植物的基本知识-结构
结构:一般光学显微镜下看到的细胞结构称为微结构,而只有在电子显微镜下才能看到的结构称为超微结构。超微结构的大小以埃为单位。为了进一步了解植物组织器官的结构,为中药材的显微鉴定奠定基础,这里主要介绍植物细胞的显微结构,有时也一般介绍一些基本的超微结构。各种植物细胞的结构是不同的。甚至最后一个细胞的结构在不同的发育阶段都有变化,所以不可能在一个细胞中同时看到该细胞的所有结构。为了学习和掌握细胞的结构,现在各种植物细胞的主要结构都集中在一个细胞中,称为模式植物细胞。一个植物细胞被一层没有生命的坚韧的细胞壁所包围,细胞壁中的有生命的物质总是被称为原生质体。原生质体主要包括细胞质、细胞核、质体和线粒体。此外,细胞中还含有各种非生命物质,这些物质是原生质体的产物,称为后内含物。植物细胞与动物细胞的主要区别是:植物细胞外面有一层主要由纤维素构成的细胞壁;有些细胞有能进行光合作用的叶绿体。
(1)原生质体:原生质体是细胞中有生命物质的总称,是一个形态学概念。原生质体分为细胞质、细胞核、质体和线粒体。
1.细胞质:这里的细胞质是指除细胞核、质体和线粒体以外的原生质。可分为三部分:质膜、细胞质和液泡膜。
(1)质膜:在植物的活细胞中,由于原生质体紧贴细胞壁,质膜不易被看到。当细胞置于高渗溶液中时,原生质体因脱水而收缩,与细胞壁(即质壁)分离。此时在原生质体的外表面可以看到一层透明膜,称为质膜。质膜与其他膜(如液泡膜、叶绿体膜、线粒体膜等)具有相似的组成和结构。),它们由脂质(主要是磷脂)和蛋白质组成。质膜主要有两个特点:一是半透性,表现为一种渗透现象;二是通过卵自体细胞质或多肽形成的载体选择性转运某些物质的特性。因此,它不仅可以阻止许多有机物质(如糖和可溶性蛋白质)渗出细胞,还可以调节水、盐和其他营养物质进入细胞和排出废物。一旦细胞死亡,质膜调节细胞内外物质的能力就消失了,这就是炒苋菜有红色汁液的原因。
(2)细胞质:在光学显微镜下可见质膜内有半透明无色的粘稠液体,称为细胞质(质膜和液泡膜之间的细胞质)。在幼态细胞中,细胞质占据了细胞腔的大部分,容易失水成为凝胶状态,也容易被水稀释。例如,种子中坚硬的细胞质在萌发时被水稀释。
(3)液泡膜:随着细胞的生长,细胞质中出现浓缩细胞液的液泡。细胞质和液泡之间还有一层薄膜,称为液泡沙漠。其组成和特性与质膜相同。细胞质在细胞中总是以一定的方式运动,它的运动常常受到环境条件的影响。相邻细胞壁受伤,容易刺激细胞质流动;其他的,比如温度,光线,化学物质等。,都对介质的运动有影响。间充质运动可以促进细胞内营养物质的循环,促进细胞的通气、生长和伤口恢复。电镜下,细胞质不纯,但具有一定的复杂结构,包括内质网、核糖核蛋白、微管、高尔基体、球体、微粒体等细胞器。
1)内质网是一个充满细胞的膜系统。膜的厚度约为50埃,通常呈小管和囊状。这些膜分支成网状结构,有的分支与核膜相连,有的分支与质膜相连。内质网在细胞代谢中的作用尚不明确,但它是核糖体集中的地方,因此被认为与蛋白质的运输和储存有关。
2)核糖体核糖体是细胞内的超微颗粒,近球形,直径约100 ~ 200埃。在分生组织细胞中,它们大多游离在细胞质中,而在分化成熟的细胞中,它们大多附着在内质网膜的外表面。核糖体含有大约40%的蛋白质和60%的RNA。核糖核酸卵本身就是卵臼合成的场所。
3)微管称为微管,在靠近膜的细胞质中有微小的细长结构。它的直径约为250埃,但可以扩展到几微米。微管的作用还不够清楚,但从微管和细胞壁上的微纤丝的相似性以及微管集中的地方壁特别增厚的现象来看,有人认为微管参与了纤维素微纤丝在细胞壁上的沉积。
4)go 1三体(高尔基体)高尔基体是细胞质中除质体和线粒体以外的其他细胞器之一。它由许多小板块组成,每一个小板块都被单层薄膜包裹着,它们的末端往往被放大,板块边缘周围有一排排小气泡,可能是小板块收缩形成的。在高等植物中,细胞壁的基质物质木质素、果胶和半纤维素通过高尔基体沉积。
