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3B SCIENTIFIC PHYSICS R05 Manual

Plant cell model
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Summary of Contents for 3B SCIENTIFIC PHYSICS R05

  • Page 2 Model of a Plant Cell English (Magnification approx. 500,000-1,000,000) The history of cytology Cytology is an independent science in botany and deals with the structure and function of plant cells. The term cell (Latin: cellula = chamber, compartment, cell) was coined in 1665 by Robert Hooke, after he had discovered and recorded the cells within the tissue of a bottle cork with the help of one of the earliest light microscopes.
  • Page 3 Model of a Plant Cell English (Magnification approx. 500,000-1,000,000) This membrane is responsible for controlling the selective transport into and out of the cell. It has the same function with regard to the organelles, too. The cytoskeleton in the cytoplasm, which is made up of proteins, guarantees not just the stability of the cell but also the most diverse intracellular movements (e.g.
  • Page 4 Model of a Plant Cell English (Magnification approx. 500,000-1,000,000) mitochondria, too, are enclosed in a double membrane coating and possess their own genetic information. The components/proteins responsible for the respiratory chain (ATP synthesis) are located on the inner side of the membrane. The citrate cycle and the fatty acid oxidation cycle take place inside the mitochondrial matrix.
  • Page 5 Model of a Plant Cell English (Magnification approx. 500,000-1,000,000) Primary cell wall: a gelatinous base substance (matrix) made up of pectin compounds, hemicellulose com- ponents and proteins. In the matrix, fibril structures can be detected (10-25%) which are arranged in an irregular, scattered texture (elasticity still present).
  • Page 6 Modell der Pflanzenzelle Deutsch (Vergrößerung etwa 500.000 - 1.000.000-fach) Historisches zur pflanzlichen Zelllehre (Zytologie) Die Zytologie ist eine eigenständige Wissenschaft innerhalb der Botanik, die sich mit der Struktur und den Funktionen der pflanzlichen Zelle beschäftigt. Den Begriff Zelle (lat. cellula = Kämmerchen) prägte im Jahre 1665 Robert Hooke, nachdem er diese im Gewebe des Flaschenkorks mit Hilfe eines der ersten Lichtmikroskope entdeckte und detailliert aufzeichnete.
  • Page 7 Modell der Pflanzenzelle Deutsch (Vergrößerung etwa 500.000 - 1.000.000-fach) Lipide, Nukleinsäuren) bereits mit dem Lichtmikroskop erkennen. Nach außen wird die Zelle durch die Zellmembran (2) abgegrenzt. Diese besteht aus zwei monomolekularen Schichten von Phospholipiden und Proteinen, welche sich in der Lipidmatrix bewegen können (’fluid mosaic’ - Modell). Im Übrigen basieren alle pflanzlichen und tierischen Membranen auf diesem gleichen Grundbauprinzip (= Einheitsmembran).
  • Page 8 Modell der Pflanzenzelle Deutsch (Vergrößerung etwa 500.000 - 1.000.000-fach) Mitochondrien (8) Die Mitochondrien sind die Organellen der Zellatmung und Energieumwandlung. Sie stellen dadurch die „Kraftwerke“ der Zelle dar. Mitochondrien können nur aus sich selbst gebildet werden. Wie die Plastiden sind sie von einer doppelten Membranhülle umgeben und besitzen ihre eigene genetische Information. An der inneren Membran sind die Bestandteile/Proteine der Atmungskette lokalisiert (Synthese von ATP).
  • Page 9 Modell der Pflanzenzelle Deutsch (Vergrößerung etwa 500.000 - 1.000.000-fach) Chemisch betrachtet ist sie aus Polysacchariden und Proteinen aufgebaut. Die Zellwand baut sich aus bis zu drei Schichten auf: Mittellamelle: wenige nm dicke gallertige Kittschicht aus Pektinstoffen mit geringem Proteinanteil. Sie besitzt kein Fibrillengerüst und ist dadurch plastisch dehnbar.
