植物細(xì)胞的一般概念
植物種類繁多，各種植物的形態(tài)和結(jié)構(gòu)千差萬(wàn)別，但都是由細(xì)胞組成的。一些低等植物，如單胞藻，一個(gè)細(xì)胞就是一個(gè)植物體，它們的一切生命活動(dòng)，包括新陳代謝、生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖等，都由一個(gè)細(xì)胞來(lái)完成。高等植物是由眾多細(xì)胞組成的植物個(gè)體，這些細(xì)胞不僅有形態(tài)和結(jié)構(gòu)上的分化，而且有生理功能上的分工。因此，植物細(xì)胞既是植物體的結(jié)構(gòu)單位，又是功能和遺傳的單位。
1665年英國(guó)物理學(xué)家虎克用他自己制造的顯微鏡來(lái)觀察軟木薄片，發(fā)現(xiàn)軟木由許多蜂窩狀的小室組成，他把這些小室定名為細(xì)胞?；⒖怂?jiàn)的小室，實(shí)際上是一些死細(xì)胞的空殼，但這一發(fā)現(xiàn)，為人類探索生物體的微觀世界開(kāi)辟了新的途徑。到了19世紀(jì)，許多學(xué)者對(duì)細(xì)胞的研究逐漸深入，德國(guó)植物學(xué)家施來(lái)登和動(dòng)物學(xué)家施旺，分別發(fā)表了關(guān)于植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞的研究報(bào)告，提出了植物體和動(dòng)物體都由細(xì)胞組成、細(xì)胞是生物生命活動(dòng)的基本單位的重要概念，建立了細(xì)胞學(xué)說(shuō)。細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立，證明了生物有機(jī)體在基本結(jié)構(gòu)上是統(tǒng)一的，動(dòng)植物有共同的起源，從而說(shuō)明生物是不斷進(jìn)化的。細(xì)胞學(xué)說(shuō)被列為19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)之一。
德國(guó)植物學(xué)家——施來(lái)登
20世紀(jì)60年代，人們研制出電子顯微鏡，從而使細(xì)胞學(xué)的研究水平從顯微結(jié)構(gòu)發(fā)展到超微結(jié)構(gòu)。近代物理、化學(xué)的發(fā)展以及一些新技術(shù)的應(yīng)用，如X射線衍射法、同位素示蹤法、放射自顯影術(shù)等，使細(xì)胞學(xué)又進(jìn)一步深入到分子結(jié)構(gòu)的研究水平。細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)核糖核酸和脫氧核糖核酸的分子結(jié)構(gòu)也被揭示出來(lái)，從而進(jìn)入了現(xiàn)代細(xì)胞學(xué)說(shuō)的新階段。20世紀(jì)末，生命科學(xué)又有了新的飛躍，在克隆技術(shù)、納米技術(shù)、基因圖譜的繪制等方面都取得重大突破，進(jìn)入21世紀(jì)后，細(xì)胞學(xué)說(shuō)和生命科學(xué)必將產(chǎn)生新的飛躍。
細(xì)胞的形態(tài)和大小
由于植物種類不同，植物體內(nèi)各種細(xì)胞的功能不一樣，因而細(xì)胞的形態(tài)也千差萬(wàn)別。常見(jiàn)的細(xì)胞有球形、橢圓形、梭形多面體形圓筒形、星形、紡錘形和纖維形等。植物細(xì)胞的大小差異也很大，通常直徑為20-50μm，必須在顯微鏡下才能看到。小的如球菌其細(xì)胞直徑只有0.2μm在高倍顯微鏡下才能看到。但也有些植物的細(xì)胞很大，如松樹(shù)的管胞，長(zhǎng)達(dá)1-2㎜，苧麻的纖維細(xì)胞長(zhǎng)達(dá)500㎜以上，肉眼便能看到。由于細(xì)胞體積都很小，在顯微鏡下測(cè)量細(xì)胞的大小通常采用的單位有微米（μm）、納米（nm）。光學(xué)顯微鏡的放大倍數(shù)可達(dá)1200-1500倍，分辨率為0.2μm，電子顯微鏡的放大倍數(shù)可達(dá)100萬(wàn)倍，分辨率可達(dá)14nm。
植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)
