结构生物化学/细胞器/植物细胞
植物是真核生物，具有膜结合细胞器的多细胞生物。与原核细胞不同，真核细胞具有膜结合的细胞核。植物细胞与其他真核细胞的不同之处在于它具有坚硬的细胞壁、中央液泡、胞间连丝和质体。植物细胞参与光合作用，将阳光、水和二氧化碳转化为葡萄糖、氧气和水。植物是生产者，为自身（使其成为自养生物）和其他生物提供食物。
这些是植物细胞中的一些共同部分
•细胞壁- 提供 DNA 的光滑层，并防止渗透膨胀。
•细胞（质膜）膜- 它由磷脂脂质双层（包括面向外部的极性亲水头和面向内部的疏水尾部）组成，使其成为半透膜，因此能够选择性地允许某些离子或分子进出细胞。
•细胞质- 它由细胞器内部和周围的凝胶状液体组成。
•细胞骨架- 由微管、中间纤维和微丝组成。它提供细胞的形状并帮助运输材料进出细胞。
•高尔基体（体/复合体）- 它是膜结合囊泡被蛋白质和碳水化合物填充的地方。这些囊泡通常会通过分泌离开细胞。
•液泡- 储存代谢物，降解和循环利用大分子。
•线粒体- 负责将储存在葡萄糖中的能量转化为 ATP 的细胞呼吸作用。
•核糖体- 包含 RNA 和用于蛋白质合成的蛋白质。一种类型嵌入粗面内质网，另一种类型将蛋白质直接置于细胞质中。
•粗面内质网（粗面内质网）- 被核糖体覆盖，它储存、分离和通过细胞运输物质。它还在池中产生蛋白质，然后这些蛋白质会进入高尔基体或插入细胞膜。
•光面内质网（光面内质网）- 它表面没有嵌入核糖体。脂类和蛋白质在此处产生和消化。光面内质网从粗面内质网萌发，以移动新合成的蛋白质和脂类。蛋白质和脂类被运输到高尔基体（在那里它们被准备好用于输出）和膜。
•过氧化物酶体- 参与代谢某些脂肪酸以及产生和降解过氧化氢。
•核膜（核膜）- 内质网的延伸，包裹着细胞核。它的许多间隙允许进出细胞核的交通。
•细胞核 - 它包含以染色体或染色质形式存在的 DNA，并控制蛋白质合成。
•核仁 - 它是核糖体 RNA 合成的场所。
•中心体- 由致密的中心和放射状小管组成，它在细胞分裂过程中将微管组织成有丝分裂纺锤体。
•叶绿体- 进行光合作用，从捕获的光能中产生碳水化合物、氧气以及内部 ATP 和 NADPH。
•淀粉粒- 暂时储存光合作用产生的碳水化合物。根据生物体的不同，它可以位于叶绿体内部或外部（如果存在）。
细胞壁是围绕植物细胞的坚韧、通常是柔韧但相当坚硬的层。它位于细胞膜的外部，为细胞提供结构支撑和保护。细胞壁的主要功能是充当压力容器，防止水进入植物细胞时过度膨胀。细胞壁中最强的成分是一种称为纤维素的碳水化合物，它是葡萄糖的聚合物。
细胞壁赋予植物细胞刚性和强度，从而提供针对机械应力的保护。它还使植物能够构建和保持其形状。它限制了可能对细胞有毒的大分子进入。它还通过帮助保留水来创造一个稳定的渗透环境，这有助于防止渗透裂解。
虽然细胞壁很坚硬，但它仍然是柔韧的，因此由于其抗拉强度，它会弯曲而不是保持固定形状。初级植物组织的坚硬性是由于膨压而不是坚硬的细胞壁造成的。这在枯萎的植物中很明显，因为茎和叶开始下垂，以及在水流中弯曲的海藻中很明显。这证明细胞壁确实是柔韧的。健康植物的坚硬性是由于细胞壁结构和膨压的结合造成的。细胞壁的坚硬性也受到所包含的细胞膨胀的影响。这种膨胀是水被动吸收的结果。
