药用植物学课程要点

典型的植物细胞2015级药学业余班《药用植物学》上篇植物器官形态和显微结构第一章植物的细胞【目的要求】1、掌握植物细胞的显微构造2、熟悉可供显微鉴别的主要内含物和细胞壁的特化植物体是由细胞构成，细胞是构成植物体的基本单位。

单细胞植物（衣藻和某些菌类植物），其植物体只由一个细胞构成，植物的一切生命活动（生长，发育和繁殖等）都由一个细胞来完成。

在植物界中绝大多数为多细胞植物。

多细胞植物是由无数细胞所构成。

只是性状、大小不同而已，各类细胞在植物体中具有各自的功能和作用。

植物体中各类细胞虽然功能和作用不同，但相互间互相联系和紧密结合，协调一致，共同完成植物的生长发育等复杂的生命活动，充分体现了细胞在植物体中的整体性。

用显微镜所观察到的植物内部结构，称为植物的显微结构，计量单位为微米（um）。

但由于光学显微镜的放大倍数和分辨极限的局限（分辨极限为0.2um，放大倍数一般不超过1200倍），要观察植物内部更细微的结构，就必须借助电子显微镜，而在电子显微镜下观察到的植物更细微的结构，成为超微结构或亚微结构，计量单位为埃（A）（1um=10000A），电子显微镜的分辨极限为1.4A，放大倍数可超过100万倍。

第一节植物细胞的基本构造各种植物细胞的形态构造各有特点，同一个细胞在不同的发育阶段，其形态构造也有所变化，所以，我们不可能在一个细胞中同时观察到细胞的一切构造特征，为了便于学习和掌握细胞的结构，就将各种植物细胞的主要构造特征集中在一个细胞中加以说明，这个细胞称为模式植物细胞。

细胞质z原生质体V［细胞器（细胞核、质体、线粒体、高尔基体、核糖体、溶酶体）＜细胞后含物和生理活性物质细胞壁一、原生质体（protoplast）原生质体是细胞内有生命的物质的总称，是细胞的最主要部分，细胞的一切代谢活动都在这里进行。

