二、植物细胞的形状和大小
(一)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(图1-1)。
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(图1-2)。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。
(二)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。