植物细胞

植物细胞是植物形态结构和生命活动的基本单位，基本结构包括细胞壁，细胞膜，细胞质和细胞核四部分，细胞质中分散有叶绿体、线粒体和内质网等细胞器。构成植物细胞的生命物质是原生质，主要由水分、蛋白质、核酸、脂质、糖类和无机盐等物质组成。在细胞中，原生质是以特定的细胞结构（细胞质、细胞膜、细胞核）的形式存在的。故此，细胞质、细胞膜和细胞核也称原生质体。

植物细胞一般很小，肉眼难以识别。大多数植物细胞的直径介于10~100pm之间。但是，也有一些特殊的植物细胞超过此范围，如成熟番茄果实内的果肉细胞和东台西瓜瓤的细胞直径约1毫米、棉花种皮上的表皮毛细胞（俗称棉花纤维）长可达70毫米。植物细胞的形状多种多样，有球形或近于球形、多面体形、纺锤体和柱状体、不规则形状等。单细胞的藻类植物，如小球藻、衣藻属等，因细胞处于游离的生活状态，形状常近似球形；在多细胞的植物体内，由于细胞紧密排列在一起，多数细胞相互挤压成多面体形；输导水分和营养物质的细胞如导管和筛管等呈长管状；起机械支持作用的细胞一般呈长梭形。细胞形状的多样性是因为细胞适应各种功能的变化而分化成不同的形状。

发展

英国皇家科学学会的Robert Hooke(罗伯特·胡克）用荷兰人Leeuwenhoek(安东尼·列文虎克)发明制作的显微镜观察了一小片软木，看到软木是由许多蜂窝状的小格子组成，Hooke将每一个格子称作“细胞”。

1838～1839年，德国植物学家Matthias Schleiden（施莱登）和动物学施旺根据对植物和动物观察的大量资料提出：一切动、植物有机体都由细胞组成；每个细胞是相对独立单位，既有自己的生命，又与其他细胞共同组成整体生命。

第一次明确地指出了细胞是有机体结构的基本单位，是生命活动的基本单位，从而建立了细胞学说(cell theory)。恩格斯高度评价了细胞学说，把它与能量守恒和转化定律、生物进化论并列为19世纪自然科学的三大发现。细胞学说为生物科学的发展奠定了坚实的基础。

20世纪初，研制成电子显微镜，大大提高了显微镜的分辨率，从而使人们看到了光学显微镜下所看不到的更为精细的结构。

20世纪60年代，利用组织培养技术，从植物离体细胞培养成完整的植株，这一事实表明了离体的单细胞具有遗传上的全能性。施莱登、施旺更进一步证明了细胞是生物体的结构和功能的基本单位，是生命活动的基本单位，也是生物个体发育和系统发育的基础。

主要构成

典型植物细胞的细胞质可分为膜(质膜及液泡膜)、透明质和细胞器(内质网、质体、线粒体、高尔基氏体和核糖体等)。透明质为细胞质的无定形可溶性部分，其中悬浮着细胞器及各种后含物。质膜是细胞质的境界，紧贴细胞壁，细胞壁有许多小孔，因此相邻细胞的细胞质是互相贯通的。质膜对物质的透过有选择性。液泡膜位于细胞质和细胞液相接触的部位，与质膜形态结构基本相似。内质网是散布在透明质内的一组有许多穿孔的膜，是核糖体的集中分布场，有人认为其对细胞壁形成也有一定作用。质体是真核生物中所特有的细胞器，呈药片状、盘状或球形，表面有2层膜，其功能同能量代谢、营养贮存和植物的繁殖都有密切关系。质体通常由前质体直接或间接发育而来，前质体一般存在于胚或分生组织中，通常为双层膜，膜内含有比较均一的基质。质体大体可分三大类，即无色体、叶绿体和有色体。

①无色体由前质体发育而成，又可分为白色体、淀粉体、造油体、蛋白体等。白色体一般存在于子叶、块根、块茎等不见光器官中。淀粉体也是无色的质体，主要功用是累积淀粉，存在于子叶、胚乳和块根、块茎等贮藏组织中。淀粉体可由前质体形成，也可由叶绿素转化而成。造油体是质体内积累的植物油，主要存在于百合科、兰科的表皮细胞中。蛋白体是一种累积蛋白质的质体。

②叶绿体主要特征是含有叶绿素，还有叶黄素和胡萝卜素。

③有色体只含有类胡萝卜素和叶黄素，呈黄色、橙色或红色，常存在于果实、花瓣等部位，如胡萝卜的根、辣椒的果实，旱金莲的花瓣，使这些器官具有鲜艳的色彩。线粒体为细胞质内另一重要的细胞器，是细胞呼吸作用的中心，多为不超过5微米的弯曲棒状，含有1个环状的脱氧核糖核酸分子，可自我繁殖。高尔基氏体长仅1-3微米，电子显微镜下才能看到。此外细胞质中还含有核糖体、微管、微丝、溶酶体等。

