第一章第一节植物细胞

第一章天然药物学基础知识未经加工或经简单加工的植物、动物和矿物类药物称为天然药物。在天然药物中，由于植物药占了绝大多数，因此我们学习天然药物时，必须首先学习药用植物。根据细胞学说，任何植物都是由细胞构成的，细胞是植物体形态结构和生命活动的基本单位。因此我们学习药用植物时，必须从植物细胞开始。第四节植物与天然药物的分类第一节植物细胞第二节植物组织第三节种子植物器官的形态同步测试答案第一章天然药物学基础知识细胞的形态、大小第一节植物细胞一、细胞的基本结构二、细胞后含物第一章天然药物学基础知识细胞的形态、大小一、细胞的基本结构由原生质体和细胞壁两大部分构成。在光学显微镜下可以观察到的结构称为显微结构，在电子显微镜下才能观察到的结构称为亚显微结构或超微结构。本教材主要学习植物细胞的显微结构，如图1-1所示。图1-1植物细胞模式图1.细胞壁2.细胞膜3.叶绿体4.核仁5.细胞核6.液泡7.细胞质第一节植物细胞第一章天然药物学基础知识第一节植物细胞细胞的基本结构细胞核原生质体细胞质质膜细胞器质体线粒体液泡胞基质细胞壁细胞壁的结构纹孔和胞间连丝叶绿体有色体白色体细胞壁的特化木质化木栓化角质化纹孔单纹孔具缘纹孔半缘纹孔胞间连丝第一章天然药物学基础知识原生质体是由原生质组成的细胞内有生命物质的总称。1.细胞核核膜：细胞核与细胞质的界膜，膜上有核孔。核仁：细胞核中一个或数个折光性较强的小体。染色质（染色体）：细胞核中的遗传物质（DNA）；是同一种物质的不同表现形式。核液：细胞核内无明显结构的液胶体。第一节植物细胞一、细胞的基本结构（一）原生质体第一章天然药物学基础知识2.细胞质原生质体去掉细胞核后所剩下的部分。（1）质膜：细胞质表面一层紧贴细胞壁的薄膜。用高渗溶液处理，原生质体失水收缩与细胞壁发生质壁分离现象，可看见细胞质膜是一光滑薄膜。质膜有选择透性，即选择性地通透某些物质。细胞一旦死亡，质膜的选择透性随之消失。第一节植物细胞一、细胞的基本结构（一）原生质体第一章天然药物学基础知识（2）细胞器：悬浮于细胞质有一定结构和功能的微小“器官”。1)质体：是一类与碳水化合物合成与贮藏有密切关系的细胞器，是绿色植物细胞与动物细胞相区别的特征之一。①叶绿体：叶绿体含叶绿素、叶黄素和胡萝卜素，其中叶绿素含量最多，是最重要的光合色素。如图1-2（a）所示。②有色体：主要含胡萝卜素和叶黄素，由于两者的比例不同，使花、果实呈现不同的颜色。如图1-2（b）所示。③白色体：不含色素，普遍存在于植物的贮藏细胞中，可称为造粉体、造油体、造蛋白体等。如图1-2（c）所示。第一节植物细胞一、细胞的基本结构（一）原生质体第一章天然药物学基础知识第一节植物细胞一、细胞的基本结构（一）原生质体（a）天竺葵叶（b）胡萝卜根（c）紫鸭趾草叶图1-2质体的类型1.叶绿体2.有色体3.白色体第一章天然药物学基础知识以上三种质体均由前质体发育或转化而来。在光照下前质体合成色素发育成叶绿体；在暗处前质体发育成白色体；有色体是叶绿体或白色体转化形成的。质体的相互转化第一节植物细胞一、细胞的基本结构（一）原生质体实例分析第一章天然药物学基础知识2）线粒体：比质体小，在光学显微镜下需用特殊的染色方法才能辨别。线粒体是细胞进行呼吸作用的场所。3）液泡：中央大液泡是植物细胞成熟的显著标志，也是区别于动物细胞的特征之一。在光学显微镜下，幼小的植物细胞有许多小液泡（不可见），这些小液泡在成熟过程中相互融合并逐渐长大，形成一个中央大液泡（可见）。一般中央大液泡可占细胞体积的90%以上。液泡由一层液泡膜包围着，液泡膜也具有选择透性。液泡内的液体称为细胞液，细胞液是多种物质的混合液。第一节植物细胞一、细胞的基本结构（一）原生质体第一章天然药物学基础知识（3）胞基质：细胞质除掉质膜和细胞器无特殊形态的液胶体。胞基质成分十分复杂；具一定弹性和粘滞性；能不断流动（除液泡）；细胞死亡流动停止。