第四章木材细胞壁结构

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有学者比喻：骨架物质— 钢筋； 基体物质— 沙石； 结壳物质— 水泥
(二) 微纤丝及其构成(microfibril and the structure)
微纤丝 (microfibril)： 是构成木材细胞壁的一级物理形态单位，呈纤丝状，是一种纤维 素分子链的集合体。在细胞壁的各个层次按不同的方向排列，起到骨 架物质的作用。微纤丝的排列方向不但决定着木材各向异性的特征， 而且分出了细胞壁的各个壁层。 微纤丝角(α )(microfibrillar angle)： 细胞壁中微纤丝排列方向与细胞轴所成的角度。
(紫杉)
(三) 锯齿状加厚： 射线管胞内壁的次生加厚为锯齿状突起。 锯齿状加厚只存在于针叶树材松科木材中，是识别它 的重要特征。 锯齿状加厚的高度可分为四级： 内壁平滑 内锯为锯齿状，齿纤细至 中等，高达2.5μm 齿高超过2.5μm，至细胞腔中部 网状式舱室
( 四) 瘤层: 细胞壁内表面的微细突起物和包括覆盖它的附加层或结 壳层，此层—般认为是无定形的，存在于细胞腔和纹孔腔内 壁。 瘤层的产生：瘤状层是在次生壁的分化和木质化将完成 时发育形成的，它在原生质消失时出现。
导管分子的壁层结构(the wall-structure of vessel):
初生壁P：微纤丝呈无定向松散交织的网状结构 次生壁中层S2：微纤丝角α = 40 ° 次生壁外层S1、内层S3 ：成缓平螺纹
薄壁细胞的壁层结构(the wall-structure of parenchyma):
初生壁P ：微纤丝的排列是无定向的； S1层和S3层 ： α = 30 ～ 60°； S2层 ：α ≈ 0 °，与细胞长轴几乎平行。
单纹孔
具缘纹孔
针叶材管胞上的具缘纹孔：
纹孔塞(torus)：纹孔膜中央的加厚 部分。 塞缘(margo)：纹孔塞的外围部分。 纹孔环(pit annulus)：胞间质沿纹 孔边界的加厚部分。 纹孔缘(pit border)：纹孔的开口周 围形成的拱形突起。 纹孔腔(pit civity)：由纹孔膜到细 胞腔的全部空隙。 纹孔室(pit chamber)：纹孔膜与拱 形环绕纹孔缘之间的空隙部分。 纹孔口(aperture)：纹孔室通向细胞 腔的开口。
本章结束
微纤丝
基本纤丝： 构成微纤丝的结构单元，是由40根左右的 纤维素分子链组成。
葡萄 糖
纤维素 分子链
亚基本 纤丝
基本 纤丝
细胞 壁
粗纤 丝
微纤 丝
木材细胞壁结构
基本纤丝的两相结构理论：
结晶区(crystalline area)：纤维素分子链平行紧密地排列形 成结晶结构（X射线衍射图上反映出高度结晶）。 非结晶区(amorphous area)：纤维素分子链排列不平行（但不 是完全无序的）。
眉条(crassulae):
针叶材管胞上的具缘 纹孔对的上下边缘，由 胞间层和初生壁形成线 条状或半月状的加厚部 分，形似眼眉。 功能：加固初生纹孔 场的刚性。 眉条在松、柏和杉木 中的管胞上最为明显。
白皮松
(二)
螺纹加厚(spiral pitting) ：
在细胞次生壁内表面上， 由微纤丝局部聚集而形成的 屋脊状凸起，呈螺 旋状环 绕着细胞内壁。 螺纹加厚是次生壁S3层 的延续和扩展，通常呈S或Z 状，螺旋方向近似次生壁S3 层微纤丝的排列方向。螺纹 的倾角通常与细胞的大小有 关。若壁厚，细胞腔窄，那 么螺纹的倾斜度就陡峭；反 之，则较平缓。
4.2
细胞壁上的特征
(The Characteristics of Cell Wall)
细胞壁上的特征包括：纹孔、螺纹加厚、瘤层等。
(一)
纹孔 (pit)：
次生壁形成过程中，初生壁未被加厚的部分。 纹孔是立木中相邻细胞间的水分和养料的通道，木材利用中则对木材 干燥、胶粘剂渗透和化学处理剂浸注等方面都与纹孔的渗透性有关。它 是细胞壁上的重要构造特征。
第 4 章 木材细胞壁结构
本章要点：
4.1 木材细胞壁结构 4.2 细胞壁上结构特征
