植物生理学教案--第一章植物细胞.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一节,植物细胞的结构与组成,细胞壁,细胞膜：质膜、内膜 细胞质 胞基质,原生质体 细胞骨架,细胞器,细胞核,液泡,共质体：,植物体活细胞的原生质体通过胞间连丝形成的连续整体。,质外体：,质膜以外的胞间层、细胞壁及胞间隙形成的连续整体。,植物细胞之间通过,胞间连丝,相互联系。,第一节,植物细胞的结构与组成,第一节,植物细胞的结构与组成,一、细胞的概述,几乎所有的生物都是由细胞所构成，,细胞,是生物体结构和功能的基本单位。,(一)原核细胞和真核细胞区别,根据细胞的进化程度，可将其分为两大类型：,原核细胞,(prokaryotic cell),真核细胞,(eukaryotic cell)。,第一节,植物细胞的结构与组成,(二)高等植物细胞特点,1,植物细胞和动物细胞区别,植物细胞和动物细胞比较,植物细胞,动物细胞,细胞壁,有,没有,液泡,具有明显的中央大液泡,无明显的中央大液泡,叶绿体,有,没有,第一节,植物细胞的结构与组成,2植物细胞的结构,第一节,植物细胞的结构与组成,二、原生质的性质,(一)原生质及其组成,原生质(protoplasm)为构成细胞的生活物质，是细胞生命活动的物质基础。,水(85%)蛋白质(10%),核糖(1.1%),有机物(13.5%)碳水化合物(0.4%),脂类(2%),无机物（1.5%）,原生质,第一节,植物细胞的结构与组成,(二)原生质的物理特性,1.有很大的表面张力(surface tension),，,致使裸露的原生质体和原生质的特化部分一般呈球形。,2.具有粘性和弹性。,原生质粘性高、弹性大的植物，抗逆性强。,3.具有流动性,。,原生质的流动在一定温度范围内随温度的升高而加速，且与呼吸作用有密切的联系。,第一节,植物细胞的结构与组成,(二)原生质的胶体特性,胶体(colloid),是物质的一种分散状态。凡能以1100nm大小的颗粒分散于另一种物质之中时，就可形成胶体。构成原生质的生物大分子直径符合胶体范围，其水溶液必然具有胶体的性质。,1.,带电性,2,亲水性,3.,扩大界面,4.,凝胶作用,第一节,植物细胞的结构与组成,1.,带电性,原生质胶体主要由蛋白质组成，蛋白质分子表面可形成一层带电荷的吸附层。在吸附层外又有一层带电荷的数量相等而符号相反的较松驰的扩散层。这样就在胶粒外面形成一个双电层。,第一节,植物细胞的结构与组成,2,亲水性,蛋白质是亲水化合物，在其表面可以吸附一层很厚的水合膜，由于水合膜的存在，使原生质胶体系统更加稳定。蛋白质是两性电解质，在两性离子状态下，原生质具有缓冲能力，这对细胞内代谢有重要作用。,第一节,植物细胞的结构与组成,3.扩大界面,原生质胶体颗粒的体积虽然大于分子或离子，但它们的分散度很高，比表面积很大。有利于代谢过程中，对各种分子和离子的吸附和富集，同时扩大了各种生化反应活动场所。,第一节,植物细胞的结构与组成,4.凝胶作用,溶胶(sol),是液化的半流动状态，近似流体的性质。,凝胶(gel),有一定结构和弹性的半固体状态的胶体。,溶胶和凝胶是胶体存在的,两种状态,。,第一节,植物细胞的结构与组成,溶胶和凝胶在一定条件下可通过凝胶作用或溶胶作用以相互转化。,溶胶,凝胶,凝胶作用,溶胶作用,第一节,植物细胞的结构与组成,(三)原生质的液晶性质,液晶态(liquid crystalline state),是物质介于固态与液态之间的一种状态，它既有固体结构的规则性，又有液体的流动性；在光学性质上象晶体，在力学性质上象液体。