  • Page 10 Modelo de la célula vegetal Español (ampliada aproximadamente de 500.000 a 1.000.000 de veces de tamaño) Historia de la citología La citología es una ciencia autónoma dentro de la botánica que estudia la estructura y las funciones de la célula vegetal. La palabra célula (del lat. cellula, diminutivo de cella = hueco) fue empleada en 1665 por Robert Hooke, después de que la descubriera y la bosquejara detalladamente, a partir del tejido de un corcho de botella, al emplear uno de los primeros microscopios ópticos.
  • Page 11 Modelo de la célula vegetal Español (ampliada aproximadamente de 500.000 a 1.000.000 de veces de tamaño) Estos organelos se pueden reconocer en el citoplasma líquido e incoloro de los protoplastos (60 a 90 % agua, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos) incluso con el microscopio óptico. La célula está separada del exterior por la membrana celular (2).
  • Page 12 Modelo de la célula vegetal Español (ampliada aproximadamente de 500.000 a 1.000.000 de veces de tamaño) Otros plástidos: Cromoplastos: Plástidos inactivos durante la fotosíntesis que sirven para la pigmentación de los órganos de las plantas Leucoplastos: Almacenamiento de almidón (amiloplastos), proteínas (proteinoplastos), aceites (oleoplas- tos) Etioplastos: Estados previos de los cloroplastos que se generan en la oscuridad Gerontoplastos: Estadios de envejecimiento de todos los plástidos...
  • Page 13 Modelo de la célula vegetal Español (ampliada aproximadamente de 500.000 a 1.000.000 de veces de tamaño) − Glioxisomas: juegan un papel importante en la transformación en carbohidratos de la grasa acumulada − Oleosomas (gotitas de aceite): descomponen las grasas y los aceites −...
  • Page 14 Modèle de la cellule végétale Français (agrandi d‘environ 500 000 à 1 000 000 fois) Regard historique sur la cytologie (étude des cellules sous tous leurs aspects) végétale La cytologie végétale est une science autonome, appartenant à la botanique et se consacrant à l‘étude de la structure et des fonctions de la cellule végétale.
  • Page 15 Modèle de la cellule végétale Français (agrandi d‘environ 500 000 à 1 000 000 fois) Cytoplasme et cytosquelette (1) Au cours de l’évolution, une certaine division du travail, portant le nom de compartimentalisation, s‘est développée à l‘intérieur de la cellule. Cet effet est atteint en enveloppant et délimitant par des membranes des zones spécifiques de réaction, les organelles (organon signifie outil en grec).
  • Page 16 Modèle de la cellule végétale Français (agrandi d‘environ 500 000 à 1 000 000 fois) stroma, les membranes internes élargies, en forme de lamelles ou de poche, désignées du nom de thyla- koïde. Les zones empilées de la membrane étant nommées thylakoïde à structure granaire. C‘est dans ces membranes que se trouvent les pigments de la photosynthèse, liés à...
  • Page 17 Modèle de la cellule végétale Français (agrandi d‘environ 500 000 à 1 000 000 fois) Microsomes / microbodies (11) Les microsomes sont des organelles à structure uniforme (membrane simple, sphéroïdale, d‘une taille de 1 µm, matrice granuleuse), mais présentant de grandes différences biochimiques et donc fonctionnelles. Diverses fonctions : −...
  • Page 20 Modelo de célula vegetal Português (Ampliação aprox. 500.000 - 1.000.000 vezes) Fatos históricos do estudo das células vegetais (citologia) A citologia é uma ciência independente dentro da botânica que se ocupa da estrutura e das funções da célula vegetal. O termo célula (latim cellula = pequena câmara) foi introduzido no ano de 1665 por Robert Hooke, depois que ele descobrira as tais no tecido da cortiça (rolha) e as desenhara em detalhe, com a ajuda do primeiro microscópio luminoso.
  • Page 21 Modelo de célula vegetal Português (Ampliação aprox. 500.000 - 1.000.000 vezes) lipídios, ácidos nucléicos). A célula é separada do ambiente externo pela membrana celular (2). Esta con- siste em duas camadas monomoleculares de fosfolipídios e proteínas, os quais podem se mover dentro da matriz lipídica (modelo ’fluid mosaic’).
