叶的表皮细胞的结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核。保卫细胞的结构：细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质、叶绿体。保卫细胞区别于表皮细胞是结构中含有叶绿体，只是体积较小，数目也较少，但能进行光合作用合成有机物。
人们在早期研究保卫细胞运动时，发现淀粉一糖的相互转化在调节气孔开度变化中发挥重要作用，随后证实气孔开放时保卫细胞K+含量发生显著改变，因此研究者将注意力集中到K+含量变化与气孔启闭的关系上，后来发现，除了K+调节气孔开放和关闭外，保卫细胞中碳水化合物含量的变化也显著影响细胞膨压的变化，这些碳水化合物主要是糖类（主要是蔗糖）和苹果酸。保卫细胞中糖类和苹果酸的多少主要取决于以下因素：
①保卫细胞通过光合作用或其他代谢产生的量，其中糖类主要通过光合作用碳还原途径产生的苹果酸主要通过PEPC途径产生；
②由保卫细胞周围的薄壁细胞产生后转运到保卫细胞的量；
③这些物质在保卫细胞中不断转化和降解消耗的量。气孔运动过程中K+和Cl一的吸收和运输、苹果酸根离子的合成以及糖类的积累等都需要消耗能量，因此，储存能量的光合作用和释放能量的呼吸作用在保卫细胞渗透物质积累和运输调节中起很重要的作用。保卫细胞代谢是高度可变的，代谢主要依赖于保卫细胞的能量状态和环境条件。
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