植物由许多细胞组成。细胞通常很小,只能在显微镜下看到。在千千,高等植物由一千万个细胞组成。由于细胞之间分工不同,在形态、结构和代谢上也有差异。然而,所有植物细胞都有一个共同的特征,即细胞壁被大量原生质(包括细胞核和细胞质)包围。

细胞壁是植物细胞的外壳,主要由纤维素组成。如果用纤维素酶处理植物细胞,细胞壁融化,大量原生质暴露出来。这些没有细胞壁的裸细胞被称为原生质体。它仍然可以像完整的细胞一样生活,并且会长出新的细胞壁。

既然原生质也能存活,细胞壁难道不是无用的吗?不,从下面的实验中,我们可以充分看到细胞壁的功能。

在第一个实验中,原生质和完整细胞受到相同的振动。过了一会儿,原生质全部破裂,而细胞壁细胞仍然完好无损。这是因为原生质体的外层只有一层薄而有弹性的原生质膜,它非常脆弱,稍一振动就会破裂。完整细胞的细胞壁非常坚固,可以保护原生质膜不被破坏。在第二个实验中,原生质体和完整细胞从含蔗糖的培养液转移到清水中。可以看出,裸原生质体由于吸水而迅速膨胀,持续膨胀的结果导致原生质体破裂。然而,细胞壁中的原生质是不同的,它使细胞壁膨胀。由于细胞壁厚且缺乏弹性,原生质在一定程度上吸胀后不再吸水,从而形成膨胀压力。细胞的大小和形状由细胞壁的限制作用决定。因此,细胞壁压缩引起的膨压是维持细胞正常功能的一个非常重要的条件。只有当叶细胞有这样的膨胀压力时,叶子才能伸展到足以接受阳光并合成营养。另一方面,没有膨压的萎蔫叶片不能很好地进行光合作用。由于根细胞的膨胀和压力,根可以穿透坚硬的土壤层,钻到地下吸收水分和养分。幼苗的细胞有如此大的膨胀压力,以至于它们可以将头顶上的石头和泥土推出地面。因此,细胞壁具有使细胞正常工作的功能。