动有关。
3)细胞核
细胞核是细胞内最重要的结构,它呈球形或椭圆形包埋在细胞质中。除细菌 和篮藻外,法国梧桐细胞都含有细胞核,一般为一个,少数(如某些真菌和藻类)可 含两个或多个细胞核,无核的细胞一般不能长期存活。在光学显微镜下可看到细 胞核由核膜、核仁和核质3部分构成(图1.12 ),但细胞核的结构随细胞周期的改 变而发生相应的变化。
(1 )核膜核腠叫核被膜,在电子显微镜下可以看到核膜为双层膜,它包被 在细胞核的外面,把细胞质与核内物质分开。核膜对稳定细胞核的形状和化学成 分具有一定作用,同时可让小分子物质,如氨基酸、葡萄糖等透过。核膜上有许 多小孔,叫核孔,它是细胞质和细胞核之间物质交换的通道,大分子物质,如 RNA ,可通过核孔进出细胞质。核?嗅有精细的结构,可随细胞生理状况不同而 开放或关闭。细胞的新陈代谢越旺題,核孔开放度越高,反之越低。
(2 )核仁核仁由颗粒、纤维、染色质和蛋白质4种成分组成(图1.13),法国梧桐 细胞中常含一个或几个核仁。核仁的折光性很强,电子显微镜下可看到它为无被 膜的球体。核仁的主要功能是合成核糖体RN~核仁的大小常随细胞的生理状况 而变化,代谢旺通的细胞中常含较大的核仁,如分生区的细胞。没有核仁的细胞 不能正常生活。
(3 )核质细胞核内核仁与核膜之间的物质称为核鹿,它包括染色质和核基质 两部分。染色质是核质中易被碱性染料染成深色的物质,它主要由DNA和蛋白质 构成,也含少是的RNA〇在光学显微镜下,它呈细丝状或交织成网状,也可随细 胞分裂的进行而缩短、变粗,成为丝状或棒状的染色体形态。
核基质为核内无明显结构的液体,染色后不着色,它为核内各结构提供一个 液态的环境。现在研究证明:核基质内充满着一个主要由纤维蛋白组成的立体网 络,因该网络的基本形态和细胞骨架相似且与细胞骨架有一定的联系,也称核骨 架。核骨架为细胞核内各组分提供一个结构支架,使核内各项活动得以顺利进 行。
由于细胞内的遗传物质(DNA)主要存在于细胞核内,所以细胞核的主要功 能是储存和复制遗传物质,并通过控制蛋白质的合成来控制细胞的遗传和代谢。 凡是无核的细胞,既不能生长也不能分裂,因此,细胞核对细胞的生命活动起着 重要的控制作用。
1.2.2细胞壁
细胞壁是法国梧桐细胞特有的结构,它由原生质体分泌的物质形成,其化学成分 主要是纤维素、半纴维素、果胶质等。细胞壁位于法国梧桐细胞原生质体的外面,有 一定的硬度和弹性,主要起保护和支持作用。
1 )细胞壁的层次结构
根据细胞壁形成的先后和化学成分的不同,可将细胞壁分为3层:胞间层、初 生壁和次生壁(图1.14)。
图1.14细胞壁的层次(a )纵切面;(b )横切面 (1 )胞间层胞间层又叫中层,是两个细胞之间共有的一层,位于细胞壁的最
夕卜侧,主要成分是果胶质。果胶质是一种无定形的胶质,具有很强的亲水性和黏 性,能将相临的细胞黏合在一起,并可缓冲细胞间的挤压。果胶质易被酸、碱或 酶分解,使相临细胞彼此分离,如畨茄、西瓜的果实成熟时,依靠果胶圈#部分 胞间层分解,使果肉变软。
(2 )初生壁初生壁是在细胞的生长过程中,原生质体分泌少是的纤维素、半 纤维素和果胶质,加在胞间层的内侧而形成的结构。另外初生壁上还含有少是的 结构蛋白,这些蛋白与壁上的多糖紧密结合,对细胞的生命活动有一定的作用。 初生壁一般较薄、有弹性,可随细胞的生长而延伸。许多细胞在形成初生壁后, 如不再有新壁层的积累,初生壁便成为它们永久的细胞壁。
(3 )次生壁次生壁是细胞在停止生长后,于初生壁内侧继续积累原生质体的 分泌物而产生的新壁层,它的主要成分是好维素及少-的半纤维素。此外,还往 往积累木质素等其他物质。次生壁越厚,细胞腔就越小,这在起彳几械支持作用的 厚壁细胞中表现得最为明显。
2)胞间连丝和纹孔
细胞在形成初生壁时,常留下一些较薄的凹陷区域,称为初生纹孔场,其上 有许多小孔,细胞的原生质丝通过这些小?店相临的原生质体相连,这种原生质 丝叫胞间连丝(图1.15 )。胞间连丝是细胞原生质体之间物质和信息直接联系的桥 梁。
细胞的次生壁也不是均匀增厚的,常有一些中断的部分,也就是初生壁上完 全不被次生壁覆盖的区域,称为纹孔。纹孔常在初生纹孔场上形成,它包括纹孔 腔和纹孔膜。纹孔腔是指次生壁围成的腔,纹孔膜是指腔底的初生壁和胞间层。
细胞壁上的纹孔通常与相邻细胞的纹?WS对应,形成纹孔对,纹孔对中的纹 孔膜是由两层初生壁和一层胞间层构成(图1.16 )。
