河医大药用植物学讲义01药用植物的器官和显微结构1植物细胞.docx

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1、药用植物学讲义上篇药用植物的器官和显微结构第一章植物细胞一、细胞的发现及其意义细胞是生物体的形态结构和生命活动的基本单位。在光学显微镜下可分辨的结构称为显微结构，在电子显微镜下分辨出的结构称为超微结构。右图为英国光学仪器修理师虎克(Roberthooke)用自制显微镜观察到的细胞，其实为植物的细胞壁和空腔。二、细胞生命活动的物质基础是原生质原生质是构成生活细胞的生活物质，是细胞结构和生命活动的物质基础。组成原生质的主要化学物质有：1无机物含量最大的是水，可占细胞全重的60-90%,其它有气体、无机盐以及多种呈离子状态的元素，如铁、铜、锌、锦、镁、钙、钾、钠、氯等。2.有机物蛋白质、核酸、脂类和

2、糖类。原生质是具有一定粘度的、半透明的、不均一的亲水胶体,具有新陈代谢的生命特征。三、植物细胞的形状与大小植物细胞的形态和功能相统一，其形状和大小取决于细胞的遗传，各种细胞形状不同，大小差异很大。四、植物细胞的结构与功能植物细胞的基本结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核四个部分，其中的细胞膜、细胞质和细胞核总称原生质体。细胞膜细胞质与细胞壁毗邻的一层薄膜称为细胞膜或质膜，其基本成分为磷脂和蛋白质。在电子显微镜下看到的细胞膜呈暗亮暗三层，中间的亮层为磷脂双分子层的疏水尾部，两侧暗层为蛋白质分子层和磷脂双分子层的亲水头部。这样的一种膜结构称为单位膜。细胞膜具有选择透性，能控制细胞内外的物质交换，

3、调节物质运输，并有细胞识别等功能。细胞质及其细胞器细胞质是细胞膜以内，细胞核以外的原生质，包括胞基质和细胞器。1胞基质是无色半透明的胶体物质，能为细胞器提供所需的离子环境，并进行某些生化反应。胞基质在细胞内经常流动，这种现象称为胞质运动，是细胞生命活动的表现。2.细胞器是细胞内具有特定形态结构和功能的亚细胞结构。植物细胞的主要细胞器有：可在光学显微镜下观察到的质体（包括叶绿体、有色体和白色体）、线粒体、液泡和必须在电镜下才能观察到的核糖体、内质网、高尔基体、溶酶体、圆球体、微体、微管和微丝等。在结构上，质体和线粒体具有双层膜结构，内质网、高尔基体、溶酶体、圆球体、微体、液泡具有单层膜结构，核糖

4、体、微管和微丝为无膜结构，它们内部的超微结构则各不相同。细胞器各有特定的功能：质体为绿色真核植物所特有的细胞器。质体有双层膜结构，内部为片层系统和液态基质。叶绿体具有复杂的超微结构：外被双层膜，内部的液态基质中密布基粒。基粒由类囊体（基粒片层）堆叠而成，并由基质类囊体连接成一个系统，类囊体是单层膜围成的，膜上结合有光合色素。质体的功能是合成和积累同化产物（叶绿体进行光合作用，白色体积累淀粉、脂肪和蛋白质，有色体积累脂类和类胡萝卜素）。线粒体是进行有氧呼吸的场所。其超微结构外为双层膜,内膜内折形成崎，崎之间充满液态基质。内膜、崎及基质中均含有与呼吸作用有关的酶类。核糖体是外表无膜的微小细胞器，由

5、两个亚单位组成，其化学成分约有60%核糖核酸和40%蛋白质。核糖体是合成蛋白质的场所，常几个到几十个与信使RNA分子结合成多聚核糖体。内质网是由单层膜围成的管状或片状结构，在细胞基质中成立体网状结构。有糙面内质网（表面附有核糖体）和滑面内质网（表面无核糖体附着）两种类型。内质网的功能有多种:起支持细胞的作用，同时分隔细胞质使之区域化。可合成、包装、运输某些代谢产物。可分泌出内质网小泡进而发育成其它种类的细胞器（如高尔基体、圆球体、液泡等）。高尔基体是多个由单层膜围成的扁平小囊堆叠形成的细胞器。高尔基体可合成纤维素、半纤维素等多糖物质，参与细胞壁的形成，并具有分泌作用，可分泌粘液、树脂等。溶酶体

6、由单层膜围成的小泡状细胞器,含有多种水解酶,以酸性磷酸酶为特有酶。溶酶体具有消化作用，可分解生物大分子。圆球体由单层膜围成的球状小体，内含脂肪酶，可积累脂肪（在一定条件下也可分解脂肪）。微体是由单层膜围成的细胞器，其功能与其所含酶类有关：过氧化物酶体参与光呼吸；乙醛酸循环体能将脂肪分解成糖。液泡液泡是由单层膜围成充满复杂水溶液的细胞器。在幼嫩细胞中，液泡数量多而体积小，在成熟细胞中，液泡中液泡常合并为几个大液泡，甚至形成一个中央大液泡，形成大液泡是植物细胞的显著特征之一。液泡膜是具有选择透性的膜；内含的水溶液称为细胞液，除含大量的水外，尚有多种有机酸、生物碱、无机盐、花青素等等物质。花青素可使

