植物生理学-细胞的结构与功能.ppt

细胞的结构与功能,细胞的结构与功能,第一节 细胞生理学的研究方法,第二节 细胞的结构与功能,第三节 原生质的性质,第四节 生物膜,第五节 细胞全能性,第一节 细胞生理学的研究方法,一、细胞化学方法,二、分级分离法,三、免疫化学法,,一、细胞化学方法,定义：利用细胞内物质对某一染料的特殊颜色反应或对某一底物专一性反应而进行的方法。,,用途：,①鉴定细胞存在有哪些物质。 如将植物材料切片用福尔裉（ken）染色(红色，测DNA，该染料将DNA的水解产物d-核糖反应形成蓝紫色产物，在显微镜下观察切片，看蓝紫色出现的部位或范围。,一、细胞化学方法,,用途：,一、细胞化学方法,②鉴定某种酶或某一特殊反应在细胞哪部位进行（称酶的细胞化学）。 如淀粉磷酸化酶催化淀粉转化为1-磷酸葡萄糖或逆反应，淀粉遇碘变蓝，将新鲜马铃薯切片与1-磷酸葡萄糖及其他缓冲液一起保温，用KI-I2处理切片，变蓝外即为酶所在之处。,,缺点：,一、细胞化学方法,保持细胞中酶活性与保持细胞结构完整性有矛盾。因为要保持细胞完整，必须进行固定，而固定剂往往会破坏酶或抑制酶活性。因此研究细胞生理学最好是细胞化学法与细胞分级分离法配合。用化学法定位，用分级分离法分析酶活性。,,二、分级分离法,定义：利用不同离心力条件，将细胞各部分分开。,原理：F=mv2/2r,F：离心力 m：质量 V：转速 r：转轴半径,,二、分级分离法,步骤：,,细胞匀浆,离心,生化分析,离心：g（高速条件下用，表示离心力比重力大多少倍） rpm（低速条件用，表示每分钟转速）,,二、分级分离法,注意事项：,细胞匀浆必须在以下条件；,a、低温（1~3℃）进行，以保持酶活性；,b、利用缓冲液以维持一定PH,c、介质为等渗溶液，以保持细胞结构的完整；,d、加入一定保护剂，如巯基乙醇，保护酶的-SH,,二、分级分离法,缺点：,a 易受污染（细胞碎片多）,b 分离出的酶或细胞器与植物体内的活性或形状不一定一致。,c 非无菌操作会改变酶活性。,,三、免疫化学法,免疫化学：研究外源物质侵入机体后所引起的化学反应的性质及机制的科学。,免疫化学技术：一种建立于抗原—抗体特异反应基础上的综合性手段，具有灵敏度高、专一性强的特点。,,三、免疫化学法,抗体由厂家生产的试剂盒提供，抗体制备采用杂交瘤技术制备单克隆抗体。杂交瘤将能产生单一抗体的淋巴细胞和有增殖能力的骨髓瘤细胞进行融合形成。,,三、免疫化学法,常用两种方法：,,放射免疫检测法(RIA)：,酶联免疫检测法(ELISA)：,,固相酶联免疫检测法：,固体支持物,待测样品,固相酶联免疫检测法：,a、将待测样品结合在固体支持物上,b、加入一抗,c、加入二抗（二抗与酶相结合）,d、加入无色底物，因酶与底物作用，而显色,e、用酶标仪检测,,第二节 细胞的结构与功能,一、细胞壁,二、原生质,三、液泡,,,一、细胞壁,定义：细胞外围的一层壁，是植物细胞所特有的，具有一定弹性和硬度，界定细胞的形状和大小。,,组成：,,胞间层(intercellular layer),初生壁(primary wall),次生壁(secondary wall),由果胶组成,由纤维素、半纤维素、果胶质、蛋白质组成,由纤维素、木质素、蛋白质等组成,一、细胞壁,,,功能：,a、作为植物骨架给植物体以形态，控制细胞生长,b、物质运输与信息传递。,c、防御与抗性作用。,d、随着研究的深入，发现细胞壁还有许多功能。,(一)、细胞壁,,二、原生质,原生质是细胞活的部分，包括细胞核、膜系统、各种细胞器。,,,原生质,,膜系统,细胞核,液 泡,各种细胞器,,叶绿体,线粒体,核糖体,高尔基体,溶酶体,微管和微丝,细胞基质,,(一) 液 泡,,,(一) 液 泡(central vacuole),液 泡(central vacuole):是细胞质中的一个大的中央区域，被单层选择透性液泡膜包围，内含盐、有机分子水溶液以及细胞代谢的废弃产物。,占细胞总体积的50％~90％,,(一) 液 泡(central vacuole),功能：,a、调节细胞PH,液泡PH 3.5~5.5 细胞质PH 7.0,,(一) 液 泡(central vacuole),功能：,a、调节细胞PH,b、贮存或积累离子及其它化合物,c、调节水势：,d、自溶作用,,(一) 液 泡(central vacuole),自溶现象：当植物细胞分化、衰老或受到伤害时，溶酶体膜或液泡膜破裂，释放、活化种种水解酶，使细胞分解的现象叫自溶现象。