●备课资料
一、细胞的形状和大小
植物细胞的形状是多种多样的,有椭圆形、圆柱形、长柱形、长管形、多面体形、方砖形、纺锤形、不规则形,等等。
植物细胞是很小的,直径一般在20~100 μm①之间。但是,熟悉的番茄、苹果、冬瓜、西瓜的果肉,用手掰开,肉眼可以观察到一个个亮晶晶的小颗粒,这就是细胞。这些细胞,由于贮藏了充足的水分和营养物质,直径可达1 mm。棉花种皮上的一根表皮毛(棉纤维)就是一个细胞,长度达30~75 mm。苎麻韧皮纤维细胞可长达200~550 mm,但是,它的横向直径却十分小。
二、细胞壁
每个植物细胞的外面包着的细胞壁都不止一层。其中,两个植物细胞共有的那一层,起着连接两个相邻细胞的作用,叫做胞间层,也叫做中胶层。与胞间层贴在一起的那一层,叫做初生壁。有的细胞,如厚壁细胞,细胞壁很厚。这种细胞在紧贴着初生壁的地方还生有次生壁。(如下图)
三、细胞膜
细胞膜又叫做细胞质膜或质膜,是一层非常薄的膜。在正常状态的植物细胞中,这层膜紧紧贴着细胞壁,因此看不清楚。对于植物细胞来说,向细胞的临时装片里滴进浓盐水或浓糖水,液泡里的水就会渗出细胞,细胞膜与细胞壁分离开,这时才能观察到细胞膜。
细胞膜厚约600~1000 nm,结构非常复杂,具有选择渗透性,因此能够控制物质渗入或渗出细胞。细胞膜有选择地从外面吸收细胞进行生命活动所需要的物质,因而提高了细胞与外界环境之间交换物质的主动性。例如,在一般的情况下,细胞外物质的浓度高于细胞内时,物质才能经过细胞膜渗透进来;相反时,物质就渗透出去。但是,细胞对于物质的透过也有相反的情况,那就是,细胞外有些物质的浓度比细胞内物质的浓度低了许多,这些物质仍然能够通过细胞膜渗透进来。例如,一种淡水藻的细胞,钾的含量比周围的水中的含钾量高出许多倍,这种藻却仍然能从水里吸收钾。这种现象说明细胞膜在调节物质进出细胞方面起着重要的作用,也说明细胞膜在细胞与外界交换物质时所具有的主动性。
四、细胞质和细胞核
细胞质是由细胞器、后含物和基质组成的,细胞器是指细胞质中微小的结构,如叶绿体、线粒体等。后含物是指除细胞器以外的积聚在细胞质中的各种代谢产物,其中包括糖类、脂肪、蛋白质、分泌颗粒和色素颗粒等。基质是指细胞质中除去细胞器、后含物以外的透明物质。
每一个动植物细胞通常只有一个细胞核,细胞核的直径为10~20 μm。在幼小的植物细胞中,细胞核位于细胞的中央。在成熟的植物细胞中,由于中央液泡的形成,细胞核随着细胞质移动,位于外围的细胞质薄层中,形状也常呈扁圆形。细胞核有一定的结构:外层为核膜,核膜上有均匀分布的孔;核膜以内是呈胶态的核液;核内有球状的核仁。细胞核内含有遗传物质(主要是脱氧核糖核酸),细胞核的主要功能是控制细胞的生长、发育和遗传。
五、液泡
具有液泡是植物细胞的显著特征之一。在年幼的植物细胞中,液泡是不明显的,这时的液泡体积小、数量多。液泡随着细胞的生长而扩大,最后彼此联合成一个大的中央液泡(如下图)。在成熟的植物细胞中,液泡可以占据细胞整个体积的90%,细胞质和细胞核则被大的中央液泡推挤到靠近细胞壁的地方。
液泡的外表是液泡膜,内部是细胞液。液泡膜和细胞膜对不同物质的透过都具有选择性,所以在植物细胞生命活动中起着重要的作用。
六、临时装片的一种简易制法
在实验课上,盖玻片容易损坏。盖玻片不仅比较贵,而且有的地方又不容易买到。在这种情况下,可以采用下述的临时装片的简易制法:
1.将洗净的载玻片用体积分数为70%的酒精擦拭,除去油污,晾干待用。
2.将观察材料小心地摊放在载玻片的中心。