  • Page 22 Modelo de célula vegetal Português (Ampliação aprox. 500.000 - 1.000.000 vezes) Mitocôndrias (8) As mitocôndrias são organelas da respiração celular e da transformação de energia. Por isso elas repre- sentam as „usinas de energia“ da célula. As mitocôndrias só podem ser geradas por si mesmas. Como os plastídeos, elas são envoltas por uma dupla membrana e possuem a sua própria informação genética.
  • Page 23 Modelo de célula vegetal Português (Ampliação aprox. 500.000 - 1.000.000 vezes) A parede celular é formada por até três camadas: Lamela média: camada gelatinosa feita de pectinas com fraca proporção de proteína. Ela não possui uma armação de fibrilas sendo assim elástica e extensível. Parede primária: substância básica gelatinosa (matriz) feita de pectinas, hemicelulose e proteínas.
  • Page 24 Modello di cellula vegetale Italiano (ingrandimento di ca. 500.000-1.000.000 volte) Informazioni storiche sulla citologia vegetale La citologia è una scienza indipendente nell’ambito della botanica che si occupa della struttura e delle funzioni della cellula vegetale. Il termine cellula di derivazione latina fu coniato nel 1665 da Robert Hooke quando la scoprì...
  • Page 25 Modello di cellula vegetale Italiano (ingrandimento di ca. 500.000-1.000.000 volte) lipidi e acidi nucleici) già al microscopio ottico. Verso l’esterno la cellula è delimitata dalla membrana cel- lulare (2). Questa consta di due strati monomolecolari di fosfolipidi e proteine che possono muoversi nella matrice lipidica (modello ’fluid mosaic’).
  • Page 26 Modello di cellula vegetale Italiano (ingrandimento di ca. 500.000-1.000.000 volte) Mitocondri (8) I mitocondri sono gli organuli della respirazione cellulare e della conversione energetica. I mitocondri rappresentano dunque la “centrale motrice“ della cellula. I mitocondri possono solo autogenerarsi. Come i plastidi, sono circondati da una doppia membrana e possiedono informazioni genetiche proprie.
  • Page 27 Modello di cellula vegetale Italiano (ingrandimento di ca. 500.000-1.000.000 volte) La parete cellulare è realizzata da fino a tre strati: Lamella mediana: strato gelatinoso di pochi nm di spessore composto da sostanze pectiche a bassa con- centrazione proteica. Possiede una trama fibrillare e pertanto ha capacità di dilatazione plastica. Parete primaria: sostanza di base gelatinosa (matrice) composta da sostanze pectiche, emicellulose e proteine.
  • Page 28 植物細胞モデル 日本語 （500,000 〜 1,000,000 倍大） 細胞学の歴史 ， 植物細胞学は植物学の中の一つの独立した分野で 植物細胞の構造と機能について論じています。｢細胞｣とい う言葉は（ラテン語： ）はロバート・フックが初期の頃の光学顕微鏡 cellula = chamber, compartment, cell ， を使いコルクの組織内にある細胞を発見／記録した 年に生まれました。 世紀の初め フランツ・マイエ 1665 ， ン（ ）は 細胞が植物器官の基本単位であるとしました。 1804-1840 ，1839 ， 年 年には マティアス・ヤコブ・シュライデンとテオドール・シュワンが「あらゆる生物は細胞 1838 ， から成り立っている」という細胞説をとなえました。 年には カール・テオドール・エルンスト・フォン 1845 ， ・シーボルトは原生動物（単細胞生物）の観察に基づき...
  • Page 29 植物細胞モデル 日本語 （500,000 〜 1,000,000 倍大） ， ， この膜は細胞の外から中へ 中から外へ 物質の選択的運搬をコントロールし，細胞小器官に対して同じ機能 ， ， を持っています。細胞質の中の細胞骨格はタンパク質でできており 細胞の形態の安定だけではなく 原形質 流動などの多様な細胞運動に関わっています。 核（ ）と核小体（ ） ， 核（細胞核 約 〜 ）は細胞のインフォメーションセンターです。核は核孔（細胞核と細胞質の間で選 25 µm ， 択的に物質を透過する）を有する二重膜に囲まれており 中には細胞の遺伝情報をクロマチンの形で有してい ， ます。細胞分裂の間だけ クロマチン（染色質：光学顕微鏡では通常見えません）はよりコンパクトな染色体 ，DNA ， を形成します。この時 はヒストンタンパク質に巻きつきヌクレオソームを形成 これがつながりクロマ ， チン繊維と言うらせん糸になることでコンパクトになっています。核小体は核中に存在しており リボソーム...