此外,还有一些细胞器,如与脂肪产生有关的球粒体、微粒体等,具有酶催化的特性,能将油脂转化为碳水化合物,为植物所利用。
2.细胞核:除了细菌和蓝藻,所有细胞都有细胞核。少数细胞(如筛管)成熟时会失去细胞核。一般一个细胞只有一个细胞核,但也有多个细胞核(如乳腺导管)。细胞核在细胞中的比例、位置和形状随着细胞的生长而变化。年轻细胞的细胞核在细胞质中占有很大的体积比例,位于细胞质的中央,呈球形。随着细胞的生长,细胞核的体积比例逐渐减小,当细胞质被扩大的液泡挤压在细胞周围时。细胞核也被挤压到细胞的一侧,其形状经常发生变化。细胞核可分为核膜、核仁、核液和染色质。
(1)核膜:是细胞核表面的一层薄膜。在电子显微镜下可以看到核膜上的孔洞,核膜上孔洞的打开或关闭与植物的生理活动密切相关。一般来说,核膜的作用是将核物质,主要是脱氧核糖核酸(DNA)从细胞质中分离出来,维持细胞核内一定的代谢环境。核膜孔为细胞核和细胞质之间的物质交换提供了通道。
(2)核液:核膜内充满粘度大的液体胶体,称为核液。它的主要成分是低聚合度的蛋白质。核仁和染色质分布在核液中。
(3)细胞核:细胞核内有一个或几个折射率较强的小球体。核仁主要由蛋白质和核糖核酸(RNA)组成。其主要功能是产生核糖核蛋白,然后将其转移到细胞质中。
(4)染色质:细胞核中容易被碱性染料染色的物质称为染色质。染色质在未分裂的细胞核中不明显,也可成为颜色较深的网状;当细胞核分裂繁殖时,染色质聚集成染色体。染色质由DNA和卵本身组成,DNA是遗传的主要物质基础,因此染色质与植物遗传有着重要的关系。现在普遍认为细胞核在控制身体特征遗传和控制调节细胞内物质代谢途径中起主导作用。没有细胞核,细胞停止生长代谢,无法繁殖,光合作用形成的同化淀粉也不会溶解,细胞存活时间短,很快就会死亡。同样,没有细胞质,细胞核也不能孤立存在。
3.质体:质体是绿色植物才有的结构,与自养营养密切相关。它是一些分散在细胞质中的蛋白质和类脂颗粒。细胞内有不同的数目,可以是自由分裂形成的,也可以是线粒体转化形成的。它们的基本结构是蛋白质基质,色素分布在其中。因为质体含有不同的色素,执行不同的生理功能,所以可以分为叶绿体、白色体和异染色质。
(1)叶绿体:高等植物的叶绿体一般呈球形或扁圆形。叶绿体含有叶绿素、叶黄素和胡萝卜素。因为含有较多的叶绿素,所以是绿色的。主要分布在绿色植物的叶片和裸露的幼茎、幼果的基本组织中。它是光合作用和合成同化淀粉的场所。最近认为叶绿体含有约30种酶,这是酶的浓度。许多重要物质的合成和分解都与叶绿体密切相关。它不仅合成碳水化合物,还合成蛋白质,蛋白质是细胞内生化活动的中心之一。在电子显微镜下,叶绿体呈现复杂的超微结构,具有双层膜包膜。胶囊内是一种无色的基质,通常含有被同化的淀粉。基质中有数个基粒,由一系列具有双层膜的类囊体组成,叶绿素分子分布在膜上形成片层结构。大约有30种酶附着在膜上的孔中。
(2)无色染色体:是一种微小的质体,没有色素,但含有许多酶,多为球形,但会发生变化。主要分布在未暴露的组织中,常聚集在细胞核附近。外面还有一层包膜,里面的囊状体不发达,也就是一般不形成颗粒。白色体与积累和贮存的物质有关,所以白色体包括合成贮存淀粉的粉末,合成调脂和油脂的造油体,合成贮存蛋白的蛋白体。
(3)异染色质体:是含有胡萝卜素和叶黄素的质体(通常为黄色、橙色或红色),常呈杆状、圆形或不规则形。主要存在于花和果实中,也存在于根中(如胡萝卜)。其结构一般也是被包裹的,内部基本颗粒很少或没有,在不发达的类囊体之间的基质中有类胡萝卜素假晶体。当一些异色体发育完全后,包膜消失,只剩下胡萝卜素的假晶体,称为色素体。目前异色体对植物的生理功能还不是很清楚,其中所含的胡萝卜素和叶绿素一样,是光合作用中的催化剂。胡萝卜素也是动物维生素A的来源。
上述三种质体在起源上都可以来源于被称为前质体的粒子,它们在一定条件下是可以转化的。比如辣椒、番茄的果实成熟后会变红,是因为叶绿体失去叶绿素,变成异色体。