从微观来看，液晶态是某些特定分子在溶剂中有序排列而成的聚集态。,有,液晶态与生命活动息息相关。比如膜的流动性是生物膜具液晶态的重要特性。,第二节 细胞壁的结构与功能,第二节 细胞壁的结构与功能,细胞壁,(cell wall),是植物细胞所特有的，具一定弹性和硬度，,在细胞质膜之外并界定细胞形状的复杂结构。,第二节 细胞壁的结构与功能,一、细胞壁的结构和化学组成,(一)细胞壁的结构特点,典型的细胞壁是由,胞间层,(intercellular layer),，,初生壁,(primary wall),、有的细胞还具有,次生壁,(secondary wall),所组成。,第二节 细胞壁的结构与功能,初生壁,次生壁,胞间层,第二节 细胞壁的结构与功能,(二)细胞壁化学组成,构成细胞壁的物质，主要成分是,90%,左右的多糖和,10%,左右的蛋白质以及酶类、脂肪酸等,第二节 细胞壁的结构与功能,胞间层:果胶质,初生壁:果胶质、纤维素、半纤维素,次生壁:果胶质、纤维素、半纤维素、木质素,第二节 细胞壁的结构与功能,1.,纤维素,(cellulose),是细胞壁的主要成分，它是由,1000,10000,个,-D-,葡萄糖分子以,-1,4-,糖苷键相连的无分支的长链。这些纤维素分子链都具有相同的极性，排列成立体晶格状，可称为分子团，又叫微团,(micella),。微团组合成微纤丝,(microfibril),，微纤丝又组成大纤丝,(macrofibril),，因而纤维素的这种结构非常牢固，使细胞壁具高强度和抗化学降解的能力。,第二节 细胞壁的结构与功能,第二节 细胞壁的结构与功能,2.,半纤维素,(hemicellulose),是指除纤维素和果胶物质以外的，溶于碱的细胞壁多糖类的总称。它在化学结构上与纤维素没有关系。半纤维素的结构比较复杂。不同来源的半纤维素，它们的成分也各不相同。有的由一种单糖缩合而成，如聚甘露糖和聚半乳糖。有的由几种单糖缩合而成，如木聚糖、阿拉伯糖、半乳聚糖等。半纤维素在纤维素微纤丝的表面及它们之间，彼此紧密而非共价健的连接在一起。因此，它们覆盖在微纤丝之外并通过氢键将微纤丝交联成复杂的网格，形成细胞壁内的高层次上的结构。,第二节 细胞壁的结构与功能,3.果胶物质(pectic substances),也是细胞壁的组成成分。胞间层基本上是由果胶物质组成的，使相邻的细胞粘合在一起。果胶物质是半乳糖醛酸组成的多聚体。,果胶物质,根据其结合情况及理化性质，可分为三类：,果胶酸(pectic acid),是由约100个半乳糖醛酸通过-1，4键连接而成的直链。果胶酸是水溶性的，易与钙起作用生成果胶酸钙的凝胶。,果胶(pectin),是半乳糖醛酸酯及少量半乳糖醛酸通过-1，4-糖苷键连接而成的长链高分化合物,原果胶,果胶分子量在,25000,50000,之间，每条链含,200,个以上的半乳糖醛酸残基。果胶能溶于水，存在于中胶层和初生壁中，甚至存在于细胞质或液泡中,第二节 细胞壁的结构与功能,4.,木质素,(lignin),不是多糖，是由苯基丙烷衍生物的单体所构成的聚合物，在木本植物成熟的木质部中，其含量达,18%,38%,，主要分布于纤维、导管和管胞中。,第二节 细胞壁的结构与功能,(四)细胞壁形成,第二节 细胞壁的结构与功能,(四)细胞壁形成,与细胞壁形成有关的细胞器是:,内质网,高尔基体,微管,第二节 细胞壁的结构与功能,二、细胞壁的功能,1.