  • Page 30 植物細胞モデル 日本語 （500,000 〜 1,000,000 倍大） 内部共生説 ， ミトコンドリアと色素体の起源はよく内部共生説で説明されます。この説では ミトコンドリアと色素体は原 ， ， 生動物（細菌）であったと考えられています。色素体はシアノバクテリア ミトコンドリアは紅色細菌で 進 ， ， 化の過程のある時期に 核を持った初期の細胞がそれらの原核生物を取り込み 細胞機能に組み込みました。 ， この内部共生説の証拠として ミトコンドリアと色素体が下記の様に共通部分を持っていることが挙げられて います： ・二重膜構造（内膜と外膜は化学成分が異なっています；内膜は細菌の膜と共通点があります） ・固有の環状 ， ・特有のリボソーム（細菌性のリボソームに類似しており 細胞質のリボソームとは異なります） 網状体／ゴルジ体（ ） ， 網状体（ディクチオソーム）は円盤形の膜性の袋状の構造で 細胞にある網状体の全体のことをゴルジ体と呼 ， ， ， びます。ゴルジ体は小胞体と密接に結合し 小胞体の生産物の修飾 保管 運搬に関わっています。シス側...
  • Page 31 植物細胞モデル 日本語 （500,000 〜 1,000,000 倍大） 各部名称 細胞骨格と細胞質 細胞膜 核 核小体 滑面小胞体（滑面 ） 粗面小胞体（粗面 ） リボソーム プラスモデスム 葉緑体 ミトコンドリア 網状体／ゴルジ体 液胞 リソソーム 細胞壁（重層構造）...
  • Page 32 植物细胞模型 Chinese ( 放大倍率约 500,000-1,000,000) 细胞学的历史 细胞学是植物学中一门独立的学科，讲述了植物细胞的结构和功能。1665年，Robert Hooke通过一 种最早的光学显微镜在软木薄片中发现并记录了细胞，由此产生了细胞(cell) 这一术语（拉丁语： cellula = chamber, compartment, cell）。19世纪初，Franz Meyen（1804-1840）把细胞定义为植 物器官的基本单位。1838/1839年，施莱恩Matthias Jacob Schleiden和施旺Theodor Schwann创立 了“细胞学说(cell theory)”：“细胞是一切动植物的基本单位”。1845年，Karl Theodor Ernst von Siebold通过观察原生动物（单细胞生物），认为：细胞能独立存在，是生命的最小单位。同时， Louis Pasteur和其他科学家对当时盛行的理论提出了质疑：细胞自然起源于死亡的有机物(generatio spontanea)。1855年，Rudolf Virchow证实了Meyen的理论：一切细胞来源于另一个细胞(“omnis cellula ex cellula”)。1879年，Eduard Strasburger在植物中发现了核分裂。对理解细胞结构和功能 的一个重大突破是由E. Ruska 和H. Mahl在1940年取得的，这推动了电子显微镜的广泛传播。 与动物世界一样，植物细胞也有以下特征： • 与环境相比，他们有更加复杂的结构 •...
