原生質體
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原生質體是細胞壁以內各種結構的總稱,也是組成細胞的一個形態結構單位，活細胞中各種代謝活動均在此進行。原生質體包括細胞膜（cell membrane）、細胞質（cytoplasm）、細胞核（nucleus）和細胞器（organelle）等。原生質體化學成分十分複雜,其組分也隨着細胞不斷的新陳代謝活動在不斷變化,相對成分比例為水85%~90%,蛋白質7%~10%,脂類物1%~2%,其他有機物（包括核酸）1%~1.5%,無機物1%-1.5%。其中蛋白質（protein）與核酸（nucleic acid）為主的複合物,是與生命活動相關最主要的成分。
- 中文名:原生質體
- 外文名:Protoplasts
- 適用領域:生命科學
- 應用學科:生命科學
- 結 構:質膜、細胞質、細胞核、細胞器
目錄
結構
細胞膜
細胞膜又稱質膜，是指細胞質與細胞壁相接觸的一層生物膜，在光學顯微鏡下不可見，須採用高滲溶液處理後發生質壁分離時，能在是原生質體表面看到一層光滑的薄膜。細胞膜的主要功能包括選擇透性和調節代謝等。選擇透性表現在能阻止可溶性蛋白質和糖等多種有機物從細胞內滲出，同時又能使水、無機鹽和其他的必需營養物質進入細胞，使細胞有一個穩定的內環境。細胞識別功能和細胞膜密不可分，對外界因素的識別過程主要通過與細胞膜上的特異受體結合而起作用，進而調節細胞內的多種代謝途徑。
細胞質
細胞質又稱胞基質，為細胞膜之內的半透明、半流動、無定型的膠體狀基質，是原生質體的基本組成部分，細胞核和各種細胞器分散其中。細胞質為原生質體內各種定型結構提供了分布場所、代謝活動原料和物質交流空間。
細胞核
除細菌和藍藻外，所有的植物細胞都含有細胞核，通常一個細胞只具有一個細胞核。細胞核位於細胞中央，一般呈圓形、卵圓形，或稍伸長，也有其他形狀的，如某些植物花粉的營養核為不規則裂瓣。細胞核大小相差很大，直徑般為10~20um，在光學顯微鏡下可以觀察到，經過固定和染色後可以看到其內部構造，有核膜、核仁、核液和染色質等四部分。核膜（ nuclear envelope）為細胞核的外界膜，在電子顯微鏡下觀察是雙層結構，核膜上有均勻或不均勻分布的多數小孔，稱為核孔（ nuclear pore），是細胞核與細胞質進行物質交換的通道。核液（ nuclear sap）是充滿在核膜內的透明而黏滯性較大的液狀膠體，其中分散着核仁和染色質。核仁（ nucleolus）是細胞核中折光率更強的小球狀體，通常有一個或幾個，主要由蛋白質、RNA所組成，還可能有少量的類脂和DNA，是核內RNA和蛋白質合成的主要場所。染色質（ chromatin）是分散在細胞核液中易被鹼性染料着色的物質，細胞分裂間期為染色深的網狀物，稱染色質;細胞分裂時，染色質可經螺旋狀扭曲形成棒狀的染色體（ chromosome）。不同植物染色體的數目、形狀和大小不同，同一物種則相對穩定不變。
染色質主要是由DNA和蛋白質所組成，還含有RNA。DNA和RNA為細胞的遺傳物質，主要集中在細胞核內。細胞核的主要功能是控制細胞的遺傳和生長發育，也是遺傳物質存在和複製的場所，並且決定蛋白質的合成，還控制質體、線粒體中主要酶的合成，從而控制和調節細胞的其他生理活動。細胞失去細胞核，一切生命活動將停止，會導致細胞死亡;同樣，細胞核也不能脫離細胞質而獨立存在。
細胞器
是指細胞質內有一定形狀和位置的顆粒狀或區域功能單位，可由膜包圍或延展形成，也可能是由蛋白質聚集而成。如質體（plastid）、液泡、線粒體、內質網、高爾基體、溶酶體、微管、微絲等。其中質體、液泡與細胞壁是植物細胞區別於動物細胞的三大特有細胞結構。
（1）質體：由雙層膜構成的規則或不規則形狀的顆粒結構，體積比細胞核小，由蛋白質、類脂等組成。質體按含色素類型、結構、功能等可分為三類：葉綠體（chloroplast）、有色體（chromoplast）和白色體（leucoplast）。
- 葉綠體：是綠色植物進行光合作用的場所，內部結構精細，所含的色素有葉綠素甲（chlorophyll A）、葉綠素乙（chlorophyll B）、胡蘿蔔素（carotin）和葉黃素（xanthophyll）等脂溶性色素，其中以葉綠素為多，所以呈現綠色。高等植物的葉綠體多為球形、卵形或透鏡形的綠色顆粒狀，低等植物中，葉綠體的形狀、數目和大小隨不同植物和不同細胞而不同。
