植物細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)

 

細(xì)胞是生物體形態(tài)結(jié)構(gòu)和生命活動(dòng)的基本單位。對(duì)植物來(lái)說(shuō),從種子萌發(fā)到開(kāi)花堅(jiān)固、形成下一代的種子,植物的生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖,歸根到底都是細(xì)胞不斷地進(jìn)行生命活動(dòng)的結(jié)果。不同的植物,同一植物的不同器官,同一器官的不同部位的細(xì)胞,其外形、大小各不相同,但它們都有相同的基本結(jié)構(gòu)。植物細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)包括細(xì)胞壁,細(xì)胞膜,細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核四部分,細(xì)胞質(zhì)中分散有葉綠體、線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細(xì)胞器。構(gòu)成植物細(xì)胞的生命物質(zhì)是原生質(zhì),主要由水分、蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)、糖類(lèi)和無(wú)機(jī)鹽等物質(zhì)組成。在細(xì)胞中,原生質(zhì)是以特定的細(xì)胞結(jié)構(gòu)(細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞膜、細(xì)胞核)的形式存在的,故此,細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞膜和細(xì)胞核也稱(chēng)原生質(zhì)體。
原生質(zhì)是植物細(xì)胞內(nèi)的生命物質(zhì),細(xì)胞的一切代謝活動(dòng)都在這里進(jìn)行。因此,植物細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)也可概述為細(xì)胞壁和原生質(zhì)體兩大部分。

一、細(xì)胞壁

細(xì)胞壁存在于細(xì)胞的最外方,是植物細(xì)胞區(qū)別于動(dòng)物細(xì)胞的顯著特征之一。細(xì)胞壁是具有一定硬度和彈性的固體結(jié)構(gòu),起著保護(hù)和支持細(xì)胞的作用,并在很大程度上決定了細(xì)胞的形態(tài)和功能。細(xì)胞壁限制細(xì)胞內(nèi)部原生質(zhì)體由于液泡活動(dòng)而膨脹所產(chǎn)生的壓力,從而使細(xì)胞保持一定的外形;細(xì)胞壁保護(hù)原生質(zhì)體免受外界不利因素的影響。細(xì)胞壁和植物組織的吸收、蒸騰、運(yùn)輸和分泌等生理活動(dòng)有很大關(guān)系。對(duì)于多細(xì)胞植物,細(xì)胞壁對(duì)各個(gè)器官也有支持作用,特殊是那些特化為機(jī)械組織的細(xì)胞的細(xì)胞壁。
細(xì)胞壁是原生質(zhì)生命活動(dòng)中所形成的多種壁物質(zhì)加在質(zhì)膜外方所構(gòu)成的。由于這些壁物質(zhì)種類(lèi)、數(shù)量、比例以及物理組成上的差異,使細(xì)胞壁具有成層現(xiàn)象。以細(xì)胞為中心由外向內(nèi)依次為胞間層、初生壁和次生壁。胞間層亦稱(chēng)中層,主要成分是果膠質(zhì),胞間層的存在使相鄰的細(xì)胞粘連在一起。細(xì)胞壁的主要成分是纖維素,它構(gòu)成細(xì)胞壁的骨架,其他物質(zhì)如蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等填充其間,共同組成細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)。纖維素分子間有一定的縫隙,使細(xì)胞壁內(nèi)具備一定的空間,稱(chēng)自由空間或細(xì)胞間隙。細(xì)胞壁上存在有直徑40nm-50nm的小管道,相鄰細(xì)胞的原生質(zhì)通過(guò)小管道相互連接,這種連接相鄰細(xì)胞的原生質(zhì)細(xì)絲叫做胞間連絲 。胞間連絲在細(xì)胞間起著物質(zhì)運(yùn)輸、傳遞刺激及控制細(xì)胞分化的作用。通過(guò)胞間連絲,使整個(gè)植物體的原生質(zhì)體聯(lián)成一個(gè)整體,稱(chēng)為共質(zhì)體。不同細(xì)胞的細(xì)胞壁亦聯(lián)成一體,稱(chēng)質(zhì)外體。

