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1、安徽中医学院药学院中药与资源教研室制作,药 用 植 物 学 Pharmaceutical Botany,上 篇,植物器官形态和显微结构,第一章 植物的细胞 第二章 植物的组织 第三章、植物器官的形态与构造,第一章 植物的细胞,细胞是构成植物体的形态结构和生命活动的基本单位。 细胞的形状有类球形、长管状和不规则形状等。细胞大小一般在10-100m之间，但也有直径达1mm，西红柿、西瓜；苎麻细胞长200mm，有的达550mm。,第一节 植物细胞的基本结构,植物模式细胞的结构,1. 细胞壁 2. 细胞膜 3. 细胞质 4. 细胞核 5. 液胞 6. 溶酶体 7. 高尔基 8. 叶绿体 9. 线粒体
2、10. 光滑 11. 粗糙 12. 核糖体,植物模式细胞结构图,细胞显微结构和超微结构概念: 细胞显微结构在光学显微镜下观察到细胞的结构，称为显微结构（microscopic structure）。 有效放大倍数小于1200倍。 细胞超微结构在电子显微镜下观察到细胞结构，称为超微结构（ultramicroscopic structure ）。 有效放大倍数大于100万倍。,一、 原生质体,原生质体指除了细胞壁之外，壁内所有的有 生命的物质总称，包括细胞质、细胞 核和其他细胞器等。 原生质指生活细胞的质膜以内的所有生活物 质，是组成原生质体的物质基础。,（一 ）细胞质（cytoplasm） 为半
3、透明、半流动，无固定的结构的基质，外面有质膜，其内分布着细胞器。 1. 质膜（plasmic membrane）是指细胞质与细胞壁相接触的一层薄膜，在电子显微镜下观察质膜有三层结构，双鳞酯分子层中，贯穿着蛋白质分子，将具有三层结构组成一个单位的膜“单位膜”。,细胞膜的分子结构,流动镶嵌模型（fluid-mosaic-membrane model）： 细胞膜结构是由液态脂质双分子层镶嵌可移动的球形蛋白质形成的。 2、细胞膜的功能： 物质的跨膜运输简单扩散、促进扩散、主动运输、内吞作用、外排作用。 细胞识别是对自己同类或异类的细胞的辨认功能。 信号传导组成植物体的每个细胞经常感受、接受外界各种信号
4、（如：光、热、水、病虫害及机械刺激），并做出一定反映。,(二)、细胞器,1. 细胞核 细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心，真核细胞一般都具有细胞核，细胞核由核被膜、染色体、核仁和核基质组成。,核膜2层膜，外膜与表面附有大量核糖体， 与内质网相连通，内膜与染色质紧密相连。,核纤层核被膜内侧有一层蛋白质网络结 构，为核膜和染色质提供了结构支架。,核孔核内外膜在一定部位相互融合，形成 一些环形开口，由于核孔在核膜上分 布是有规律，并具有复杂结构，称为核 孔复合体。核孔是细胞核与细胞质间 物质运输的通道。,(1) 核被膜,核被膜,(2)染色质（chromatin） 染色质是细胞间期细胞核内DNA、组蛋白
5、、非组蛋白和少量RNA组成的线形复合体，是间期细胞核遗传物质的存在形式。 当细胞核进行分裂时，染色质成为一些螺旋状扭曲的染色质丝，进而形成棒状的染色体(chromosome)。,(3)、核仁 核仁是细胞核中椭圆形的颗粒状结构，没有膜包被，是rRNA合成、加工和装配核糖体亚单位的重要场所。一般一个细胞核有12个核；在电子显微镜下可区分核仁为3个区域： 1、浅染色区含有转录rRNA基因。 2、纤维区是活跃进行rRNA合成区域。 3、颗粒区是核糖核蛋白组成的颗粒。,质体包括叶绿体、有色体和白色体. 叶绿体有双层膜、基质和基粒（由内囊体组成） 有色体为脂溶性的色素体，主含类胡萝卜素和叶黄素。 白色体不
