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时间:2019-05-10
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1、第一章植物细胞生理**细胞概述§1.细胞壁的结构与功能§2.生物膜的结构与功能§3.植物细胞的亚微结构与功能§4.植物细胞间的通道§5.细胞信号传导根据细胞的进化程度,可将其分为两大类型:原核细胞(prokaryoticcell)和真核细胞(eukaryoticcell)。图1-1种子植物各种形状的细胞图1-2植物细胞结构图解植物细胞结构图返回§1.细胞壁的结构与功能细胞壁(cellwall)是植物细胞外围的一层壁,具一定弹性和硬度,界定细胞形状和大小。一、细胞壁的结构二、细胞壁的化学组成三、细胞壁的形成四、细胞壁的功能一、细胞壁的结构典型的细胞壁
2、是由胞间层(intercellularlayer)初生壁(primarywall)次生壁(secondarywall)组成细胞壁是在细胞分裂过程中形成的,先在分裂细胞之间形成胞间层,主要成分是果胶质,再在胞间层的两侧形成有弹性的初生壁,有些细胞还形成坚硬的次生壁。细胞壁的亚显微结构图解S1次生壁外层;S2次生壁中层;S3次生壁内层;CW1初生壁;ML胞间层构成细胞壁的成分中,90%左右是多糖,10%左右是蛋白质、酶类以及脂肪酸等。细胞壁中的多糖主要是纤维素、半纤维素和果胶类,它们是由葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖醛酸等聚合而成。次生细胞壁中还有大量木质素。
3、①胞间层(中胶层):果胶质②初生壁:纤维素,半纤维素,果胶质,蛋白质③次生壁:纤维素,半纤维素,木质素,果胶质二.细胞壁的化学组成1.纤维素纤维素(cellulose)是植物细胞壁的主要成分,它是由1000~10000个β-D-葡萄糖残基以β-1,4-糖苷键相连的无分支的长链。分子量在50000~400000之间。纤维素内葡萄糖残基间形成大量氢键,而相邻分子间氢键使带状分子彼此平行地连在一起,这些纤维素分子链都具有相同的极性,排列成立体晶格状,可称为分子团,又叫微团(micellae)。微团组合成微纤丝(microfibril),微纤丝又组成大纤丝(
4、macrofibril),因而纤维素的这种结构非常牢固,使细胞壁具有高强度和抗化学降解的能力。2.半纤维素半纤维素(hemicellulose)往往是指除纤维素和果胶物质以外的,溶于碱的细胞壁多糖类的总称。半纤维素的结构比较复杂,它在化学结构上与纤维素没有关系。不同来源的半纤维素,它们的成分也各不相同。有的由一种单糖缩合而成,如聚甘露糖和聚半乳糖。有的由几种单糖缩合而成,如木聚糖、阿拉伯糖、半乳聚糖等。3.果胶类果胶物质是由半乳糖醛酸组成的多聚体。根据其结合情况及理化性质,可分为三类:即果胶酸、果胶和原果胶。(1)果胶酸果胶酸(pecticacid
5、)是由约100个半乳糖醛酸通过α-1,4-键连接而成的直链。是水溶性的,很容易与钙起作用生成果胶酸钙的凝胶。它主要存在于中层中。(2)果胶果胶(pectin)是半乳糖醛酸酯及少量半乳糖醛酸通过α-1,4-糖苷键连接而成的长链高分子化合物,分子量在25000~50000之间,每条链含200个以上的半乳糖醛酸残基。果胶能溶于水,存在于中层和初生壁中,甚至存在于细胞质或液泡中。(3)原果胶原果胶(protopectin)的分子量比果胶酸和果胶高,甲酯化程度介于二者之间,主要存在于初生壁中,不溶于水,在稀酸和原果胶酶的作用下转变为可溶性的果胶。果胶物质分子间
6、由于形成钙桥而交联成网状结构。它们作为细胞间的中层起粘合作用,可允许水分子自由通过。果胶物质所形成的凝胶具有粘性和弹性。钙桥增加,细胞壁衬质的流动性就降低;酯化程度增加,相应形成钙桥的机会就减少,细胞壁的弹性就增加。4.木质素木质素(lignin)不是多糖,是由苯基丙烷衍生物的单体所构成的聚合物,在木本植物成熟的木质部中,其含量达18%~38%,主要分布于纤维、导管和管胞中。木质素可以增加细胞壁的抗压强度,正是细胞壁木质化的导管和管胞构成了木本植物坚硬的茎干,并作为水和无机盐运输的输导组织。5.蛋白质与酶细胞壁中最早被发现的蛋白质是伸展蛋白(exte
7、nsin),它是一类富含羟脯氨酸的糖蛋白(hydroxyprolinerichglycoprotein,HRGP),大约由300个氨基酸残基组成,这类蛋白质中羟脯氨酸(Hyp)含量特别高,一般为蛋白质的30%~40%。其它含量较高的氨基酸是丝氨酸(Ser)、缬氨酸、苏氨酸、组氨酸和酪氨酸等。伸展蛋白中的氨基酸顺序有特征性的结构单位为:Ser-Hyp-Hyp-(x)-Hyp-Hyp迄今已在细胞壁中发现数十种酶,大部分是水解酶类,其余则多属于氧化还原酶类。比如果胶甲酯酶、酸性磷酸酯酶、过氧化物酶、多聚半乳糖醛酸酶等。6.矿质细胞壁的矿质元素中最重要的是钙
8、.据研究,壁中Ca2+浓度远远大于胞内,估计为10-5~10-4mol·L-1,所以细胞壁为植物细胞最大的钙
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