  • Page 33 植物细胞模型 Chinese ( 放大倍率约 500,000-1,000,000) 含有核仁(3b) 的细胞核 (3a) 细胞核（约5-25 µ m）是细胞的信息中心，它由双层膜包围着，膜的内层有已定义的通道（即控制 核和细胞质之间新陈代谢活动的核孔），它也构成了细胞遗传基因库的主要部分，以核染质的形式 出现。只有当细胞处于分裂期间， 核染质（在光学显微镜下通常是看不见的）才会转换成更加紧 凑的形式，即染色体(chromosomes)。在这个过程中，由蛋白质构成的DNA将在浓缩和螺旋中大量 减少。核仁是核内部特有的，是细胞质核糖体(5)初期组装的场所。 内质网ER (光滑型内质网 (4a) 和粗糙型内质网 (4b)) 核糖体 (5) 细胞中所有蛋白质都是在蛋白质的“缝纫机”——核糖体 (ribosomes) 内合成的。这些大量的小的 细胞器官（约20-30 nm）能在细胞质内自由游离，或者附着在囊状或管状的内质网（粗糙型内质 网）的膜系统上。在内质网的区室里面，部分蛋白质转换成有益的蛋白质，一般称为分子伴护蛋白 (molecular chaperone)，它们被运输到生物相里。光滑型内质网，没有附着核糖体，主要是与脂类合 成活动相关。内质网的形态变化很大，始终处在不断重组过程中。而且，内质网也与核膜相连。也 就是说，内质网膜和核外膜相连，内质网腔与核膜间腔也通连。 胞间连丝 (6) 胞间连丝构成了相邻的植物细胞之间的通讯连接。在这个过程中，活的原生质体间有一细微的通 道，穿过细胞壁和胞间薄层，就形成了胞间连丝。这个通道连接是由两个细胞的管状内质网特化而 成的，它的功能在于传递细胞间的低分子物质。 ® 质体（Plastids） 质体是植物细胞特有的细胞器，一直由双层膜包围着。内膜的作用是把反应表面扩大到质体的内...
  • Page 34 植物细胞模型 Chinese ( 放大倍率约 500,000-1,000,000) • 固有的环形基因组 • 固有的核糖体（与细菌核糖体的不同之处在于：细胞质的核糖体） 高尔基体 (9) 高尔基体(Dictyosomes) 是盘形的，膜状腔洞。细胞里的所有网体总称为高尔基体(Golgi apparatus)， 与内质网紧密相连，有助于内质网产物的转化、贮存和转移。因此，你能发现生殖面（对着内质 网，是内质网的再生）和分泌面（不对着内质网）的区别。分泌面形成了一个重要的细胞运输系 统，有助于胞外分泌（去除细胞内物质）和生物膜的建造，这也关系到细胞壁的形成。 液泡(10) 液泡是一种只有在植物细胞中才能找到的细胞器官，是一个充满液体的空间，由简单的膜（液泡 膜）包围着。成熟的植物细胞，中央液泡体积占据整个细胞体积的80%。在细胞中，液泡有助于反 应、贮存（如：离子、有机酸、糖类、蛋白质、色素）、运输和堆积区室（用于对细胞有害的物 质，如毒素、鞣剂）。高分子（细胞溶解酶的区室）的分解也是在液泡内完成的。 微粒体(11) 微粒体(Microsomes)是一种细胞器官，一面是同质结构（简单的膜，球形，大小为1µm，粒状基 质），另一面的生物化学和功能有很大不同。 不同的功能： ® • 溶酶体(Lysosomes)：有助于蛋白质、多聚糖和核酸的消化。 • 乙醛酸循环(Glyoxysomes)：有助于积存的脂肪转化成碳水化合物。 • 油质体Oleosomes （油球）：有助于脂肪和油类的消化。 • 过氧化物酶体(Peroxisomes)：有助于光呼吸作用。过氧化物酶体也能分解CO 固定过程中必定会产 生的乙醇酸盐。碳反作用于光合作用，并产生两种氨基酸用于蛋白质的合成。 细胞壁(12) 具有一个坚韧的细胞壁，是植物细胞区别于动物细胞的又一特征。细胞壁给植物细胞提供了坚韧 性，以及承受细胞内部渗透压力（肿胀压力）的结构（外骨骼）。这是原生质体( →...
  • Page 35 植物细胞模型 Chinese ( 放大倍率约 500,000-1,000,000) 8 线粒体 9 高尔基体 10 液泡 11 微粒体 12 细胞壁（分层结构） ® Also available from 3B Scientific®: R04 The Animal Cell Ebenfalls bei 3B Scientific® erhältlich: R04 Die tierische Zelle Tambien disponible en 3B Scientific®: R04 La Célula Animal Egalement disponible auprès de 3B Scientific®...
  • Page 36 3B S C I E NT I F I C P R O D U C T S ® 3B Scientific GmbH Rudorffweg 8 • 21031 Hamburg • Germany Tel.: + 49-40-73966-0 • Fax: + 49-40-73966-100 www.3bscientific.com • 3b@3bscientific.com © Copyright 2006 for instruction manual and design of product: 3B Scientific GmbH, Germany...