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什麼是植物細胞？概念、分類、組成部分、類型與動物細胞差異

2024-09-12自然科學327

我們解釋什麼是植物細胞、它的分類、它的組成部分和類型。此外，它與動物細胞的差異。

儘管植物細胞和動物細胞都是真核生物，但它們還是有區別的。

什麼是植物細胞？

植物細胞是構成植物界生物體（即植物）的許多組織的細胞。植物細胞與動物細胞一樣，是真核細胞，因此它們具有確定的細胞核（其中存在遺傳物質）、細胞膜和位於細胞質中的不同細胞器。

然而，儘管它們具有一些共同特徵，但典型的植物細胞與動物細胞完全不同。這些差異不僅歸因於形態標準、植物的結構需求，也歸因於它們所執行的功能和新陳代謝的類型。植物細胞具有獨特的結構，使其能夠進行光合作用過程。

屬於植物界的所有生物都是光合自養生物，也就是說，它們能夠透過光合作用合成自己的食物。在此過程中，植物透過無機物（水、二氧化碳）和太陽能量的利用，產生它們使用或儲存的有機物（葡萄糖）和氧氣，並將其釋放到大氣中。與植物不同，動物是異養生物，因此它們需要以其他生物為食來獲取有機物質的來源。

儘管植物和動物細胞獲取食物的方式存在差異，但它們都會進行細胞呼吸，這是它們從有機物的氧化中獲取能量（ ATP ）的過程。

植物進化了幾種類型的細胞，每種細胞專門用於特定的功能。植物細胞被組織成組織，而這些組織被組織成三個組織系統，每個系統都延伸到整個生物。植物體大部分由地面系統組成，具有光合作用、儲存和支撐等多種功能。

維管系統是延伸至整個植物體的複雜傳導系統，負責各種物質的傳導，包括水、溶解礦物質和食物（溶解糖）。維管系統還具有強化和支持植物的功能。表皮系統為植物體提供覆蓋物。根、莖、葉、花部分和果實都是器官，因為它們都是由三個組織系統組成的。

另請參閱：結締組織

植物細胞的類型

植物界的生物有許多不同類型的細胞。一方面，植物學家將初始細胞或分生細胞（在生長和分裂的主要中心發現的細胞，有絲分裂活性恆定）與分化細胞（源自分生細胞）區分，並分為：

薄壁細胞。它們負責支持身體，分泌許多化合物，如樹脂、單寧、荷爾蒙、酵素和含糖花蜜，運輸和儲存物質，以及進行光合作用。它們是植物有機體中數量最多、但特化程度最低的。
厚角細胞。它們僅配備一個初生壁，在成熟期間是活的，並且通常被拉長，為組織提供牽引力、靈活性和阻力，也就是說，它們是塑膠結構支持細胞。植物缺乏許多動物常見的骨骼系統；相反，包括角質細胞在內的單一細胞支撐著植物體。
厚壁細胞。它們是堅硬的細胞，其次生壁含有木質素，使其不滲透。在植物成熟時，它們通常已經死亡，沒有細胞質，只留下一個空的中央空腔。其主要作用是防禦和機械支援。它們可以是鞏膜和纖維。石細胞是形狀各異的細胞，常見於堅果殼和櫻桃、桃子等水果的核。纖維是長而逐漸變細的細胞，通常成片或成群出現，在木材、內皮和葉脈中特別豐富。
木質部細胞。它們是將水和溶解的礦物質從根部輸送到莖和葉的細胞，並提供結構支撐。木質部細胞可以有兩種：管胞和導管成分。管胞和導管元件傳導水和溶解的礦物質。他們對於駕駛高度專業化。當它們發育時，兩種類型的細胞都會經歷程序性細胞死亡，因此是空心的，僅保留細胞壁。
韌皮部細胞。它們是傳導食物材料（即在整個植物的光合作用中形成的溶液中的碳水化合物）並提供結構支撐的細胞。它們可以有兩種類型：篩管元件和伴胞。篩管元件首尾相連以形成長篩管。篩管元件成熟時仍存活，但其許多細胞器，包括細胞核、液泡、粒線體而核醣體在成熟時會分解或收縮。篩管元件是少數可以在沒有細胞核的情況下發揮作用的真核細胞之一。與每個篩管元件相鄰的是輔助室，其輔助篩管元件的功能。伴細胞是一個有細胞核的活的、完整的細胞。據信該細胞核指導伴隨細胞和篩管元件的活動。
表皮細胞。在大多數植物中，表皮由單層扁平細胞組成。表皮細胞通常不含葉綠體，因此是透明的，因此光線可以穿透莖和葉的內部組織。在莖和葉中，表皮下方都有光合組織。地上部的表皮細胞在其外壁表面分泌蠟質角質層；這種蠟質層極大地限制了植物表面的水分流失。
週皮細胞。這些細胞在表皮下形成幾個厚的細胞層，以在表皮被破壞時提供新的保護層。隨著木本植物週長的不斷增加，它會脫落表皮並暴露出週皮，形成老莖和根的外皮。它們形成由木栓細胞和木栓薄壁細胞組成的複雜結構。軟木細胞在成熟時死亡，它們的壁上覆蓋著一種稱為木栓質的物質，有助於減少水分流失。軟木實質細胞的主要功能是儲存。

