膨壓是細胞因吸水膨脹而對細胞壁產(chǎn)生的壓力,通常是正值,但是在細胞快速的極度失水的情況下有可能為負值。其生理意義:一是維持細胞的緊張度,使植物體莖、葉等挺立,保持固有姿態(tài),便于充分接受陽(yáng)光。同時(shí),使花朵張開(kāi),利于傳粉。二是調節氣孔的開(kāi)閉。保衛細胞吸水膨壓增加時(shí),氣孔張開(kāi)植物細胞壁的作用;保衛細胞失水膨壓下降時(shí),氣孔關(guān)閉。三是和細胞生長(cháng)密切相關(guān)。輕微的水分虧缺,沒(méi)有減弱生長(cháng)所需的代謝過(guò)程,只是缺乏足夠的的膨壓,就可影響細胞的增大。其實(shí)是粘貼過(guò)來(lái)的 原址:
細胞膜:具有一定的流動(dòng)性,保證了一些細胞的正常運動(dòng)性和吞噬作用;具有選擇透過(guò)性,控制物質(zhì)的進(jìn)出。 細胞壁:主要由纖維素和果膠質(zhì)組成,具有保護和支持的作用,使細胞具有一定的形狀。 細胞質(zhì):是細胞進(jìn)行新陳代謝的主要場(chǎng)所,具有物質(zhì)的運輸功能。 細胞核:是遺傳物質(zhì)的儲存場(chǎng)所,是細胞代謝活動(dòng)的控制中心。
動(dòng)物之所以沒(méi)有細胞壁,是因為動(dòng)物界把所有含有細胞壁的生物都清理出了動(dòng)物界。這是分類(lèi)學(xué)給出的答案。但從底層邏輯上,我們依舊可以思考一下,為什么植物細胞有細胞壁,而動(dòng)物沒(méi)有細胞壁呢?
根據牛頓的工作方法,在研究一個(gè)事情本質(zhì)之前,要首先給自己的研究對象下定義,所以我們先下一下植物的定義是什么?
植物,在生物學(xué)的分類(lèi)上是指:有生命的機體,能固定生活以及自養型生物被稱(chēng)為植物。
植物在生長(cháng)過(guò)程中,能夠依靠光合作用生產(chǎn)自己的食物。也就是說(shuō),它們不需要像動(dòng)物一樣掠食來(lái)維持生存和繁衍,所以流動(dòng)性對于它們而言不再是進(jìn)化的優(yōu)勢,反而很消耗能量。在演化的過(guò)程中,移動(dòng)這個(gè)功能逐漸喪失了,久而久之植物就只能固定在一個(gè)地方生存。
由于植物喪失了移動(dòng)這個(gè)功能,所以植物在演化過(guò)程中很容易遭受微生物以及病菌、動(dòng)物的襲擊,久而久之這些病菌以及微生物會(huì )導致自養型植物大面積滅絕。但其中有一小部分植物,由于基因變異,演化出了細胞壁的結構,一般情況下,細胞壁的組成是多糖類(lèi)的纖維素和半纖維素以及果膠,這些物質(zhì)通過(guò)緊密地編制成一個(gè)特定的網(wǎng)格,像是戰士的鎧甲一樣,能夠依靠物理屏障阻礙微生物的入侵,可以幸運地存活下來(lái),并遺傳給下一代。
為了對抗動(dòng)物的啃食,植物們在演化時(shí),往往演化出了有毒、有刺、植株高讓動(dòng)物無(wú)法采食以及 難吃等特征。
比如:桉樹(shù)有毒,大多數動(dòng)物都無(wú)法食用桉樹(shù)的樹(shù)葉。玫瑰有刺,生物在啃食玫瑰時(shí),不會(huì )一下子把整株植物都啃食,松樹(shù)會(huì )散發(fā)強刺激性氣味,以驅趕動(dòng)物們。
這些植物的智慧們一代代遺傳并保留下來(lái),才成為了今天我們見(jiàn)到的地球模樣。
再者,植物需要進(jìn)行光合作用才可以存活下來(lái),但在光合作用時(shí),高濃度的碳水化合物溶質(zhì)會(huì )導致水被迅速吸收到細胞當中,既兩側存在過(guò)高滲透壓,容易導致細胞膜破裂。
而多糖形式構成的細胞壁,可以有效降低滲透壓,并像是一個(gè)骨架一樣為細胞提供了機械支持,防止細胞破裂,植物才可以存活。
動(dòng)物之所以沒(méi)有細胞壁,是因為動(dòng)物不需要進(jìn)行光合作用,身體內不存在高滲透壓環(huán)境,因此細胞可以完整地存在。
除此之外,植物還需要對抗身體內的水分流失。我們知道,植物為了更好的光合作用,會(huì )盡可能地生長(cháng)出更多的枝條和樹(shù)葉,并盡可能地展開(kāi)樹(shù)葉,以便吸收陽(yáng)光。但同時(shí),過(guò)多的樹(shù)葉也讓植物體內的水分被蒸發(fā),如果植物沒(méi)有細胞壁,植物細胞水分會(huì )很快被太陽(yáng)蒸發(fā),導致植物無(wú)法在陸地上存活,只能在水中生長(cháng)。
從這些角度來(lái)看,植物之所以擁有細胞壁,是為了要對抗惡劣的環(huán)境,同時(shí)也是為了適應地球環(huán)境。
我們知道,動(dòng)物和植物的區別在于:動(dòng)物屬于異養生物,不能通過(guò)光合作用生產(chǎn)能量。這導致動(dòng)物們需要很強的流動(dòng)性,而細胞壁的流動(dòng)性就不如細胞膜的流動(dòng)性強。
還有,動(dòng)物身體的表面積和植物相比比較小,水分蒸發(fā)有限,再加上大多數動(dòng)物在演化中保留了毛發(fā)這一特征,因此水分蒸發(fā)的量更小,所以動(dòng)物不需要細胞壁組織體液的蒸發(fā)。
最重要的是,動(dòng)物在演化過(guò)程中,能夠通過(guò)移動(dòng)、拍打、撕咬等方式驅趕體外的寄生蟲(chóng)以及其他動(dòng)物的攻擊,不需要依靠細胞壁抵御外界的攻擊。
植物之所以擁有細胞壁,是因為細胞壁可以抵御微生物、防止水分蒸發(fā)過(guò)快、以及防止滲透壓過(guò)高,撐破細胞。
動(dòng)物之所以沒(méi)有擁有細胞壁,其實(shí)是因為動(dòng)物屬于異養生物,和植物的生長(cháng)方式不一樣,所以?xún)烧叩募毎Y構也有些不同。
維持細胞形狀,控制細胞生長(cháng)細胞壁增加了細胞的機械強度,并承受著(zhù)內部原生質(zhì)體由于液泡吸水而產(chǎn)生的膨壓,從而使細胞具有一定的形狀,這不僅有保護原生質(zhì)體的作用,而且維持了器官與植株的固有形態(tài).
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