植物细胞壁的主要成分 结合高中教材谈植物的细胞壁

植物细胞壁的主要成分 结合高中教材谈植物的细胞壁 【摘 要】植物细胞壁在中学生物教材中介绍较少，学生在学习过程中对细胞壁认识较模糊，下面结合高中教材介绍几点关于细胞壁的知识,希以帮助部分师生建立对细胞壁较为完整的认识。 【关键词】细胞壁;物质组成;结构;形成;功能 1 物质组成 细胞壁的成分也随细胞的生长和发育而变化。从功能角度看，最重要的成分是90%左右的多糖(纤维素、半纤维素、果胶)和10%左右的蛋白质(结构蛋白、酶、凝集素)。其次还有木质素等酚类化合物、角质等脂类化合物和硅氧化物等矿物质。高中教材讲细胞壁的主要成分是纤维素和果胶是从干重所占百分比来说的，纤维素是以葡萄糖为基本单位，以糖苷键相连而形成的无分支的长链。纤维素分子有相 1 同的极性，这种结构非常牢固，从而使细胞壁具有高强度和抗化学降解能力。 2 细胞壁的结构 自1665年胡克(RobertHook)用他自制的复式显微镜观察软木切片时，所看到的“细胞”实际上就是植物的细胞壁。高中生物学教材中在《质壁分离和质壁分离的复原》的实验中，我们以紫色洋葱鳞状叶外表皮细胞材料在光学显微镜下观察:表皮为一层扁平细胞，细胞间彼此相连没有缝隙 ，细胞壁透明，明显可见的是细胞的侧壁，并没有对细胞壁做过多的介绍。如果我们轻微调节细准焦螺旋，使细胞厚度上的不同部位分别成像，就可以看到立体的结构。在彼此相连的细胞之间，各个细胞有自己的细胞壁，中间以胞间层相连。在光学显微镜下细胞壁的结构看似一层，实际上典型的高等植物细胞壁的结构为分为三层:胞间层、初生壁和次生壁。在光学显微镜下细胞壁在有些处为一段一段的 ，断处实际上是很薄的凹陷称为孔纹，在同一点上相邻的细胞都凹陷形成单纹孔对，有胞间连丝相通，胞间连丝有助于细胞间进行信息交流。 2.1胞间层 胞间层是新的子细胞形成是产生的，以果胶为主要成分。果胶是一类多糖物质，胶黏而柔软，能将相邻细胞黏在一起，果胶物质的可塑性能缓冲细胞间的挤压又不致阻碍初 2 生壁生长和扩大表面积。 胞间层可以在一些酶、酸或碱的作用下发生分解，使相邻细胞失去连接而彼此分离,这就是西瓜成熟时开裂的原因。高中教材中观察植物细胞有丝分裂的实验中解离即时利用盐酸破坏胞间层。 2.2初生壁 初生壁是在细胞发育，体积增大过程中形成的结构。相邻细胞的初生壁位于胞间层的两侧，成分以纤维素和果胶为主。初生壁一般较薄，约1,3μm，伸缩性较强。高中教材中提到根尖分生区细胞没有质壁分离现象是因为细胞没有大液泡，原生质伸缩不明显，而另一个原因就是细胞壁以初生壁为主，因此与原生质层伸缩性无较大差异。 2.3次生壁 次生壁是某些细胞分化成熟过程中在初生壁内侧形成的结构。此时细胞体积停止增大，有的细胞原生质体逐渐消失。一般比初生壁厚，构成成分以纤维素为主，还有木质素，角质素等。随着次生壁厚度增加，伸缩性减弱。高中教材质壁分离实验中，细胞壁伸缩性之所以较小就是因为初生壁的加厚。 3 细胞壁的形成与生长 在高中生物教材中讲述细胞壁的形成是在细胞分裂的末期，在赤道板的位置出现了一个细胞板，细胞板从中间向 3 四周横向扩展，逐渐形成新的细胞壁，高尔基体参与了细胞壁的形成。事实上细胞壁的形成是多种细胞器配合作用的结果。在细胞分裂的后期在母细胞的赤道板面上，有由高尔基体和内质网分泌的许多大小不一的分泌囊泡，它们不规则地聚集在一起，囊泡中含有组成细胞壁的各种糖类。囊泡借助细胞中微管的运动逐渐整齐的排列在一起，囊泡相互融合形成细胞的细胞膜，其中一部分物质连接形成细胞板。细胞板发展为子细胞壁的胞间层，随后胞间层两侧及母细胞壁的内侧有果胶质和纤维素的沉积形成初生壁，然后纤维素在微管的参与下定向沉积与初生壁的内侧形成次生壁，增强了植物的支持能力。初生壁的生长主要增大细胞表面积，而次生壁的生长则增加壁的厚度。在次生壁的增厚过程中，细胞内合成一些物质渗入其中，改变壁的性质，以适应不同细胞在功能上的变化。(具体见下表) 同时细胞次生壁在增厚过程中常有一些凹陷区域，有许多胞间连丝通过,是细胞间物质、信息和能量的直接通道。 4 细胞壁的功能 因为植物的细胞壁在细胞死亡后仍保持其固有的状态，所以在过去人们一直认为它是代谢上无活性的物质。本世纪分子生物学的兴起，有力地促进了细胞生物学研究的发展，已证明高等植物细胞壁的不仅是一个机械的支架，更重 4 要的是一个能进行代谢活动的结构，它参与细胞的生长、分化、识别、抗病等过程。 4.1机械支持 植物细胞壁增强植物的机械强度，细胞木质化可以抵御重力与强风的影响。 4.2物质运输 离子、小分子的多糖、和一部分分子量较低的蛋白质可以通过细胞壁，而大分子则不能通过，所以细胞壁在一定程度上控制细胞间物质的运输。 4.3细胞识别 例如根瘤菌与豆科植物的识别以及花粉与柱头的识别都与细胞壁上的多糖物质有关。 4.4保护作用 在植物感染病原体时，细胞壁可使植物产生过敏性死亡，从而病原体不能扩散。 总之在细胞生长调控和植物防御等方面细胞壁都有重要作用。 参考文献: [1] 金银根.2010.植物学.第二版.北京:科学出版社 [2] 王金喜.2004.植物学.北京:科学出版社 [3] 李雄彪.1993.植物细胞壁.北京:北京大学出版社 [4] 曹慧娟.1992.植物学.第二版.北京:中国林业出版社 5 [5] 李杨汉.1985.植物学.第二版.北京:高等教育出版社 百度搜索“就爱阅读”,专业资料,生活学习,尽在就爱阅读网92to.com,您的在线图书馆 6