支持作用：,2运输通道：,3保护作用：,4参与各种代谢活动：,第二节 细胞壁的结构与功能,二、细胞壁的功能,1.,支持作用：,细胞壁可增加植物的机械强度，充当植物的骨架。,第二节 细胞壁的结构与功能,二、细胞壁的功能,2运输通道：,细胞壁允许离子、低分子量的蛋白质和多糖等小分子通行无阻，而大分子或微生物等被屏蔽于其外。故细胞壁对细胞间物质的运输具有调节作用。,第二节 细胞壁的结构与功能,二、细胞壁的功能,3保护作用：,初生细胞壁中的寡糖素能诱导植物抗毒素(phytolaxin)的形成，还对其它生理过程有调节作用。在植物抵抗病虫害中起作用。可使植物产生过敏性死亡，使得病原物不能进一步扩散。还有防御和抗病抗逆的功能。,第二节 细胞壁的结构与功能,二、细胞壁的功能,4参与各种代谢活动：,细胞壁中的酶类参与细胞壁高分子合成，转移及水解，细胞外物质输送到细胞内以及防御作用等。,第二节 细胞壁的结构与功能,二、细胞壁的功能,另外:,细胞壁参与了植物与根瘤菌共生固氮的相互识别以及共同完成侵染作用；细胞壁中的多聚半乳糖醛酸酶可能参与了砧木和接穗之间嫁接过程中的识别反应。总之，高等植物细胞壁积极参与各种代谢活动包括细胞的生长、分化、细胞识别及抗病抗逆机制等方面。,第二节 细胞壁的结构与功能,三、胞间连丝,当细胞板尚未完全形成时，有局部的原生质丝(约400nm)存留在未完全合并的小囊泡之间，随后便成为两个子细胞的管状联络孔道称胞间连丝(plasmodesma)，胞间连丝可以看作是两个细胞原生质膜的突出而连成的一个管状结构。,胞间连丝可使相邻细胞的原生质及其内溶物相互交换，也可进行信息传递。,第二节 细胞壁的结构与功能,三、胞间连丝,第三节,生物膜的结构与功能,第三节,生物膜的结构与功能,一、生物膜的概念：,生物膜(biomembrane),是指构成细胞的所有膜的总称。,按所处位置分为：,质膜（原生质膜）,内膜（内膜系统,),是指真核细胞内由膜分隔而形成的具有连续功能的系统，主要指核膜、内质网、高尔基体及细胞质中各种囊泡，而质膜、液泡膜以及溶酶体膜等则是内膜系统活动的产物。,第三节,生物膜的结构与功能,二、生物膜的化学组成与特点,膜脂,(约占25%-40%,构成脂双分子层),膜蛋白,(约占60%-75%,与脂类镶嵌成膜),膜糖,(约占5%,与蛋白质和脂类结合),不同的膜成分的比列不同,特别是蛋白质和脂类的比列不同:,第三节,生物膜的结构与功能,二、生物膜的化学组成与特点,不同的膜成分的比列不同,特别是蛋白质和脂类的比列不同:,肝细胞的细胞膜:蛋白质/脂类=1.0-1.4,红血细胞的细胞膜:1.5-4.0,内质网膜:0.7-1.5,线粒体内膜:3.6,线粒体外膜:1.2,叶绿体片层膜:0.8,第三节,生物膜的结构与功能,(,一,),膜蛋白,外周蛋白,内部蛋白 嵌入蛋白,埋藏蛋白,第三节,生物膜的结构与功能,(二)膜脂,构成生物膜的脂类主要是复合脂类(complex lipids)。,磷脂(phospholipid),糖脂(glycolipid),硫脂,(sulpholipid),第三节,生物膜的结构与功能,(,三)膜糖,生物膜中的糖类主要分布于原生质膜的外单分子层。这些糖是不超过,15,个单糖残基所连接成的具分支的低聚糖链,(,寡糖链,),，它们大多数与膜蛋白共价结合，少部分与膜脂结合，分别形成糖蛋白和糖脂。,第三节,生物膜的结构与功能,三、生物膜的结构模型,关于生物膜的分子结构有许多假说与模型，下面介绍三种最有代表性的模型。