第四节 植物细胞亚微结构与功能幻灯片.pptVIP

第四节 植物细胞亚微结构与功能 植物细胞除原生质膜及外围的细胞壁外，内有众多形状、大小不一的细胞器。 它们各自具有特定的生理功能，并协同完成许多复杂的生理过程和代谢反应。 此外，在看似无结构的细胞质基质内也进行着多种复杂的反应。 细胞核是细胞遗传与代谢的调控中心，通常将其单独列出介绍，但从某种意义上，细胞核也可看作是最重要的细胞器，故放在此节介绍。 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。 (二) 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： ①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； ②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； ③转运器（transporter），核孔中央的一个栓状的中央颗粒； ④辐（Spoke）：核孔边缘伸向核孔中央的突出物 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800～1000倍。 3.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。 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。 (一) 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。 线粒体由内、外两层膜组成。外膜较光滑，厚度为5～7nm。内膜厚度也为5～7nm，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。 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)。  (一) 微管 1.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。 2. 微管的功能 (1)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1～3μm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)。 (二) 微丝 1.微丝的结构 微丝(microfilament)比微管细而长，直径为4～6nm。 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。  (1)支架作用 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)参与细胞发育与分化 有人认为中间纤维与细胞发育、分化、mRNA等的运输有关。 表1. 胞质骨架三种组分的比较 四、细胞内膜