任務一　植物細胞的認知

一、植物細胞的概念

自然界的生物有機體，除了病毒和類病毒外，都是由細胞構成的。細胞是植物體結構和執行功能的基本單位。1665年英國科學家胡克發現細胞。德國人施萊登和施旺共同創立了細胞學說。

細胞可分為兩大類型：原核細胞和真核細胞。原核細胞有細胞結構，但沒有典型的細胞核；真核細胞具有被膜包圍的細胞核和多種細胞器。

二、植物細胞的形狀和大小

1.植物細胞的形狀

植物細胞的形狀是多種多樣的，有球形或近球形、長筒狀、長紡錘形、長柱形、星形等不規則形狀。細胞形狀的多樣性，反映了細胞形態與其功能相適應的規律。

2.植物細胞的大小

植物細胞的大小差異懸殊。最小的支原體細胞直徑為0.1μm，絕大多數的細胞體積都很小。

三、細胞生命活動的物質基礎

構成細胞的生活物質稱為原生質，它是細胞結構和生命活動的物質基礎。

組成原生質的化學元素主要是碳、氫、氧、氮4種，約占全重的90%；其次有少量硫、磷、鈉、鈣、鉀、氯、鎂、鐵等，約占全重的9%；此外還有極微量的元素，如鋇、硅、礬、錳、鈷、銅、鋅、鉬等。

組成原生質的化合物可分為無機物和有機物兩類。無機物主要是水，此外還有CO2和O2等氣體、無機鹽以及許多離子態的元素等。有機物主要有蛋白質、核酸、脂類、糖類和極微量的生理活性物質等。

四、植物細胞的基本構造

植物細胞包括細胞壁、細胞膜、細胞質和細胞核等部分，其中細胞膜、細胞質和細胞核總稱為原生質體。

（一）細胞壁

1.細胞壁的結構

細胞壁是植物細胞所特有的結構。細胞壁結構大體分為三層：胞間層、初生壁和次生壁。

2.細胞壁的變化

次生壁常因有其他物質填入，使細胞壁的性質發生角質化、木栓化、木質化、礦質化，以適應一定的生理機能。

3.細胞壁的特殊結構

紋孔和胞間連絲。由于紋孔和胞間連絲的存在，細胞之間可以更好地進行物質交換，從而將各個細胞連接成為一個整體。

4.細胞壁的功能

保護原生質體，減少蒸騰，防止微生物入侵和機械損傷等；支持和鞏固細胞的形狀；參與植物組織的吸收、運輸和分泌等方面的生理活動；在細胞生長調控、細胞識別等重要生理活動中也有一定作用。

（二）細胞膜（質膜）

1.組成與結構

質膜主要由脂類物質和蛋白質組成，此外還有少量的糖類以及微量的核酸、金屬離子和水。質膜厚7.5～10nm，是由橫斷面上呈現“暗—明—暗”三條平行帶組成的單位膜。

2.流動鑲嵌模型

即脂質雙分子層構成膜的骨架，蛋白質分子結合在脂質雙分子層的內外表面、嵌入脂質雙分子層或者貫穿整個雙分子層。膜及其組成物質是高度動態的、易變的。

3.生物膜

構成細胞的膜種類很多，除質膜外，還包括細胞內膜，如核膜和各種細胞器的膜，這些膜統稱為生物膜。

4.功能

質膜起著屏障作用，維持穩定的細胞內環境，可調節和選擇物質的通過，有選擇地使物質通過或排出廢物；質膜具有胞飲作用、吞噬作用和胞吐作用。

（三）細胞質

細胞膜以內、細胞核以外的原生質統稱為細胞質。細胞質包括胞基質和細胞器。

1.胞基質

（1）概念　又稱基質、透明質等，是在電子顯微鏡下也看不出有特殊結構的細胞質部分。

（2）組成　胞基質的化學成分含有水、無機鹽、溶于水中的氣體、糖類、氨基酸、核苷酸等小分子物質，也含有蛋白質、核糖核酸等一些生物大分子。

（3）功能　是細胞器之間物質運輸和信息傳遞的介質；是細胞代謝的重要場所；不斷為各類細胞器行使功能提供必需的營養和原料，并使各種細胞器及細胞核之間保持著密切關系。

2.細胞器

（1）概念　細胞質的基質內具有一定形態、結構和功能的小單位稱為細胞器。

（2）類型　如表2-1所示。

（四）細胞核

（1）類型　細胞核是細胞的重要組成部分，是細胞的控制中心。分為間期細胞核和分裂期細胞核兩種。

（2）結構　細胞核多為卵圓形或球形，埋藏在細胞質中，細胞核的結構可分為核膜、核仁和核質三部分。

（3）功能　儲存和復制DNA，合成和向細胞轉運RNA；形成細胞質的核糖體亞單位；控制植物體的遺傳性狀，通過指導和控制蛋白質的合成而調節控制細胞的發育。

五、植物細胞的繁殖

（一）無絲分裂

無絲分裂也稱直接分裂。分裂時，核仁先分裂為兩部分，接著細胞核拉長，中間凹陷，最后縊斷為兩個新核，同時細胞質也分裂為兩部分，并在中間產生新的細胞器，形成兩個新細胞。

（二）有絲分裂

1.概念

也稱間接分裂，是植物營養細胞最普遍的一種分裂方式，由于分裂過程中有紡錘絲出現，故稱有絲分裂。

2.過程

有絲分裂過程比較復雜，是一個連續的過程，劃分為下述五個時期。

（1）間期　細胞核變大，染色質呈染色絲，出現RNA的合成和DNA的復制，同時蓄積細胞分裂所必需的原料和能量。

（2）前期　染色絲變成染色體，核膜、核仁逐漸消失，出現紡錘絲。

（3）中期　染色體的著絲點有規律地排列在細胞中部的赤道板上，形成紡錘體。

（4）后期　染色單體從著絲點處斷開，紡錘絲收縮，將染色單體分別拉向細胞兩極。

（5）末期　染色體變成染色絲，核膜、核仁重新出現，細胞質一分為二，紡錘絲收縮集結于赤道板上并形成細胞板，接著產生初生壁，形成兩個新細胞。

3.意義

通過有絲分裂形成的子細胞的染色體數目與母細胞相同，由于染色體是遺傳物質的載體，因此，每一子細胞就有著和母細胞同樣的遺傳性，從而使母代和親代之間保持了遺傳的穩定性。

（三）減數分裂

減數分裂的過程與有絲分裂基本相似。所不同的是，減數分裂包括了連續兩次的分裂，但染色體只復制一次，這樣，一個母細胞經過減數分裂可以形成四個子細胞，每個子細胞染色體數目只有母細胞的一半，因此，這種分裂稱減數分裂。