氣孔的小孔是由一對特化的表皮細胞圍繞而成，這對特化的細胞稱為保衛細胞。保衛細胞（英語：Guard cells）通常兩兩成對，構成一個氣孔。
外形特征
雙子葉植物綱的保衛細胞一般是半月形的，禾本科等單子葉植物的保衛細胞像一對啞鈴。保衛細胞的細胞壁厚度不均勻，半月形細胞連接表皮細胞的凸面，壁薄而有彈性；靠近孔的凹面，壁厚而少彈性。當細胞膨壓增高時，壁薄處向外伸展，壁厚處卻很少伸張，整個細胞成相對彎曲狀，兩個細胞之間就出現橢圓形的裂口，這時氣孔張開；膨壓下降時，細胞收縮，厚壁靠緊，氣孔就閉合。啞鈴狀的保衛細胞兩端的細胞壁薄，中部較厚，膨壓高時兩端先膨脹，接著成對的兩細胞中間左右分離，氣孔開放；反之，氣孔閉合。
基本作用
正常的表皮細胞是沒有葉綠體的，但保衛細胞中有葉綠體，能利用陽光進行較弱的光合作用，加上保衛細胞的其他因素，對保衛細胞的膨脹和收縮起調節作用，可以控制氣孔的開放和閉合。保衛細胞的兩邊還有一些副衛細胞。保衛細胞與周圍的細胞，包括副衛細胞的有無，副衛細胞的形狀和數目等，可形成各種型式，因此可作為鑒定植物種類的依據之一。
細胞代謝
人們在早期研究保衛細胞運動時，發現淀粉—糖的相互轉化在調節氣孔開度變化中發揮重要作用，隨后證實氣孔開放時保衛細胞K+含量發生顯著改變，因此研究者將注意力集中到K+含量變化與氣孔啟閉的關系上，后來發現，除了K+調節氣孔開放和關閉外，保衛細胞中糖類含量的變化也顯著影響細胞膨壓的變化，這些碳水化合物主要是糖類（主要是蔗糖）和DL-蘋果酸。保衛細胞中糖類和蘋果酸的多少主要取決于以下因素：①保衛細胞通過光合作用或其他代謝產生的量，其中糖類主要通過光合作用碳還原途徑（photosynthetic 碳 re—duction 神經通路，PCRP）產生的蘋果酸主要通過PEPC途徑產生；②由保衛細胞周圍的薄壁細胞產生后轉運到保衛細胞的量；③這些物質在保衛細胞中不斷轉化和降解消耗的量。氣孔運動過程中K+和Cl一的吸收和運輸、蘋果酸根離子的合成以及糖類的積累等都需要消耗能量，因此，儲存能量的光合作用和釋放能量的呼吸作用在保衛細胞滲透物質積累和運輸調節中起很重要的作用。保衛細胞代謝是高度可變的，代謝主要依賴于保衛細胞的能量狀態和環境條件。
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