编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页 共1页第二章 植物细胞和组织 第一节、植物细胞的形态 一、植物细胞的概念 １、细胞的发现： 1665年英国人胡克（ROBRT HOOKE）用自制的复式显微镜观察了软木的结构（木栓），发现软木是由蜂巢式的小室构成，定名为细胞（CELL）胡克看到的细胞实际上是一个没有任何内容物的细胞空壳 ２、细胞学说的建立：十九世纪，约1840年前后德国植物学家莱登以植物为材料，德国动物学家施 旺以动物为材料进行研究 证明 ①所有的植物和动物是由细胞组成的；②所有的细胞都是细胞分裂一融合而来；③精和卵都是细胞； ④一个细胞可以分裂形成组织和器官 从而发表了细胞学说，确认细胞是一切动植物体的基本结构单位 细胞学说的建立说明了动、植物有机界的统一性恩格斯曾给予高度的评价，把它列为十九世纪自然科学的三发现之一 植物细胞：细胞是组成植物体结构和功能的基本单位 二、植物细胞的形状和大小 1. 植物细胞的形状 植物细胞的形状是多样的，有球状体、多面体、纺锤形和柱状体等 单细胞植物体或分离的单个细胞，因细胞处于游离状态，常常近似球形。
在多细胞植物体内，细胞是紧密排列在一起的，由于相互挤压，使大部分的细胞成多面体根据力学计算和实验观察指出，在均匀的组织中，一个典型的、未经特殊分化的薄壁细胞是十四面体然而这种典型的十四面体细胞，在植物体中是不易找到的，只有在根和茎的顶端分生组织中和某些植物茎的髓部薄壁细胞中，才能看到类似的细胞形状，这是因为细胞在系统演化中适应功能的变化而分化成不同的形状种子植物的细胞，具有精细的分工，因此，它们的形状变化多端，例如输送水分和养料的细胞（导管分子和筛管分子），呈长柱形，并连接成相通的 “ 管道 ” ，以利于物质的运输；起支持作用的细胞（纤维），一般呈长棱形，并聚集成束，加强支持的功能；幼根表面吸收水分的细胞，常常向着土壤延伸出细管状突起（根毛），以扩大吸收表面这些细胞形状的多样性，都反映了细胞形态与其功能相适应的规律 2. 植物细胞的大小 一般讲来，植物细胞的体积是很小的最小的球菌细胞直径只有 0.5μm ，在种子植物中，一般的细胞直径为 10—100μm 有人估计一张叶片可含 4000 万个以上的细胞，那么，可以想像，一棵大树上全部叶片的细胞总数，可以达到惊人的数字，还不包括根、茎等部分，这样，就可对细胞的大小，有一个粗略的印象。
由于细胞如此之小，因此，肉眼一般不能直接分辨出来，必须借助于显微镜少数植物的细胞较大，如番茄果肉、西瓜瓤的细胞，由于储藏了大量水分和营养，直径可达 1mm ，肉眼可以分辨出来；棉种子上的表皮毛，可以延伸长达 75mm ；苎麻茎中的纤维细胞，最长可达 550mm ，但这些细胞在横向直径上仍是很小的 细胞体积之所以小，主要受两个因素的影响其一，是细胞核在细胞生命活动中起重要作用，它指挥和控制着细胞质中很多活动的进行，因此，细胞核和细胞质体积之间的关系，对细胞显得非常重要然而，一个细胞核所能控制的细胞质的量是有一定限度的，细胞的大小受细胞核所能控制的范围的制约；其二，是在细胞生命活动的过程中，必须与周围环境（包括相邻的细胞）不断地进行物质交换，同时，进入细胞的物质，在内部也有一个扩散传递的问题，细胞体积小，它的相对表面积就大，这对物质的迅速交换和转运都比较有利 在同一植物体内，不同部位细胞的体积有明显的差异，这种差异往往与各部分细胞的代谢活动及细胞功能有关一般讲，生理活跃的细胞常常较小，而代谢活动弱的细胞，则往往较大，例如根、茎顶端的分生组织细胞，就比代谢较弱的各种储藏细胞明显的要小。