,单位膜模型,流动镶嵌模型,板块镶嵌模型,第三节,生物膜的结构与功能,(一)单位膜模型(unit membrane model),认为膜具有由蛋白质脂质蛋白质构成的三层结构。即两排脂 层分子层尾尾相对组成的一个膜单位层。,电子光密度大,电子光密度小,脂类,蛋白质,第三节,生物膜的结构与功能,(,二,),流动镶嵌模型（1972年由Singer和Nicolson提出），其要点:,1.生物膜的母体是类脂双分子层.,2.膜蛋白是球蛋白,是嵌合在膜中的,.,3.膜具有不对称性.,4.膜具液晶态结构,有流动性.,5.膜是经常处于不断更新之中的.,(,二,),流动镶嵌模型,第三节,生物膜的结构与功能,(,三,),板块镶嵌模型,第三节,生物膜的结构与功能,三、生物膜的主要功能,1.按室分工,2.反应场所,3.吸收功能,4.识别功能,第三节,生物膜的结构与功能,1按室分工，,细胞的膜系统不仅把细胞与外界环境隔开，而且把细胞内的空间分隔成许多微小的区域，即形成各种细胞器，从而使细胞的生命活动有了适当的分工，并有条不紊地进行。,第三节,生物膜的结构与功能,2,反应场所,，细胞内的生化反应具有特异性、高效性和连续性。某些生理生化过程在膜上进行，保证了整个代谢途径的高效而有序。如光合作用的光能吸收和电子传递、呼吸作用的电子传递及氧化磷酸化过程。,第三节,生物膜的结构与功能,3,吸收功能,，生物膜具有选择透性，即有选择地进行物质交换。它控制着细胞及各种细胞器的物质吸收与转移。,第三节,生物膜的结构与功能,4,识别功能,，质膜上的多糖链分布于其外表面，如似“触角”一样能够识别外界物质，并可接受外界的某种剌激或信号，使细胞作出相应的反应。,第四节,植物细胞亚微结构与功能,一、细胞核,1.结构:,核一般呈圆球状（分生组织细胞）或,呈扁平状（有大液泡的细胞）,。,核膜,染色质,基质,核仁,外膜,内膜,第四节,植物细胞亚微结构与功能,一、细胞核,第四节,植物细胞亚微结构与功能,一、细胞核,2.功能：,1）是细胞遗传信息合成和复制的场所。,2）是代谢的调控中心。,第四节,植物细胞亚微结构与功能,二、叶绿体,1.结构：呈椭圆形,被膜（双层：内膜、外膜）,类囊体（间质类囊体、基粒类囊体）,基质,第四节,植物细胞亚微结构与功能,二、叶绿体,1.结构：,第四节,植物细胞亚微结构与功能,二、叶绿体,2.功能：,光合作用的场所。,第四节,植物细胞亚微结构与功能,三、线粒体,1.结构：呈圆形棒状结构。,外膜（选择性小）,被膜,内膜（选择性大，有ATP酶）,基质,第四节,植物细胞亚微结构与功能,三、线粒体,1.结构：,第四节,植物细胞亚微结构与功能,三、线粒体,2.功能：,呼吸作用的场所。,第四节,植物细胞亚微结构与功能,四、内质网,1.结构：是膜 的网状系统，由双层单位膜 平行排列组成的层状膜体。,粗糙内质网,光滑内质网,第四节,植物细胞亚微结构与功能,四、内质网,1.结构：,第四节,植物细胞亚微结构与功能,四、内质网,2.功能：,1）是合成蛋白质的场所。,2）是合成脂性物质的场所。,3）是细胞间通讯与传递系统。,4）是物质运输的通道。,5）分隔作用。,第四节,植物细胞亚微结构与功能,五、高尔基体,1.结构：是碟形体，由几层扁平的泡囊或束隔组成。,第四节,植物细胞亚微结构与功能,五、高尔基体,2.功能,：,1）物质集运,2）生物大分子组装,3）参与细胞壁的形成,4）分泌物质,第四节,植物细胞亚微结构与功能,六、溶酶体,1.