生活著的植物細(xì)胞由細(xì)胞壁、原生質(zhì)體和細(xì)胞內(nèi)含物三部分組成。細(xì)胞壁包在原生質(zhì)體外面；原生質(zhì)體是細(xì)胞內(nèi)一切有生命物質(zhì)的總稱；隨著細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育，細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)液泡及新陳代謝產(chǎn)物——細(xì)胞內(nèi)含物。
- 細(xì)胞壁
- 細(xì)胞壁是植物細(xì)胞所特有的結(jié)構(gòu)，它是由原生質(zhì)體向外分泌的物質(zhì)形成的，它使細(xì)胞保持一定形狀和一定的內(nèi)容物。細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)一個(gè)成熟細(xì)胞的細(xì)胞壁可分為胞間層、初生壁和次生壁三層。胞間層是相鄰兩細(xì)胞間所共有的一層薄膜，是細(xì)胞分裂最早形成的，它的化學(xué)成分主要是果膠質(zhì)，具有粘性和彈性，能使相鄰細(xì)胞互相粘合，并可緩沖細(xì)胞之間的壓力。初生壁在細(xì)胞形成和成長(zhǎng)階段，原生質(zhì)體分泌的纖維素、半纖維素和少量果膠質(zhì)附著在胞間層的內(nèi)側(cè)形成的。初生壁薄而柔軟，具有彈性，可隨著細(xì)胞的伸長(zhǎng)而增大面積，可以透過(guò)水分和溶質(zhì)。次生壁隨著細(xì)胞的生長(zhǎng)，原生質(zhì)體扔繼續(xù)分泌物質(zhì)，附加在初生壁內(nèi)方，使細(xì)胞壁加厚，這些加厚的部分叫次生壁。次生壁一般較厚而堅(jiān)硬，因而使細(xì)胞腔逐漸變小，形成堅(jiān)固的外殼。所有的植物細(xì)胞都具有初生壁，但并不都產(chǎn)生次生壁。次生壁的化學(xué)成分主要是纖維素和半纖維素。
- 細(xì)胞壁的變化在形成次生壁時(shí)，原生質(zhì)體常分泌不同化學(xué)物質(zhì)滲入細(xì)胞壁內(nèi)，使細(xì)胞壁的性質(zhì)發(fā)生不同的變化，常見(jiàn)的有木化、栓化、角化和礦化。木化細(xì)胞壁中滲入木素所引起的變化稱為木化。木化了的細(xì)胞壁硬度增大，例如木材中木纖維的細(xì)胞壁木化程度很高，質(zhì)地堅(jiān)硬并有較大的機(jī)械支持能力。角化，植物葉表皮細(xì)胞外壁的表面有一層透明的角質(zhì)層，它是由表皮細(xì)胞向外分泌角質(zhì)化合物而形成的，角化了的細(xì)胞壁透水性降低，能減少水分蒸騰和防止微生物入侵，具有保護(hù)功能。栓化，細(xì)胞壁中滲入木栓質(zhì)所引起的變化稱為栓化。細(xì)胞壁栓化后，不透水、不透氣，細(xì)胞內(nèi)一切生活物質(zhì)很快失掉活性，成為死細(xì)胞，只剩下空的細(xì)胞壁，具有保護(hù)植物體內(nèi)部細(xì)胞的作用。周皮就是由細(xì)胞壁栓化的細(xì)胞組成的礦化，細(xì)胞壁中滲入二氧化硅等礦質(zhì)化合物所引起的變化稱礦化。礦化后的細(xì)胞壁硬度增強(qiáng)，具有保護(hù)和支持作用。例如橋本科植物的莖和葉，以及木賊莖的表皮細(xì)胞都具有礦化的細(xì)胞壁。
細(xì)胞壁增厚
2.原生質(zhì)體
- 原生質(zhì)體是細(xì)胞內(nèi)全部生命物質(zhì)的總稱，是細(xì)胞的最主要部分。它包括細(xì)胞壁以內(nèi)一切有生命的物質(zhì)，如質(zhì)膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核，以及細(xì)胞內(nèi)的其他細(xì)胞器。組成原生質(zhì)體的物質(zhì)稱為原生質(zhì)，它是以蛋白質(zhì)和核酸為生命活動(dòng)基礎(chǔ)的生命物質(zhì)，能不斷進(jìn)行新陳代謝。細(xì)胞質(zhì)膜及膜系統(tǒng)在細(xì)胞質(zhì)的外面，緊貼細(xì)胞壁的部分包裹著一層薄而柔軟的膜，稱為細(xì)胞質(zhì)膜，簡(jiǎn)稱質(zhì)膜。質(zhì)膜是細(xì)胞內(nèi)的重要結(jié)構(gòu)，它擔(dān)負(fù)著物質(zhì)的吸收和輸送，并具有對(duì)物質(zhì)選擇吸收的能力。