第一章植物细胞生理

《植物生理学习题集》第一章植物细胞生理Ⅰ教学大纲基本要求和知识要点一、教学大纲基本要求了解高等植物细胞的特点与主要结构；了解植物细胞原生质的主要特性；熟悉植物细胞壁的组成、结构和功能以及胞间连丝的结构和功能；了解生物膜的化学组成、结构和主要功能；了解植物细胞主要的细胞器如细胞核、叶绿体和线粒体、细胞骨架、内质网、高尔基体、液泡以及微体、圆球体、核糖体等的结构和功能；了解植物细胞信号传导的途径；了解植物细胞的基因组和基因表达的特点。二、知识要点细胞是生物体结构和功能的基本单位，可分为原核细胞(如细菌、蓝藻)和真核细胞(其他单细胞和多细胞生物)两大类。原核细胞简单，没有细胞核和高度分化的细胞器。真核细胞结构复杂。植物细胞的细胞壁、质体(包括叶绿体)和液泡是其区别于动物细胞的三大结构特征，细胞是由多糖、脂类、蛋白质、核酸等生物大分子和其他小分子等成分所组成的。原生质的物理特性、胶体性质和液晶性质与细胞的生命活动密切相关。细胞壁由胞间层、初生壁、次生壁所构成，其化学成分主要是纤维素、半纤维素、果胶、蛋白质等物质。细胞壁不仅是细胞的骨架与屏障，而且在物质运输、抗病抗逆、细胞识别等方面起积极作用。胞间连丝充当了细胞间物质运输与信息传递的通道。磷脂双分子层是组成生物膜的基本结构，其中镶嵌的各种膜蛋白决定了膜的大部分功能。“流动镶嵌模型”是最流行的生物膜结构模型。生物膜是细胞实现区域化的屏障，也是细胞同外界、细胞器间以及细胞器同细胞基质间进行物质交换的通道。此外，生物膜还是生化反应的场所，并具有细胞识别、传递信息等功能。细胞核是细胞遗传与代谢的调控中心。染色体由核酸与蛋白构成，它是核内最重要的结构物质。叶绿体和线粒体是植物细胞内能量转换的细胞器，并有环状DNA及自身转录RNA与翻译蛋白质的体系，被称为第二遗传信息系统。它们与细胞核都具有双层被膜。微管、微丝、中间纤维等构成了细胞骨架，是植物细胞的蛋白质纤维网架体系，它们在维持细胞形态、保持细胞内部结构的有序性、推动细胞器的运动和物质运输等方面起重要的作用。内膜系统是在结构、功能或发生上有联系的一类亚细胞结构。内质网内接核膜、外连质膜，甚至经胞间连丝与相邻细胞相连，参与细胞间物质运输、交换和信息传递。高尔基体则与内质网密切配合，参与多种生物大分子的合成以及膜结构、壁物质与细胞器的组建。溶酶体与液泡内都富含水解酶，参与细胞内物质的分解和细胞的自溶反应。此外，液泡还具有物质贮藏、调控细胞水分平衡以及参与多种代谢的作用。过氧化体是光呼吸的场所，而乙醛酸循环体则为脂肪酸代谢所不可少，圆球体为油脂积累和代谢所必需。核糖体是蛋白质合成场所。在看似无稳定结构的细胞质基质里，进行着一系列复杂而有序的生理生化反应。细胞质基质、细胞器和生物膜系统协调配合，使细胞的结构和功能达到高度的统一。植物细胞还能感应外界环境的刺激，并且形成或产生某种(些)信号物质，这些信号物质传递到达作用部位，通过胞内信号转导系统最终引起一系列生理生化响应。已确认的胞间信号有脱落酸、吲哚乙酸、细胞分裂素、多胺、乙酰胆碱、水杨酸、寡聚糖等化学信号和电波、水压等物理信号，胞内信号有钙信号系统、肌醇磷脂信号系统和环核苷酸信号系统等。胞间与胞内信号的转化则通过质膜上的受体和G蛋白。而引起生理生化反应则需通过蛋白质的磷酸化作用与脱磷酸化作用。蛋白质的可逆磷酸化作用在植物信号转导过程中，有非常重要的作用(图1.1)。图1.1细胞信号传导的主要分子途径IP3．三磷酸肌醇；DG．二酰甘油；PKA．依赖cAMP的蛋白激酶；PKCa2＋.依赖Ca2＋的蛋白激酶；PKC．依赖Ca2＋与磷脂的蛋白激酶；PKCa2＋·CaM．依赖Ca2＋·CaM的蛋白激酶高等植物细胞具有核、叶绿体、线粒体三个基因组，后两组称为核外基因。基因表达包括转录与翻译两个步骤。转录是RNA的生物合成，翻译是蛋白质的生物合成，这两个过程受到严格的调节控制。