第二章　細胞

植物細胞的超微結構

一、　植物細胞的超微結構

?       植物細胞的原生質與動物細胞大致相同，只是植物細胞原生質外圍有堅韌的細胞壁，而細胞質內有巨大液泡和稱為質體（plastids）的細胞器。

 

二、　細胞壁

?       結構：

?       原生質所分泌包圍細胞膜外圍的無生命堅韌構造。

?       細胞壁上會有小孔，讓細胞之間的細胞質能互相連接，稱為胞質間連絲（plasmodesmata）。

?       相鄰細胞以胞間層相接。

?        功能：為植物細胞提供機械式支持。

 

2.1  胞間層（Middle lamella）

?        含有果膠酸（一種複雜的多糖）和半纖維素（一類互異的多糖，含有各種不同的糖殘基，包括戊糖和己糖）。

?        這兩種化合物使胞間層帶黏性和呈膠狀，把相鄰的細胞黏貼。

 

2.2  初生細胞壁（Primary cell wall）

?        植物細胞最初生成的細胞壁，所以比較富於塑性，容許細胞膨脹。

?        隨著細胞的生長而在含半纖維素、糖蛋白、果膠酸等的基質中形成纖維素微纖維。

?        微纖維由多束纖維素以氫鍵相連而成；微纖維一層層重疊，同一層的纖維素平行分佈，層次之間以不同角度互相覆蓋。

?        半纖維素和果膠物質把纖維素微纖維黏附一起，容許微纖維延長，但有足夠的韌力以抵禦漲壓。

?        初生細胞壁比較富於塑性，同時是最活躍地處於分裂狀態的細胞，或參與光合作用、分泌作用等的細胞的唯一的細胞壁。

 

2.3  次生細胞壁（Secondary cell wall）

?        存在於許多植物細胞，分佈於初生細胞壁內側表面，在細胞停止生長之後才產生的次生生長。

?        過程中會有更多纖維素積聚於初生細胞壁的內壁，並會加上木質素，增加其硬度。其中富含纖維素而缺少果膠物質或糖蛋白，所以其牢固程度比初生壁高。

?        木質化的細胞壁對水和其他物質往往都是不透性的，所以這些細胞通常是死細胞，細胞之間有細小而無壁的區域（紋孔），讓物質能於細胞間流動。

?        厚壁次生細胞壁常特別發現於已特化為支持性的或導水的細胞中。

 

2.4  細胞壁的功能

?        其柔韌度避免植物細胞因吸收水份而脹裂。

?        於薄壁組織中細胞壁的硬脹壓為細胞提供支持，於草本植物中尤其重要。

?        纖維之間的空間容許水通過，有助植物吸收和運輸水份（非原質體路徑）。

 

三、　質體

?        卵圓狀的細胞器，合成碳水化合物的位置

?        有三類：

i.          白色體（Leucoplast）：無色的質體，儲存澱粉粒和其他物質，能發展成葉綠體

ii.        雜色體（Chromoplast）：沒有葉綠素，而含有黃色或橙色色素的質體，通常出現於花朵或果實的細胞

iii.      葉綠體（Chloroplast）：含有葉綠素的質體，進行光合作用

 

葉綠體

A.   構造

?        長度約 5-10 mm之間，闊度約5 mm，於光學顯微鏡下可以清晰看見。

?        有雙層膜的被膜：外膜結構與細胞膜相似，內膜摺疊成一系列片層。

?        被膜所包圍的液體稱為基質（無顏色膠狀物）

?        基質內有一層層的薄片（lamella）橫跨整個葉綠體。薄片中某些位置形成扁平囊泡稱為類囊體（thylakoid），多個類囊體重疊一起成為基粒（granum）。基粒之間有基粒間片層連接。

 

B.   功能

?        基粒的類囊體含有葉綠素，捕捉陽光以進行光反應。

?        基質含有大量參與二氧化碳固定作用（carbon dioxide fixation）的酶，是進行暗反應的位置。

 

四、　液泡

?        初生植物細胞以較多的細小液泡，細胞成熟時會結合形成一個巨大液泡。

?        液泡被液泡膜所包圍，內含細胞液，包括糖、礦物鹽和其他可溶分子。

?        功用：

?        儲存食物（如糖、氨基酸）和代謝廢物（如丹寧）。

?        於滲透作用中容許水分子進入。

?        液泡提供的漲壓為草本植物提供支持作用。

 

五、　細胞之間的連繫

?        組織內的相鄰細胞之間有聯結的結構。

 

5.1  植物細胞

?        細胞間有細胞壁分隔，但細胞質仍可透過胞質間連絲相聯絡。

?        胞質間連絲可以在光學顯微鏡下看見。當它們聚在相同地方，會形成紋孔。

?        在電子顯微鏡下，可以看見一些原生質絲貫通兩個相鄰細胞。這些原生質絲是內質網。

?        功用：細胞之間的物質循環運輸，包括營養、溶解氣體、離子等。

 

5.2  動物細胞

?        有三類：

A.   橋粒（Desmosome）

?        細胞之間的微絲以連結相鄰細胞，是動物細胞藉以緊扣於鄰位細胞的點。

?        有些帶狀的橋粒是繞著細胞的一條連續接觸的帶，點狀的橋粒則是接觸處一個略圓的點。

?        有橋粒的位置，其特徵在於增厚了並列的細胞膜，形成擴大的胞間空隙，而當中充滿了絲狀物質。常見於上皮組織。

 

B.   緊密連接（Tight junctions）

?        兩個相鄰動物細胞質膜緊貼在一起的區域。緊密連接防止蛋白質分子在脂質雙分子層的側向擴散，把細胞「焊封」，防止大小分子在細胞間的運動。

?        常見於一些體內的空間，如膀胱。

 

C.   縫隙連接（Gap junctions）

?        兩個相鄰細胞的胞質膜被一窄縫隙分開的小區域。此縫隙間的兩胞質膜含多個亞單位的槽蛋白（縫隙連接蛋白），彼此相對排齊，形成一個連續的液狀槽溝，將兩細胞相連。

?        縫隙連接容許細胞之間的物質交換和通過。

資料來源：以撒之家