6、含任何色素的质体，主要存在贮藏细胞中，它包 括合成淀粉粒的造粉体,合成脂肪、油的造油体，合 成蛋白质的蛋白质体。 叶绿体、有色体和白色体都是由前质体发育而来的，在一定条件下，可以相互转化。,2、质体,3、线粒体,线粒体是真核细胞的“动力工厂”，贮藏在营养物质中能量，在线粒体中氧化，转化为细胞可利用的化学能ATP，一部分以热能形式消散。,4、内质网,内质网由一层膜围成的小管、小囊或扁囊构成的网状系统。内质网与细胞核的外膜相连，与质膜相连，并通过胞间连丝穿过细胞壁，与相邻细胞的内质网发生联系。 内质网有粗面内质网，膜上附有核糖体，主要功能与蛋白质的合成、修饰、加工和运输有关；光面内质网，膜没有核糖
7、体，主要与脂质和糖类的合成关系密切。,5、高尔基体,高尔基体是与细胞分泌作用有关的细胞器，散布在细胞质中，由48个扁囊平行排列在一起，周围有许多小囊泡， 主要功能：参与植物细胞中多糖合成和分泌；糖蛋白的合成、加工和分泌有关。,6、液泡,植物成熟细胞具有大液泡，占据细胞90%以上，动物细胞没有液泡。 液泡由一层膜包围，其内为复杂的细胞液，溶有无机盐、氨基酸、酶、糖类、脂质、生物碱、色素等多种复杂成分。 液泡的主要功能：参与细胞内物质的转移和贮藏。参与细胞内物质的生化循环。调节细胞内水势和膨压。与植物的抗旱、抗寒有关。隔离有害物质，避免细胞受害。防御病菌侵害。,7、溶酶体和圆球体,溶酶体是由单层膜
8、包围的、富含多种水解酶、具有囊泡状结构的细胞器，主要有高尔基体和内质网分离的小泡生成。内含多种酶（酸性磷酸酶、蛋白质酶、脂酶、核糖核酸酶等）。 功能：正常的分解与消化。自体吞噬。自溶作用。,圆球体由膜包被的球状体，有水解酶，具有溶酶体性质，还含有脂肪酶，能积累脂肪，并在一定条件下，将脂水解成甘油和脂肪酸。 湖粉粒存在植物种子的子叶和胚乳中，具有贮藏蛋白质功能，同时也具有溶酶体性质。,8、核糖体,核糖体附着内质网表面，是合成蛋白质的细胞器，能将氨基酸装配成肽链。,二、细胞后含物和生理活性物质 细胞后含物和生理活性物质为细胞代谢过程中所产生的无生命的产物。 (一)、细胞后含物(ergastic s
9、ubstance) 细胞在代谢过程中产生的贮藏的营养物质和废物的统称。以成形或不成形的形式分布在细胞质或液泡中。由于其种类和形式多样，并因植物而异，故是中药鉴定的依据之一。,1.淀粉(starch),淀粉是细胞中糖类最普遍的贮藏形式，常以颗粒状存在，称为淀粉粒。主要存在薄壁细胞中，尤以各类贮藏器官更为集中，如种子胚乳、子叶、块根、块茎、球茎、根茎等更为丰富。 (1). 淀粉粒成分：葡萄糖聚合而成。,(2). 淀粉粒形成： 造粉体在形成淀粉粒时，由一个中心开始，由内向外层层沉积，中心即脐点，层层沉积，因淀粉沉积时，直链淀粉与支链淀粉相互交替分层沉积，二者亲水性有异，遇水膨胀不一，显示折光上差异，
10、而出现层纹，在光镜下可观察到。,淀粉粒的形成,淀粉粒,A magnified view of a potato shows its starch grains,马铃薯淀粉粒,(3)、淀粉粒类型： 单粒淀粉粒 复粒淀粉粒 半复粒淀粉粒,（4）、理化鉴别： 直链淀粉遇稀碘液显蓝色，支链淀粉遇稀碘液显紫红色。一般植物淀粉粒两类均有，则遇稀碘液呈蓝紫色。,2.菊 糖 (inulin),由果糖分子聚合而成，是淀粉的异构体，多含在菊科和桔梗科植物的细胞中。能溶于水，不溶于乙醇,3. 蛋白质,理化鉴别： （1）遇浓硝酸并微热，可见黄色沉淀析出，冷却片刻再加过量氨液，沉淀变为橙黄色。 （2）遇碘液显棕色或黄棕
11、色。 （3）遇硝酸汞试液显砖红色。 （4）遇硫酸铜和苛性碱的水溶液则显紫红色。,贮藏蛋白质化学性质稳定的非生命物质。一般以糊粉粒状态存在于细胞中。糊粉粒有一定的形态结构。主要分布于种子胚乳和子叶细胞中。有时形成糊粉层。,几种植物的糊粉粒,4. 脂质,由脂肪酸和甘油结合而成的脂。在常温下呈固体或半固体的称为脂，呈液体的称为油。主要分布于种子内。 理化鉴别： （1）遇苏丹试液显橘红色、红色或紫红色。 （2）遇紫草试液显紫红色； （3）遇四氧化锇显黑色。,生姜的油滴,5. 晶 体,晶体常见有：草酸钙晶体、碳酸钙晶体。 （1）草酸钙晶体 常见草酸钙的类型： 簇晶；砂晶；柱晶；方晶；针晶或针晶束。,簇晶
