單細胞藻類植物和細菌或分離的單個細胞,因細胞處于游離狀態(tài), 常為球形或近于球形。多細胞植物體中,細胞是緊密排列在一起的,由于相互擠壓,往往形成不規(guī)則的多面體。高等植物體內的細胞,具有精細的分工,其形狀多樣性。例如,輸送水分和養(yǎng)料的細胞(導管分子和篩管分子),呈長筒形,并連接成相通的“管道”,以利于物質的運輸;起支持作用的細胞(纖維),一般呈長梭形,并聚集成束,加強支持的功能;吸收水、肥的根毛細胞,向外產生一條長管狀的突起,增大了它和土壤的接觸面積(圖1-2)。這些細胞形狀的多樣性都是細胞形態(tài)與其功能相適應的結果。
一般講來,植物細胞的體積很小,多數(shù)細胞的直徑為10~100μm,肉眼難以辨別。有人認為:細胞體積的大小,主要受細胞核所能控制的范圍的制約,體積小,則表面積大,有利于細胞與外界進行物質交換。但不同種類、不同部位的細胞大小差別懸殊。
二、真核植物細胞的一般結構
植物細胞雖然大小不一、形狀多樣,但其結構基本相同(圖1-3)。植物細胞由原生質體 (protoplast)和細胞壁(cell wall)兩部分組成。原生質體是由生命物質—原生質(protoplasm)分化而成的結構,是一個細胞內全部生活物質的總稱。真核植物細胞的原生質體又可分為細胞膜、細胞質和細胞核三部分;原核植物細胞的原生質體中,沒有明顯的細胞質和細胞核的分化。細胞壁是包被在原生質體外側的保護結構,動物細胞不具細胞壁。
(一)原生質體的結構
原生質體由細胞膜、細胞質和細胞核三部分組成。
1. 細胞膜(cell membrane)
細胞膜又稱質膜(plasmalemma),是位于原生質體外圍、緊貼細胞壁的膜結構。組成質膜的主要物質是蛋白質和脂類,以及少量的多糖、微量的核酸、金屬離子和水。在電子顯微鏡下,用固定的細胞膜具有明顯的“暗-明-暗”三條平行的帶,其內、外兩層暗帶由蛋白質分子組成,中間一層明帶由雙層脂類分子組成,三者的厚度分別約為2.5 nm、3.5 nm和2.5nm,這樣的膜稱為單位膜(unit membrane)或生物膜(biomembrane)(圖1-4)。
細胞膜有重要的生理功能,它既使細胞維持穩(wěn)定代謝的胞內環(huán)境,又能調節(jié)和選擇物質進出細胞。細胞膜通過胞飲作用(pinocytosis)、吞噬作用(phagocytosis)或胞吐作用(exocytosis)吸收、消化和外排細胞膜外、內的物質。在細胞識別、信號傳遞、纖維素合成和微纖絲的組裝等方面,質膜也發(fā)揮重要作用。
2. 細胞質(cytoplasm)
真核細胞質膜以內、細胞核以外的原生質稱為細胞質。細胞質可進一步分為胞基質和細胞器。
1)胞基質(cytoplasmic matrix)
胞基質或稱胞質溶膠(cytosol)、基本細胞質(fundamental cytoplasm)或透明質(hyaloplasm)等,是細胞器代謝的外環(huán)境,是除細胞器和后含物以外的、呈均質、半透明、膠網(wǎng)狀的液態(tài)物質。
2)細胞器(organelle)
細胞器是細胞內具有特定的形態(tài)、結構和功能的亞細胞結構。活細胞的細胞質內有多種細胞器,包括具有雙層膜結構的質體、線粒體,具有單層膜結構的內質網(wǎng)、高爾基體、液泡、溶酶體、圓球體和微體,以及無膜結構的核糖體、微管、微絲等。
(1) 質體(plastid)
質體是真核植物細胞*的細胞器,一般有幾個至十幾個μm。根據(jù)質體的發(fā)育程度、功能和色素情況,可將其分為前質體、葉綠體、白色體和有色體。
前質體(proplastid) 前質體主要存在于根端、莖端、胚和卵等的幼齡細胞內。前質體一般是無色或呈淡綠色的球狀體,直徑約為1~1.5μm,其外有雙層膜包被,內膜內褶,伸入基質中,或形成少許游離的小泡或類囊體(thylakoid),膜內基質中有少量的DNA、RNA、核糖體和可溶性蛋白等。當細胞生長分化時,前質體可轉變成其他類型的質體。
葉綠體(chloroplast) 高等植物的葉綠體,主要存在于葉肉細胞內,在莖的皮層細胞、保衛(wèi)細胞、花萼和未成熟的果實中也有分布,其功能是光合作用(photosynthesis),合成有機物。葉綠體呈透鏡形或橢圓形,長徑3~10μm,短徑2~4μm。細胞內葉綠體的數(shù)目、大小和形狀因植物種類和細胞類型不同而有很大差異。一個細胞內可能有十多個、幾十個、甚至幾百個葉綠體,如菠菜的葉肉細胞內,有200~400個葉綠體。在細胞內,葉綠體常分布在靠近質膜處的胞基質中。