《植物细胞生理》ppt课件

1、第第1章章 植物细胞生理植物细胞生理 The Plant Cell, Monthly, ISSN: 1040-4651 , USAPlant Physiology, Monthly, ISSN: 1532-2548, USA第第1节节 植物细胞概述植物细胞概述第第2节节 植物细胞的亚显微构造与功能植物细胞的亚显微构造与功能第第3节节 植物细胞信号转导植物细胞信号转导一切生命的关键问题都要到细胞中去寻觅。一切生命的关键问题都要到细胞中去寻觅。 Wilson 1925第第1节节 植物细胞概述植物细胞概述1.1 细胞的共性细胞的共性 组成细胞的根本元素是碳组成细胞的根本元素是碳C、氢、氢H、氧、氧O

2、、氮氮N、磷、磷P、硫、硫S、钙、钙Ca、钾、钾K、铁铁Fe、钠、钠Na、氯、氯Cl与镁与镁Mg等。等。 生物小分子：核苷酸、氨基酸、脂肪酸与单糖。生物小分子：核苷酸、氨基酸、脂肪酸与单糖。 生物大分子：核酸、蛋白质、脂类与多糖类等。生物大分子：核酸、蛋白质、脂类与多糖类等。 这些生物大分子普通以复合分子的方式，如核蛋白、这些生物大分子普通以复合分子的方式，如核蛋白、脂蛋白、糖蛋白与糖脂等组成细胞的根本构造体系。脂蛋白、糖蛋白与糖脂等组成细胞的根本构造体系。一切的细胞外表均有由磷脂双分子层与镶一切的细胞外表均有由磷脂双分子层与镶嵌在其中的蛋白质构成的生物膜，即细胞嵌在其中的蛋白质构成的生物膜，

3、即细胞膜膜 一切的细胞都有两种核酸一切的细胞都有两种核酸DNA和和RNA作为遗传信息复制与转录的载体作为遗传信息复制与转录的载体 核糖体，存在于一切细胞内核糖体，存在于一切细胞内 一切细胞的增殖都以一分为二的方式进展一切细胞的增殖都以一分为二的方式进展分裂分裂 1.2 原核细胞和真核细胞的区别原核细胞和真核细胞的区别原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞大小大小小小1-10m大大10-100m壁壁有壁有壁有壁有壁核核无核膜、核仁，有裸露的环无核膜、核仁，有裸露的环状状DNA分子构成的拟核，不分子构成的拟核，不与与RNA蛋白质结合。蛋白质结合。有核仁、核膜，几条染色体，有核仁、核膜，几条染色体，DNA

4、与与RNA蛋白质连在一同。蛋白质连在一同。内膜系统内膜系统简单，无内质网、高尔基体简单，无内质网、高尔基体复杂，有核膜、内质网和高尔基体复杂，有核膜、内质网和高尔基体细胞器细胞器有核糖体，无其它细胞器有核糖体，无其它细胞器有线粒体、叶绿体、溶酶体有线粒体、叶绿体、溶酶体细胞骨架细胞骨架无无有微丝、微管有微丝、微管分裂方式分裂方式二分体分裂，没有有丝分裂二分体分裂，没有有丝分裂进展有丝分裂进展有丝分裂光合呼吸光合呼吸在质膜上进展在质膜上进展光合在叶绿体，呼吸在线粒体光合在叶绿体，呼吸在线粒体核糖体核糖体70S80S遗传信息转录遗传信息转录在细胞质在细胞质转录在核，翻译在细胞质转录在核，翻译在细胞

5、质第第2节节 植物细胞的亚显微构造与功能植物细胞的亚显微构造与功能2.1 植物细胞壁的构造、组成和生理功能植物细胞壁的构造、组成和生理功能 初生壁初生壁(primary wall) 原生质向外分泌纤维素，纤维素定向交错成网原生质向外分泌纤维素，纤维素定向交错成网状，随后分泌的半纤维素、果胶质及构造蛋白填状，随后分泌的半纤维素、果胶质及构造蛋白填充在网眼之中构成充在网眼之中构成 次生壁次生壁(secondary wall) 在初生壁内侧堆积纤维素、木质素等次生壁物在初生壁内侧堆积纤维素、木质素等次生壁物质，且层与层之间经纬交错质，且层与层之间经纬交错 1. 植物细胞壁的构造植物细胞壁的构造半纤维