12、,柱晶,针晶,草酸钙晶体的理化检验： 草酸钙结晶不溶于稀醋酸，加稀盐酸溶解而无气泡产生; 遇120%硫酸溶液则溶解而形成针状的硫酸钙结晶析出。,（2）.碳酸钙结晶（钟乳体）,（1）分布：桑科、爵床科、荨麻科 （2）显微制片方法：水合氯醛透化制片。 （3）检验：碳酸钙结晶加醋酸或稀盐酸溶解，同时有CO2气泡产生，可与草酸钙区别。,示钟乳体,（二）、次生代谢产物,三、 细胞壁,3、细胞壁的生长 纤维素的维纤丝形成细胞壁的骨架，组成细胞壁的其他物质如果胶、半纤维素、胼胝质、蛋白质、水、栓质和木质等填充各级维纤丝网架中。 细胞壁生长包括面积增长和厚度增长。初生壁的形成阶段，常为面积扩大；而次生壁生长是
13、壁增厚。 增厚方式有内添和附着生长，内添是壁物质插入原有的结构中，附着生长是新的壁物质成层附着在内表面。,细胞壁的层数,4.纹孔与胞间连丝 （1）初生纹孔场在细胞的初生壁上，有一些明显凹陷的较薄区域，称为初生纹孔场，该区域集中分布一些小孔，其上有胞间连丝穿过。 （2）胞间连丝在相邻两个细胞的初生壁上，有许多细胞质细丝，穿过初生纹孔场，这些细胞质细丝称为胞间连丝。,植物细胞的胞间层、初生壁和次生壁的生成动画,（3）纹孔在细胞壁的次生壁形成时，原初生纹孔场处，不形成次生壁，这种没有次生壁区域称为纹孔。 纹孔对：相邻细胞在相同部位出现纹孔，称纹孔对。,单纹孔,具缘纹孔,具缘纹孔的正面观和侧面观,放大
14、这个纹孔,观察它的发育过程,5. 细胞壁的特化 （1）木质化壁内填充和附加了木质素，硬度增强。常见于纤维、石细胞、导管和管胞。 理化鉴别： 木质素+间苯三酚 盐酸 红色或紫红色（时间长易退色） 木质素+番红 显红色（可长久保持） 。 （2）木栓化壁内增加木栓质，不透气和水。常见于木栓细胞。,（3）角质化填充于壁中使之角质化，并常积聚壁表面成无色透明角质层，可防水分过度蒸发和微生物侵害。常见于表皮细胞。 理化鉴别 木栓质+苏丹 橘红色或红色 角质+苏丹 橘红色或红色 木栓质+苛性钾 加热 溶解成黄色油滴状 角质+碱液 加热 能较持久保持。,（4）粘液质化壁中果酸质，纤维素变成粘液。粘液化所形成的
15、粘液在细胞表面常呈固体状态，吸水膨胀呈粘滞状态，常见于车前、芥菜、亚麻种子等表皮细胞中。 理化鉴别：遇玫红酸钠酒精溶液可染成玫瑰红色；遇钙红试液可染成红色。 （5）矿质化壁中含硅质或钙质，可见于禾本科的茎、叶，木贼茎中。 理化鉴别：硅质化细胞壁加硫酸或醋酸无变化。,第二节 植物细胞分裂,一、有丝分裂 二、无丝分裂 三、减数分裂,概念 有丝分裂细胞在分裂过程中，因细胞核中出现染色体（chromosome）与纺锤丝（spindle fiber），故称为有丝分裂进行有丝分裂的细胞具有周期性，称为细胞周期。常发生在茎尖和根尖生长锥。,细胞周期：是指从一次分裂结束到下一次分裂结束为止的全过程。可分为间期
16、和分裂期。,一、有丝分裂 mitosis,细胞周期,1. 细胞周期,形成成膜体（phragmoplast）。 形成细胞板（cell plate），同时质膜和胞间连丝逐渐形成。 随着细胞板的形成，成膜体向四周扩展，最后逐渐消失 最后细胞板与母细胞相连，将细胞一分为二。,（2）细胞质分裂（cytokinesis）,经过间期和分裂期，核分裂和胞质分裂，一个细胞便分裂为2个细胞。 染色体经过间期复制，故每个子细胞所获得染色体数目与母细胞相同，保证了子细胞具有与母细胞相同的遗传潜能，确保了细胞遗传的稳定性。,（3）有丝分裂的意义,二、无丝分裂 amitosis,细胞的无丝分裂,无丝分裂（直接分裂 direct division）分裂时核内不出现染色体，也不形成纺锤丝。分裂形式：横缢、纵缢、碎裂、出芽等。,无丝分裂过程：核仁一分为二，细胞核延长，核仁向两端移动，核中间缢缩断裂成两个子核，随后在两子核之间形成新壁，成为2个子细胞 优点：消耗能量少，分裂速度快 缺点：不能保证母细胞的遗传物质平均地分配到两个子细胞中,
