植物細胞的一般概念
植物種類繁多，各種植物的形態(tài)和結構千差萬別，但都是由細胞組成的。一些低等植物，如單胞藻，一個細胞就是一個植物體，它們的一切生命活動，包括新陳代謝、生長、發(fā)育、繁殖等，都由一個細胞來完成。高等植物是由眾多細胞組成的植物個體，這些細胞不僅有形態(tài)和結構上的分化，而且有生理功能上的分工。因此，植物細胞既是植物體的結構單位，又是功能和遺傳的單位。
1665年英國物理學家虎克用他自己制造的顯微鏡來觀察軟木薄片，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胞?；⒖怂姷男∈?，實際上是一些死細胞的空殼，但這一發(fā)現(xiàn)，為人類探索生物體的微觀世界開辟了新的途徑。到了19世紀，許多學者對細胞的研究逐漸深入，德國植物學家施來登和動物學家施旺，分別發(fā)表了關于植物細胞和動物細胞的研究報告，提出了植物體和動物體都由細胞組成、細胞是生物生命活動的基本單位的重要概念，建立了細胞學說。細胞學說的建立，證明了生物有機體在基本結構上是統(tǒng)一的，動植物有共同的起源，從而說明生物是不斷進化的。細胞學說被列為19世紀自然科學的三大發(fā)現(xiàn)之一。
德國植物學家——施來登
20世紀60年代，人們研制出電子顯微鏡，從而使細胞學的研究水平從顯微結構發(fā)展到超微結構。近代物理、化學的發(fā)展以及一些新技術的應用，如X射線衍射法、同位素示蹤法、放射自顯影術等，使細胞學又進一步深入到分子結構的研究水平。細胞內的遺傳物質核糖核酸和脫氧核糖核酸的分子結構也被揭示出來，從而進入了現(xiàn)代細胞學說的新階段。20世紀末，生命科學又有了新的飛躍，在克隆技術、納米技術、基因圖譜的繪制等方面都取得重大突破，進入21世紀后，細胞學說和生命科學必將產(chǎn)生新的飛躍。
細胞的形態(tài)和大小
由于植物種類不同，植物體內各種細胞的功能不一樣，因而細胞的形態(tài)也千差萬別。常見的細胞有球形、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。但也有些植物的細胞很大，如松樹的管胞，長達1-2㎜，苧麻的纖維細胞長達500㎜以上，肉眼便能看到。由于細胞體積都很小，在顯微鏡下測量細胞的大小通常采用的單位有微米（μm）、納米（nm）。光學顯微鏡的放大倍數(shù)可達1200-1500倍，分辨率為0.2μm，電子顯微鏡的放大倍數(shù)可達100萬倍，分辨率可達14nm。
植物細胞的結構
生活著的植物細胞由細胞壁、原生質體和細胞內含物三部分組成。細胞壁包在原生質體外面；原生質體是細胞內一切有生命物質的總稱；隨著細胞的生長發(fā)育，細胞內出現(xiàn)液泡及新陳代謝產(chǎn)物——細胞內含物。
- 細胞壁
- 細胞壁是植物細胞所特有的結構，它是由原生質體向外分泌的物質形成的，它使細胞保持一定形狀和一定的內容物。細胞壁的結構一個成熟細胞的細胞壁可分為胞間層、初生壁和次生壁三層。胞間層是相鄰兩細胞間所共有的一層薄膜，是細胞分裂最早形成的，它的化學成分主要是果膠質，具有粘性和彈性，能使相鄰細胞互相粘合，并可緩沖細胞之間的壓力。初生壁在細胞形成和成長階段，原生質體分泌的纖維素、半纖維素和少量果膠質附著在胞間層的內側形成的。初生壁薄而柔軟，具有彈性，可隨著細胞的伸長而增大面積，可以透過水分和溶質。次生壁隨著細胞的生長，原生質體扔繼續(xù)分泌物質，附加在初生壁內方，使細胞壁加厚，這些加厚的部分叫次生壁。次生壁一般較厚而堅硬，因而使細胞腔逐漸變小，形成堅固的外殼。所有的植物細胞都具有初生壁，但并不都產(chǎn)生次生壁。次生壁的化學成分主要是纖維素和半纖維素。