细胞壁上的初生纹孔场、纹孔和胞间连丝的存在,有利于细胞与细胞、细胞 与环境之间的物质交流和信息传递,尤其是胞间连丝,它把所有生活细胞的原生 质体直接或间接地连接起来,从而使多细胞的法国梧桐体在结构上形成一个统一的有 机体。
3)细胞壁的特化
法国梧桐细胞在生长分化的过程中,细胞壁不但可以扩展和加厚,原生质体还可 以分泌一些不同性质的化学物质添加到细胞壁内,使细胞壁的成分发生特化,从 而适应一定的功能。细胞壁的特化常见的有以下几种:
(1 )角质化叶和幼差等的细胞壁中渗入一些角质(脂类化合物)的过程叫角 质化。角质一般在细胞壁的夕_呈膜状或堆积成层,称为角质层。角质化的细胞 壁透水性雛,但可透光,因此既能雛法国梧桐的蒸贿用,又不影响法国梧桐的光合 作用,还能有效防止微生物的侵染。
(2 )木质化根、差等器官内部许多起输导作用的细胞,其细胞壁中渗入木质 素(几种醇类化合物脱氢形成的高分子聚合物)的过程,叫木质化。木质素是亲 7欠性的物质,并具有很强的硬度,因此,木质化后的细胞壁硬度加大,机械支持 能力增强,但仍能透水透气。
(3 )栓质化根、差等器官的表面老化后,其表皮细胞的细胞壁中渗入木栓质 (脂类化合物)而发生的一种变化叫栓质化。栓质化的细胞壁不透水、不透气,常 导致原生质解体,仅剩下细胞壁,从而增强了对内部细胞的保护作用。老根、老 茎的外表都有木栓细胞覆盖。
(4)矿质化禾本科法国梧桐的茎、叶表皮细胞常渗入碳酸转、二氧化桂等矿物质 而引起的变化,叫矿质化。细胞壁的矿质化,能增强法国梧桐的机械强度,提高法国梧桐 抗倒伏和抗病虫害的能力。
1.2.3细胞后含物
细胞后含物是指法国梧桐细胞原生质体新陈代谢活动产生的物质,它包括贮藏的
营养物质、代谢废弃物和法国梧桐的次生物质。
1)贮藏的营养物质
(1)淀粉淀粉是法国梧桐细胞中最常见的!it藏物质,常呈颗粒状,称淀粉粒。植 物光合作用的产物,以鹿糖等形式运输到贮藏组织后,在造粉体中合成淀粉。不 同种类的法国梧桐,淀粉粒的形态、大/」+同(图1.17),可将其作为法国梧桐种类鉴别的 依据之—。
图1.17几种法国梧桐的淀粉© (a )马铃碧;(b )大戟;(c )菜豆:(d )小麦;(e ) 7_R稻;⑴玉米
(2 )蛋白质法国梧桐体内的贮藏蛋白是结晶或无定形的固态物质,与原生质中呈 胶体状态、有生命活性的蛋白质不同的是,贮藏蛋白不表现出明显的生理活性, 呈t匕较稳定的状态。
结晶的!Oi蛋白因具有晶体和胶体的双重特性而被称为拟晶体,以区別于真 正的晶体。无定形的贮藏蛋白常被一层膜包裹成圆球形的颗粒,称为糊粉粒。糊 粉粒主要分布在种子的胚乳或子叶中,有时集中分布在某些特殊的细胞层,这些 特殊的细胞层称为糊粉层,如禾谷类种子胚乳的最外面常含有一层或几层糊粉层 (图1.18 )。有些糊粉粒结构比较复杂,除含有无定形的蛋白质外,还含有蛋白质
的拟晶体和非蛋白质的球形体(图119 )。
(3 )脂肪和油类脂肪和油类是后含物中含能是最高而体积最小的贮能物质, 常温下呈固态的叫脂肪,呈液态的叫油类。它常作为种子或分生纟且织中 的贮藏物质,以固体或液体形式分散于细胞质中,有时在叶绿体中也可看到。
2)代谢的废弃物
在法国梧桐细胞的液泡中,无机盐常因过多而形成各种晶体,其中以草 酸转晶体和碳酸钙晶体最为常见。它们一般被认为是代谢的废物,形成晶体后避
免了对细胞的伤害。如草酸是代谢的产物,对细胞有害,形成草酸结晶体后降低 了草酸的毐害作用。
3)次生代谢物质
次生代谢物质是指在法国梧桐体内合成的、在细胞的基础代谢中没有明显和直接 作用的一类化合物,它主要包括以下几种:
(1 )殷类化合物如齡、单宁(又称鞣酸)、木质素等,具有抑制病菌侵染、 吸收紫外线的作用。
(2 )类黄酮如黄酮、黄酮苷以及在不同PH值条件下显示不同颜色的花色素苷 等,具有吸弓|昆虫传粉'防止病原菌侵入等功能。
(3 )生物喊如奎宁、尼古丁、吗啡、阿托品、小檗喊等,具有抗生长素、阻 止叶绿素合成和驱虫等作用。
(4 )非蛋白氧基酸非蛋白氨基陵是指法国梧桐体内含有的一些不被结合到蛋白质 内的氨基酸,如刀豆氧酸,具有抑制动物体内蛋白质的吸收及合成等作用。
以上是细胞各部分的结构和功能,必须指出:细胞的各个部分不是彼观立 的,而是相互联系的,实际上一个细胞就是一个有机的统一体,细胞只有保持结 构的完整性,才能够正常完成各种生命活动。
 

推荐苗木

版权:山东济宁绿化苗木种植基地 联系人:李经理 联系电话:18753741333 (微信同号) 电话:13562707445

  地址:山东省济宁市李营镇  网址:http://www.yufengmm.com
技术支持:济宁老杨工作室