植物纤维细胞壁的微细结构

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1、第六节植物纤维细胞壁的微细结构（Ultrastructure）微细结构、电子显微镜下的结构、超结构。主要讨论细胞壁的层状结构，细胞壁中微细纤维走向，各主要组成在细胞壁中的分布等。指原料中超越普通光学显微镜的分辨能力的细节。包括纤维细胞的层次构成、层次的厚度分布、不同层次微细纤维的取向、微细纤维的精细结构和纤维细胞壁上纹孔的微细结构等。一、纤维细胞壁的结构细胞壁由原生质体所分泌的物质形成，分为胞间层、初生壁和次生壁。细胞壁上的纹孔、胞间联丝等结构以实现细胞之间水分及其他物质的输导和流通。（二）木材纤维细胞壁的层次结构胞间层ML细胞角区（CC）复合胞间层CML初生壁P次生壁外层S1次生壁中层

2、S2次生壁内层S3瘤层/HT层胞间层（中间层，middlelamella，ML）:细胞分裂时在两个新细胞之间形成的一层薄膜。(木素、果胶）初生壁（primarywall，P层）：纤维素、半纤维素等物质在胞间层的内侧沉积形成。具有柔软性和可塑性，厚度仅有0.1µm。（纤维素、半纤维素、木素）次生壁（secondarywall，S层）：原生质体所分泌的纤维素等产物在初生壁内侧沉积形成，厚度在5～10µm。分为外层（S1）、中层（S2）、内层（S3）.次生壁是细胞壁的主体，给植株以刚性和抗风能力。所有植物细胞都具有初生壁，但并不都具有次生壁。正常的纤维细胞的细胞壁均是由P、S1、S2、S3等层次

3、所构成的。细胞腔：细胞壁所包围形成的空腔称为细胞腔。瘤层（warty-layer)：部分材种的S3层内表面及纹孔缘内表面上存在瘤层。纤维细胞壁的微细结构不同层次微细纤维的取向及其对材质的影响微细纤维（microfibril）：在电子显微镜图中可见到的未失真最小细纤维。微细纤维的取向：是指微细纤维在细胞壁上与纤维的轴向之间的交角（或倾角）。在纤维细胞壁的不同层次中，微细纤维的取向是不同的。微细纤维的取向是鉴别材种的微细结构特征的重要依据。微细纤维的取向与纤维及木材的力学性质的关系微细纤维的取向不同，直接影响纤维及木材原料的力学性质。倾角大：抗压性能好，抗拉强度差倾角小：抗拉强度好，抗压强度差

4、三者关系：细胞壁中，微细纤维、半纤维素、木素以不连续的层状结构绕细胞腔排列瘤层（W—Wartylayer）有些树种，如马尾松、云南松等，在细胞腔的腔壁上有一层瘤状结构层，这个部位纤维素含量较少，木素含量较高，它是独立的结构，与S3层有明显的界限。臭松管胞内壁的瘤层（弦切面）1.瘤层；2.S3层12HT层（HelicalThickening）某些针叶材，如花旗松与紫杉的纤维细胞壁在S3层的细胞腔一侧，有螺旋状增厚层(节状增厚层)，称为HT层，HT层起着细胞壁的附加支撑作用。微细纤维的精细结构纤维细胞微细纤维原微细纤维纤维素分子亚原微细纤维Thomas:（一）微细纤维的精细结构纤维素大分子（约

5、40个）有规则地排列聚集成原细纤维（Elementaryfibril），若干原细纤维组成微细纤维（Microfibril），若干微细纤维再组成纤维（Fiber）。D.Fengel的微细纤维结构模型原细纤维直径为3nm(Elementaryfibril)微纤维丝直径为12nm(Fibril)微细纤维直径为25nm(Microfibril)TAPPI/March1970Vol.53,No.3纤维素长链分子与微细纤维之间的结构关系纤维的层次结构与打浆的关系打浆过程：打浆初期，P层及S1层破裂引起纤维表面微细纤维化。破坏P层及S1层，完全打掉或部分打掉，使S2层裸露并使其分丝帚化。横向切断，纵向分

6、丝帚化。使纤维发生水化润胀，也叫内部微细纤维化。禾本科纤维的微细结构稻草、麦草的细胞壁组成较正常其他原料的纤维细胞壁都具有特殊性。禾本科原料的纤维细胞壁的P、S1层较厚。主要化学组分在细胞壁中的分布骨架（Framework）：纤维素填充物质(Matrixsubstance)和粘合物质(Encrustingsubstance)：半纤维素、木素这三种组分在细胞壁中构成了绕细胞腔排列的相互间断的同心层。纤维素的分布纤维素在原料纤维细胞壁中的分布具有明显的规律性，从P层到S3纤维素含量逐步升高，其中S2、S3层中含量最高。半纤维素的分布所有材种的CML半纤维素的浓度最高；S层浓度最低。见表1-31

7、木素的分布研究表明：1、不同形态学区域中木素浓度的分布规律是：CC>CML>S3>S1>S2（见表1－32）CML层，木素是无定型的；S层中木素在微细纤维周围顺着各层微细纤维的方向排列。2、S层木素浓度低，但是由于占的体积分数大，所以木素含量还是S层最多。Fergus,Procter,andGoring,1967SCCML木素分布图在胞间层木素浓度为70-80%在细胞壁中木素浓度为20-30%应压木和应拉木在树干横断面上