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4)水分之中的氢键使水具有高的比热容,这使水吸收较多热能而本身的温度上升不高,保证了细胞或植物体的温度相对稳定,也使得代谢速率保持相对稳定。
1.1.2无机盐
细胞中的无机盐通常以离子状态存在,如Na+、K+、Mg2+、Cl-、
HPO42-、HC03-等。
无机盐在植物生命活动中重要性体现在:
1)有些离子是酶的活化因子和细胞生命活动的调节因子如Mg2+、Ca2+等;
2)有些离子对细胞的渗透压和PH值起重要的调节作用;
3)有些离子是与有机物结合组成核苷酸如PO42-与戊糖和碱基组成核苷酸,Mg2+参与合成叶绿素等;
4)植物细胞中的金属离子也会与一些阴离子形成难溶性的盐类如草酸钙等,从而降低对细胞的毒性。
1.2有机化合物
1.2.1糖类:
糖是一大类有机化合物。
绿色植物光合作用的产物主要是糖类植物体内有机物运输的形式也是糖。
糖类在植物生命活动中重要性体现在:
1)在细胞中,糖能被分解释放能量,是生命活动的主要能源;
2)遗传物质核酸中也含有糖;
3)糖还能与蛋白质结合成为糖蛋白,有多种生理功能;
4)糖还是组成植物细胞壁的主要成分。
糖类分子含C、H、0三种元素,三者的比例为1:
2:
1,即(CH2O)n,因此糖被称
为碳水化合物,如匍萄糖C6H12O6,但也有例外如脱氧核糖C5H10O4。
糖一般有单糖(是
最简单的糖,如葡萄糖、果糖、半乳糖、)、寡糖(为麦芽糖、乳糖)、多糖(如淀粉)等。
1.2.2脂类(lipid)是不溶于水而溶于非极性溶(如乙醚、氯仿和苯)的一大类有机化合物。
脂类在植物生命活动中重要性体现在:
1)构成生物膜;
2)脂类分子中贮藏大量的化学能,脂肪氧化时产生的能量是糖氧化时产生能量的二倍多;
3)在很多植物种子中含有大量的脂类物质,为贮藏物质如茶子、油菜子等;
4)脂类物质还能构成植物体表面的保护层,防止植物体失水。
脂类包括中性脂肪、磷脂、类固醇和萜类等。
1.2.3蛋白质(protein):
在植物的生命活动过程中,起着十分重要的作用,也与植物体的结构、性状和发育有密切的关系。
蛋白质在植物生命活动中重要性体现在:
1)植物新陈代谢的各种生物化学反应和生命活动过程如氧化还原反应、电子传递、光合作用、物质运输、生长发育、遗传与变异等都有蛋白质参与;
2)生物体内各种生物化学反应中起催化作用的酶也是蛋白质;
3)蛋白质还参与基因表达的调节与控制,起到调节生命活动的作用;
4)此外豆类和谷类的种子贮藏蛋白是供给植物生长发育的营养物质。
蛋白质的基本结构单位为氨基酸。
1.2.4核苷酸和核酸:
核酸是最重要的一类大分子。
核酸分为脱氧核糖核酸(简称为DNA)主要存在于各种细胞的细胞核中,细胞质中也有少量的DNA,这些DNA存在于线粒体与叶绿素中;
核糖核酸(简称为RNA)在细胞质中的含量较高。
核酸是遗传信息的载体,可将遗传信息进行“转录”和“翻译”。
组成DNA和RNA的基本单位是核苷酸。
1.2.5维生素
维生素(vitamin)在生物体内含量很少,但缺少时生命活动就不能正常进行。
很多维生素具有辅助酶的功能,参与某些酶催化的生物化学反应。
2.植物细胞的形态结构
2.1植物细胞的发现及学说
细胞的发现
人们对细胞的认识要追溯到17世纪,显微镜发明不久,1665年虎克(英国物理学家)
用自制显微镜观察了软木及其它植物组织,发现其中有许多蜂窝状小室,他称之为“cell”
中文译为“细胞”实际上虎克看到的仅仅是死细胞的细胞壁。
19世纪,30年代(1830年)(一百多年以后)布朗在兰科植物叶片的表皮细胞中发现了核与质,至此细胞的基本结构都发现了。
它标志着人类对生物微观世界认识的开始。
细胞学说的创立
1838年,德国植物学家施莱登第一个指示:
“一切植物,如果它们不是单细胞的话,都完全由细胞集合而成。
细胞是植物结构的基本单位。
”
几乎同时,德国的动物学家施旺在研究动物时也证实以上的结论。
1839年,首次提出了“细胞学说”(celltheory)这一名词。
这是自虎克发现细胞以来,人们对细胞进行的第一次理论性的概括。
在理论上确立了细胞在整个生物界的地位。
因此这一学说被认为是19世纪科学史上的三大发现之一。
(其作二大:
能量守恒定律、达尔文进化论《物种起源》)。
小知识:
达尔文一一1831年毕业于剑桥大学神学院,传教土,毕业后经亨斯洛教授(矿物学、植物学家)推荐,以一个博学家的资格,随着“贝格尔号”巡洋舰做了为期5
年的环球旅行。
经过5年细心的野外工作和学习,世界观由物种不变论、特创论改变为物种可变论、进化论。
1858年写出了生物进化的论文。
1859年发表了进化论的经典著作《物种起源》从而推翻了形而上学在科学上的统治,得到了马克思、恩格斯的赞许。
19世纪最后25年由于固定剂的发明和应用,使细胞质中的中心体、线粒体、和高尔基体等细胞器先后被发现。
成为细胞学的经典时期。
20世纪40年代电子显微镜发明以后,用电子束代替了光束,大大提高了显微镜的分辨率,使观察到的结构更精细。
