第三章木材细胞壁构造幻灯片.ppt

第三章 木材的细胞 Cell of Wood 第一节 木材细胞的生成 一、木材细胞的生成 a、形成层原始细胞的分裂 树木的生长包括高生长和直径生长。树木中木质部的绝大部分是由直径生长形成，它是形成层原始细胞分生的结果。 纺锤形原始细胞的长轴沿树高方向，两端尖削，呈纺锤形，为木质部中纵行排列细胞的来源；射线原始细胞形小、聚集成射线状，为木质部中横行细胞的来源。 形成层原始细胞的平周分裂 形成 层原 始细 胞 纺锤形原始细胞的增加(岛地谦，1976) b、细胞的扩大生长和增厚 二、木材的主要细胞种类 针叶树材和阔叶树材中的主要细胞 第二节 木材细胞壁的结构 一、木材细胞壁的物质 1、木材细胞壁的三大物质： 纤维素(cellulose)：骨架物质 半纤维素(hemicellulose)：基体物质 木素(lignin)：结壳物质(硬固物质) matrix(日文文献)：包括木材细胞壁内的所有木素和大部分半纤维素(不包括与纤维素紧密结合的那部分半纤维素)。 2、基本纤丝、微纤丝、纤丝 木材细胞壁的组织结构，是以纤维素作为“骨架”的。它的基本组成单位是一些长短不等的链状纤维素分子，这些纤维素分子链平行排列，有规则地聚集在一起称为基本纤丝（又称微团）。 在电子显微镜下观察时，认为组成细胞壁的最小单位是基本纤丝。基本纤丝宽约35～50? ，断面大约包括40（或37～42）根纤维素分子链，在基本纤丝内纤维素分子链排列成结晶结构。 微 纤 丝 纤维素以微纤丝状态存在于细胞壁中。微纤丝是由更微小的基本纤丝构成的。微纤丝大约宽10 ～ 30nm，微纤丝之间存在着约l0nm的空隙，木素及半纤维素等物质聚集于此空隙中。 微纤丝角（α）(microfibrillar angle)：细胞壁中微纤丝排列方向与细胞长轴所成的角度。 葡萄糖基→纤维素分子链（40根）→基本纤丝（2－4个） →微纤丝→纤丝→粗纤丝（宽 0.4-1.0um）→薄层→细胞壁 基本纤丝：由纤维素构成，在电镜下可见，尺寸约为35～ 50?。 微纤丝：木材细胞壁的基本构成单位，在电镜下可见，尺寸约为10～30nm。 3、结晶区和无定形区 结晶区和无定形区： 结晶区(crystalline area)：在基本纤丝内，纤维素分子链基本平行排列的部分，称为结晶区；在结晶区内，x射线衍射图反映是高度结晶的。 无定形区(非结晶区, amorphous region)：基本纤丝内结晶区以外的部分,纤维素分子链排列不紧密，不平行的部分。 二、细胞壁的壁层结构 1、细胞的发育步骤：增大；加厚和木质化 2、壁层结构：在显微镜下，细胞壁可分为初生壁（P）、次生壁（S）、以及两细胞间存在的胞间层（ML）。 （1)细胞间质(胞间层)： （2)初生壁： （3)次生壁： 外层(S1)： 中层(S2)： 内层(S3)： 初生壁：是细胞分裂后，在胞间层两侧最早沉积、并随细胞继续增大时所形成的壁层。 初生壁一般较薄，通常只有细胞壁厚度的1%或略多一点。初生壁也分层。 次生壁：是细胞停止增大以后，在初生壁上继续形成的壁层。 次生壁：是细胞停止增大以后，在初生壁上继续形成的壁层。 在细胞壁中，次生壁最厚，占细胞壁厚度的95%以上。 外层(S1)： 中层(S2)： 内层(S3)： 3 、木材细胞壁各层的微纤丝排列 初生壁的微纤丝排列 初生壁基本上由纤维素微纤丝组成，当细胞生长时，微纤丝不断沉积在伸展的细胞壁内壁，随着细胞壁的伸展而改变其排列方向。初生壁整个壁层上的微纤丝排列都很松散，这种结构和微纤丝的排列状态，有利于细胞的长大。 次生壁的微纤丝排列 在次生壁上，由于纤维素分子链组成的微纤丝排列方向不同，可将次生壁明显地分为三层，即： 4 、 木材细胞壁的各级构造 纤维素大分子链（线型） P 、S1 、S2、 S3 初生壁（P）: 松散的网状排列。很薄，只有细胞壁的1％或略大一点； 次生壁可明显分为三层，各层的微纤丝都形成螺旋取向，但斜度不同。 S1：微纤丝呈平行排列，与细胞长轴的夹角为50°～70°， 厚度百分率为10％ ～ 22％。 S2：微纤丝与细胞长轴的夹角为10°～ 30°，近乎平行 于细胞轴。厚度百分率为70％ ～ 90％。 S3：微纤丝与细胞长轴的夹角