电子显微镜使用，使人们发现细胞核、质膜、叶绿体、线粒体和液泡有更精细的结构外，还发现核糖核蛋白体、高尔基复合体、内质网、溶酶体、圆球体、微粒体、微管和微丝等细胞器。由于我们只学习光学显微镜下的结构，在电子显微镜下才能观察到的各种细胞器，本教材不再涉及。（一）原生质体第一节植物细胞一、细胞的基本结构第一章天然药物学基础知识原生质体分泌的非生命物质并包围于原生质体外起保护作用。细胞壁是植物细胞特有的结构，是植物细胞与动物细胞相区别的特征之一。1.细胞壁的结构(1)胞间层（中层）：细胞分裂结束时形成的细胞壁层，主要成分为果胶质。果胶质既溶于酸和碱，又能被果胶酶分解。相关链接沤麻的原理第一节植物细胞一、细胞的基本结构（二）细胞壁第一章天然药物学基础知识(2)初生壁：细胞生长时形成的细胞壁层，主要成分为纤维素，其次有半纤维素和果胶质。初生壁存在于胞间层内侧，能随细胞的生长而延伸。纤维素细胞壁加氯化锌碘试液显蓝色或紫色。(3)次生壁：细胞停止生长后形成的细胞壁层，主要成分是纤维素，还有少量半纤维素。次生壁存在于初生壁内侧，质地较硬。有的细胞次生壁较厚，在光学显微镜下可显现出不同的外、中、内三层。当次生壁增得很厚时，原生质体一般死亡，留下细胞壁围成的空腔，称为细胞腔。如图1-3所示。第一节植物细胞一、细胞的基本结构（二）细胞壁第一章天然药物学基础知识第一节植物细胞一、细胞的基本结构（二）细胞壁图1-3细胞壁的结构1.三层次生壁2.细胞腔3.胞间层4.初生壁虎克用自制显微镜发现的植物细胞，究竟是其哪一部分？实例分析第一章天然药物学基础知识2.纹孔和胞间连丝（1）纹孔：细胞壁次生增厚时，并不完全覆盖初生壁，在未增厚区域形成一些凹陷或中断部分称为纹孔。相邻两细胞的纹孔成对存在称为纹孔对（简称纹孔）。纹孔对中间隔着胞间层和初生壁合称纹孔膜。纹孔膜两侧无次生壁的部分称为纹孔腔，纹孔腔通往细胞腔的开口称为纹孔口。如图1-4所示。①单纹孔：纹孔腔呈圆形或扁圆形孔道，在光学显微镜下正面观察，纹孔口呈一个圆,如图1-4（a）所示。第一节植物细胞一、细胞的基本结构（二）细胞壁第一章天然药物学基础知识②具缘纹孔：纹孔腔周围的次生壁向细胞腔内呈拱架状隆起，形成纹孔的缘部，纹孔口的直径明显较小。在光学显微镜下正面观察，纹孔口和纹孔腔两者构成两个同心圆。一般的植物细胞其具缘纹孔均为两个同心圆，但松科、柏科等裸子植物的管胞，纹孔膜中央极度增厚，形成一种称为纹孔塞的特殊结构，在光学显微镜下正面观察，纹孔口、纹孔腔和纹孔塞三者构成三个同心圆。图1-4（b）。第一节植物细胞一、细胞的基本结构（二）细胞壁③半缘纹孔：由具缘纹孔和单纹孔组成的纹孔对。在光学显微镜下正面观察，纹孔口和纹孔腔两者构成两个同心圆。如图1-4（c）所示。第一章天然药物学基础知识第一节植物细胞一、细胞的基本结构（二）细胞壁（a）单纹孔（b）具缘纹孔（c）半缘纹孔图1－4纹孔的类型1.正面图2.切面图3.立体图第一章天然药物学基础知识2.纹孔和胞间连丝（2）胞间连丝：许多原生质细丝穿过纹孔膜使相邻细胞连接在一起，这种原生质细丝称为胞间连丝。胞间连丝通常不明显，但柿和马钱子种子的胚乳细胞，由于细胞壁厚，经染色处理后，在光学显微镜下可清楚地观察到胞间连丝。如图1-5所示。图1－5胞间连丝（柿种子胚乳细胞）第一节植物细胞一、细胞的基本结构（二）细胞壁第一章天然药物学基础知识第一节植物细胞一、细胞的基本结构（二）细胞壁3.细胞壁的特化细胞壁主要由纤维素构成，由于环境的影响和生理功能的不同，细胞壁中往往渗入了其他物质，而使细胞壁发生特化。（1）木质化：细胞壁内渗入了亲水性的木质素，木质化细胞壁加间苯三酚溶液和浓盐酸显樱红色或红紫色。（2）木栓化：细胞壁内渗入了亲脂性的木栓质，细胞壁不透水和气，木栓化细胞壁加苏丹Ⅲ溶液显红色。（3）角质化：表皮细胞与外界接触的细胞壁外覆盖了一层亲脂性的角质，形成无色透明的角质膜（角质层）。角质化细胞壁加苏丹Ⅲ溶液显红色。