药用植物学课件yyzwx-2植物的细胞.ppt

第一章植物的细胞 细胞大小不一 形状结构各异 但一般皆极其细小 m 在多数情况下 只能用倍数极大的放大镜 也就是显微镜 才能察清其构造 细胞是构成植物体的基本单位 单细胞植物是由一个细胞构成的个体 一切生命活动都是在这一细胞内完成的 多细胞的植物 特别是由多细胞所构成的高等植物 其生命活动则往往是在众多的细胞已分化形成的不同组织 并由多种组织构成的器官所成复杂有机体来进行的 第一节植物细胞的基本构造第二节植物细胞的分裂 第一节植物细胞的基本构造 植物不论其形状大小如何 就其内部构造来说 都是由细胞 cell 构成的 细胞大小不一 形状结构各异 但一般皆极其细小 在多数情况下 只能用显微镜才能察清其构造 在显微镜下 一个典型的植物细胞 通常具有细胞壁 原生质体 细胞后含物及生理活性物质的构造 典型的植物细胞的构造图 1 细胞壁2 叶绿体3 晶体4 细胞质5 液泡6 线粒体7 纹孔8 细胞核9 核仁10 核质11 细胞间隙 细胞核质体 叶绿体 有色体 白色体线粒体高尔基体核糖体溶酶体 贮藏的营养物质 淀粉 蛋白质 脂肪和脂肪油液泡 细胞液及其内含物 细胞器 细胞质 后含物 生理活性物质 酶 维生素 植物激素 杀菌剂等 原生质体 细胞后含物和生理活性物质 细胞壁 典型的植物细胞 细胞壁为原生质体分化出的纤维素 半纤维素在外形成的一层具有一定结构 巩固性和弹性的可透性膜 这一可透性膜称为初生壁 各细胞具有各自的细胞壁 细胞壁与细胞壁之间为胞间层 此层中有类似果胶质的细胞间质沉积 并将各别的细胞团聚成为多细胞的植物有机体 在这里需要特别提出的是 细胞壁的形状 大小 结构常随所处组织部位作用而有不同 这种变化称为细胞壁的特化 其特化增厚所成的细胞壁部份则称为次生壁 一 细胞壁 一 细胞壁的分层 1 细胞腔2 三层次生壁3 中胶层4 初生壁 二 纹孔和胞间连丝1 纹孔 因植物细胞的次生壁某些地方不均匀加厚而形成空隙 纹孔有利于细胞间物质的交换 相邻的细胞其壁上的纹孔常成对的相互衔接 称为纹孔对 纹孔之间的复合中层称为纹孔膜 纹孔在细胞壁上的开口 称纹孔口 纹孔可分为单纹孔 具缘纹孔和半缘纹孔 1 单纹孔 在细胞壁上的未加厚部分呈单纯的孔状 只是一个圆柱形的通道 单纹孔 2 具缘纹孔 又称重纹孔 纹孔边缘的次生壁向细胞腔内呈架拱状隆起 形成一个扁圆形的纹孔腔 隆起的顶端有一圆形或长形的纹孔口 在一些植物中其纹孔腔内的复合中层上也形成加厚的纹孔塞 因此这种纹孔在显微镜下从正面看有三个同心圆 外圈是纹孔腔的边缘 中圈是纹孔塞的边缘 内圈是纹孔口的边缘 纹孔塞有调节水流的作用 具缘纹孔 3 半缘纹孔 纹孔对中一边为单纹孔 一边为具缘纹孔 2 胞间连丝plasmodesmata细胞间有许多纤细的原生质丝穿过初生壁上微细孔眼彼此联系着 这种原生质丝称为胞间连丝 胞间连丝中有内质网连接相邻细胞的内质网系统 有利于保持细胞间在生理上的联系 例如 柿核 马钱子胚乳的细胞 柿核细胞的胞间连丝 三 细胞壁的特化 细胞壁主要是由纤维素构成的 但是由于环境的影响 生理功能的不同 细胞壁常掺入其它物质 使细胞壁发生特化 常见的有以下几种 1 木质化2 木栓化3 角质化4 粘液化5 矿质化 植物细胞内还有一些更细微的细胞器和构造 只有在电子显微镜下才能观察到 比如内质网 高尔基体 核糖体 溶酶体及微管 微丝等 它们都有一定的形态结构 并且在细胞中也发挥着重要的生理作用 三 