微米，过去单位符号用 μ ，现改用 μm ；纳米，过去单位符号用 mμ （毫微米），现用 nm ；（埃）是习惯使用而应废除的单位，现改用 10-1nm （ =0.1nm ） 细胞的大小也受许多外界条件的影响，例如水肥供应的多少 光照的强弱、温度的高低或化学药剂的使用等，都可以使植物细胞大小发生变化例如，植物种植过密时，植株往往长得细而高，这主要是因为它们的叶相互遮光，导致体内生长素积累，引起茎杆细胞特别伸长的缘故 三、植物细胞的结构 植物细胞由原生质体（ protoplast ）和细胞壁（ cell wall ）两部分组成原生质体是由生命物质 —— 原生质（ protoplasm ）所构成，它是细胞各类代谢活动进行的主要场所，是细胞最重要的部分细胞壁是包围在原生质体外面的坚韧外壳，长期以来，人们认为它是植物细胞的非生命部分，但近期，越来越多的研究证明，细胞壁和原生质体之间有着结构和机能上的密切联系，尤其是在幼年的细胞中，二者是一个有机的整体 （一）细胞壁 细胞壁是包围在植物细胞原生质体外面的一个坚韧的外壳它是植物细胞特有的结构，与液泡、质体一起构成了植物细胞与动物细胞相区别的三大结构特征。
细胞壁的功能是对原生质体起保护作用此外，在多细胞植物体中，各类不同的细胞的壁，具有不同的厚度和成分，从而影响着植物的吸收、保护、支持、蒸腾和物质运输等重要的生理活动有人将细胞壁比喻成植物的皮肤、骨骼和循环系统 一般认为，细胞壁在本质上不是一种生活系统，它是由原生质体分泌的非生活物质所构成的，但是细胞壁与原生质体又保持有密切的联系在年幼的细胞中，细胞壁与原生质体紧密结合，即使用较高浓度的糖溶液，也不能引起质壁分离现在已经证明，在细胞壁（主要是初生壁）中亦含有多种具有生理活性的蛋白质，它们可能参与细胞壁的生长、物质的吸收、细胞间的相互识别以及细胞分化时壁的分解等过程，有的还对抵御病原菌的入侵起重要作用 1．细胞壁的层次 细胞壁根据形成的时间和化学成分的不同分成三层：胞间层（intercel-lular layer）、初生壁（Primary wall）和次生壁（secondary wall） (1)胞间层 又称中层，存在于细胞壁的最外面它的化学成分主要是果胶（pectin），这是一种无定形胶质，有很强的亲水性和可塑性，多细胞植物依靠它使相邻细胞彼此粘连在一起果胶很易被酸或酶等溶解，从而导致细胞的相互分离。
例如某些组织成熟时，体内的酶分解部分胞间层，形成细胞间隙许多果实，如番茄、苹果、西瓜等成熟时，果肉细胞的胞间层被溶解，致使细胞发生分离，果肉变得软而“面”有些真菌能分泌果胶酶，溶解植物组织的胞间层而侵入植物体内麻类植物的茎浸入水中的沤麻过程，也是利用微生物分泌酶分解纤维的胞间层使其相互分离 (2)初生壁 初生壁是在细胞停止生长前原生质体分泌形成的细胞壁层，存在于胞间层内侧它的主要成分是纤维素、半纤维素和果胶现已证明，在初生壁中也含有少量结构蛋白，这些蛋白质成分与壁上的多糖紧密结合初生壁的厚度一般较薄，约1—3μm，质地较柔软，有较大的可塑性，能随着细胞的生长而延展许多细胞在形成初生壁后，如不再有新壁层的积累，初生壁便成为它们永久的细胞壁 (3)次生壁 次生壁是细胞停止生长后，在初生壁内侧继续积累的细胞壁层它的主要成分是纤维素（cellulose），含有少量的半纤维素（hemicellulose），并常常含有木质（lignin）次生壁较厚，一般约5—10μm，质地较坚硬，因此，有增强细胞壁机械强度的作用在光学显微镜下，厚的次生壁层可以显出折光不同的三层：外层、中层和内层因此，一个典型的具次生壁的厚壁细胞（如纤维或石细胞），细胞壁可看到有5层结构：胞间层、初生壁和三层次生壁。