结构：单层包被的球形体，由被膜和基质组成。,2.功能,：,1）消化作用；,2）吞噬作用；,3）自溶作用,。,第四节,植物细胞亚微结构与功能,七、液泡,1.结构：单层包被的球形体，由被膜和基质组成。,2.功能：,1）转运物质；,2）吞噬和消化作用；,3）调节细胞水势；,4）吸收和积累物质,5）赋予细胞不同颜色。,第四节,植物细胞亚微结构与功能,八、微体,1.结构：单层包被的球形体，直径0.2-1.5um，内含基质。,2.功能：,1）过氧气物体：过氧气物氧化，光呼吸。,2）乙醛酸体：乙醛酸循环，糖的异生作用。,第四节,植物细胞亚微结构与功能,九、园球体,1.结构：单层包被的球形体，直径0.4-3um，多含脂类。,2.功能：,1）运输功能。,2）溶酶体功能。,十、核糖体：,1.结构：,不具膜，由rRNA和蛋白质组成。,第四节,植物细胞亚微结构与功能,十、核糖体：,2.功能：,合成蛋白质,第四节,植物细胞亚微结构与功能,十一、微管,1.结构：无被膜，由蛋白质构成管状结构,第四节,植物细胞亚微结构与功能,十一、微管,2.功能：,1）控制细胞分裂和细胞壁的形成；,2）保持细胞形状；,3）参与细胞运动与细胞内物质运输。,第四节,植物细胞亚微结构与功能,十二、微丝,1.结构：,由收缩蛋白质组成的束状结构。,第四节,植物细胞亚微结构与功能,十二、微丝,2.功能：,1）参与胞质运动；,2）参与物质运输和细胞感应。,第四节,植物细胞亚微结构与功能,十三、中间纤维,1.结构：柔韧性很强的蛋白质丝，由丝状亚基组成。,第四节,植物细胞亚微结构与功能,十三、中间纤维,2.功能：,1）支持作用；,2）参与细胞发育与分化。,二、细胞信号转导 ,细胞信号转导（cell signal transduction):,指的是偶联各种,胞外刺激信号,与其相应的,生理反应,之间的一系列,分子反应机制,。,其分子途径分为三个阶段：,胞外刺激信号传递,膜上信号转换,胞内信号转导,外界环,细胞膜,境刺激,cAMP PKA,酪蛋 细,G Ca,2+,PKCa,2+,白磷 胞,胞间信号,受体,蛋,效应器,CaM,酸化 反(第一信使),白 PKC,修饰 应,IP,3,CaM,Tyr蛋白 DG 结合蛋白,激酶,膜上信号 胞内信号,转换系统 (第二信使),1、胞外刺激信号传递,（1）环境刺激：,最重要的环境刺激是光，光是光合作用的能源，光长、光质可作为信号激发受体，引起光形态建成。,（2）胞间信号传递：,第一信使,（first messenger）:包括胞间信号（化学信号和物理信号）及某些环境刺激信号。,胞间化学信号长距离传递的主要途径是,韧皮部,，并且可以同时向顶和向基传递，传递速度为0.1-1 mms,-1,；其次是,木质部集流传递,。,A、化学信号（chemical signals）：,指细胞感受环境刺激后形成，并能传递信息引起细胞反应的化学物质，如：植物激素（ABA、GA、IAA等）、植物生长活性物质。,B、物理信号（physical signals）：,指细胞感受环境刺激后产生的具有传递信息功能的物理因子，如：电波、水力学信号等。,胞间物理信号电波长距离传递途径是,维管束,，短距离传递则通过,共质体及质外体,。敏感植物动作电波的传播速度可达200 mms,-1,。,2、跨膜信号转换,（1）受体（receptor）：,受体：,指位于,细胞质膜,上能与化学信号物质特异地结合，并能将胞外信号转换为胞内信号，发生相应细胞反应的物质。