原生质体
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原生质体是细胞壁以内各种结构的总称,也是组成细胞的一个形态结构单位，活细胞中各种代谢活动均在此进行。原生质体包括细胞膜（cell membrane）、细胞质（cytoplasm）、细胞核（nucleus）和细胞器（organelle）等。原生质体化学成分十分复杂,其组分也随着细胞不断的新陈代谢活动在不断变化,相对成分比例为水85%~90%,蛋白质7%~10%,脂类物1%~2%,其他有机物（包括核酸）1%~1.5%,无机物1%-1.5%。其中蛋白质（protein）与核酸（nucleic acid）为主的复合物,是与生命活动相关最主要的成分。
- 中文名:原生质体
- 外文名:Protoplasts
- 适用领域:生命科学
- 应用学科:生命科学
- 结 构:质膜、细胞质、细胞核、细胞器
目录
结构
细胞膜
细胞膜又称质膜，是指细胞质与细胞壁相接触的一层生物膜，在光学显微镜下不可见，须采用高渗溶液处理后发生质壁分离时，能在是原生质体表面看到一层光滑的薄膜。细胞膜的主要功能包括选择透性和调节代谢等。选择透性表现在能阻止可溶性蛋白质和糖等多种有机物从细胞内渗出，同时又能使水、无机盐和其他的必需营养物质进入细胞，使细胞有一个稳定的内环境。细胞识别功能和细胞膜密不可分，对外界因素的识别过程主要通过与细胞膜上的特异受体结合而起作用，进而调节细胞内的多种代谢途径。
细胞质
细胞质又称胞基质，为细胞膜之内的半透明、半流动、无定型的胶体状基质，是原生质体的基本组成部分，细胞核和各种细胞器分散其中。细胞质为原生质体内各种定型结构提供了分布场所、代谢活动原料和物质交流空间。
细胞核
除细菌和蓝藻外，所有的植物细胞都含有细胞核，通常一个细胞只具有一个细胞核。细胞核位于细胞中央，一般呈圆形、卵圆形，或稍伸长，也有其他形状的，如某些植物花粉的营养核为不规则裂瓣。细胞核大小相差很大，直径般为10~20um，在光学显微镜下可以观察到，经过固定和染色后可以看到其内部构造，有核膜、核仁、核液和染色质等四部分。核膜（ nuclear envelope）为细胞核的外界膜，在电子显微镜下观察是双层结构，核膜上有均匀或不均匀分布的多数小孔，称为核孔（ nuclear pore），是细胞核与细胞质进行物质交换的通道。核液（ nuclear sap）是充满在核膜内的透明而黏滞性较大的液状胶体，其中分散着核仁和染色质。核仁（ nucleolus）是细胞核中折光率更强的小球状体，通常有一个或几个，主要由蛋白质、RNA所组成，还可能有少量的类脂和DNA，是核内RNA和蛋白质合成的主要场所。染色质（ chromatin）是分散在细胞核液中易被碱性染料着色的物质，细胞分裂间期为染色深的网状物，称染色质;细胞分裂时，染色质可经螺旋状扭曲形成棒状的染色体（ chromosome）。不同植物染色体的数目、形状和大小不同，同一物种则相对稳定不变。
染色质主要是由DNA和蛋白质所组成，还含有RNA。DNA和RNA为细胞的遗传物质，主要集中在细胞核内。细胞核的主要功能是控制细胞的遗传和生长发育，也是遗传物质存在和复制的场所，并且决定蛋白质的合成，还控制质体、线粒体中主要酶的合成，从而控制和调节细胞的其他生理活动。细胞失去细胞核，一切生命活动将停止，会导致细胞死亡;同样，细胞核也不能脱离细胞质而独立存在。
细胞器
是指细胞质内有一定形状和位置的颗粒状或区域功能单位，可由膜包围或延展形成，也可能是由蛋白质聚集而成。如质体（plastid）、液泡、线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体、微管、微丝等。其中质体、液泡与细胞壁是植物细胞区别于动物细胞的三大特有细胞结构。
（1）质体：由双层膜构成的规则或不规则形状的颗粒结构，体积比细胞核小，由蛋白质、类脂等组成。质体按含色素类型、结构、功能等可分为三类：叶绿体（chloroplast）、有色体（chromoplast）和白色体（leucoplast）。
- 叶绿体：是绿色植物进行光合作用的场所，内部结构精细，所含的色素有叶绿素甲（chlorophyll A）、叶绿素乙（chlorophyll B）、胡萝卜素（carotin）和叶黄素（xanthophyll）等脂溶性色素，其中以叶绿素为多，所以呈现绿色。高等植物的叶绿体多为球形、卵形或透镜形的绿色颗粒状，低等植物中，叶绿体的形状、数目和大小随不同植物和不同细胞而不同。