细胞壁的特化1 木质化lignification 1 形成 细胞壁在附加生长时增加了较多的木质素 2 作用 增加了植物细胞群和组织尖的支撑能力 3 鉴别 间苯三酚 浓盐酸 红色或紫红色 例 导管 木纤维 石细胞 甘草的导管和纤维 肉桂的纤维和石细胞 2 木栓化suberzation 1 形成 细胞壁内增加了脂肪性的木栓质 2 作用 保护植物内部组织 3 特点 细胞壁不透气 不透水 使细胞内原生质体与周围环境隔绝而坏死 4 鉴别 苏丹 试液 红色 例 树干外面的褐色外层树皮 3 角质化cutinization形成 脂肪性角质除了填充细胞壁外 常在茎或叶等的表皮外侧形成一层角质层 作用 防止水分过度蒸发 防止虫类和微生物的侵害 鉴别 苏丹 试液 桔红色 例 蓖麻的种子 甘蔗的茎皮 女贞叶表皮角质化 4 粘液质化mucilagization 1 形成 细胞壁中的纤维素和果胶质等成分发生变化而形成粘液 2 特点 粘液质化形成的粘液在细胞的表面常成固体状态 吸水膨胀后成粘滞状态 3 鉴别 钌红试剂 红色 玫红酸钠醇试剂 玫瑰红色 例 车前子 亚麻子的表皮细胞中 5 矿质化mineralization 1 特点 细胞壁中含有硅质或钙质等 2 作用 增加了植物的机械支持能力 3 鉴别 硅质能溶于氟化氢 但不溶于醋酸或浓硫酸 区别于碳酸钙和草酸钙 例 禾本科植物的茎和叶 木贼茎和硅藻的细胞壁内含有大量硅质 原生质体 protoplast 为细胞具有生命活力的最主要部份 其组成为蛋白质和类脂质所形成的一种胶体 因此能被碘试液染成黄色 由于其作用 浓稠度及组分上的差异 主要包括细胞质 细胞核 质体 线粒体以及细胞后含物和生理活性物质等 一 细胞质细胞质 cytoplasm 为原生质体中的半流体液相部份 通常充斥于整个细胞内 或紧贴于细胞内侧壁四周 细胞质与其外部液体间存在着渗透作用 植物吸收水分主要靠根部的根毛细胞 二 原生质体 细胞核 nucleus 为悬浮于细胞质中呈球形或扁球形的浓稠部份 系细胞生理和生命活动的中心 由外而内 有核膜 nuclearenvelope 核液 neuclearsap 核仁 neucleolus 其中核仁是细胞核中最浓稠的部份 是植物遗传物质最集中的地方 细胞核是植物进行染色体分裂的地方 植物的生长是依靠细胞数量的增加和细胞体积的增大来实现的 植物细胞以分裂的方式进行繁殖 细胞分裂的方式通常有 有丝分裂 无丝分裂和减数分裂三种 二 细胞核 质体 plastid 为悬浮于细胞质中的较浓稠部份 但数目很多且远较细胞核为细小 最原始的质体 呈细线状或细粒状 所以又称为线粒体 chondrio some 此种线粒体 由于外界环境因素的影响 及本身作用的不同 先后积贮了大量的酶或不同的色素 而转变成为不同种类的质体 常见的有白色体 叶绿体和有色体 三 质体 质体的种类 1 叶绿体 天竺葵叶 2 白色体 紫鸭跖草 3 有色体 胡萝卜根 白色体 leucoplast 最小的质体 通常呈圆形 椭圆形或其它形状的无色小颗粒 又分合成淀粉的淀粉形成体 合成蛋白质的蛋白质体和合成脂肪及脂肪油的造油体 多见于块根或块茎细胞中 叶绿体 chloroplast 多为球形或卵形的绿色颗粒状 叶绿体含有的色素有4种 即叶绿素A 叶绿素B 胡萝卜素和叶黄素 由于其呈明显的绿色 故在显微镜下极易识别 主要存在于植物的叶中 也存在于幼茎及幼果中 有色体 chromoplasts 为胡萝卜 黄色素等其它色素沉积于白色体上形成 