但是，不是所有的细胞都具有次生壁，大部分具次生壁的细胞，在成熟时原生质体死亡，残留的细胞壁起支持和保护植物体的功能 2．纹孔（pit）和胞间连丝（plasmodesmata）细胞壁生长时并不是均匀增厚的在初生壁上具有一些明显的凹陷区域，称为初生纹孔场（primary pit field）在初生纹孔场上集中分布着许多小孔，细胞的原生质细丝通过这些小孔，与相邻细胞的原生质体相连这种穿过细胞壁，沟通相邻细胞的原生质细丝称为胞间连丝，它是细胞原生质体之间物质和信息直接联系的桥梁，是多细胞植物体成为一个结构和功能上统一的有机体的重要保证在高倍电子显微镜下，胞间连丝显出是直径约40nm的管状结构，相邻细胞的质膜在胞间连丝周围是连续的，丝的中心可观察到直径为10nm的深色的结构，内质网通过胞间连丝与相邻细胞联系除初生纹孔场外，在壁的其他部位也可分散存在少量胞间连丝 当次生壁形成时，次生壁上具有一些中断的部分，这些部分也就是初生壁完全不被次生壁覆盖的区域，称为纹孔纹孔如在初生纹孔场上形成，一个初生纹孔场上可有几个纹孔一个纹孔由纹孔腔（ pit cavity）和纹孔膜（pit membrane）组成，纹孔腔是指次生壁围成的腔，它的开口（纹孔口）朝向细胞腔。
腔底的初生壁和胞间层部分即称纹孔膜根据次生壁增厚情况的不同，纹孔分成单纹孔（simple pit）和具缘纹孔（bordered pit）两种类型，它们的基本区别是具缘纹孔的次生壁穹出于纹孔腔上，形成一个穹形的边缘，从而使纹孔口明显变小，而单纹孔的次生壁没有这样的穹形边缘，在某些裸子植物管胞的壁上有一种较为特殊的具缘纹孔，它们的纹孔膜中央部位有一个圆盘状的增厚区域，称纹孔塞(torus)它的直径大于纹孔口，纹孔塞的增厚是初生壁性质的，周围的纹孔膜具孔称塞缘（或塞周膜，margo）其多孔结构，有较好的透性当纹孔膜位于相邻细胞的中央位置时，水分主要通过塞缘透到相邻细胞，而当两侧的细胞内压力不同时，纹孔膜偏向压力小的一侧，从而使纹孔塞关闭了该侧的纹孔口，阻止了水流向该侧的流动可见这种具缘纹孔在一定条件下有控制水流的作用 细胞壁上的纹孔通常与相邻细胞壁上的一个纹孔相对，二个相对的纹孔合称纹孔对（ pitpair），纹孔对中的纹孔膜是由二层初生壁和一层胞间层组成 细胞壁上初生纹孔场、纹孔和胞间连丝的存在，都有利于细胞与环境以及细胞之间的物质交流，尤其是胞间连丝，它把所有生活细胞的原生质体连接成一个整体，从而使多细胞植物在结构和生理活动上成为一个统一的有机体。
3 ．细胞壁的化学组成 细胞壁最主要的化学成分为纤维素，它是一种亲水的具有某些晶体性质的化合物，由 100 个或更多个葡萄糖基连接而成，分子成长短不等的链状与纤维素相结合普遍存在于壁中的其他化合物是果胶质、半纤维素和非纤维素多糖由于这些物质都是亲水性的，因此，细胞壁中一般含有较多的水分，溶于水中的任何物质都能随水透过细胞壁 （二）原生质体 1 ．细胞核 植物中除最低等的类群 —— 细菌和蓝藻外，所有的生活细胞都具有细胞核通常一个细胞只有一个核，但有些细胞也可以是双核或多核的，多见于菌藻植物，维管植物中少数细胞也可有二个以上的核，例如乳汁管具多核，绒毡层细胞常具二核 细胞核的位置和形状随着细胞的生长而变化，在幼期细胞中，核位于细胞中央，近球形，并占有较大的体积随着细胞的生长和中央液泡的形成，细胞核同细胞质一起被液泡挤向靠近壁的部位，变成半球形或圆饼状，并只占细胞总体积的一小部分也有的细胞到成熟时，核被许多线状的细胞质索悬吊在细胞中央然而不管是哪种情况，细胞核总是存在于细胞质中，反映出二者具有生理上的密切关系 细胞核具有一定的结构 当观察生活细胞时，可以看到细胞核外有一层薄膜，与细胞质分界，称为核膜（ nuclear membrane ）。
膜内充满均匀透明的胶状物质，称为核质（ nucleoplasm ），其中有一到几个折光强的球状小体，称为核仁（ nucleolus ）当细胞固定染色后，核质中被染成深色的部分，称染色质（ chromatin ），其余染色浅的部分称核液（ nucleochylema ）。