4.1 木材细胞壁结构
(The Cell Wall Texture of Wood)
(一) 细胞壁的结构组成
木材的细胞壁主要是由纤维素、半纤维素和木质素三种成分构 成的，组成木材细胞壁的主要化学成分，按其物理作用可分为三 类：骨架物质、基体物质和结壳物质。
纹孔的类型：
单纹孔(simple pit)：不具拱形的纹孔缘，孔腔直径大致相等 的纹孔。由纹孔膜和纹孔腔组成。 纹孔膜(pit embrane):相邻两细胞的胞间层和初生壁。 纹孔腔(pit civity) ：次生壁上未加厚的部分。 具缘纹孔(bordered pit) ：次生壁在纹孔膜上方成拱形纹孔 缘的纹孔。 具缘纹孔为针叶材的管胞和阔叶材的除薄壁细胞之外 的细胞所有。
M：胞间层 P：初生壁
S：次生壁
S1：次生壁外层 S2：次生壁中层 S3：次生壁内层 W：瘤层
细胞壁结构
管胞、木纤维的微纤丝排列：
初生壁P：微纤丝呈无定向松散交织的网状结构，微纤丝排 列的主要方向与细胞主轴略呈垂直。 次生壁外层S1：微纤丝角α = 50 ～ 70° 次生壁中层S2：微纤丝角α = 10 ～ 30° 次生壁内层S3 ：微纤丝角α = 60 ～ 90
注意：结晶区与非结晶区之间并无明显界线。
纤维素大分子的化学结构
(三) 壁层结构(the structure of cell wall) 细胞壁的层次：
木材的细胞壁，根据其形成阶段，可分为初生壁和次生壁。 初生壁(P)(primary wall)：原始细胞分生初期，从分裂到细胞增大(表面 生长期间)所形成的胞壁。P > 1% 次生壁(S)(secondary wall)： 在初生壁内侧，由附着生长而形成的胞 壁。次生壁是细胞停止增大以后，在初生壁上继续形成的胞壁。 次生壁外层(S1)： S1 = 10 ～ 20% 次生壁中层(S2)： S2 = 70 ～ 90% 次生壁内层(S3)： S3 = 2 ～ 8% 胞间层(ML)(intercellularlayer)： 两个相邻细胞之间的部分。 复合胞间层(ML+2P)(compound middle lamella)： 胞间质与两边相邻初 生壁的复合体。
阔叶材管胞上的具缘纹孔：
阔叶材木纤维上的具缘纹孔在纹孔膜中央部分一般不具纹孔塞。 与针叶材构造的差异： 纹孔道:纹孔室与细胞腔间较窄的通道。 纹孔内口(inner aperture)：纹孔道通向细胞腔的开口。 纹孔外口(outer aperture)：通向纹孔室的开口。 纹孔内口有内含和外延之分： 内含纹孔口(included aperture) ：纹孔内口的长轴尺寸不大于纹孔 环。 外延纹孔口(extended aperture)：纹孔内口的长轴尺寸大于纹孔环。 相邻纤维细胞壁上的纹孔对在正面观察时，由于纹孔内口的 走向相反，故常呈交叉状。
纹孔的组成部分：
纹孔主要由 纹孔膜、纹 孔环、纹孔 缘、纹孔腔、 纹孔室、纹 孔道以及纹 孔口组成。
纹孔的各组成部分
1. 胞间层; 2.次生壁; 3.纹孔室; 4.纹孔外口;5.纹孔内口; 6.纹孔道; 7.纹孔环
纹孔膜：分隔相邻细胞壁上纹孔的隔膜，实际上是两个相邻细胞的初 生壁和胞间层组成的复合胞间层； 纹孔环： 在纹孔膜周围的加厚部分； 纹孔缘：在纹孔膜上方，纹孔的开口周围形成的拱形突起称纹孔缘； 纹孔腔：由纹孔膜到细胞腔的全部空隙，称纹孔腔； 纹孔室：由纹孔膜与拱形环绕纹孔缘之间的空隙部分称纹孔室； 纹孔道：由纹孔腔通向纹孔室的通道； 纹孔口：纹口室通向细胞腔的开口，称纹孔口。 纹孔口： 纹孔内口 纹孔外口， 纹孔内口：由纹孔道通向细胞腔的开口。 纹孔外口：由纹孔道通向纹孔室的开口称为。
骨架物质(frame substance)：以纤维素的微纤丝状态存在于细胞壁 中，富于细胞拉力强度。 基体物质(matrix substance)：指半纤维素和其它碳水化合物。渗透 于骨架物质，增加细胞的刚性。 结壳物质(Encrusting substance)：木素，遍布于细胞壁之中，使细 胞获得硬度。