多呈短针状 圆形 颗粒状或杆形 有色体常为橙黄 橙红等颜色 通常在花 果实和根成熟时大量出现 为植物种子传播的一种适应方式 在一定的条件下 白色体 叶绿体和有色体可以相互转化 如许多果实由白色到绿 再由绿转红 胡萝卜的根由橙色转为绿色 马铃薯块茎由白色转为绿色等 植物体所呈现的颜色不完全都是有色体的缘故 其中有许多颜色与细胞液中水溶性色素有关 有色体与色素的区别 有色体是质体 是一种细胞器 具有一定的形状和结构 存在于细胞质中 主要是黄色 橙红色或橙色 而色素常溶解于细胞液中 呈均匀状态 主要是红色 蓝色或紫色 如花青素 细胞中除含有生命的原生质体外 尚有许多非生命的物质 它们都是细胞新陈代谢过程中的产物 一类是后含物 另一类是生理活性物质 三 细胞后含物及生理活性物质 在细胞质内含有一个或数个盛着液体的小腔 称为液泡 液泡中的液体称为细胞液 是细胞新陈代谢过程中产生的各种产物的混合液 如糖类 氨基酸 甙类 生物碱 挥发油 晶体 色素等 常为药用植物具有治疗作用的有效成份 这些新陈代谢的产物 因多数存在于细胞内 所以又称为细胞内含物或细胞后含物 所谓细胞后含物一般是指细胞原生质体在代谢过程中产生的非生命物质 一 细胞后含物 一 草酸钙结晶体草酸钙结晶体 系植物在无机盐代射过程中所形成的一些废弃的 结晶性产物 多存在于液泡里 其形成可减少过多的酸对植物的毒害 常见的草酸钙晶体有簇晶 砂晶 块晶 棱晶 针晶以及由针状结晶集合而成的针晶束 raphides 1 簇晶 大黄根茎 2 针晶 半夏块茎 3 方晶 甘草 4 砂晶 颠茄根 5 棱形及菱形晶体 买麻藤 草酸钙结晶calciumoxalatecrystal 被认为有解毒作用 即对植物有毒害作用的多量草酸被钙中和 常为无色透明的结晶 并以不同的形态分布于细胞液中 一种植物一般只能见到一种形态 少数植物能见到几种形态的结晶 不同的植物体所含的草酸钙晶体大小和形状不同 类型 主要形状有单晶 针晶 簇晶 砂晶 柱晶 鉴别 不溶于醋酸 但遇20 硫酸溶解并形成硫酸钙针状结晶析出 图甘草的草酸钙方晶 方晶 纤维束 图草酸钙针晶 天麻块茎 草酸钙簇晶 大黄根茎 草酸钙砂晶 牛膝根 草酸钙柱晶 射干根茎 碳酸钙钟乳体 calciumcarbonatecystolith 碳酸钙沉积物多存在于植物表皮细胞或毛茸中 常呈钟乳状或其它不规则形状 如 穿心莲叶片细胞中的碳酸钙钟乳体 二 碳酸钙钟乳体 无花果叶内的钟乳体 切面观1 表皮及皮下2 栅栏组织3 钟乳体和细胞腔 表面观 多存在于植物叶的表层细胞中 其中一端与细胞壁相连 形如一串悬垂的葡萄 形成钟乳体 存在于爵床科 桑科 荨麻科等植物体中 如穿心莲叶 无花果叶 大麻叶等的表层细胞中 鉴别 碳酸钙结晶加醋酸则溶解并放出二氧化碳气泡 区别于草酸钙结晶 碳酸钙结晶calciumcarbonatecrystal 淀粉粒为绝大多数植物光合作用所形成糖的一种积贮形式 糖类在造粉体上酶的作用下 并以一个中心渐次沉积成为淀粉的粒状物 这个中心称为脐点 而渐次沉积所形成的同心性或偏心性纹理 则称为层纹 如 马铃薯块茎细胞中的淀粉粒 淀粉粒的形状 大小 脐点与层纹是否显著 以及彼此间的复合状况 皆随种属而有所不同 常见的有单粒淀粉 半复粒淀粉 复粒淀粉 三 淀粉粒 鉴别 含有直链淀粉的淀粉粒遇稀碘液显蓝紫色 支链淀粉则显紫红色 图淀粉粒1 2 3为山药的淀粉粒 三角状卵圆形或矩圆形 脐点短缝状和人字形 4 