（一）细胞质cytoplasm细胞质是指围绕着细胞核的原生质体的一种基质，位于细胞壁和细胞核之间，是原生质体的基本组成部分，也有人称其为原生质（狭义）。

其中分布着各种细胞器。

细胞质与细胞壁相接触的膜叫做细胞质膜（质膜），而与液泡相接触的膜叫做液泡膜。

（二）细胞器（organelle细胞器是细胞中具有一定形态结构和特定功能的微器官（拟器官）。

质体、线粒体、液泡、细胞核可在光学显微镜下观察到，其它细胞器则需用电子显微镜进行观察。

（1）质体（plastid ）质体是植物所特有的细胞器，在植物细胞中与碳水化合物的合成，贮藏有密切的关系。

质体由于形态、功能以及所含色素的不同，被分为叶绿体、有色体和白色体三种类型。

①叶绿体（chloroplast）叶绿体主要存在于植物体绿色部分的薄壁组织细胞中，如叶片，幼嫩的果实、茎、花柄、花萼等的皮层细胞。

②有色体（chromoplast）有色体常存在于植物体某些器官的有色部分，如花、果实和根中。

其形状通常呈杆状、针形、圆形或不规则形；所含成分为叶黄素和胡萝卜素，由于两种色素的比例不同，而所显现的颜色也不一样（黄色、橙色、橙红色）。

③白色体（leucoplast）白色体主要存在不暴光的储藏细胞的细胞核周围，是一种不含色素的质体，在细胞中通常呈圆形、椭圆形、纺锤形。

白色体的主要功能是：能合成贮藏淀粉的造粉体；合成脂肪和脂肪油的造油体；合成蛋白质的造蛋白体。

三种质体的关系叶绿体、有色体和白色体都是又前质体分化而来，在一定条件下三者可相互转化。

（2）线粒体（mitochondria ）线粒体是细胞中物质氧化中心，在氧化过程中进行能量转移，分解碳水化合物、脂肪和蛋白质等。

线粒体被称为细胞的“动力加工厂” 。

他能供应细胞中各种生理活动的能量，对物质的合成、盐类的积累等都起着重要的作用。

同时也是细胞中进行呼吸的主要场所。

（3）液泡（vacuole）液泡是植物细胞所特有的结构，也是一种细胞器。

液泡在幼小细胞中不明显，体积小，数量多分散在细胞质中，随着细胞的成熟（生长），小液泡逐渐增大，合并成几个或一个大液泡，可占整个细胞体积的90%。

液泡是有膜（液泡膜）围成的水样细胞隔间，其内含有细胞在新陈代谢过程中所产生的各种物质的混合液（细胞液）。

细胞液所含成分非常复杂，示植物器官、组织的不同而异。

主要成分除水分外，还有糖类、盐类、生物碱、苷、有机酸、单宁、色素、晶体等等。

其中不少成分具有强烈的生理活性，是中药的有效成分。

液泡在细胞中具有选择透性，具有调节渗透压、储藏和消化作用。

又是细胞质和其他细胞结构的水分源泉。

（5）细胞核（nucleus）细胞核是细胞内一个极重要的构造，与植物的遗传和生长发育有着密切的关系。

细胞核的结构：细胞核主要由核膜、核液、核仁、和染色质四个部分所构成。

1、核膜：核膜是分隔细胞质和细胞核的界膜。

（在某些植物细胞中细胞核外无明显界膜（核膜）包围，只有核物质集中的核区，由此我们称这类细胞为原核细胞，具有原核细胞的植物则称为原核生物（细菌和蓝藻类）；有明显核膜的细胞称为真核细胞，含真核细胞的植物称为真核生物。

在光学显微镜下观察，通常只能看到一层薄膜，在电子显微镜下观察可见双层结构的膜，核膜的组成成分是蛋白质和磷脂，核膜上由内外两层膜融合形成核孔。

核孔的启开关闭，可控制细胞核与细胞质间的物质交换，调节细胞代谢活动。

2、核液（质）：是核内没有明显结构的基质，主要成分是蛋白质、RNA 和多种酶。

核液中分布着核仁和染色质。

3、核仁：是细胞核中折光率较强的球状体，一个细胞核中通常有1~数个核仁。

主要成分为蛋白质和核糖核酸（RNA ）。

核仁是核内蛋白质合成的主要场所（产生核糖核蛋白体），此外核仁还能传递遗传信息。

4、染色质:染色质又称核质,是细胞核内易被碱性燃料（藏花红、甲基绿）着色的物质。

它主要是由DNA 和蛋白质组成的复合体，其中DNA 是遗传的主要物质基础，因此染色质与植物的遗传有重要的关系。

在细胞分裂期间，染色质呈网状结构，着色较浅，在细胞分裂期间，染色质逐渐螺旋扭曲形成又粗又短的棒状体，称为染色体(chromosome)。

各种生物的染色体数目、形状、大小各不相同，但对某一种生物来说，它们则是相对稳定的。

所以根据这一特点，在植物分类中，往往将染色体作为分类的依据。

二、细胞后含物和生理活性物质细胞中除具有生命的原生质外，还有很多非生命的物质，这些物质均为细胞代谢过程中的产物。

其中有些物质在医药中具有重要的价值，是中药中的主要有效成分，有些则是人类食物的来源。

(一)后含物( ergastic substamce) 后含物包括两类，即贮藏营养物质和废弃物质，通常存在于细胞质和液泡中。

后含物的形态，性质是中药鉴定的依据之一。

1、淀粉(starch)淀粉是植物细胞中仅次于纤维素的一种最丰富的碳水化合物，淀粉是由多分子葡萄糖脱水缩合而成，以淀粉粒的形式存在于植物器官中的薄壁细胞内。

淀粉粒的形成：淀粉粒是由造粉体积累贮藏淀粉所形成，淀粉在积累时，是先从一处开始形成淀粉的核心(脐点) ，然后环绕脐点继续积累，由于日昼贮积有所不同，贮积数量分布不均匀，从而形成许多亮暗相间的同心轮层(层纹) 。