7、花、果实等器官呈现红、蓝、紫色，随细胞液的酸碱度不同而发生变化,酸性时呈红色,碱性时呈蓝色，中性时呈紫色。液泡具有贮藏、消俗口调节渗透的作用。(IO)微管和微丝微管是由微管蛋白(和球状蛋白)组成的中空长管，外表无膜。细胞有丝分裂时，由微管构成纺锤丝；微管还影响细胞壁的生长和分化；微管与直径更小的微丝和中间纤维构成细胞骨架，起支持细胞的作用。微丝是比微管更细的纤维，直径5-8nm,由类似于肌动蛋白和肌球蛋白的蛋白质构成，有收缩功能，故与细胞内物质运输和原生质流动有关。细胞核细胞核是细胞中最显著的结构，常圆球状。细胞核由核膜、核仁、核质三部分组成。核膜为双层膜，两层膜在许多地方愈合形成核孔，是核与

8、细胞质之间物质交换的通道。外膜外表常附着有核糖体,并可与糙面内质网相连。核仁是核内1几个折光更强的匀质小球体，外表无膜。核仁的主要功能是合成核糖体RNA0核质是核仁以外,核膜以内的原生质。核质可分为核液和染色质两部分。核液是细胞核内的基质，染色质和核仁悬浮其中。染色质是由DNA.组蛋白、非组蛋白和少量RNA组成的复合体在细胞分裂间期时呈细丝状，有丝分裂时则螺旋化成为染色体。细胞核是遗传物质贮存和复制的主要场所，其主要功能是控制蛋白质的合成，控制细胞的生长、发育和遗传。细胞壁细胞壁是植物细胞特有的结构，是原生质体外围的一层有一定硬度和弹性的固体结构，起维持细胞形状、保护原生质体、支持器官等作用，

9、并与植物的吸收、蒸腾、运输和分泌等有很大关系。1.细胞壁的分层和化学组成细胞壁大体可分为胞间层、初生壁和次生壁三个层次。胞间层是细胞分裂产生新细胞时形成的，是相邻细胞共有的一层薄膜，其主要成分是果胶质，其特性是柔软和胶粘，并有可塑性。因此胞间层在细胞间可起缓冲作用。初生壁是在细胞生长过程中形成的细胞壁层次,主要成分是纤维素、半纤维素和果胶质，通常较薄、柔软而有弹性，能随细胞生长而扩展。次生壁是细胞体积停止增大后加在初生壁内表面形成的壁层，其主要成分为纤维素和半纤维素，并常有木质素、木栓质等物质填充其中。2.纹孑侨口胞间连丝多细胞植物体通过纹孑侨口胞间连丝紧密联系成统一体。在初生壁上有些较薄的凹

10、洼区域称为初生纹孔场。在次生壁上不加厚的凹陷部分称为纹孔，纹孔腔呈圆筒状的称为单纹孔，纹孔腔呈圆锥状而边缘向细胞内隆起的称为具缘纹孔。相邻细胞的纹孔通常成对存在。胞间连丝是穿过胞间层和初生壁连接相邻细胞的原生质体的细胞质细丝，在细胞间起着物质运输、传递刺激及控制细胞分化的作用。3.细胞壁的特化植物细胞由于生理上的分工，细胞壁会发生性质的变化，使细胞壁完成一定的功能。常见的有：木化细胞壁渗入木质素,使细胞壁坚硬,起支持作用，如纤维、管胞等。角化细胞壁渗入角质（脂类物质），并常在细胞壁外堆积形成角质层，可降低蒸腾从而起保护作用。栓化细胞壁渗入木栓质（脂类物质），使细胞壁不透水、不透气，起保护作用。

11、矿化细胞壁渗入二氧化硅等物质，使细胞壁坚硬粗糙，增加抗性。粘液化细胞壁中果胶质和纤维素变成粘液或树胶的一种变化。（五）原核细胞和真核细胞具有细胞核和各种细胞器分化的细胞称为真核细胞。没有真正的细胞核和细胞器分化的细胞称为原核细胞。五、植物细胞的后含物后含物是细胞中不参与原生质组成的代谢中间产物、废物和贮藏物质等的总称。最重要的后含物是贮藏营养物质淀粉、脂肪和蛋白质。废物中常见的是各种晶体。淀粉淀粉呈颗粒状，有脐和轮纹。不同植物的淀粉粒有不同的形态，可作为商品检验、生药鉴定的依据。淀粉粒遇碘呈蓝到紫色反应。U）蛋白质贮藏蛋白质常以糊粉粒的形式存在于细胞质中，遇碘呈黄色反应。脂肪和油油和脂肪常大量

12、存在于种子和果实的细胞中，常呈小油滴或固体状。在常温下呈液体的称为油，呈固体的称为脂肪。脂肪和油遇苏丹-In呈橙红色反应。六、植物细胞的繁殖细胞繁殖主要以分裂方式进行，分裂方式有：有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。有丝分裂是体细胞增多的主要分裂方式。分裂过程可分为前期、中期、后期、末期四个时期。前期是染色质细丝螺旋化成为染色体出现的时期，染色体在细胞间期已进行了复制，每条染色体由两条染色单体组成，以着丝点相连系。中期是染色体排列在细胞赤道面，纺锤体形成的时期。后期是着丝点分开，染色单体分离成为子染色体并向两极移动的时期。末期是子染色体到达两极并解旋，回复到间期状态，子细胞核形成和胞质分裂的时期。经过一次有丝分裂，一个母细胞分裂为两个子细胞，每个细胞的染色体数目与母细胞的相同。无丝分裂也称直接分裂，没有纺锤丝出现，分裂过程简单、快速，常见方式为横缢、出芽、碎裂等。七、植物细胞的生长与分化细胞生长指细胞体积和重量的增加。细胞分化指细胞形态和功能特化，变成彼此互异的过程。