二、細(xì)胞膜

細(xì)胞膜亦稱(chēng)質(zhì)膜,是細(xì)胞質(zhì)外方與細(xì)胞壁緊密相接的一層薄膜,厚約7.5nm-10nm,只有在顯微鏡下才能看清楚。細(xì)胞膜主要由蛋白質(zhì)(40%)和脂質(zhì)(50%)組成,另外還含有少量的糖類(lèi)物質(zhì)(2%-10%)。在電子顯微鏡下看到的細(xì)胞膜是由兩層染色較深的暗層中間夾著一層染色較淺的亮層組成,這樣的結(jié)構(gòu)稱(chēng)單位膜。葉綠體、線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細(xì)胞器都是由單位膜包圍而成的。
關(guān)于單位膜的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)是現(xiàn)代生物學(xué)研究的一個(gè)活躍領(lǐng)域,目前較廣泛接受的是“流體鑲嵌模型” 。按照這一假說(shuō),單位膜是由兩層脂類(lèi)物質(zhì)和蛋白質(zhì)相互嵌合、其間分布著糖類(lèi)物質(zhì)共同形成的,中間的亮層為脂類(lèi)雙分子層的疏水尾部,暗層是脂類(lèi)分子的親水頭部,蛋白質(zhì)分子附著、嵌入甚至貫穿于整個(gè)脂類(lèi)雙分子層中,細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)是動(dòng)態(tài)的、易變的,且具有流動(dòng)性。
細(xì)胞膜具有多種生理功能,它對(duì)細(xì)胞起著屏障作用,維持穩(wěn)定的細(xì)胞內(nèi)環(huán)境;它能控制細(xì)胞的內(nèi)外物質(zhì)交換,有選擇地吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或排出廢物;細(xì)胞膜能向細(xì)胞內(nèi)形成凹陷,吞食細(xì)胞外圍的液體和固體小顆粒;細(xì)胞膜參與胞內(nèi)物質(zhì)向細(xì)胞外的分泌過(guò)程;細(xì)胞膜能接受外界的刺激和信號(hào),引起細(xì)胞內(nèi)代謝和功能的變化,調(diào)節(jié)細(xì)胞的生命活動(dòng);此外,細(xì)胞膜還參與細(xì)胞的相互識(shí)別過(guò)程。

三、細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞質(zhì)是質(zhì)膜以?xún)?nèi)、細(xì)胞核以外的原生質(zhì)區(qū)域。細(xì)胞質(zhì)可分為胞基質(zhì)和細(xì)胞器兩大部分。胞基質(zhì)是無(wú)色透明的膠體物質(zhì),細(xì)胞器懸浮于胞基質(zhì)當(dāng)中,為胞基質(zhì)提供支持結(jié)構(gòu)。胞基質(zhì)能為維持細(xì)胞器的實(shí)體完整性提供所需要的環(huán)境,供給細(xì)胞器行使功能所必需的物質(zhì),胞基質(zhì)本身還進(jìn)行著某些生化反應(yīng)。細(xì)胞器主要有葉綠體、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、核糖體、溶酶體、圓球體、微體和液泡等,它們都是由單位膜圍合而成的。

四、細(xì)胞核

細(xì)胞核是細(xì)胞的核心結(jié)構(gòu),它控制著蛋白質(zhì)的合成和細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育。通常每個(gè)細(xì)胞都有一個(gè)細(xì)胞核,幼小細(xì)胞里,細(xì)胞核位于細(xì)胞的中心,而在成熟的細(xì)胞中,由于液泡的形成,細(xì)胞核常位于細(xì)胞外圍薄層的細(xì)胞質(zhì)中。細(xì)胞核呈圓球形,直徑約80nm-220nm,由核膜、核質(zhì)和核仁三部分構(gòu)成。核膜由兩層單位膜包圍而成,外膜通過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與細(xì)胞質(zhì)相溝通,兩層膜在一定間隔愈合形成核孔,核膜表面附著核糖體,核糖體是細(xì)胞內(nèi)合成蛋白質(zhì)的主要場(chǎng)所,由核糖體RNA (核糖體核糖核酸) 和非凡的蛋白質(zhì)組成。大多數(shù)細(xì)胞的核內(nèi)有一到幾個(gè)核仁,核仁的主要成分是濃縮的染色質(zhì),主要功能是進(jìn)行rRNA(核糖體核糖核酸)的合成核仁以外,核膜以?xún)?nèi)的物質(zhì)稱(chēng)為核質(zhì),核質(zhì)的主要成分是DNA(脫氧核糖核酸),DNA 與組蛋白結(jié)合形成核小體呈細(xì)長(zhǎng)纖絲狀散布于核液中,細(xì)胞有絲分裂時(shí)纖絲高度螺旋纏繞形成染色體。核質(zhì)DNA通過(guò)轉(zhuǎn)錄合成mRNA(信使核糖核酸)和tRNA(轉(zhuǎn)運(yùn)核糖核酸),通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。以 mRNA 為模板,tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸,在核糖體上合成蛋白質(zhì)(酶),一種酶控制一種特定的生理活動(dòng),以此影響細(xì)胞的生長(zhǎng)、發(fā)育和遺傳。因此,細(xì)胞核被稱(chēng)為“細(xì)胞的控制中心”。

五、植物細(xì)胞后含物

植物細(xì)胞在生長(zhǎng)、分化和成熟過(guò)程中,由于新陳代謝活動(dòng)所產(chǎn)生的代謝中間產(chǎn)物、廢物等統(tǒng)稱(chēng)為后含物。后含物在細(xì)胞結(jié)構(gòu)上屬于非原生質(zhì)的物質(zhì),有的存在于細(xì)胞器中,有的分散于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)。后含物中主要的是貯藏物質(zhì),如蛋白質(zhì)淀粉,脂肪(油)和晶體等。


共建單位

中國(guó)科學(xué)院植物研究所

中國(guó)植物圖像庫(kù)

聯(lián)系人

李敏 admin@iplant.cn

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