层纹形成的影响因素一般认为是1、受温差和光照条件的影响。

2、直链淀粉和支链淀粉相互交替分层沉积的缘故。

(两种淀粉对水的亲和性的差异，遇水时其膨胀性不一样，而显示出折光性的差异) 淀粉粒的类型：淀粉粒可根据脐点和层纹的排列分为三种类型：单粒淀粉( simple starch grain )每一淀粉粒仅一核心(脐点) ，脐点外有许多层纹环绕。

复粒淀粉(compound starch grain )每一淀粉粒有两个或两个以上的脐点，每个脐点有各自的层纹半复粒淀粉 ( half compound starch grain )每一淀粉粒有两个或两个以上的脐点，各脐点有少数层纹环绕，同时还具有共同的层纹。

2、菊糖( inulin )菊糖是淀粉的异构体，由果糖分子缩合而成。

主要存在于菊科和桔梗科植物的根或地下茎的薄壁细胞中。

它能溶于水，不溶于乙醇。

显微镜下观察可见球状，半环状或扇形的结晶。

3、蛋白质( p rote i n )此类蛋白质为储藏蛋白质，是非活性，其性质比较稳定，它与构成原生质体的活性蛋白质不同，通常以糊粉粒的状态存在于细胞的各个部分，如液泡，细胞质，细胞核和质体中，呈无定形的小颗粒或结晶体。

种子的胚乳和子叶细胞中多内丰富的蛋白质。

4、晶体(crystal )晶体是植物代谢过程中所产生的废物，大多数为钙盐结晶，其中最常见的是草酸钙，少数为碳酸钙(分布在细胞液中)①草酸钙结晶(calciu n oxalate crystal )草酸钙结晶被认为具有解毒作用，它的存在可减少草酸对细胞的毒素。

草酸钙结晶常为无色透明或灰色，并以各种形状存在细胞液中。

方晶( solitary crystal )通常呈方形、菱形、长方形、八面体或十二面体，常单独存在。

如甘草、合欢、黄柏等。

针晶( acicular crystal )呈长针状，常成束状存在于细胞中(针晶束) ，也有的散在。

如麦冬、天麻、半夏、山药、苍术等。

簇晶( cluster crystal )由许多棱形结晶聚集而成一个多角形星状体。

如大黄、人参等。

砂晶( micro-crystal;crystal sand )晶体形状小，常呈三角形，箭头状或不规则形，常密集于细胞腔中。

如土牛膝、曼陀罗、颠茄、接骨木等。

柱晶( columnar crystal;stylsid )呈长柱状，常分散在细胞中。

如射干，鸭跖草等。

草酸钙晶体的形状、大小、随植物种类不同差异较大，有的植物只含一种形状，有的植物含有两种以上的形状。

因此，可作鉴定中药材的依据。

②碳酸钙结晶（calcium carbonate crystal ）碳酸钙结晶是细胞壁的特殊瘤状突起上聚集了大量的碳酸钙或少量的硅酸钙而形成的一种形似钟乳体的结晶体（钟乳体）。

通常分布于植物叶的表皮细胞内。

如桑科、爵床科、荨麻科等植物。

草酸钙晶体和碳酸钙晶体的检验：硫酸20%草酸钙晶体针状的碳酸钙结晶溶解醋酸草酸钙晶体不溶醋酸碳酸钙晶体----------------- 溶解+ CO才三、细胞壁细胞壁是包围在植物细胞原生质体外面的一层坚韧的外壳，由于细胞壁的存在，能使原生质的膨胀受到限制，在成熟时使细胞的大小和形状变为固定。

（一）细胞壁的分层细胞壁由于形成的先后及化学成分的不同，在结构上可显现出层次，可分为胞间层，初生壁和次生壁三层。

-胞间层（middle lamella ）又称中胶层或中层细胞壁• 初生壁（primary wall ）次生壁（secondary wall ）1、胞间层（中胶层）是在细胞分裂时，最早形成的分隔层，位于相邻细胞的初生壁之间，组成成分为果胶类物质。

果胶易被强酸，强碱或果胶酶溶解，而使细胞分离。