,质膜表面有三种类型受体：,G蛋白偶联受体 (G-protein-linked receptor),酶联受体 (enzyme-linked receptor),离子通道偶联受体 (ion-channel-linked receptor),受体与化学信号物质的识别反应是细胞信号转导过程中的第一步。,（2）G蛋白,G蛋白,：,GTP结合调节蛋白,（GTP binding regulatory protein），膜上信号转换是通过G蛋白偶联的。,在活细胞内由三种不同亚基（,、,、,）,构成的异源三聚体G蛋白位于,内膜内侧,，依赖自身的活化和非活化状态循环实现跨膜信号转换。,刺激信号与膜受体结合 受体激活 信号传递给G蛋白,-亚基与GTP结合而活化 活化的-亚基呈游离状态 触发效应器，把胞外信号转换成胞内信号,3、胞内信号转导,（1）细胞内信号传递系统,第二信使（second messenger）,：指由胞外刺激信号激活或抑制的、具有,生理调节活性,的,细胞内,因子。,A、钙信号系统,各种胞外刺激信号可能直接或间接地调节钙运输系统而引起胞内游离Ca,2+,浓度的变化，并导致不同的细胞反应。,CaM的作用方式：,（1）,直接与靶酶结合,，诱导靶酶的活性构象而调节它们的活性，如NAD 激酶、Ca,2+,-ATP激酶等；（2）,通过活化依赖 Ca,2+,CaM的蛋白激酶,，将靶酶磷酸化，影响其活性，如磷酸化酶、H,+,-ATP等。,胞内Ca,2+,信号也可通过钙受体蛋白转导信号调节细胞生理反应。最重要的钙结合蛋白是,钙调素（calmodulin，CaM）,。,B、肌醇磷脂信号系统,质膜中有三种肌醇磷脂：,磷脂酰肌醇（,PI,）、磷脂酰肌醇 4 磷酸（,PIP,）、磷脂酰肌醇 4，5 二磷酸（,PIP,2,）。,刺激信号与膜受体结合 受体激活 信号传递给G蛋白,磷脂酶C（PLC）,水解PIP,2,产生,肌醇三磷酸（IP,3,）,和,二酰甘油（DG）,IP,3,通过调节Ca,2+,传递信息,DG,通过激活,蛋白激酶C（PKC）,传递信息。,C、环腺苷酸信号系统,环腺苷酸（,cAMP,）作为动物细胞中的第二信使是通过激活蛋白激酶进行信号转导；而在植物细胞中cAMP是否存在以及是否具有胞内第二信使的作用，还缺乏足够的实验依据。,（2）蛋白质的可逆磷酸化,Pr+ATP,蛋白激酶（PK）,P-Pr +ADP,蛋白磷,酸酶（PP）,Pr+Pi,胞内信号通过调节胞内蛋白质的磷酸化或脱磷酸化过程进一步实现信号转导，最后导致一定生理反应。,三、植物细胞全能性,植物细胞全能性（totipotency）,：指每一个活细胞具有产生一个,完整个体的全套基因,，在适宜的条件下，细胞具有发育成完整植株的潜在能力。,植物细胞全能性是细胞分化的理论基础和植物组织培养技术的理论依据。,植物细胞基因表达的特点,基因的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。,这两个过程都是很复杂的，且受到严格的调节控制。基因表达过程可用图1-19表示。,内质网上并与那里的,SRP,受体结合。随着翻译不断进行，延伸的多肽插入到内质网腔内，在那里信号肽解离，多肽与糖分子结合，形成的糖蛋白通过囊泡转运，被送到高尔基体，得到进一步的加工。,B.,示,tRNA,携带氨基酸，以,mRNA,为模板，在核糖体,上延伸多肽链的翻译过程。,A.,基因表达过程中的基本步骤，包括转录和翻译。蛋白质既可在游离于细胞质的核糖体上合成，又可在与膜结合的核糖体上合成。