Ⅱ习题一、名词解释原核细胞内质网质外体CaM真核细胞微管与微丝信号转导细胞骨架生物膜溶胶与凝胶G蛋白化学信号单位膜模型胞间连丝第一信使物理信号流动镶嵌模型共质体第二信使双信号系统二、写出下列符号的中文名称PIPIPPIP2IP3DG（DAG）PKCcAMP三、填空题1.环境刺激-细胞反应偶联信息系统的细胞信号传导的分子途径可以分为以下四个阶段：（）、（）、（）及（）。2.跨膜信号转导主要通过（）和（）。3.肌醇磷脂信号系统中，产生（）和（）两种胞内信号，因此又称双信号系统。4.蛋白质磷酸化和去磷酸化分别由（）酶和（）酶催化。5.胞内信号系统有多种，主要有三种：（）、（）和（）。6.按照结构，所有的细胞基本上可以分为两种类型：一类是（），另一类是（）。7.整个细胞壁是由（）、（）和（）三层结构组成。8.初生细胞壁的主要组成物质是（）、（）、（）和（）四大类。9.细胞壁中的蛋白质包括（）和（）两大类。10.细胞膜的主要成分是（）和（）。11.构成植物细胞膜的脂类有（）、（）、（）和（）。12.在细胞的膜系统中，不饱和脂肪酸如亚油酸、亚麻酸等含双键的脂肪酸，占脂肪酸总量的百分数称为（）。13.耐寒性强的植物，膜脂中（）比例较大，而且（）亦高，有助于低温下保持膜的（）。14.生物膜流动性的大小决定于（）的不饱和程度，不饱和程度愈（），流动性愈（）。15.根据蛋白质在膜中的排列位置及其与膜脂的作用方式，膜蛋白可分为（）和（）。16.生物膜的“三夹板”的结构是（）年（）提出的；（）年（）在前人的基础上，根据电镜观察的结果，提出单位膜模型；（）年（）等人又提出膜的“流动镶嵌模型”。17.普遍被人们接受的膜结构模型是（）。18.内质网有两种类型：即（）和（）。19.内质网的功能是多方面的，主要有：（）、（）和（）。20.（）和（）都是微体，其中（）与叶绿体、线粒体一起完成（）作用，（）能将（）经生糖途径转变为糖类。21.每个植物细胞含（）个线粒体；线粒体的平均长度为（）μm。22.（）被称为细胞的自杀性武器，这是因为它含有各种（）。23.油料作物种子萌发时，脂类转变为糖的过程在（）和（）两种细胞器中进行。24.微管是由（）蛋白所组成，这种蛋白为（）形。25.微丝的主要作用是（）和（）。26.微管主要功能有（）；（）；（）。27.核糖体是细胞中合成（）的场所，每个核糖体是由大小不同的（）所组成。28.胞间连丝可分为（）、（）和（）三种状态，三者可随细胞发育时期的不同而变化。29.用中性红染色洋葱鳞茎表皮细胞，在显微镜下可观察到（）被染成红色，它占细胞大部分体积。四、选择题1.原核细胞不具备的特征是（）（1）细胞核外有两层核膜包裹（2）具有核糖体（3）进行二分体分裂（4）细胞形态较小，约1~10μm2.在细胞内能起骨架作用，与细胞分裂和细胞运动密切相关，而且在细胞壁形成中起重要作用的是（）（1）细胞核（2）微管（3）质膜（4）液泡3.植物初生细胞壁中的多糖包括（）（1）纤维素、半纤维素和果胶（2）纤维素和胶原（3）果胶、半纤维素和木质素（4）淀粉、纤维素和角质4.细胞膜中哪种物质的含量影响膜脂的流动性和植物的抗寒能力。（）（1）蛋白质（2）磷脂（3）不饱和脂肪酸（4）糖脂5.由原生质体以外的非生命部分组成的体系称为（）（1）外植体（2）共质体（3）细胞壁（4）质外体6.细胞生长时，细胞壁表现出一定的（）（1）可逆性（2）可塑性（3）弹性（4）刚性7.（）几乎不能通过细胞的脂双层膜。（1）水（2）带电荷的分子（3）Na+（4）H+五、是非题1.伸展蛋白是细胞壁中一种富含精氨酸的糖蛋白。（）2.细胞壁的作用就是保护原生质体。（）3.DNA存在于细胞核中，细胞质中不存在DNA。（）4.生物膜中不饱和脂肪酸指数越大，膜的流动性越强。（）5.生物膜中固醇可降低膜的流动性。（）6.液泡为植物细胞所特有。（）7.微管是由单层膜包裹的管状的细胞器。（）8.高等植物所有的细胞器都有膜包裹。（）9.膜的不对称性是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。