由于存在第二层细胞壁，即更厚的额外纤维素层，细胞坚硬度可以增加。这个额外的层可以形成包含木质素的木质部细胞壁，或包含栓质的软木细胞壁。这些化合物很坚硬且防水，使次生细胞壁非常坚硬。次生细胞壁存在于树木的木材和树皮细胞中。
大多数植物细胞的初级细胞壁是半透膜的，因此允许小分子和蛋白质通过细胞进出。关键营养物质，如水和二氧化碳，通过质外体流动从一个细胞壁传播到另一个细胞壁。
构成初级细胞壁的主要碳水化合物是纤维素、半纤维素和果胶。次生细胞壁包含各种各样的额外化合物，这些化合物改变了它们的机械性能和渗透性。植物细胞壁还包含许多酶，如水解酶、酯酶、过氧化物酶和转糖基酶，它们切割、修剪和交联壁聚合物。碳水化合物、次生化合物和蛋白质的相对组成在植物之间以及在细胞类型和年龄之间有所不同。
在植物细胞壁中可以找到多达三层或层
中层，它是一层富含果胶的层。这是最外层的层，它形成了相邻植物细胞之间的界面并将它们连接在一起。
初级细胞壁，通常是细胞生长时形成的薄而柔韧的层。
次生细胞壁，它是在细胞完全生长后在初级细胞壁内形成的厚层。它只存在于某些细胞类型中。
液泡本质上是一个封闭的隔室，充满水，其中包含无机和有机分子，包括各种酶溶液。液泡是由多个膜囊泡融合形成的，实际上只是这些囊泡的更大形式。该细胞器没有基本形状或大小，因为它的结构由细胞的需要决定。液泡在植物细胞中的功能包括隔离可能对细胞有害的物质，包含废物产物，维持细胞内的内压，维持酸性内部 pH，包含小分子，将不需要的物质从细胞中输出，并使植物能够支撑叶片和花朵等结构。液泡还在维持生物体中许多物质和细胞结构的生物合成和降解之间的平衡方面起着重要作用。液泡有助于破坏入侵的细菌或细胞内积聚的错误折叠的蛋白质。它们具有储存食物的功能，并帮助消化和废物管理过程。
大多数成熟的植物细胞都有一个大型中央液泡，它占据了细胞体积的大约 30%。它被一层称为液泡膜的膜包围，液泡膜是将液泡内容物与细胞细胞质分离的细胞质膜。它参与调节细胞周围离子的运动，并隔离可能对细胞有害的物质。
除了储存之外，中央液泡的主要功能是维持对细胞壁的膨压。液泡膜中发现的蛋白质通过主动运输控制水进出液泡的流动，将钾离子泵入和泵出液泡内部。由于渗透作用，水将流入液泡，对细胞壁施加压力。如果水分流失量很大，则膨压会下降，细胞会发生质壁分离。液泡产生的膨压对于细胞伸长以及支撑植物直立的姿势是必需的。液泡的另一个功能是将细胞细胞质的所有内容物推向细胞膜，这有助于将叶绿体保持在更接近光线的位置。
胞间连丝是贯穿植物细胞细胞壁的微观通道，使细胞之间能够进行物质运输和信息交流。胞间连丝使细胞之间能够直接、受调节地进行物质运输。胞间连丝有两种形式：一种是在细胞分裂过程中形成的初生胞间连丝，另一种是在成熟细胞之间形成的次生胞间连丝。当两个新分裂的植物细胞之间形成新的细胞壁时，一部分内质网被困在中层，最终形成两个细胞之间的胞质连接。在该部位，细胞壁不再增厚，并在壁上形成称为凹陷或薄区的区域。凹陷通常在相邻细胞之间配对。
胞间连丝由三个主要层构成：质膜、胞质套和连丝管。胞间连丝的质膜部分是细胞膜的延伸，其结构类似于细胞的磷脂双分子层。胞质套是由质膜包围的充满液体的空间，是胞质溶胶的延伸。分子和离子通过胞间连丝的运输就是通过这条通道进行的。较小的分子，如糖和氨基酸，以及离子可以通过胞间连丝通过扩散的方式进行运输，不需要额外的化学能。蛋白质也可以通过胞质套进行运输，但其具体的运输机制尚不清楚。最后，连丝管是压缩的内质网在相邻细胞之间形成的管道。有一些分子已知可以穿过该管道，但它不是胞间连丝运输的主要途径。