- 有色體：在細胞中常呈針形、圓形、杆形或不規則形狀，內部結構簡單，所含色素有胡蘿蔔素和葉黃素等，使植物呈現黃色、橙色或橙紅色，主要存在於花、果實和根中。有色體對植物的生理作用還不十分清楚，一般認為有三方面，一是其所含的胡蘿蔔素在光合作用中是一種催化劑;二是有色體存在於花部，使花呈現鮮艷色彩，有利於昆蟲傳粉;三是某些部位積累有色體有解毒或儲藏作用。
- 白色體：是最小的一類質體，通常呈圓形、橢圓形或其他形狀的無色小顆粒狀，內部結構無分化，不含色素，主要功能為儲藏，根據合成和儲藏物質不同還可以分為三類，即合成澱粉的造粉體、合成蛋白質的蛋白質體和合成脂肪和脂肪油的造油體。多見於不曝光的器官如塊根或塊莖等細胞中。
葉綠體、有色體和白色體在一定的條件下可以相互轉化。如番茄的子房是白色的，因為其子房壁細胞內含白色體，受精後的子房發育成幼果，暴露於光線中時形成葉綠素，白色體轉化成葉綠體，使幼果變綠，果實成熟時，葉綠體又轉化成了有色體，果實即變成紅色。胡蘿蔔根露出地面的部分經日光照射而變成綠色，也是有色體轉化為葉綠體的緣故。 ；[1]
（2）液泡：由單層膜圍成的泡狀結構，膜內充滿細胞液（cell sap），是細胞新陳代謝過程產生的混合液，屬於無生命的非原生質體部分。不同細胞的細胞液組分不同，主要成分除水分外，還有各種代謝物如糖類（saccharides）、鹽類（salts）、有機酸（organic acids）、生物鹼（alkaloids）、揮髮油（volatile oil）、鞣質（tannin）、苷類（glucosides）、樹脂（resin）、色素（pigments）、草酸鈣結晶等，其中不少化學成分具有生理活性，也是植物類藥材的有效成分。幼嫩細胞中，液泡的體積小，數量多，分散分布。成熟細胞，尤其是薄壁細胞中液泡會合併成一個或幾個大型液泡，占據整個細胞體積的90%以上，而細胞質、細胞器和細胞核則被中央液泡推擠到細胞的邊緣貼近細胞壁。
液泡的主要功能是調節細胞的滲透壓、積極參與細胞內的分解、物質積累與移動等活動，在穩定細胞內環境上起着重要作用。
（3）其他細胞器：
線粒體（mitochondria）是細胞質內呈顆粒狀、棒狀、絲狀或分支狀的細胞器，比質體小，在光學顯微鏡下經特殊染色可以觀察到。線粒體是細胞中碳水化合物、脂肪和蛋白質等物質進行氧化、呼吸作用的場所，並為細胞生命活動提供所需能量，因此線粒體被稱為細胞的「動力工廠」。
內質網（endoplasmic reticulum）是細胞質內由膜組成的一系列片狀的囊腔和管狀的腔，彼此相通形成一個隔離細胞基質的管道系統。內質網可分粗糙內質網和光滑內質網兩種類型，前者主要功能是合成輸出蛋白質（即分泌蛋白），還能產生構成新膜的脂蛋白和初級溶酶體所含的酸性磷酸酶;後者主要功能是合成、運輸類脂和多糖等。兩種內質網同時存在於一個細胞內，也可互相轉化。
高爾基體（golgi apparatus）主要分布在細胞核的周圍或上方，是由兩層膜所構成的平行排列的扁平囊泡、小泡和大泡（分泌泡）組成。植物細胞中，高爾基體的功能是合成和運輸多糖，並且能夠合成果膠、半纖維素和木質素，參與細胞壁的形成，還與溶酶體的形成有關，初級溶酶體的形成過程與分泌顆粒的形成類似，都起自高爾基體囊泡，此外，松樹的樹脂道上皮細胞分泌樹脂，根冠細胞分泌黏液等分泌活動與高爾基體有關。動物細胞中，高爾基體的主要功能是將內質網合成的多種蛋白質進行加工、分類與包裝，然後分門別類地運送到細胞特定的部位或分泌到細胞外。多年來研究證明，高爾基體是細胞內大分子加工、分選和運輸的一個重要交通樞紐：①將內質網合成的蛋白質和脂類進行加工、分選與包裝,然後送到細胞特定的部位或分泌到細胞外。②在完成物質轉運的同時，對膜性細胞器與質膜的膜成分不斷更新與補充。因此，高爾基體不僅是物質分泌的運送和接收中心,而且也是膜物質傳遞到細胞表面及膜上的運送和接收中心。[2]
核糖體（ribosome）又稱核糖核蛋白體或核蛋白體，是細胞中的超微顆粒，為蛋白質合成的場所，能將氨基酸裝配成肽鏈。每個細胞中核糖體可達數百萬個。 溶酶體（lysosome）和圓球體（spherosome）均是由單層膜包裹富含多種水解酶的囊泡狀細胞器，主要功能是進行細胞內消化。
應用
植物原生質體具有以下的特點：①無細胞壁的物理障礙；②能獲得遺傳性狀和生理性狀較一致的細胞群體；③植物原生質體同樣具有全能性；④用組織培養方法可進行大量繁殖。這些有利的特徵決定了原生質體是一個極好的實驗體系，在植物育種上有廣泛用途。 [3]
視頻
擬南芥根的原生質體製備