在细胞质基质中含有疏水的信号肽的分泌蛋白与信号识别体,(signal recognition particle,SRP),结合，形成,SRP,核糖体复合体，后者转移到,细胞中DNA的存在形式,原核细胞中的DNA是裸露的，基因表达调控在不同生物之间，尤其是原核生物与真核生物之间存在很大差异。这些差异主要归因于DNA在细胞中的存在形式、DNA分子的结构、参与基因表达的酶及蛋白因子等方面的差异。正是这些差异，决定了不同生物基因表达的各自特点。,(一),植物,遗传物质都集中在一条DNA分子上。而真核生物细胞的DNA含量和基因数目都远远多于原核细胞，其蛋白质或RNA的编码基因序列往往是不连续的，大多数基因都含有不表达序列，即内含子(intron)。另外，真核细胞DNA与组蛋白结合，以核小体为基本单位，形成念珠状长链，长链再高度压缩成为染色质或染色体。其遗传物质分散到多个DNA分子上。,在真核生物中，由于DNA与组蛋白等结合，形成核小体，阻碍了基因的转录，使DNA分子大部分区段常处于不表达的沉默态。因此，要使某一基因表达，必须去阻遏，打破沉默态。,(二)植物细胞DNA分子结构特点,原核生物细胞的DNA很少有间隔序列和重复序列，而真核细胞的DNA分子含有大量的重复序列。,原核生物的基因为,多顺反子(polycistron)，有操纵子(operon)结构。,一些与功能相关的基因存在于同一操纵子中，受相同诱导物或阻遏物调节，这些基因的mRNA同时得以转录。真核生物的基因为,单顺反子(cistron)，无操纵子结构。,基因有各自的调控序列，这些序列能够与调节蛋白结合，调控基因表达。,(二)植物细胞DNA分子结构特点,由于真核生物DNA结构上的复杂性和调节蛋白的多样性等原因，基因表达有明显的“时”与“空”的专一性。即有些基因，特别是与分化有关的基因，只在特定组织中表达，而且只在特定发育阶段表达。植物细胞基因表达的“时空”专一性主要表现在胚胎发生和花器发育两阶段，在这两个时期有基因的全新表达。,另外，与动物相比，植物基因表达更容易受环境因子(如光、温、水分)的影响，这些因子均可引起植物基因表达的改变。如以后要学习的植物的光周期现象、春化作用等都是环境因子作用于植物引起基因表达改变的明显例子,。,(三)参与基因表达的酶及蛋白因子,原核生物中只有一种RNA聚合酶，该酶可以识别DNA分子上的转录起始部位，而真核生物中有三种RNA聚合酶。其中，RNA聚合酶I负责rRNA的合成，RNA聚合酶负责形成mRNA，该酶要在蛋白质(称为转录因子)参与下才能识别起始部位使转录开始。RNA聚合酶负责tRNA和小分子RNA的合成。,原核与真核生物中参与转录与翻译的蛋白因子也不同，且后者种类繁多。其中，真核生物的转录因子最具多样性。基因的时空专一性表达主要是转录因子识别基因的调控序列，并与RNA聚合酶相互作用，对内外环境因素作出反应的结果。,植物细胞中的DNA通过组蛋白阻遏(组蛋白经磷酸化等方式修饰)等机制，使大部分基因不能表达，又借在转录等水平上的各级复杂的调节机制，得以在特定组织和特定发育阶段中有相应基因进行适度表达，产生与组织结构和代谢功能相适应的蛋白和酶。这从理论上解释了,植物细胞全能性在整株植物上被抑制，一般只能执行其所在组织的特定功能,的原因。另一方面，从个体发育的观点上看，植物体每一细胞都来自受精卵，尤其是细胞有丝分裂的机制，保证了植物体的每一细胞都有相同的全套基因，这正是,植物细胞具有全能性的内在遗传基础。,