细胞核多为球形，埋藏在细胞质中，外面有核膜包围，核膜内充满核液，核液中悬挂着染色质丝和核，染色质丝在细胞分裂时经多次缠绕和折叠，最后形成条状或短棒状的染色体，不同植物染色体数目不同，染色体功能主要是传递遗传信息。液泡由细胞液和液泡膜构成，里面常积聚大量蔗糖和果糖，如甘蔗茎、根甜菜中，有的含单宁而具涩味，如茶叶和柿，有的含植物碱，如Morphine、尼古丁和咖啡因等，常作为药物原料。后含物。细胞壁是植物细胞显著特征之一，由纤维素组成，质地坚硬，对细胞有保护作用。植物细胞大小差异很大，某些细菌细胞的直径只有200毫微米，而柑橘属果实中的汁囊也是一个细胞，肉眼可见，某些纤维细胞长可达50厘米。

原生质是细胞中有生命部分，包括细胞核和细胞质。细胞核包括核膜、核仁、染色质和核基质4个部分，在传递遗传性状和控制细胞代谢起着重要作用。细胞质包括胞基质和细胞器，经常处于运动的状态。细胞质的外表为质膜，紧贴于细胞壁。质膜有选择透性，与控制细胞内外物质的交换，接受外界信号，调节细胞生命活动等有关。细胞器包括线粒体、质体、内质网、高尔基体、液泡、溶酶体、圆球体、微体、核糖体、微管、微丝等。质体是植物特有的细胞器，有白色体、叶绿体和有色体3种。液泡具有贮藏、消化以及调节渗透等功能。多数分化成熟的植物细胞中，液泡约占整个细胞体积的90%(见细胞器)。一些原生质体代谢活动所产生的后含物，如淀粉、蛋白质、脂肪、无机盐晶体、单宁、色素、没药树、树胶、植物碱等，存在于液泡和细胞质中。

细胞壁为植物细胞特有的结构，具有保护原生质体、维持细胞一定形状的作用。细胞壁可分为胞间层、初生壁和次生壁。胞间层为相邻的细胞所共有; 初生壁位于胞间层的内侧，是细胞生长过程中所产生的；次生壁在细胞停止增大后而形成，附于初生壁的内方，有些细胞不具次生壁。次生壁形成过程中，未增厚的部分成为纹孔。纹孔分为单纹孔和具缘纹孔两种类型。高等植物细胞之间有许多细胞质丝通过细胞壁，形成胞间连丝，使相邻细胞原生质体连成统一的整体，在细胞间起着运输物质与传递刺激的作用。

繁殖方式

植物个体的生长和繁衍都是由于细胞数目增加、每个细胞体积增大以及功能分化的结果。细胞数目的增加是通过细胞分裂来实现的，细胞分裂是生命的特征之一。细胞分裂主要有三种方式：有丝分裂（mitosis）、无丝分裂（amitosis)和减数分裂（meiosis)。

有丝分裂

有丝分裂是一种最常见的分裂方式，主要发生在植物根尖、茎尖及生长快的幼嫩部位的细胞中。过去比较重视研究有丝分裂中分裂时期的形态变化，对于间期讨论很少。实际上，分裂间期非常重要，核酸和蛋白质合成都发生在这个时期。因此，必须从整个细胞周期来阐明有丝分裂。从一次细胞分裂开始到下一次分裂前的过程，称为细胞周期（细胞 cycle）（图1-30），就是说，细胞周期包括一个间期（interphase)和一个有丝分裂期。植物细胞周期经历时间一般在十几至几十小时之间。细胞内的脱氧核糖核酸含量和生长条件会影响经历时间的长短。细胞周期中各个时期以S期最长，M期最短，G1和G：期长短变动较大（表1-1）。

无丝分裂

无丝分裂又称直接分裂（direct division)，分裂过程比较简单，分裂时，核内不出现染色体等一系列复杂的变化。无丝分裂有多种形式，最常见的是横缝，即细胞核先延长，然后在中间缴缩、变细，最后断裂成两个子核。另外，还有纵缝、出芽、碎裂等多种形式。而且，在同一组织中可以出现不同形式的分裂。过去认为无丝分裂在原植体植物中比较常见，在维管植物中仅见于衰老和病态的细胞，但现在发现，高等植物中也较普遍存在着无丝分裂。例如，胚乳发育过程中和愈伤组织（callus)的形成、不定根的产生时，常频繁出现；即使在一些正常组织中，如薄壁组织、表皮、顶端分生组织、花药绒毡层细胞等，也都有发生。无丝分裂与有丝分裂相比，因其过程简单，所以耗能较少，且速度较快，但细胞核中物质未能平均分配到子核中，从而涉及遗传的稳定性问题。对无丝分裂的生物学意义，还有待于进一步深入研究。

减数分裂

减数分裂是与配子或性细胞形成有关的一种分裂。维管植物在大、小孢子形成时必须经过减数分裂。减数分裂的全过程包括两次连续的分裂，即减数第一次分裂（简称分裂I）和减数第二次分裂（简称分裂Ⅱ)，结果形成4个子细胞，每个子细胞核内染色体数目为母细胞染色体数目的一半，因此称为减数分裂。

参考资料

植物细胞的基本结构.中国科普博览.2024-03-07