同时,细胞匀浆,超速离心,同位素示踪等生化技术在细胞学研究上的运用,大大推动了细胞学的进展,对细胞学的研究更加微观化。
2.2植物细胞的形状与大小
对Cell”这一生命单位的了解,是我们认识生物体结构、代谢和生长发育规律的基础。
因此要了解植物的结构及其形态建成的规律,有必要从认识植物细胞着手。
2.2.1植物细胞的形状
1)形态多样(立体)球状体、多面体、纺锤体和柱状体等。
2)单细胞植物体或分离的单个细胞,因细胞处于游离状态常常呈球形。
(如单细胞藻类和细菌)
3)多细胞植物体,细胞排列紧密相互挤压而呈各种形态多面体。
4)根据力学计算和实验观察指出,在均匀的组织中,一个典型的未经特殊化的薄壁细胞是十四面体。
5)所处环境条件和所担负的生理功能不同,其形状不同。
如担负运输水分和养料的细胞呈长柱形,并连接成相通的管道”。
(如图)
各种细胞结构图
E11-1种于植物各种形状的体细砲
A.纤錐;
吐管腕;
匚导管分子;
D筛管分子和伴腕;
E.木簿壁爼銀细胞;
F.分泌毛:
G分生组奴细胞;
H.衷度细鮑:
I.厚角姐织細胞:
J另枝状石细胞:
K.薄壁组织跚胞:
L.表皮和隰卫细胞
正十四面体细胞图
也B
十四面体薄壁细胞的形伏
A.正十四面体图解・具有农亍六边形的面和&
亍四边
形的面;
E臭痔髓的細胞图解
2.2.2植物细胞的大小
1)一般来讲,植物细胞的体积是很小的,最小的球菌细胞直径为0.5um(微米)
1um=1/1000mm—般植物细胞直径10—100um,有人估计一张叶片可含四千万个以上细胞。
2)但也有少数植物的细胞较大。
如苎麻茎纤维细胞最长可达550mm、番茄果肉细胞直径
可达1mm,肉眼可分辨。
植物细胞之所以小,主要受两个因素的影响:
•细胞核和细胞质体积之间的关系;
•细胞相对表面积大小与物质迅速交换和转运的关系。
(自学一书P26)
2.3植物细胞的基本结构
植物体内的各类细胞虽然在形状、结构和功能方面有各自的特点,但它们之间有着相同
的共性,即基本结构是一样的,包括:
{
原生质体(protoplast):
-细胞膜(cellmembrane)
彳细胞核(nucleus)
〔细胞质(cytoplasm)
细胞壁(cellwall):
初生壁(primarywall)
<
次生壁(secondarywall)胞间层(intercellularlayer)
植物细胞结构图解
液池叶绿体细胞壁
细胞质内质网枝膜寂仁
高尔基体
内质网
细胞膜
2.4原生质体
构成原生质体的主要物质是原生质,而原生质是细胞内具有生命活性的物质,它是构成
生活细胞的基本物质,即细胞是由原生质构成的,原生质是细胞结构和生命的物质基础。
原生质不是单纯的一种物质,而是由许多复杂的化学物质所组成。
化学成分:
除水之外主要是蛋白质、核酸、类脂、糖类(占细胞干重的90%以上),此外还有少量的无机盐和贮藏物质。
在光学显微镜下,原生质体可以明显分为细胞核(nucleus)和细胞质(cytoplasm)。
2.4.1细胞核:
是生活细胞重要的组成部分,植物中除最低等的类群一一蓝藻和细菌以外所有的生活细胞都具有细胞核,通常一个细胞一个核,但也有双核或多核的。
如藻、菌植物。
ThsCfllTNucleuB
Figure1
1)位置和形态:
随细胞生长而变化
幼年:
位于细胞中央,核较大呈圆球形
生长期:
由于液泡形成,一般核随质一起移到靠壁的部位,呈半球形或
圆饼形。
但细胞核总是存在于细胞质中,中央液泡的形成是成
熟植物细胞的显著特征。
2)结构:
核膜:
包被在核的外面,由内向外二层单位膜所组成,二膜间隔为周腔二膜愈
合形成小孔为核孔(可开闭)
核膜的功能:
将核内遗传物质的质相分隔。
'
核质:
染色质、核液:
均匀透明胶状物质。
核液的功能:
染色质和核仁悬浮于其中。
I核仁:
是核质中一个到几个折光性较强的匀质球体,主要化学成分是蛋白质
80%,RAN10%。
少量的DNA和微量脂类。
核仁的功能:
是核内合成和贮藏RNA的场所。
3)功能:
由于细胞内的遗传物质DNA主要集中在核内,因此主要功能是贮存和传递遗传信息,在细胞遗传中起重要作用。
其次对细胞的整个生理活动也起着重要调节和控制作用。
如果除去细胞核,就会引起细胞代谢的不正常,很快导致细胞死亡。
2.4.2细胞质:
细胞壁与细胞核之间所有原生质。
『质膜(位于细胞壁之内,紧贴细胞壁。
)
结构:
V细胞器
■细胞质基质(胞基质):
1)质膜(plasmamembrane):
包围在细胞质表面的一层薄膜,厚度7.5nm,75A。
光学显微镜下无法识别,电子显微镜下,质膜可见明显的三层结构,两侧呈两个暗带(主要成分为蛋白质),中间夹有一个明带(主要成分为类脂)。
膜的流动镶嵌模型结构
伽/山砂Ofe^NJ
特点:
质膜是一个不对称的结构、磷脂和蛋白质都具有一定的流动性,可以
在同一平面上自由移动,使膜的结构处于断地变动状态。
功能:
主要功能是控制细胞与外界环境之间的物质交换一一具有选择透性;
其次
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