保卫细胞的结构与功能

保卫细胞是一对特化的豆形表皮细胞，环绕在每个气孔周围，多分布在叶片下表面。通过改变形状，它们控制气孔的开启或关闭，进而调控气体交换与水分散失。

特征与功能

结构如何与功能相配

保卫细胞的壁并非均匀增厚：靠近气孔的内壁比薄的外壁更厚、弹性更差。当保卫细胞吸水而变得膨胀时，薄的外壁比厚的内壁伸展得更多，迫使整个细胞向外弯曲成弧形，把两个保卫细胞拉开，打开孔口。

当保卫细胞失水而变得松弛时，它们又重新伸直，孔口随之关闭。

结构与功能类答案需要一个特征、一个结果以及与气孔开启的联系。下面的适应特征都按这个模式写。

• 细胞壁增厚不均匀，外壁薄而有弹性、内壁厚而坚硬，因此细胞膨胀时外壁伸展得更多，细胞弯曲以打开孔口。
• 两个细胞呈豆形并成对排列，因此当两者都向外弯曲时，其内壁之间便留出一个缝隙，即气孔。
• 保卫细胞含有叶绿体，并能在光照下主动吸收钾离子等溶质，从而降低自身水势，通过渗透作用吸水而变得膨胀。
• 大液泡能迅速吸入或释放大量水分，因此细胞能在膨胀与松弛之间转换，随条件变化而开启或关闭气孔。
• 细胞膜具部分透过性，因此每当细胞的溶质含量改变时，水便通过渗透作用进出，驱动整个开闭机制。

相关过程

保卫细胞调控蒸腾作用。气孔开启时，水蒸气经孔口从叶片扩散而出，因此蒸腾速率在很大程度上取决于保卫细胞把气孔张开的宽度。

在炎热、干燥或多风的条件下，保卫细胞失去膨压并关闭气孔，从而减少水分散失，帮助避免萎蔫。

保卫细胞也调控供光合作用之用的气体交换。白天气孔开启，让二氧化碳扩散进入叶片供光合作用，并让氧气扩散而出；夜间没有光合作用时，大多数气孔关闭。

这就是为什么保卫细胞对光有反应，并且与周围表皮细胞不同地含有叶绿体。

开闭机制是渗透作用与膨压的直接应用。保卫细胞主动改变自身溶质含量，从而改变其水势；水随后通过渗透作用进出，使细胞膨胀或松弛。

这把保卫细胞与前面在运输中学习的渗透作用、水势和植物细胞膨压重新联系起来。

常见标注错误

例题解析

题目。图1显示白天叶片下表皮上的一个气孔，孔口张开。

结构X是孔口两侧的两个细胞。(a) 说出结构X及其之间孔口的名称。

(b) 解释结构X如何在早晨发生变化以打开孔口。(c) 说出X中具有，而大多数其他表皮细胞所没有的一个特征。

(d) 在炎热干燥的下午，孔口关闭。解释这对植物有何益处。

参考答案。(a) X是保卫细胞；孔口是气孔。

(b) 在光照下，保卫细胞主动吸收溶质（例如钾离子），从而降低其水势；水通过渗透作用进入，细胞变得膨胀；薄的外壁比厚的内壁伸展得更多，因此每个细胞向外弯曲，孔口打开。(c) 叶绿体。

(d) 保卫细胞失水并变得松弛，于是伸直，孔口关闭；这减少了经蒸腾作用散失的水分，帮助防止植物萎蔫。

来源:SRC-DSKP-EN

常见问题