- 細胞壁的變化在形成次生壁時，原生質體常分泌不同化學物質滲入細胞壁內，使細胞壁的性質發(fā)生不同的變化，常見的有木化、栓化、角化和礦化。木化細胞壁中滲入木素所引起的變化稱為木化。木化了的細胞壁硬度增大，例如木材中木纖維的細胞壁木化程度很高，質地堅硬并有較大的機械支持能力。角化，植物葉表皮細胞外壁的表面有一層透明的角質層，它是由表皮細胞向外分泌角質化合物而形成的，角化了的細胞壁透水性降低，能減少水分蒸騰和防止微生物入侵，具有保護功能。栓化，細胞壁中滲入木栓質所引起的變化稱為栓化。細胞壁栓化后，不透水、不透氣，細胞內一切生活物質很快失掉活性，成為死細胞，只剩下空的細胞壁，具有保護植物體內部細胞的作用。周皮就是由細胞壁栓化的細胞組成的礦化，細胞壁中滲入二氧化硅等礦質化合物所引起的變化稱礦化。礦化后的細胞壁硬度增強，具有保護和支持作用。例如橋本科植物的莖和葉，以及木賊莖的表皮細胞都具有礦化的細胞壁。
細胞壁增厚
2.原生質體
- 原生質體是細胞內全部生命物質的總稱，是細胞的最主要部分。它包括細胞壁以內一切有生命的物質，如質膜、細胞質、細胞核，以及細胞內的其他細胞器。組成原生質體的物質稱為原生質，它是以蛋白質和核酸為生命活動基礎的生命物質，能不斷進行新陳代謝。細胞質膜及膜系統(tǒng)在細胞質的外面，緊貼細胞壁的部分包裹著一層薄而柔軟的膜，稱為細胞質膜，簡稱質膜。質膜是細胞內的重要結構，它擔負著物質的吸收和輸送，并具有對物質選擇吸收的能力。膜結構在原生質體中普遍存在，除質膜外，細胞質與液泡之間有液泡膜，細胞核及各種細胞器表面也有膜，甚至在胞間連絲表面也有細胞質膜。這些膜組成各細胞器的界限，是細胞內生化活動的場所，它們構成互相聯(lián)系的膜系統(tǒng)，使細胞的生命活動連成一個整體。.細胞質，細胞質是質膜以內無結構的基質，為半透明而黏滯的膠體，其中含有蛋白質、類脂及一些代謝產(chǎn)物。在生活的細胞中，常?？梢愿鶕?jù)細胞器或其他物質的移動而看到細胞質沿著一定方向流動，常見的有旋轉運動和回旋運動，例如黑藻葉的細胞和毛泡桐葉柄腺毛細胞。細胞的運動可以促進細胞的營養(yǎng)物質運輸、氣體交換以及生長和創(chuàng)傷恢復等，是生命活動的一種標志。細胞器在細胞質中浸埋著各種由原生質分化形成的、具有一定形態(tài)和功能的結構，稱為細胞器。在光學顯微鏡下可以看到細胞核、液泡、質體和線粒體等細胞器。
煙葉的原生質體
3.細胞內含物
- 細胞在生命活動中所產(chǎn)生的物質，一部分用于建造細胞本身，稱為結構物質；另一部分積累在液泡和細胞質中，稱為細胞內含物，它的成分非常復雜，其絕大多數(shù)是細胞生命活動過程中被再利用的物質。多數(shù)細胞內含物是人類生活中的食物，醫(yī)藥、工業(yè)原料等的重要來源，可分為以下幾種類型：1.貯藏物質淀粉綠色植物在光合作用過程中所產(chǎn)生的糖類，除供植物本身生長發(fā)育所需之外，剩下部分最終轉化為淀粉，以淀粉粒的形式貯藏在細胞質中。淀粉粒是在白色體內形成的，淀粉積累時先從白色體上一點開始，形成核心(臍點)，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，遇碘化鉀呈藍色。蛋白質，細胞內儲藏的蛋白質與構成原生質不同，是無生命的，比較穩(wěn)定的化合物初期以溶解狀態(tài)存在于液泡中，當細胞成熟時，蛋白質便積票成固體粒狀，稱制粉粒。最簡單的糊粉粒是一團無定形的蛋白質，較復雜的還可以包括一個球狀體和幾個擬晶體，如核桃和蓖麻的糊粉粒。球晶體是非蛋白質化合物，擬晶體是由蛋白質組成的結晶體。蛋白質遇碘(碘化鉀溶液)呈黃色。脂肪常以油滴狀態(tài)存在于細胞質內，因其折光率很強，在光學顯微鏡下清晰可見。以蘇丹Ⅲ液染色，呈橙黃色或橘紅色。脂肪是在白色（造油體）內形成的，多貯存于植物種子和果實的細胞中，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)用油的重要來源。