- 有色体：在细胞中常呈针形、圆形、杆形或不规则形状，内部结构简单，所含色素有胡萝卜素和叶黄素等，使植物呈现黄色、橙色或橙红色，主要存在于花、果实和根中。有色体对植物的生理作用还不十分清楚，一般认为有三方面，一是其所含的胡萝卜素在光合作用中是一种催化剂;二是有色体存在于花部，使花呈现鲜艳色彩，有利于昆虫传粉;三是某些部位积累有色体有解毒或储藏作用。
- 白色体：是最小的一类质体，通常呈圆形、椭圆形或其他形状的无色小颗粒状，内部结构无分化，不含色素，主要功能为储藏，根据合成和储藏物质不同还可以分为三类，即合成淀粉的造粉体、合成蛋白质的蛋白质体和合成脂肪和脂肪油的造油体。多见于不曝光的器官如块根或块茎等细胞中。
叶绿体、有色体和白色体在一定的条件下可以相互转化。如番茄的子房是白色的，因为其子房壁细胞内含白色体，受精后的子房发育成幼果，暴露于光线中时形成叶绿素，白色体转化成叶绿体，使幼果变绿，果实成熟时，叶绿体又转化成了有色体，果实即变成红色。胡萝卜根露出地面的部分经日光照射而变成绿色，也是有色体转化为叶绿体的缘故。 ；[1]
（2）液泡：由单层膜围成的泡状结构，膜内充满细胞液（cell sap），是细胞新陈代谢过程产生的混合液，属于无生命的非原生质体部分。不同细胞的细胞液组分不同，主要成分除水分外，还有各种代谢物如糖类（saccharides）、盐类（salts）、有机酸（organic acids）、生物碱（alkaloids）、挥发油（volatile oil）、鞣质（tannin）、苷类（glucosides）、树脂（resin）、色素（pigments）、草酸钙结晶等，其中不少化学成分具有生理活性，也是植物类药材的有效成分。幼嫩细胞中，液泡的体积小，数量多，分散分布。成熟细胞，尤其是薄壁细胞中液泡会合并成一个或几个大型液泡，占据整个细胞体积的90%以上，而细胞质、细胞器和细胞核则被中央液泡推挤到细胞的边缘贴近细胞壁。
液泡的主要功能是调节细胞的渗透压、积极参与细胞内的分解、物质积累与移动等活动，在稳定细胞内环境上起着重要作用。
（3）其他细胞器：
线粒体（mitochondria）是细胞质内呈颗粒状、棒状、丝状或分支状的细胞器，比质体小，在光学显微镜下经特殊染色可以观察到。线粒体是细胞中碳水化合物、脂肪和蛋白质等物质进行氧化、呼吸作用的场所，并为细胞生命活动提供所需能量，因此线粒体被称为细胞的“动力工厂”。
内质网（endoplasmic reticulum）是细胞质内由膜组成的一系列片状的囊腔和管状的腔，彼此相通形成一个隔离细胞基质的管道系统。内质网可分粗糙内质网和光滑内质网两种类型，前者主要功能是合成输出蛋白质（即分泌蛋白），还能产生构成新膜的脂蛋白和初级溶酶体所含的酸性磷酸酶;后者主要功能是合成、运输类脂和多糖等。两种内质网同时存在于一个细胞内，也可互相转化。
高尔基体（golgi apparatus）主要分布在细胞核的周围或上方，是由两层膜所构成的平行排列的扁平囊泡、小泡和大泡（分泌泡）组成。植物细胞中，高尔基体的功能是合成和运输多糖，并且能够合成果胶、半纤维素和木质素，参与细胞壁的形成，还与溶酶体的形成有关，初级溶酶体的形成过程与分泌颗粒的形成类似，都起自高尔基体囊泡，此外，松树的树脂道上皮细胞分泌树脂，根冠细胞分泌黏液等分泌活动与高尔基体有关。动物细胞中，高尔基体的主要功能是将内质网合成的多种蛋白质进行加工、分类与包装，然后分门别类地运送到细胞特定的部位或分泌到细胞外。多年来研究证明，高尔基体是细胞内大分子加工、分选和运输的一个重要交通枢纽：①将内质网合成的蛋白质和脂类进行加工、分选与包装,然后送到细胞特定的部位或分泌到细胞外。②在完成物质转运的同时，对膜性细胞器与质膜的膜成分不断更新与补充。因此，高尔基体不仅是物质分泌的运送和接收中心,而且也是膜物质传递到细胞表面及膜上的运送和接收中心。[2]
核糖体（ribosome）又称核糖核蛋白体或核蛋白体，是细胞中的超微颗粒，为蛋白质合成的场所，能将氨基酸装配成肽链。每个细胞中核糖体可达数百万个。 溶酶体（lysosome）和圆球体（spherosome）均是由单层膜包裹富含多种水解酶的囊泡状细胞器，主要功能是进行细胞内消化。
应用
植物原生质体具有以下的特点：①无细胞壁的物理障碍；②能获得遗传性状和生理性状较一致的细胞群体；③植物原生质体同样具有全能性；④用组织培养方法可进行大量繁殖。这些有利的特征决定了原生质体是一个极好的实验体系，在植物育种上有广泛用途。 [3]
视频
拟南芥根的原生质体制备