叶脉有什么作用?

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在植物学里,通常用“叶”这个名词来表示植物的叶面部分(不包括种子),而将叶片中起主要功能或结构的部分称作叶的“器官”或“部”(organ or part) ,这个概念常被混淆,需要注意。 在叶片里,一般有如下几个主要的结构:气孔(stoma)、栅栏组织(palisade tissue)、海绵组织(spongy tissue)、叶肉(chloroplasts)、液泡(vacuole)和细胞壁(cell wall)等,这些结构的不同组合形成了不同的叶片形态,同时也决定了叶片的功能。 但无论何种形状的叶片,其表面的基本构造都是由两列整齐排列的细胞(上下表皮)及其间的细胞间隙组成的,这是保持叶片挺直的骨架,如下图所示。 而叶的中心部位,含有叶绿体(chloroplast)进行光合作用的栅状细胞(columnar cells)与含有液泡的海绵细胞(sponge cells)交替排列,形成具有韧性的叶肉组织,同时,这些细胞的间隙由细胞间连丝(intercellular bridges)紧密相连,构成完整的物质交换系统。

1.上、下表皮 上、下表皮是与外界相通的通道,其中分布着各种与气体交换有关的细胞器(图甲). 气孔是由2~4层椭圆形保卫细胞(stomatal guard cell)组成的透镜状结构;其大小、数量、开闭状态可因环境条件改变(如气温、空气中二氧化碳浓度等)以及在植物体上部还是下部以及光照强度而有所变化。

保卫细胞两侧边缘各有一个核(nucleus)和一个大型液泡(large vacuole),在液泡膜上有一道由磷脂双分子层构成的透明板(plasmalemma),它控制气孔的开度并具有重要的水解酶活性。 当气孔张开时,空气通过气孔进入叶片内部,此时,位于保卫细胞内切面的核及周围的细胞质通过细胞膜上的转移蛋白进行生理调节。 而当气孔关闭时,保卫细胞内的化学反应可继续发生,气孔处产生的氧气可用于光合作用中间产物的氧化还原反应(电子传递链)。

在叶的下表面,存在有较多的分泌物,这里的表皮细胞向外形成的角质膜较为宽厚,同时在上下两层表皮之间存在着一层厚壁细胞,它们共同组成了一道物理屏障,防止叶片内部的化合物外流,也阻止了外部微生物和有毒化合物的入侵。 在一些特殊情况下,例如干旱,植株通过减少或者停止叶片的气孔开放,使水分通过光合作用产生淀粉等营养物质以供体内代谢需要;而当根部受到损伤时,气孔打开,促进体内的碳水化合物向气相分子的扩散,从而为伤口提供修复所必需的能量和单糖。气孔对于维持体内新陈代谢的正常进行具有非常重要的意义。

2.叶肉 正常状态下,上表皮下的叶肉细胞排列较松,含较多的叶绿体且可合成并储存糖分,而海绵组织的细胞排列较紧,富含淀粉粒(starch grain)。 当叶子接受过多阳光的照射而导致温度过高,叶片内淀粉会迅速水解成葡萄糖,通过扩散进入茎和根中,从而减少叶片中氨基酸、脂肪酸等碳来源的总量,避免这些营养成分被直接大量地消耗于光合作用之中。

3.液泡 液泡中含有多种有机酸和无机盐,是调控叶片酸碱度和渗透压的重要细胞器。液泡还具有吸收和积累营养的作用,例如对K+、Ca2+的积累和对N、P、S等多种元素的吸收都与液泡有关。因此可以说液泡是一种贮备库,为叶子提供生长发育所需的物质基础。

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