膜結(jié)構(gòu)在原生質(zhì)體中普遍存在，除質(zhì)膜外，細(xì)胞質(zhì)與液泡之間有液泡膜，細(xì)胞核及各種細(xì)胞器表面也有膜，甚至在胞間連絲表面也有細(xì)胞質(zhì)膜。這些膜組成各細(xì)胞器的界限，是細(xì)胞內(nèi)生化活動(dòng)的場(chǎng)所，它們構(gòu)成互相聯(lián)系的膜系統(tǒng)，使細(xì)胞的生命活動(dòng)連成一個(gè)整體。.細(xì)胞質(zhì)，細(xì)胞質(zhì)是質(zhì)膜以內(nèi)無(wú)結(jié)構(gòu)的基質(zhì)，為半透明而黏滯的膠體，其中含有蛋白質(zhì)、類脂及一些代謝產(chǎn)物。在生活的細(xì)胞中，常?？梢愿鶕?jù)細(xì)胞器或其他物質(zhì)的移動(dòng)而看到細(xì)胞質(zhì)沿著一定方向流動(dòng)，常見(jiàn)的有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和回旋運(yùn)動(dòng)，例如黑藻葉的細(xì)胞和毛泡桐葉柄腺毛細(xì)胞。細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸、氣體交換以及生長(zhǎng)和創(chuàng)傷恢復(fù)等，是生命活動(dòng)的一種標(biāo)志。細(xì)胞器在細(xì)胞質(zhì)中浸埋著各種由原生質(zhì)分化形成的、具有一定形態(tài)和功能的結(jié)構(gòu)，稱為細(xì)胞器。在光學(xué)顯微鏡下可以看到細(xì)胞核、液泡、質(zhì)體和線粒體等細(xì)胞器。
煙葉的原生質(zhì)體
3.細(xì)胞內(nèi)含物
- 細(xì)胞在生命活動(dòng)中所產(chǎn)生的物質(zhì)，一部分用于建造細(xì)胞本身，稱為結(jié)構(gòu)物質(zhì)；另一部分積累在液泡和細(xì)胞質(zhì)中，稱為細(xì)胞內(nèi)含物，它的成分非常復(fù)雜，其絕大多數(shù)是細(xì)胞生命活動(dòng)過(guò)程中被再利用的物質(zhì)。多數(shù)細(xì)胞內(nèi)含物是人類生活中的食物，醫(yī)藥、工業(yè)原料等的重要來(lái)源，可分為以下幾種類型：1.貯藏物質(zhì)淀粉綠色植物在光合作用過(guò)程中所產(chǎn)生的糖類，除供植物本身生長(zhǎng)發(fā)育所需之外，剩下部分最終轉(zhuǎn)化為淀粉，以淀粉粒的形式貯藏在細(xì)胞質(zhì)中。淀粉粒是在白色體內(nèi)形成的，淀粉積累時(shí)先從白色體上一點(diǎn)開(kāi)始，形成核心(臍點(diǎn))，以后環(huán)繞核心積累，由于白天和黑夜積累的淀粉種類不同（分別為支鏈淀粉和直鏈淀粉），而它們遇水后的膨脹程度不同，因而呈現(xiàn)寬窄不同的輪紋，最后整個(gè)白色體被淀粉充滿，成為淀粉粒。不同種類的植物，淀粉粒的形狀和大小都不一樣，這一特征，可以作為鑒定植物種類的依據(jù)之一。淀粉不溶于水，在熱水中膨脹成糊狀，遇碘化鉀呈藍(lán)色。蛋白質(zhì)，細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)藏的蛋白質(zhì)與構(gòu)成原生質(zhì)不同，是無(wú)生命的，比較穩(wěn)定的化合物初期以溶解狀態(tài)存在于液泡中，當(dāng)細(xì)胞成熟時(shí)，蛋白質(zhì)便積票成固體粒狀，稱制粉粒。最簡(jiǎn)單的糊粉粒是一團(tuán)無(wú)定形的蛋白質(zhì)，較復(fù)雜的還可以包括一個(gè)球狀體和幾個(gè)擬晶體，如核桃和蓖麻的糊粉粒。球晶體是非蛋白質(zhì)化合物，擬晶體是由蛋白質(zhì)組成的結(jié)晶體。蛋白質(zhì)遇碘(碘化鉀溶液)呈黃色。脂肪常以油滴狀態(tài)存在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，因其折光率很強(qiáng)，在光學(xué)顯微鏡下清晰可見(jiàn)。以蘇丹Ⅲ液染色，呈橙黃色或橘紅色。脂肪是在白色（造油體）內(nèi)形成的，多貯存于植物種子和果實(shí)的細(xì)胞中，例如重要油料植物花生、油菜、大豆、藝麻、油糊、油茶及核桃等的種子中都含有脂肪是食用油和工業(yè)用油的重要來(lái)源。
