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植物细胞为什么会有细胞壁(植物细胞一定有细胞壁吗?)

2023-12-02 09:07:28 来源:心动文学 点击:1
植物细胞有细胞壁吗

所有成熟植物细胞都有细胞壁,细胞壁是位于细胞膜外的一层较厚、较坚韧并略具弹性的结构,其成分为黏质复合物,有的种类在壁外还具有由多糖类物质组成的荚膜,起保护作用。

细胞壁结构

细胞壁分为3层,即胞间层(中层)、初生壁和次生壁。胞间层把相邻细胞粘在一起形成组织。初生壁在胞间层两侧,所有植物细胞都有。次生壁在初生壁的里面,又分为外(S1)、中(S2)、内(S3)3层,在内层里面,有时还可出现一层。

这样的厚壁,水分和营养物就不能透过。有些植物的次生壁上具瘤层,还分化有特殊结构,如纹孔和瘤状物等。纹孔是细胞间物质流通的区域,而瘤状物则是次生壁里层上的突起。

细胞壁组成

植物细胞壁是植物细胞区别于动物细胞的主要特征之一。主要成分为纤维素和果胶。

由三部分组成:

(1)胞间层。又称中胶层。位于两个相邻细胞之间,为两相邻细胞所共有的一层膜,主要成分为果胶质。有助于将相邻细胞粘连在一起,并可缓冲细胞间的挤压。

(2)初生壁。细胞分裂后,最初由原生质体分泌形成的细胞壁。存在于所有活的植物细胞。位于胞间层内侧。通常较薄,约1~3微米厚。具有较大的可塑性,既可使细胞保持一定形状,又能随细胞生长而延展。

主要成分为纤维素、半纤维素,并有结构蛋白存在。细胞在形成初生壁后,如果不再有新的壁层积累,初生壁便是他们的永久的细胞壁。如薄壁组织细胞。

(3)次生壁。部分植物细胞在停止生长后,其初生壁内侧继续积累的细胞壁层。位于质膜和初生壁之间。

主要成分为纤维素,并常有木质存在。通常较厚,约5~10微米,而且坚硬,使细胞壁具有很大的机械强度。大部分具次生壁的细胞在成熟时,原生质体死亡。纤维和石细胞是典型的具次生壁的细胞。

在作植物原生质体培养时,常用含有果胶酶和纤维素酶的酶混合液处理植物组织,以破坏胞间层和去掉细胞的纤维素外壁,得到游离的裸露原生质体。

为什么植物细胞具有细胞壁,动物细胞没有细

从进化上来讲植物和动物的祖先都是单细胞生物,细胞壁的有无都是随机产生的,但在自然选择下,有细胞壁的植物祖先生存了下来,无细胞壁的变异个体不能生存,基因无法传递给后代就绝了种。对应的动物是消费者,必须要运动捕食才能生存,而细胞壁显然阻碍运动能力的发展,被自然选择淘汰

植物细胞壁形成机理

在植物细胞中的高尔基体内,经过一系列的化学反应,如脱水缩合,将单糖变为纤维素,果胶等。这一过程发生在植物细胞有丝分裂后期,在细胞赤道板位置出现,称为细胞板,细胞板从中间向四周包围,形成子细胞的细胞壁

植物的细胞有细胞壁,细胞壁究竟有什么作用?

动物之所以没有细胞壁,是因为动物界把所有含有细胞壁的生物都清理出了动物界。这是分类学给出的答案。但从底层逻辑上,我们依旧可以思考一下,为什么植物细胞有细胞壁,而动物没有细胞壁呢?

根据牛顿的工作方法,在研究一个事情本质之前,要首先给自己的研究对象下定义,所以我们先下一下植物的定义是什么?

植物,在生物学的分类上是指:有生命的机体,能固定生活以及自养型生物被称为植物。

植物在生长过程中,能够依靠光合作用生产自己的食物。也就是说,它们不需要像动物一样掠食来维持生存和繁衍,所以流动性对于它们而言不再是进化的优势,反而很消耗能量。在演化的过程中,移动这个功能逐渐丧失了,久而久之植物就只能固定在一个地方生存。

由于植物丧失了移动这个功能,所以植物在演化过程中很容易遭受微生物以及病菌、动物的袭击,久而久之这些病菌以及微生物会导致自养型植物大面积灭绝。但其中有一小部分植物,由于基因变异,演化出了细胞壁的结构,一般情况下,细胞壁的组成是多糖类的纤维素和半纤维素以及果胶,这些物质通过紧密地编制成一个特定的网格,像是战士的铠甲一样,能够依靠物理屏障阻碍微生物的入侵,可以幸运地存活下来,并遗传给下一代。

为了对抗动物的啃食,植物们在演化时,往往演化出了有毒、有刺、植株高让动物无法采食以及 难吃等特征。

比如:桉树有毒,大多数动物都无法食用桉树的树叶。玫瑰有刺,生物在啃食玫瑰时,不会一下子把整株植物都啃食,松树会散发强刺激性气味,以驱赶动物们。

这些植物的智慧们一代代遗传并保留下来,才成为了今天我们见到的地球模样。

再者,植物需要进行光合作用才可以存活下来,但在光合作用时,高浓度的碳水化合物溶质会导致水被迅速吸收到细胞当中,既两侧存在过高渗透压,容易导致细胞膜破裂。

而多糖形式构成的细胞壁,可以有效降低渗透压,并像是一个骨架一样为细胞提供了机械支持,防止细胞破裂,植物才可以存活。

动物之所以没有细胞壁,是因为动物不需要进行光合作用,身体内不存在高渗透压环境,因此细胞可以完整地存在。

除此之外,植物还需要对抗身体内的水分流失。我们知道,植物为了更好的光合作用,会尽可能地生长出更多的枝条和树叶,并尽可能地展开树叶,以便吸收阳光。但同时,过多的树叶也让植物体内的水分被蒸发,如果植物没有细胞壁,植物细胞水分会很快被太阳蒸发,导致植物无法在陆地上存活,只能在水中生长。

从这些角度来看,植物之所以拥有细胞壁,是为了要对抗恶劣的环境,同时也是为了适应地球环境。

我们知道,动物和植物的区别在于:动物属于异养生物,不能通过光合作用生产能量。这导致动物们需要很强的流动性,而细胞壁的流动性就不如细胞膜的流动性强。

还有,动物身体的表面积和植物相比比较小,水分蒸发有限,再加上大多数动物在演化中保留了毛发这一特征,因此水分蒸发的量更小,所以动物不需要细胞壁组织体液的蒸发。

最重要的是,动物在演化过程中,能够通过移动、拍打、撕咬等方式驱赶体外的寄生虫以及其他动物的攻击,不需要依靠细胞壁抵御外界的攻击。

植物之所以拥有细胞壁,是因为细胞壁可以抵御微生物、防止水分蒸发过快、以及防止渗透压过高,撑破细胞。

动物之所以没有拥有细胞壁,其实是因为动物属于异养生物,和植物的生长方式不一样,所以两者的细胞结构也有些不同。

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