植物细胞的基本结构包括哪些部分(精选知识点汇总)

2022-09-24 16:37 · 奥孕宝宝
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植物细胞的一般概念

植物种类繁多,各种植物的形态和结构千差万别,但都是由细胞组成的。一些低等植物,如单胞藻,一个细胞就是一个植物体,它们的一切生命活动,包括新陈代谢、生长、发育、繁殖等,都由一个细胞来完成。高等植物是由众多细胞组成的植物个体,这些细胞不仅有形态和结构上的分化,而且有生理功能上的分工。因此,植物细胞既是植物体的结构单位,又是功能和遗传的单位。

1665年英国物理学家虎克用他自己制造的显微镜来观察软木薄片,发现软木由许多蜂窝状的小室组成,他把这些小室定名为细胞。虎克所见的小室,实际上是一些死细胞的空壳,但这一发现,为人类探索生物体的微观世界开辟了新的途径。到了19世纪,许多学者对细胞的研究逐渐深入,德国植物学家施来登和动物学家施旺,分别发表了关于植物细胞和动物细胞的研究报告,提出了植物体和动物体都由细胞组成、细胞是生物生命活动的基本单位的重要概念,建立了细胞学说。细胞学说的建立,证明了生物有机体在基本结构上是统一的,动植物有共同的起源,从而说明生物是不断进化的。细胞学说被列为19世纪自然科学的三大发现之一。

植物细胞的基本结构包括哪些部分(细胞的一般概念及结构)

(德国植物学家——施来登)

20世纪60年代,人们研制出电子显微镜,从而使细胞学的研究水平从显微结构发展到超微结构。近代物理、化学的发展以及一些新技术的应用,如X射线衍射法、同位素示踪法、放射自显影术等,使细胞学又进一步深入到分子结构的研究水平。细胞内的遗传物质核糖核酸和脱氧核糖核酸的分子结构也被揭示出来,从而进入了现代细胞学说的新阶段。20世纪末,生命科学又有了新的飞跃,在克隆技术、纳米技术、基因图谱的绘制等方面都取得重大突破,进入21世纪后,细胞学说和生命科学必将产生新的飞跃。

细胞的形态和大小

由于植物种类不同,植物体内各种细胞的功能不一样,因而细胞的形态也千差万别。常见的细胞有球形、椭圆形、梭形多面体形圆筒形、星形、纺锤形和纤维形等。植物细胞的大小差异也很大,通常直径为20-50μm,必须在显微镜下才能看到。小的如球菌其细胞直径只有0.2μm在高倍显微镜下才能看到。但也有些植物的细胞很大,如松树的管胞,长达1-2㎜,苎麻的纤维细胞长达500㎜以上,肉眼便能看到。由于细胞体积都很小,在显微镜下测量细胞的大小通常采用的单位有微米(μm)、纳米(nm)。光学显微镜的放大倍数可达1200-1500倍,分辨率为0.2μm,电子显微镜的放大倍数可达100万倍,分辨率可达14nm。

植物细胞的结构

生活着的植物细胞由细胞壁、原生质体和细胞内含物三部分组成。细胞壁包在原生质体外面;原生质体是细胞内一切有生命物质的总称;随着细胞的生长发育,细胞内出现液泡及新陈代谢产物——细胞内含物。

细胞壁

细胞壁是植物细胞所特有的结构,它是由原生质体向外分泌的物质形成的,它使细胞保持一定形状和一定的内容物。细胞壁的结构一个成熟细胞的细胞壁可分为胞间层、初生壁和次生壁三层。

胞间层是相邻两细胞间所共有的一层薄膜,是细胞分裂最早形成的,它的化学成分主要是果胶质,具有粘性和弹性,能使相邻细胞互相粘合,并可缓冲细胞之间的压力。

初生壁在细胞形成和成长阶段,原生质体分泌的纤维素、半纤维素和少量果胶质附着在胞间层的内侧形成的。初生壁薄而柔软,具有弹性,可随着细胞的伸长而增大面积,可以透过水分和溶质。

次生壁随着细胞的生长,原生质体扔继续分泌物质,附加在初生壁内方,使细胞壁加厚,这些加厚的部分叫次生壁。次生壁一般较厚而坚硬,因而使细胞腔逐渐变小,形成坚固的外壳。所有的植物细胞都具有初生壁,但并不都产生次生壁。次生壁的化学成分主要是纤维素和半纤维素。

细胞壁的变化在形成次生壁时,原生质体常分泌不同化学物质渗入细胞壁内,使细胞壁的性质发生不同的变化,常见的有木化、栓化、角化和矿化。

木化细胞壁中渗入木素所引起的变化称为木化。木化了的细胞壁硬度增大,例如木材中木纤维的细胞壁木化程度很高,质地坚硬并有较大的机械支持能力。

角化,植物叶表皮细胞外壁的表面有一层透明的角质层,它是由表皮细胞向外分泌角质化合物而形成的,角化了的细胞壁透水性降低,能减少水分蒸腾和防止微生物入侵,具有保护功能。栓化,细胞壁中渗入木栓质所引起的变化称为栓化。