,,第三节 原生质的性质,一、原生质的组成成分,二、原生质是一个多相复杂胶体系统,三、原生质胶体状态与生命活动的关系,,一、原生质的组成成分,,蛋白质10％~20%,水75％~95%,核酸、脂、糖、 各种矿质10％~20%,二、原生质是一个多相复杂胶体系统,胶体,,两相,胶粒半径在0.001~0.1μm,,连续相(介质),分散相(胶粒),,为什么说原生质是一个多相稳定亲水胶体？,1、原生质中含大量水，水为连续相，原生质所含蛋白质、核酸等为分散相；,2、蛋白质分子直径在0.01~0.25μm ，符合胶体要求；,3、胶粒成份多样。,,4、 原生质胶体的稳定性 。,① 水化膜,② 两电层,③ 胶体保护作用：亲水胶体与疏水胶体相混合时，亲水胶体对疏水胶体产生保护作用叫~,,三、原生质胶体状态与生命活动的关系,凝胶：,溶胶：,,溶胶：胶粒各自分开，胶体能流动叫溶胶。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,溶胶,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,凝胶：胶粒相互连接成链，再互相交织成网状，水分子处在网眼里，但胶体不能流动，叫~。,,溶、凝胶可以互相转化 凝胶作用：溶胶转变成凝胶叫凝胶作用。 溶胶作用：凝胶转变成溶胶叫溶胶作用,,原生质通过溶凝胶相互转化来调节植物细胞生命活动,原生质处在溶胶状态，代谢活跃，生命活动旺盛，但抗性较弱。,原生质处在凝胶状态，生命活动弱，但凝胶胶粒交织成网状，强度较大，水在网眼中，也不易丢失，抗性增加。,,原生质溶、凝胶的转变是植物适应环境的表现,为什么倒春寒时农作物易受害？,,第四节 生物膜,一、生物膜的概念,二、生物膜化学组成,三、生物膜的结构,四、生物膜的分别透性,五、生物膜的功能,,一、生物膜的概念,生物膜：构成细胞的所有膜的总称。,质膜（cell membrane） ：指包围在细胞最外面一层膜叫质膜。,内膜系统（endomembrane）：处于细胞质中构成各种细胞器的膜称内膜系统。,,二、生物膜化学组成,脂 类： 25％~ 40%,蛋白质： 60％~ 65%,糖： 5％,,,,两种不同性质的基团，在空间上总是对立分开的，或定向排列的，因此参与生物膜构成时易形成一整齐界面。一般亲水头朝外，疏水头朝内。,,脂类的作用：,⑴ 支架作用,⑵ 膜脂中脂肪酸的不饱和程度影响膜的物理状态。不饱和程度越高，膜的流动性越大，抗性越强。,,蛋白质：执行生物膜的主要功能,分类：,蛋白质在膜的存在形式,单纯蛋白,结合蛋白,,,蛋白质在膜上的分布,外在蛋白,内嵌蛋白,,外在蛋白：在膜表面上,易从膜上分离出.一般为水溶性,占总蛋白20~30%,内在蛋白(内嵌蛋白):位于膜内或贯穿整个膜层,不易从膜上分离,不溶于水,占70~80%,,,,蛋白质在膜上的功能,结构蛋白,功能蛋白,,功能蛋白：又叫通过性酶，是膜功能的执行者，决定膜功能的特异性，可调节代谢,,,糖：一般以糖蛋白、糖脂的形式出现在膜上，暴露在膜外面，功能是接受外界信息，信息传递、细胞识别,,三、生物膜的结构,流动镶嵌模型：,1、膜主要由类脂和蛋白质组成。,2、类脂双分子层,3、蛋白质分布不对称,4、膜具有流动性。,,,膜不对称性：指生物膜两侧在脂质组成和蛋白质分布上的不对称性，以及由此带来的膜功能不对称性,,四、生物膜的分别透性,膜的分别透性(differeneial permeability)：指不同种分子在一个特定膜成份中有不同溶解度，它们以不同速率穿过膜。,,五、生物膜的功能,1、分室效应,2、物质代谢、能量转化的场所,3、维持物质的正常运转，对细胞代谢起调控作用。,4、信息传递与细胞识别。,5、参与不良环境的适应。,,第五节 细胞全能性,（totipotency)细胞全能性：细胞具有分化发育和形成完整生物个体的全部潜能的性质。也就是说，生物个体的每个细胞都具有形成完整生物个体的全套基因。,,① 可进行植物无性繁殖，缩短经济作物的非生产年限。 ② 使药用植物和其它名贵植物（如兰花）等工厂化生产。,细胞全能性的意义,,③ 花药培养和单倍体育种。通过花药培养和单倍体育种可得到纯合体克服杂交不亲和性获得新品种,或用单倍体育种与有性系杂交相结合运用，缩短育种年限，改良品种。 ④ 种质资源保存。,细胞全能性的意义,,细胞全能性的意义,⑤ 利用茎尖生长点培养，可从感染病的植株中获得无病植株。 ⑥ 体细胞杂交，突变体选育，开拓了新品种选育的崭新领域。,,revision,,本章结束 谢谢！,