6、素半纤维素纤维素纤维纤维素纤维糖蛋白糖蛋白果胶质果胶质2. 植物细胞壁的组成植物细胞壁的组成纤维素纤维素(cellulose) 半纤维素半纤维素(hemi-cellulose) 果胶质果胶质(pectin) 木质素木质素(lignin) 细胞壁蛋白质细胞壁蛋白质(protein)植物细胞壁的合成植物细胞壁的合成纤维素合酶纤维素合酶“花环花环微管微管3. 植物细胞壁在细胞生命活动中的作用植物细胞壁在细胞生命活动中的作用 添加植物的机械强度，对抗细胞的膨压添加植物的机械强度，对抗细胞的膨压 参与植物体内的物质运输参与植物体内的物质运输 涉及植物细胞生长的调控涉及植物细胞生长的调控 参与植物的防御反

7、响参与植物的防御反响 诱导植物抗毒素诱导植物抗毒素phytoalexins的合成；细的合成；细胞壁中产生抑制物，抑制病原体释放的酶等。胞壁中产生抑制物，抑制病原体释放的酶等。 参与细胞间的信号传送和识别反响参与细胞间的信号传送和识别反响 1. 生物膜的化学组成生物膜的化学组成 蛋白质蛋白质 60-65% 脂类脂类 25-40% 糖糖 5%2.2 植物细胞膜与内膜系统植物细胞膜与内膜系统流动镶嵌模型流动镶嵌模型fluid mosaic model Singer和和Nicolson19722. 生物膜的构造生物膜的构造3. 生物膜的功能生物膜的功能 把细胞与外界环境隔开，将胞内空间构成区域化把细胞

8、与外界环境隔开，将胞内空间构成区域化 具有高度的选择透性，可控制膜内外的物质交换具有高度的选择透性，可控制膜内外的物质交换 构成庞大的外表积，利于代谢加速进展构成庞大的外表积，利于代谢加速进展 对外界剌激发生反响对外界剌激发生反响 具有能量转换，信息传送，免疫，胞饮、排泄、具有能量转换，信息传送，免疫，胞饮、排泄、吞噬等其它功能吞噬等其它功能 4. 细胞内膜系统细胞内膜系统endomembrane system 内膜系统指处在细胞质中，在构造上延续，功内膜系统指处在细胞质中，在构造上延续，功能上相关的，由膜组成的细胞器的总称。主要能上相关的，由膜组成的细胞器的总称。主要指核膜、内质网、高尔基体

9、以及液泡等。指核膜、内质网、高尔基体以及液泡等。 细胞骨架是指真核细胞中由多种不同的蛋白质细胞骨架是指真核细胞中由多种不同的蛋白质组成的粗细、长短、陈列和分布不同的纤维网组成的粗细、长短、陈列和分布不同的纤维网架体系架体系 狭义的细胞骨架是指细胞质骨架，包括微丝、狭义的细胞骨架是指细胞质骨架，包括微丝、微管、中间纤维三种类型微管、中间纤维三种类型 广义的细胞骨架包括细胞核骨架、细胞质骨架、广义的细胞骨架包括细胞核骨架、细胞质骨架、细胞膜骨架和细胞外基质细胞膜骨架和细胞外基质 2.3 细胞骨架细胞骨架cytoskeleton 1. 微管微管Microtubule2. 微丝微丝Microfilam

10、ent3. 中间纤维中间纤维Intermediate filament2.4 胞间连丝胞间连丝plasmodesma 胞间连丝存在于一切高等植物活细胞之间，是植胞间连丝存在于一切高等植物活细胞之间，是植物细胞间所特有的通讯连结构造物细胞间所特有的通讯连结构造 胞间连丝介导的细胞间的物质运输是有选择性的，胞间连丝介导的细胞间的物质运输是有选择性的，而且也是可以调理的而且也是可以调理的 是可溶性物质、信号分子和生物大分子发生胞间是可溶性物质、信号分子和生物大分子发生胞间运输的通路运输的通路 连丝小管连丝小管 叶绿体经过光协作用把光能转换为化学能，并叶绿体经过光协作用把光能转换为化学能，并储存于糖、

