二、植物细胞生理

二细胞生理掌握细胞的共性、高等植物细胞的结构特点及细胞壁、胞间连丝的结构与功能；深入认识植物体内膜的特性、结构与功能，掌握信号与受体结合的过程和跨膜信号的转导过程，掌握细胞内信号转导形成网络的过程。考点解析及复习要求(一)植物细胞概述1665年英国学者胡克(Hooke)首次描述植物细胞1838年和1839年德国植物学家施莱登(Schleiden)和动物学家施旺(Schwann)创立细胞学说(celltheory)(19世纪自然科学三大发现之一）

。胡克胡克使用的显微镜1、细胞的共性生物膜，即细胞膜；DNA和RNA-遗传信息载体，遗传物质在分裂前复制加倍；核糖体-蛋白质；原核细胞：结构简单，无成形的细胞核,无细胞器，如细菌和蓝藻真核细胞：大部分大液泡、质体(叶绿体)和细胞壁是植物细胞区别于动物细胞的三大结构特征。2.高等植物细胞的特点:细胞壁中有胞间连丝(二)植物细胞的亚显微结构与功能1.植物细胞壁的组成、结构与生理功能

(1)细胞壁的化学组成90%左右是多糖(纤维素、半纤维素和果胶类—半乳糖醛酸组成的多聚体)，10%左右是蛋白质(最早发现的结构蛋白是伸展蛋白,初生壁中)、木质素和矿质等。细胞壁：植物细胞最大的钙库纤维素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。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。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。果胶是构成胞间层的主要成分，果胶使相邻的细胞粘合在一起。果胶物质是由半乳糖醛酸组成的多聚体。细胞壁中最早被发现的结构蛋白是伸展蛋白(extensin)，是一类富含羟脯氨酸的糖蛋白(HRGP)，伸展蛋白是植物(尤其是双子叶植物)初生壁中广泛存在的结构成分，同时它还参与植物细胞防御和抗病抗逆等生理活动。细胞壁的蛋白还有富甘氨酸蛋白(GRP),富硫蛋白(thionin)，阿拉伯半乳聚糖蛋白(AGP)，凝集素(lectin)，膨胀素(或称扩张蛋白expansin)等细胞壁中至少分布有20种以上的酶，大部分是水解酶类，如纤维素酶、果胶甲酯酶、酸性磷酸酯酶、多聚半乳糖醛酸酶等。其余则多属于氧化还原酶类，如过氧化物酶。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，主要分布于纤维、导管和管胞中，增加细胞壁的抗压强度。细胞壁的矿质元素中最重要的是钙。为植物细胞最大的钙库，对细胞伸长有抑制作用。钙调素(CaM)和CaM结合蛋白2012年考研题下列蛋白质中，在酸性条件下具有促使细胞壁松弛作用的是：A.扩张蛋白B.G蛋白C.钙调蛋白D.肌动蛋白2011年考研题细胞壁果胶质水解的产物主要是（）A.半乳糖醛酸B.葡萄糖C.核糖D.果糖2008年考研题下列蛋白质中,属于植物细胞壁结构蛋白的是()A.钙调蛋白;B.伸展蛋白;C.G蛋白;D.扩张蛋白调节蛋白(2)细胞壁的结构特点胞间层--果胶质(果胶酸、果胶和原果胶）；初生壁--纤维素、半纤维素、果胶质。次生壁—纤维素、木质素很多细胞只有初生壁，如分生组织细胞、胚乳细胞等。构成植物细胞初生壁的干物质中，含量最高的是A.蛋白质B.矿质C.木质素D.多糖2012年考研题(3)细胞壁的生理功能

1.维持细胞形状，控制细胞生长图正在发育的细胞的细胞壁能形成各种形状（A）鱼尾菊叶片海绵组织通过减小细胞间的接触和增大表面积来实现气体交换。（B）鱼尾草花瓣通过表皮细胞的特殊形状反射光从而形成丰富的颜色。（C）管胞的次生加厚阻止了细胞壁由蒸腾拉力引起的破裂。（D）拟南芥毛状体是精巧分支的表皮细胞。2.物质运输与信息传递

细胞壁允许离子、多糖等小分子和低分子量的蛋白质通过，而将大分子或微生物等阻于其外。3.防御与抗性

细胞壁中一些寡糖片段能诱导植保素的形成。伸展蛋白也有防病抗逆的功能。寡糖素——庚葡萄糖苷

由7个葡萄糖单元组成的链，它与许多无活性的细胞壁庚葡萄糖苷不同之处仅在于2个侧链(各为单个葡糖单元)与骨架连接的位置，骨架是以β糖苷键连接的5个葡萄糖单元的链。4.其他功能生物膜：构成细胞的所有膜的总称；质膜（原生质膜）：处于细胞质外面的一层膜；内膜：处于细胞质中构成各种细胞器的膜2.植物细胞膜系统蛋白质：60%－65%，体积大，数目少（外在、内在蛋白）脂类：25%－40%，体积小，数目多,有硫脂、糖脂、磷脂(含量最多，磷酸基的复合脂,如甘油磷脂:卵磷脂和脑磷脂)糖：5%膜蛋白含量越高,膜的功能越复杂。2009年考研题:植物细胞质膜中,含量最高的脂类物质是:A硫脂;B糖脂;C磷脂;D胆固醇（1）化学组成Flowmosaicmodel(流动镶嵌模型,强调不对称性和流动性)磷脂有极性“头部”和由二条长脂肪酸链组成的非极性“尾巴”（2）膜的结构（3）生物膜的功能分室作用代谢反应的场所能量转换场所控制物质交换识别功能花粉粒外壁的糖蛋白与柱头细胞质膜的蛋白质之间(4)质体和叶绿体白色体质体有色体前质体淀粉体造油体蛋白体杂色体叶绿体外膜(outermembrane)较光滑，厚度为5～7nm。内膜(innermembrane)厚度也为5～7nm，嵴基质功能：呼吸作用提供能量图1-12线粒体的结构模型和电镜照片右上图为线粒体的电镜照片。本图描绘了线粒体嵴的三维组织模式以及内膜上ATP合酶分子的分布(5)线粒体(6)内质网内质网(ER)是交织分布于细胞质中的膜层系统，通常可占细胞膜系统的一半左右。相互连通成网状结构，内与细胞核外被膜相连，外与质膜相连，穿插于整个细胞质中，并且还可通过胞间连丝与邻近细胞的内质网相连。(1)物质合成