（）10.植物激素是植物体内主要的胞间化学信号。（）11.植物细胞的细胞壁、质体（包括叶绿体）和液泡是区别于动物细胞的三大结构特征。（）12.电波信号是植物感受外界刺激的最初反应。（）13.CaM是细胞内信号转导过程中的Ca2+信号受体。（）14.IP3（肌醇三磷酸）的受体位于质膜。（）15.G蛋白与受体结合而发挥作用，只需ATP提供能量，与GTP无关。（）1.×2.×3.×4.√5.√6.√7.×8.×9.√10.√11.√12.√13.√14.×15.×六、问答题1.原核细胞与真核细胞各有哪些特征？2.典型的植物细胞与动物细胞之间的最主要差异是什么？这些差异对植物细胞的生理活动有什么影响？3.什么叫单位膜模型？4.膜的流动镶嵌模型有哪些基本特征？5.液泡有哪些生理功能？6.内质网有何生理功能？7.细胞膜的功能有哪些？8.简述微管的生理功能？9.植物胞间连丝有哪些功能？10.扼要说明G蛋白的生理功能。11.简要说明细胞如何感受内外因子变化的刺激，并最终引发生理生化反应。12.从细胞壁中蛋白质和酶的发现，谈谈对细胞壁功能的认识。13.植物细胞的基因表达有何特点？Ⅲ参考答案一、名词解释原核细胞是低等生物（细菌、蓝藻）所具有的，无明显的细胞核，缺少核膜，由几条DNA构成拟核体，缺少细胞器，只有核糖体，细胞进行二分体分裂，体积小，直径1~10μm。真核细胞是高等植物和动物细胞所具有的，有明显的细胞核，并被两层核膜包裹，具有各种细胞器，进行有丝分裂，细胞体积较大，直径10～100μm。生物膜细胞内一切膜的总称，包括质膜、核膜、各种细胞器膜及其它内膜。单位膜模型膜是由蛋白质和磷脂组成。磷脂分子成双层排列，疏水性的尾部向内，亲水性的头部向外，与蛋白质分子结合，呈现出三层结构，将具有这种结构的膜称为单位膜模型。流动镶嵌模型与单位膜模型一样，膜脂也呈双分子排列，疏水性尾部向内，亲水性头部朝外。但是，膜蛋白并非均匀地排列在膜脂两侧，而是有的在外边与膜脂外表面相连，称为外在蛋白，有的嵌入膜脂之间甚至穿过膜的内外表面，称为内在蛋白。由于膜脂和膜蛋白分布的不对称，致使膜的结构不对称。膜具有流动性，故称之为流动镶嵌模型。内质网是由单层膜构成的管状、囊状或泡状结构，并相互连结成网状，贯穿于细胞质之中。根据其膜上有无核糖体，可分为粗糙型内质网和平滑型内质网。内质网对内与核膜相通，对外与质膜上的胞间连丝相连。粗糙型内质肉是合成蛋白质的主要场所，平滑型内质网可运输蛋白质，二者都能合成脂类和固醇，也与糖代谢有关。微管与微丝是组成真核细胞骨架的基本结构，也是细胞内灵活易变的细胞器。微管是由球形的管蛋白组成的管状结构。其主要功能除起支架作用和与细胞运动有关外，还与细胞壁、纺锤丝等的形成有关。微丝是由类肌动蛋白组成的纤维状结构，与原生质流动和质体运动有关。溶胶与凝胶原生质亲水胶体有两种存在状态：一种是含水较多的细胞，原生质胶粒完全分散在介质中，胶粒之间联系减弱，呈溶液状态，叫做溶胶；另一种是含水较少的细胞，胶粒之间相互结成网状，液体分散于网眼之内，胶体失去流动性而凝结成近固体状态，叫做凝胶。胞间连丝植物相邻活细胞之间穿过细胞壁的原生质通道。是由质膜连续构成的膜管，管腔内是由微管相互连结而成的连丝微管，其内常由内质网填充，使相邻细胞的原生质相通。胞间连丝是植物细胞间物质运输和信息传递的重要通道，也是植物病毒传染的途径。共质体也叫内部空间，是指相邻活细胞的细胞质借助胞间连丝联成的整体。质外体又叫外部空间或自由空间，是指由原生质体以外的非生命部分组成的体系，主要包括胞间层、细胞壁、细胞间隙和导管等部分。信号转导细胞内外的信号，通过细胞的转导系统转换，引起细胞生理反应的过程。G蛋白全称为GTP结合调节蛋白。此类蛋白由于其生理活性有赖于三磷酸鸟苷（GTP）的结合以及具有GTP水解酶的活性而得名。在受体接受胞间信号分子到产生胞内信号分子之间往往要进行信号转换，通常认为是通过G蛋白偶联起来，故G蛋白又被称为偶联蛋白或信号转换蛋白。第一信