胞间连丝已被证明可以将蛋白质、小干扰RNA、信使RNA和病毒基因组从一个细胞运输到另一个细胞。可以通过尺寸排阻极限来确定可以通过胞间连丝的分子大小。该极限高度可变，并且会发生主动调节。已经提出了几种关于通过胞间连丝进行主动运输的模型。一个观点是，这种运输是由定位在连丝管上的蛋白质的相互作用介导的，或者是由伴侣蛋白部分展开蛋白质以使其能够穿过狭窄通道介导的。
质体是细胞用来制造和储存重要化学物质的场所。它们通常含有用于光合作用的色素，并且存在的色素类型可以改变或决定细胞的颜色。质体负责光合作用、储存淀粉等产物以及区分这些产物和其他形式的能力。所有质体都可以追溯到前质体，前质体恰好在植物的生长点区域存在。在植物中，质体可能会根据它们在细胞中需要发挥的功能分化为几种形式。未分化的质体，即前质体，可以发展成以下类型的质体：
•叶绿体：用于光合作用
•有色体：用于色素合成和储存
•白色体：用于单萜合成
叶绿体是进行光合作用的细胞器。它们捕获光能，以ATP的形式储存自由能，并将NADP还原为NADPH。它们被观察为扁平的圆盘，通常直径为2到10微米，厚度为1微米。叶绿体被一个包含内膜和外膜的包膜包裹。这两层之间是膜间隙。叶绿体内的物质称为基质，它包含许多小的环状DNA分子（尽管它通常以分支线性形式存在，例如在玉米中）。在基质内是类囊体的堆叠，它们是光合作用的场所。类囊体排列成称为基粒的堆叠。类囊体具有扁平的圆盘形状，并有一个空的空间，称为类囊体空间或腔。光合作用过程发生在类囊体膜上。嵌入类囊体膜的是天线复合体，它包含光吸收色素，如叶绿素和类胡萝卜素，以及结合色素的蛋白质。这些复合体增加了捕获光能的表面积，并允许捕获更宽波长范围的光子。入射光子的能量被色素吸收，并通过共振能量转移传递到复合体的反应中心。从那里，两个叶绿素分子被电离，产生一个激发的电子，该电子传递到光化学反应中心。
有色体负责色素合成和储存。它们存在于植物的彩色器官中，例如果实和花瓣，赋予它们独特的颜色。这总是与类胡萝卜素色素积累的大量增加有关。有色体合成并储存色素，如橙色的胡萝卜素、黄色的叶黄素和各种其他红色色素。有色体最可能的进化作用是作为吸引传粉动物或通过食用彩色果实来传播种子的吸引物。它们允许在植物中原本含水的部分积累大量的难溶于水的化合物。在叶绿体中，一些类胡萝卜素用作光合作用过程中的辅助色素，在那里它们的作用是提高叶绿素收集光能的效率。当叶子在秋天变色时，这是由于绿色叶绿素的损失，使得这些已经存在于叶子中的类胡萝卜素显露出来。术语“有色体”用于包括任何具有色素的质体，主要是为了强调与白色体（不含色素的质体）的对比。
白色体缺乏色素，因此它们不是绿色的。它们位于植物的根和非光合组织中。它们可以专门用于大量储存淀粉、脂类或蛋白质，然后分别被称为淀粉体、油质体或蛋白体。然而，在许多细胞类型中，白色体没有主要的储存功能，而存在于提供广泛的必需生物合成功能，包括脂肪酸、许多氨基酸和四吡咯化合物（如血红素）的合成。在根、下胚轴和花瓣的表皮细胞中，已观察到广泛的白色体网络相互连接。