第一章植物细胞的亚显微结构与功能_植物生理学试题.doc

第一章 植物细胞的亚显微结构与功能 本章内容提要????细胞是植物体结构与功能的基本单位。植物细胞的一个显著特征就是具有细胞壁，“经纬”模型假说比较成功地解释了细胞壁中各种多聚物大分子的组建。细胞壁除了支撑和保护细胞的功能以外，还参与细胞的生长、分化、细胞识别和抗病以及信息传递等过程。????细胞膜主要由磷脂和蛋白质组成。最流行的细胞膜结构假说是“流动镶嵌模型”。细胞膜具有分室作用，物质选择吸收、运输、合成及信息传递和细胞识别等功能。????细胞间物质运输与信息传递的重要通道是胞间连丝。????植物细胞信号转导的分子途径包括胞外刺激信号传递、膜上信号转换以及胞内信号传递和蛋白质可逆磷酸化等阶段。????植物细胞全能性是研究细胞生长分化的遗传控制与开展新的育种途径和植物快速繁殖的理论基础。????植物细胞的基因表达是在不同层次不同水平上进行的，具有明显的“时”、“空”专一性。植物细胞基因表达的调控以转录水平上的调控为主。 1 细胞壁????1.1 细胞壁的化学组成????纤维素，半纤维素、果胶物质；以及结构蛋白、酶类、木质素以及矿物质等。????????（1）高等植物细胞初生壁的化学组成???? ????（2）细胞壁蛋白质????初生壁中的蛋白质多为糖蛋白：????富含甘氨酸的蛋白(glycine-rich protein， GRP)????富含苏氨酸和羟脯氨酸的糖蛋白????(threonine and hydroxyproline-rich glycoprotein， THRGP)????富含组氨酸和羟脯氨酸的糖蛋白????(histidine and hydroxyproline-rich glycoprotein， HHRGP)????富含脯氨酸重复单位的蛋白????(repetitive proline-rich protein, RPRP)????阿拉伯半乳聚糖蛋白(arabinogalactan proteins, AGPs)????阿拉伯胶糖蛋白(gum arabic glycoprotein, GAGP)????富硫蛋白(thionin)????瘤素(nodulin)????嵌合蛋白(chimeric protein)????钙调素（calmodulin，CaM）等。????????（3）细胞壁中主要的酶类????纤维素酶、多聚半乳糖醛酸酶、酸性磷酸酶、β-葡糖苷酶、β-甘露糖苷酶、阿拉伯糖苷酶、β-木糖苷酶、淀粉酶、果胶甲基酯酶、海藻糖酶、过氧化物酶、苹果酸脱氢酶等。????（4）植物凝集素（lectins）????是一类存在于细胞壁中能与多糖结合或使细胞凝集的蛋白，参与细胞壁的识别反应。????（5）细胞壁中的矿质元素（mineral element）：主要是钙（10-4～10-3mol/L）等。????1.2 细胞壁的亚显微结构????典型的高等植物细胞壁可分为三层：胞间层（intercellular layer）；初生壁（primary wall）和次生壁（secondary wall）。????细胞壁大分子多聚物的组建：“经纬”模型假说（Lamport和Epstein，1983）。????认为初生壁是由两个交连在一起的多聚物—纤维素微纤丝和它穿过的伸展素网络交织而成的结构，悬浮在亲水的果胶—半纤维素胶体中。????按照这个假说，纤维素和伸展素网络之间是通过环绕在微纤丝外的封闭型的伸展素环而相互交联起来，而不是共价结合在一起的，这个交织的结构中，微纤丝是“经”(warp)，平行于壁平面排列；而伸展素是“纬”(weft)，垂直于壁平面排列。????Wilson和Fry（1986）又指出，木葡聚糖可能以氢键结合在纤维素组分上形成“网锁”(latches)，控制微纤丝的滑动，当其发生转换(turnover)时，这个“闩子”就打开，于是允许微纤丝在伸展素网孔之间滑动，因而允许细胞伸展生长。????1.3 细胞壁的功能????（1）稳定细胞形态????（2）控制细胞生长扩大????（3）参与胞内外信息的传递????（4）防御功能????（5）识别作用 2 原生质体????原生质体（protoplast）：由细胞质、细胞核和液泡组成。????细胞质（cytoplasm）：质膜、胞基质、内膜系统、细胞骨架及细胞器等组成。????2.1细胞膜（cell membrane）????亦称生物膜（biomembrane）：是指由脂类和蛋白质组成的具有一定结构和生理功能的胞内所有被膜的总称。????质膜（plasma membrane）：原生质的外膜。????内膜（endomembrane）：细胞器的膜。???????