蛋白质合成，参与糖蛋白的寡糖链及脂的合成等。内质网的功能粗糙型内质网(RER)光滑型内质网(SER)(2)分隔作用(3)运输、贮藏和通讯作用由内质网合成的造壁物质参与了细胞壁的形成

(7)高尔基体

由多个垛叠在一起的碟形囊泡和分布在其周围的小囊泡(高尔基体小泡)组成。扁平囊泡分泌囊泡运输囊泡图1-14高尔基体超微结构和立体模型A.高尔基体透射电镜照片B.高尔基体立体结构模型高尔基体的功能(1)物质加工参与多糖、糖蛋白以及细胞壁组成成分的合成与加工(2)物质集运

(3)分泌物质(8)溶酶体溶酶体是单层膜围绕，内含多种酸性水解酶类的囊泡状细胞器。溶酶体内含有酸性磷酸酶、核糖核酸酶、糖苷酶、蛋白酶和酯酶等几十种酶。种子糊粉层原生质体的显微镜照片荧光染色后可以看到两种类型的液泡；较大的是蛋白质体，较小的是溶酶体。(1)消化作用分解蛋白质、核酸、多糖、脂类以及有机磷酸化合物等。(2)吞噬作用溶酶体通过吞噬等方式消化、溶解细胞器和其它细胞质颗粒或侵入其体内的细菌、病毒等，所得产物可被再利用。(3)自溶作用在细胞分化和衰老过程中，溶酶体可自发破裂，释放出水解酶，把不需要的结构和酶消化掉溶酶体的功能

(9)液泡液泡是植物细胞特有的，由单层膜包裹的囊泡。它起源于内质网或高尔基体的小泡。液泡的功能(1)转运物质(2)吞噬和消化作用(3)调节细胞水势(4)吸收和积累物质(5)调节pH和离子稳态(6)使细胞呈色(7)抵御病虫害单层膜包裹过氧化物体(peroxisome)乙醛酸循环体(glyoxysome)。通常认为微体起源于内质网。(10)微体微体的功能(1)过氧化物体与光呼吸(2)乙醛酸体与脂类代谢含有乙醇酸氧化酶、过氧化氢酶等，所催化的反应参与光呼吸过程含乙醛酸循环酶类、脂肪酰辅酶A合成酶、过氧化氢酶、乙醇酸氧化酶等。其生理功能是糖的异生作用，即从脂肪转变成糖类

(11)圆球体圆球体(spherosome)是直径约0.4～3μm的球形细胞器，标准的圆球体含有40%以上脂类，故也称为油体(oilbody)。圆球体膜只有单位膜厚度的一半，是由一层磷脂和蛋白质镶嵌而成的半单位膜所组成。圆球体的功能积累脂肪，也具有溶酶体的某些性质，也含有多种水解酶3、细胞骨架(微梁系统)微管、微丝和中间纤维等都是由丝状蛋白质多聚体构成，没有膜的结构。细胞骨架的主要功能（G.Karp2002）

作用：稳定细胞的结构；引导生物大分子、大分子复合体和细胞器的定向移动；促进胞内物质和信息的交换。(1)微管微管是由球状的微管蛋白组装成的中空管状结构。结构成分是由α-微管蛋白与β-微管蛋白构成的异二聚体。1.微管的结构图1-16微管与微丝(A)微管。每个微管由α-微管蛋白与β-微管蛋白构成的异二聚体螺旋盘绕而成(B)微丝。示两股G－肌动蛋白亚基(1)控制细胞分裂和细胞壁的形成

2.微管的功能纺缍体和染色体运动(2)保持细胞形状因为微管控制细胞壁的形成。(3)参与细胞运动

纤毛运动、鞭毛运动

(二)微丝1.微丝的结构

微丝比微管细而长。也称为肌动蛋白纤维，是由肌动蛋白构成的多聚体，呈丝状。还与肌球蛋白、原肌球蛋白等构成复合物质。2009年考研题植物细胞中，组成微丝的蛋白质是()A力蛋白；B动蛋白；C角蛋白；D肌动蛋白

2.微丝的功能

主要生理功能是为胞质运动提供动力(1)参与胞质运动(2)参与物质运输和细胞感应卷须的快速弯曲也与微丝有关1.中间纤维的结构

中间纤维是一类柔韧性很强的蛋白质丝，其成分比微丝和微管复杂，由丝状亚基组成。(3)中间纤维中间纤维组装模型

A.两条中间纤维多肽形成二聚体B.两个二聚体反向平行交叠构成四聚体C.四聚体首尾相连形成原纤维D.8根原纤维构成圆柱状的10nm纤维(1)支架作用中间纤维可以从核骨架向细胞膜延伸，形成一个细胞质纤维网，起支架作用。(2)参与细胞发育与分化中间纤维与细胞发育、分化、