此外，还有粘液化及矿质化等。第一章天然药物学基础知识细胞后含物贮藏的营养物淀粉单粒淀粉复粒淀粉半复粒淀粉菊糖蛋白质油脂非营养物草酸钙晶体针晶簇晶方晶砂晶碳酸钙晶体柱晶第一节植物细胞二、细胞后含物第一章天然药物学基础知识（一）贮藏的营养物1.淀粉淀粉以淀粉粒形式存在，多贮藏于植物的根、地下茎和种子中。淀粉粒在白色体内聚积时，先形成脐点（核心），然后再围绕脐点一层一层地聚积淀粉，而最终形成淀粉粒。脐点位于淀粉粒的中间或偏于一侧，有颗粒状、分叉状、裂隙状、星状等。有的植物的淀粉粒，在光学显微镜下可看见围绕脐点有明暗相间的层纹，这是因为淀粉粒有直链淀粉和支链淀粉之分。在淀粉粒聚积时，直链淀粉和支链淀粉相互交替分层积聚，而直链淀粉比支链淀粉有更强的亲水性，二者遇水膨胀不一，从而在折光上显现出明暗的差异。淀粉粒有单粒淀粉、复粒淀粉和半复粒淀粉等三种。如图1-6所示。第一节植物细胞二、细胞后含物第一章天然药物学基础知识第一节植物细胞二、细胞后含物（a）马铃薯（b）姜（c）藕（d）葛（e）半夏（f）蕨（g）玉米图1－6各种淀粉粒（一）贮藏的营养物1.淀粉第一章天然药物学基础知识（1）单粒淀粉：每个淀粉粒有一个脐点，围绕脐点有自己的层纹。如马铃薯、姜等。（2）复粒淀粉：每个淀粉粒有两个或多个脐点，围绕每个脐点有自己的层纹。如马铃薯、半夏等。（3）半复粒淀粉：每个淀粉粒有两个或几个脐点，每个脐点除有围绕自己的层纹外，还有共同的层纹。如马铃薯。淀粉粒加稀碘溶液显蓝紫色。第一节植物细胞二、细胞后含物（一）贮藏的营养物1.淀粉菊糖易溶于水，不溶于酒精。把含有菊糖的材料浸入酒精一周后做成切片，置光学显微镜下在细胞内可见呈球形、半球形的菊糖结晶。如图1-7（a）所示。菊糖加10﹪α-萘酚乙醇溶液再加硫酸，显紫红色并溶解。第一章天然药物学基础知识第一节植物细胞二、细胞后含物（一）贮藏的营养物2.菊糖第一章天然药物学基础知识第一节植物细胞二、细胞后含物有结晶和无定形颗粒两种。结晶蛋白质常呈方形，有晶体和胶体的二重性，又称拟晶体。无定形蛋白质常有一层膜包裹，呈圆球形，特称糊粉粒。有的糊粉粒既有无定形颗粒又有拟晶体，成为一种比较复杂的形式。如图1-7（b）所示。蛋白质加碘溶液显暗黄色；加硫酸铜和苛性碱水溶液显紫红色。（一）贮藏的营养物3.蛋白质油脂是油和脂的总称，含能量最高而体积最小的营养物。在常温下呈液体的称为油，如菜油、芝麻油、花生油等；呈固体或半固体的称为脂，如柯柯豆脂、乌桕脂等。油脂常存在于植物种子的薄壁细胞内，以液体或固体的形式分散于细胞质中。如图1-7（c）所示。油脂加苏丹Ⅲ溶液显橙红色；加紫草试液显紫红色。第一章天然药物学基础知识第一节植物细胞二、细胞后含物（一）贮藏的营养物4.油脂（a）桔梗根（b）蓖麻胚乳细胞（c）椰子胚乳细胞图1－7贮藏的营养物1.菊糖2.糊粉粒3.油脂第一章天然药物学基础知识第一节植物细胞二、细胞后含物（一）贮藏的营养物第一章天然药物学基础知识第一节植物细胞二、细胞后含物（二）非营养物植物在代谢过程中产生的草酸与钙结合而成的晶体。如图1－8所示。（1）针晶（2）簇晶（3）方晶（4）砂晶（5）柱晶1.草酸钙晶体（a）针晶束（b）簇晶（半夏块茎）（大黄根茎）（c）方晶（d）砂晶（e）柱晶（甘草根）（颠茄根）（射干根茎）图1－8草酸钙晶体（二）非营养物第一章天然药物学基础知识第一节植物细胞二、细胞后含物1.草酸钙晶体（二）非营养物第一章天然药物学基础知识第一节植物细胞二、细胞后含物晶体一端与细胞壁相连，另一端悬于细胞腔内，状如一串悬垂的葡萄，称钟乳体。如图1-9所示。碳酸钙晶体遇醋酸溶解，并放出二氧化碳，而草酸钙晶体则不溶，由此可鉴别。2.碳酸钙晶体（a）无花果叶内的钟乳体（b）穿心莲叶内的钟乳体（切面图）（表面图）图1-9碳酸钙晶体1.表皮和皮下层2.栅栏组织3.钟乳体（二）非营养物第一章天然药物学基础知识第一节植物细胞二、细胞后含物2.碳酸钙晶体