细胞壁栓化后,不透水、不透气,细胞内一切生活物质很快失掉活性,成为死细胞,只剩下空的细胞壁,具有保护植物体内部细胞的作用。周皮就是由细胞壁栓化的细胞组成的矿化,细胞壁中渗入二氧化硅等矿质化合物所引起的变化称矿化。

矿化后的细胞壁硬度增强,具有保护和支持作用。例如桥本科植物的茎和叶,以及木贼茎的表皮细胞都具有矿化的细胞壁。

植物细胞的基本结构包括哪些部分(细胞的一般概念及结构)

(细胞壁增厚)

原生质体

原生质体是细胞内全部生命物质的总称,是细胞的最主要部分。它包括细胞壁以内一切有生命的物质,如质膜、细胞质、细胞核,以及细胞内的其他细胞器。组成原生质体的物质称为原生质,它是以蛋白质和核酸为生命活动基础的生命物质,能不断进行新陈代谢。

细胞质膜及膜系统在细胞质的外面,紧贴细胞壁的部分包裹着一层薄而柔软的膜,称为细胞质膜,简称质膜。质膜是细胞内的重要结构,它担负着物质的吸收和输送,并具有对物质选择吸收的能力。

膜结构在原生质体中普遍存在,除质膜外,细胞质与液泡之间有液泡膜,细胞核及各种细胞器表面也有膜,甚至在胞间连丝表面也有细胞质膜。这些膜组成各细胞器的界限,是细胞内生化活动的场所,它们构成互相联系的膜系统,使细胞的生命活动连成一个整体。

细胞质,细胞质是质膜以内无结构的基质,为半透明而黏滞的胶体,其中含有蛋白质、类脂及一些代谢产物。在生活的细胞中,常常可以根据细胞器或其他物质的移动而看到细胞质沿着一定方向流动,常见的有旋转运动和回旋运动,例如黑藻叶的细胞和毛泡桐叶柄腺毛细胞。

细胞的运动可以促进细胞的营养物质运输、气体交换以及生长和创伤恢复等,是生命活动的一种标志。细胞器在细胞质中浸埋着各种由原生质分化形成的、具有一定形态和功能的结构,称为细胞器。在光学显微镜下可以看到细胞核、液泡、质体和线粒体等细胞器。

植物细胞的基本结构包括哪些部分(细胞的一般概念及结构)

(烟叶的原生质体)

细胞内含物

细胞在生命活动中所产生的物质,一部分用于建造细胞本身,称为结构物质;另一部分积累在液泡和细胞质中,称为细胞内含物,它的成分非常复杂,其绝大多数是细胞生命活动过程中被再利用的物质。

多数细胞内含物是人类生活中的食物,医药、工业原料等的重要来源,可分为以下几种类型:贮藏物质淀粉绿色植物在光合作用过程中所产生的糖类,除供植物本身生长发育所需之外,剩下部分最终转化为淀粉,以淀粉粒的形式贮藏在细胞质中。

淀粉粒是在白色体内形成的,淀粉积累时先从白色体上一点开始,形成核心(脐点),以后环绕核心积累,由于白天和黑夜积累的淀粉种类不同(分别为支链淀粉和直链淀粉),而它们遇水后的膨胀程度不同,因而呈现宽窄不同的轮纹,最后整个白色体被淀粉充满,成为淀粉粒。

不同种类的植物,淀粉粒的形状和大小都不一样,这一特征,可以作为鉴定植物种类的依据之一。淀粉不溶于水,在热水中膨胀成糊状,遇碘化钾呈蓝色。蛋白质,细胞内储藏的蛋白质与构成原生质不同,是无生命的,比较稳定的化合物初期以溶解状态存在于液泡中,当细胞成熟时,蛋白质便积票成固体粒状,称制粉粒。

最简单的糊粉粒是一团无定形的蛋白质,较复杂的还可以包括一个球状体和几个拟晶体,如核桃和蓖麻的糊粉粒。球晶体是非蛋白质化合物,拟晶体是由蛋白质组成的结晶体。

蛋白质遇碘(碘化钾溶液)呈黄色。脂肪常以油滴状态存在于细胞质内,因其折光率很强,在光学显微镜下清晰可见。以苏丹Ⅲ液染色,呈橙黄色或橘红色。脂肪是在白色(造油体)内形成的,多贮存于植物种子和果实的细胞中,例如重要油料植物花生、油菜、大豆、艺麻、油糊、油茶及核桃等的种子中都含有脂肪是食用油和工业用油的重要来源。

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