11、脂肪和蛋白质等大分子有机物中储存于糖、脂肪和蛋白质等大分子有机物中 线粒体是高效地将有机物转换为细胞生命活动线粒体是高效地将有机物转换为细胞生命活动的直接能源的直接能源ATPATP的细胞器的细胞器 2.5 产能细胞器产能细胞器线粒体的构造线粒体的构造 叶绿体的构造叶绿体的构造 1. 核糖体核糖体ribosomes2.6 其它植物细胞器其它植物细胞器核糖体核糖体2. 微体微体线粒体线粒体微微 体体晶体晶体3. 油体油体oleosomes油体油体微体微体 在真核细胞的质膜以内，除去可分辨的细胞器以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，称为细胞质基质外的胶状物质，称为细胞质基质cy

12、toplasmic matrix 当原生质处于溶胶形状时，粘性小，代谢活泼，当原生质处于溶胶形状时，粘性小，代谢活泼，生长旺盛，但抗逆性较弱；当原生质呈凝胶形状生长旺盛，但抗逆性较弱；当原生质呈凝胶形状时，细胞生理活性降低，对不良环境抵抗力高，时，细胞生理活性降低，对不良环境抵抗力高，有利于植物度过逆境有利于植物度过逆境 2.7 细胞质基质细胞质基质第第3节节 植物细胞信号转导植物细胞信号转导3.1 细胞信号转导概述细胞信号转导概述 细胞接受外界信号，经过一整套特定的机制，将细胞接受外界信号，经过一整套特定的机制，将胞外信号转导为胞内信号，最终调理特定基因的胞外信号转导为胞内信号，最终调理特定

13、基因的表达，引起细胞的应对反响，这是细胞信号系统表达，引起细胞的应对反响，这是细胞信号系统的主线，这种反响系列称之为细胞信号通路的主线，这种反响系列称之为细胞信号通路signaling pathway。 信号转导信号转导(signal transduction)强调信号的接纳强调信号的接纳与接纳后信号转换的方式与接纳后信号转换的方式(途径途径)和结果和结果, 包括配体包括配体与受体结合、第二信使的产生及其后的级联反响与受体结合、第二信使的产生及其后的级联反响等等, 即信号的识别、转移与转换。即信号的识别、转移与转换。 3.2 植物细胞信号转导途径植物细胞信号转导途径 信号传送至细胞膜，胞间信号

14、经过受体转换为信号传送至细胞膜，胞间信号经过受体转换为胞内信号，从而激活或启动一系列胞内生物化胞内信号，从而激活或启动一系列胞内生物化学反响，最后导致该信号物质特定的生物效应学反响，最后导致该信号物质特定的生物效应 目前曾经鉴定出光敏色素、隐花样素和向光色目前曾经鉴定出光敏色素、隐花样素和向光色素等三种光受体，经典的五大类激素受体在近素等三种光受体，经典的五大类激素受体在近几年也相继得以鉴定几年也相继得以鉴定 3.3 跨膜信号转导跨膜信号转导1. 受体受体receptor 受体是一种可以识别和选择性结合某种配体受体是一种可以识别和选择性结合某种配体信号分子的大分子物质。信号分子的大分子物质。

15、受体是细胞外表或亚细胞组分中的一种分子，受体是细胞外表或亚细胞组分中的一种分子，可以识别并特异地与有生物活性的化学信号物可以识别并特异地与有生物活性的化学信号物质配体结合，从而激活或启动一系列胞内质配体结合，从而激活或启动一系列胞内生物化学反响，最后导致该信号物质特定的生生物化学反响，最后导致该信号物质特定的生物效应，使得胞外信号转换为胞内信号。物效应，使得胞外信号转换为胞内信号。 至少包括两个功能区域，与配基结合的区域及产至少包括两个功能区域，与配基结合的区域及产生效应的区域，分别具有结合特异性和效应特异生效应的区域，分别具有结合特异性和效应特异性性 特点：特异性；饱和性；高亲和力特点：特异性；饱和性；高亲和力2. G蛋白及其介导的跨膜信号蛋白及其介导的跨膜信号 G蛋白是一类与蛋白是一类与GTP或或GDP结合、具有结合、具有GTP酶酶活性的位于细胞膜胞质面的膜蛋白活性的位于细胞膜胞质面的膜蛋白 当与当与GTP结合时，结合时，G蛋白具有活性；与蛋白具