植物細胞的組成部分和功能

光合作用發生在葉綠體。

典型的植物細胞由以下部分組成：

質膜。與所有細胞一樣，植物細胞有一層由脂質和蛋白質雙層組成的膜，可區分細胞內部和外部，並允許它們維持壓力和pH範圍。此外，質膜也調節細胞內外物質的進出。
細胞核。與所有真核細胞一樣，植物細胞具有明確的細胞核，其中遺傳物質（ DNA）被組織成染色體。細胞核的主要功能是保護DNA的完整性和控制細胞活動，這就是為什麼它被稱為構成細胞的控制中心。
細胞壁。植物細胞具有覆蓋質膜的剛性結構，質膜主要由纖維素組成，其功能是為細胞提供保護、剛性、支撐和形狀。可以區分出兩個壁：主壁和次壁，由稱為中間薄片的結構分隔開。細胞壁的存在阻止了細胞本身的生長，並透過沉積纖維素微纖維迫使其增厚。
細胞質。與所有細胞一樣，細胞質是細胞的內部，由透明質或細胞質、物質和離子的水懸浮液以及細胞器組成。
胞連絲。它們是細胞質的連續單位，可以穿過細胞壁，將同一生物體的植物細胞連接起來，實現細胞質之間的溝通和物質之間的直接循環。
液泡。它存在於所有植物細胞中，是一組沒有明確形狀的封閉室，被稱為液泡膜的質膜包圍，其中含有水、酵素、糖、鹽、蛋白質、色素和代謝廢物。一般成熟的植物細胞具有較大的液泡，可佔據細胞體積的90%以上。液泡是一種多功能細胞器，參與物質的儲存、消化、滲透壓調節以及植物細胞形狀和大小的維持。
普拉斯托斯。它們是負責在細胞中生產和儲存基本過程（例如光合作用、氨基酸或脂質的合成）所必需的物質的細胞器。有不同類型的質體，包括：

葉綠體。它們儲存葉綠素（負責植物組織特有的綠色）並構成光合作用發生的細胞器。
白體。它們儲存無色（或顏色較差）的物質，並允許葡萄糖轉化為更複雜的糖。
有色體。它們儲存一種叫做胡蘿蔔素的色素，它決定了水果、根和花的顏色。

高爾基體。它是一組被膜包圍的扁平球囊，負責不同大分子，如蛋白質和脂質的加工、包裝和運輸（出口）。
核醣體。它們是蛋白質和RNA的大分子複合物，位於細胞質和粗面內質網中，其中蛋白質合成是根據 DNA 中包含的資訊進行的。這種遺傳訊息以 mRNA（信使）的形式離開細胞核，到達核醣體，在那裡被「讀取並翻譯」成特定的蛋白質。
內質網。它是一個複雜的細胞膜系統，包含真核生物的整個細胞質，呈現扁平囊和與核膜連續的互連小管的形式。內質網通常分為兩部分，具有不同的功能：光滑網，參與脂質代謝、鈣儲存和細胞解毒，以及粗糙網，其表面嵌入多個核醣體，負責某些蛋白質的合成及其某些修飾。
粒線體。它們是存在於所有真核細胞中的大型細胞器，充當細胞的能量中心。細胞呼吸發生在粒線體中，細胞透過粒線體產生其功能所需的能量 (ATP)。