3.根据标本的大小,剪取一定长短的透明胶带纸,由一侧向另一侧贴封在标本上,使透明胶带纸起到盖玻片的作用。贴封时要注意防止里面出现气泡。贴封完毕,即可用显微镜进行观察。
七、细胞膜的主要功能
细胞膜作为细胞的内外边界,结构复杂,功能多样。主要功能如下:(1)为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境;(2)选择性的物质运输,包括代谢底物的输入与代谢产物的排除,其中伴随着能量的传递;(3)提供细胞识别位点,并完成细胞内外信息跨膜传递;
(4)为多种酶提供结合位点,使酶促反应高效而有序地进行;(5)介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接;(6)细胞膜参与形成具有不同功能的细胞表面的特化结构。
八、细胞质的概念
广义地说,就真核生物而言,在细胞膜的界限以内,除了细胞核以外的其他部分,都属于细胞质。但是狭义地说,细胞质是指细胞质的可溶相,即指除了细胞质中的细胞器和内含物以外的基质部分。这部分在光学显微镜下看不出有任何定形的结构,是均匀透明的,所以称为透明质,也称为细胞液、细胞基质或细胞质基质。可是,细胞有许多复杂的运动现象,又启发细胞学研究者考虑到细胞质的结构可能不会这样简单。由于电子显微镜的使用,使我们对于细胞的超微结构有越来越深入的了解。在60年代,发现细胞质基质是一种呈连续相的物质。
真核细胞和原核细胞的细胞质包含着相同的组成成分:核糖体、RNA分子、球蛋白、酶等。细胞质内蛋白质和酶的含量占细胞的蛋白质总量的20%~25%。在细胞质中最重要的可溶性酶,是与糖酵解及与蛋白质合成中氨基酸有关的一些酶。此外,许多需要ATP产生反应的酶及可溶性转移酶,也存在于细胞质中。
紧贴在质膜下面的细胞质被认为是一种高度异质的胶体系统。细胞学家早就发现细胞质有弹性和黏滞性,也看到布朗运动和原生质川流运动。这就证明细胞质的结构不是始终如一,而是随着温度、日光、水压等环境条件而改变的。近些年来,利用电镜技术,尤其是高压电镜技术和生化、免疫技术,发现细胞质的确不是均一的,其中含有光学显微镜下看不到的超微结构。目前,细胞生物学家已经阐明:细胞质是一个布满错综复杂的、相互联系的、高度有序的网络结构。这些细胞质网络结构,可用“细胞质基质”这个专名词表达。也就是说,细胞质基质这个名词,除包括组成细胞骨架的三种主要纤丝——微丝、微管和中间纤维,以及一个由纤丝桥所组成的相互交联的丝状结构——微梁系统(或微梁网格)外,还包括和它们有联系的蛋白质和水分。
九、细胞质的功能
细胞质具有多方面的功能。但是,由于它本身太脆弱,以致生理学家至今不能用很好的方法来证明它的真正的生理功能。不过,毫无疑问,细胞质对细胞生命活动有着极其重要的作用。从生物学的角度和在细胞质所出现的各种物质来看,它具有以下几方面的功能。
1.管制外来物质进入细胞内或排出细胞外的作用,以及调节细胞质的“水化”作用。
2.对于如鞭毛和纤毛等后成质的形成,以及对于细胞内含物的储藏具有重大作用。例如,蛋白质、脂肪粒、肝糖、植物碱等多数集存在细胞质内。
3.为维持细胞器的实体完整性,提供所需要的离子环境。
4.供给细胞器行使功能所必须的一切底物。
5.影响细胞的分化。例如在胚胎发育过程中,卵子的细胞质对于“分化”起着很重要的作用。这已经为实验胚胎学的大量的事实材料所证实。
6.进行某些生化活动,如上面提到的糖酵解、核酸、脂肪酸和氨基酸代谢的某个阶段,需要依靠细胞质中处于相对游离状态的酶来完成。
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