5为绞股蓝的淀粉粒 4单粒不规则椭圆形 5为复粒 菊糖 inulin 为淀粉的异构体 为菊科 桔梗科 龙胆科等类植物中的一些种属糖类积贮的另一种形式 由于菊糖溶于水 在新鲜植物体细胞中 不能直接看到菊糖 但在干燥后 菊糖则极易结晶析出 如切片后迅速以水装片置显微镜下进行观察 则可见到正处于溶解状态的结晶 四 菊糖 为此 可把观察材料放在乙醇中浸渍数天 使之结晶析出 然后以甘油装片进行显微观察 这样 就很易看到球状 半球状或扇状或由数个辐射瓣组成的菊糖结晶 五 油脂及类脂化合物这类物质皆不溶于水 在显微镜下 以油滴状态存在 并广泛存在于植物种子细胞中 由于其常呈球形 具强烈折光性 能被油溶性染料 如 苏丹 酒精溶液 染色 所以极易在显微镜下为人们所识别 脂肪是贮藏营养物质中最为经济的形式 在氧化时能放出较多的能量 有些树干的薄壁细胞中贮藏的淀粉 往往在冬季转化为脂肪 这样可以贮藏更多的能量 而在次年春天再将脂肪转化为淀粉 糊粉粒 aleuronggrain 主要分布于植物的种子中 常与油脂类物质并存 为植物蛋白质的一种积贮形式 一个典型的糊粉粒的形态结构 即由蛋白质结晶体 crystalprotein 蛋白质球晶体 sphaeroidprotein 和无定形蛋白质 amorphousprotein 所构成 但是 在大多数情况下 多呈细小结晶或无定形粒状 并密集充斥于细胞中 如 玉蜀黍种子中的糊粉粒 由于蛋白质遇碘呈黄色 如加入碘甘油溶液 不但糊粉粒各部更加清晰 同时可进一步确证糊粉粒为蛋白质组成 糊粉粒和淀粉粒常在同一细胞中互相混杂 六 糊粉粒 豌豆的子叶细胞1 细胞壁2 糊粉粒3 淀粉粒4 细胞间隙 小麦颍果外部的构造1 果皮2 种皮3 糊粉层4 胚乳细胞 篦麻的胚乳细胞1 糊粉粒2 蛋白质晶体3 基质4 球晶体 粘液 mucilage 多含于单子叶植物及锦葵目等类植物地下部份的一些细胞中 常为一折光性较强的粘稠状液体 无特定形状 它也是植物体糖类的一种积贮形式 常与草酸钙针晶束同时并存 七 粘液 草酸钙结晶体 碳酸钙钟乳体 淀粉粒 菊糖 油脂及类脂化合物 糊粉粒 粘液皆是一些显微镜下常见的一些有形而有鉴别意义的植物细胞内含物 生理活性物质是一类能对细胞内的生化反应和生理活动起调节作用的物质 它们虽然含量很少 但对植物的生命活动却起着非常重要的作用 1 酶是一种复杂的蛋白质 在植物生命活动中 酶占有极其重要的地位 无论是植物的呼吸 生长 繁殖以及营养物质的合成 分解都必须依靠酶的作用才能完成 酶的种类很多 各有其专属性 如淀粉酶只能将淀粉转化为糖 脂肪酶可将脂肪分解为脂肪酸和甘油等 二 生理活性物质 2 维生素是一类重要的有机物质 常参与酶的形成 对植物的生长 呼吸和物质代谢具有调节作用 3 植物激素是植物细胞原生质体产生的一类复杂的调节代谢的有机物 其量虽微 却对生理过程如细胞分裂和繁殖等产生显著的作用 使用植物激素 掌握适宜浓度甚为重要 一般低浓度能促进生长 高浓度能抑制生长 甚至杀死植物 4 抗生素和植物杀菌剂抗生素是由微生物 如菌类物质 产生的一类能杀死或抑制某些微生物生长的物质 如青霉素 链霉素 土霉素等 高等植物如葱 蒜 辣椒 萝卜等也能产生杀菌的物质 称为植物杀菌素 返回到植物的细胞与分裂 第二节植物细胞的分裂 植物的生长是依靠细胞数量的增加和细胞体积的增大来实现的 植物细胞以分裂的方式进行繁殖 细胞的分裂主要有两个方面的作用 一是增加体细胞的数量 二是形成生殖细胞 繁衍后代 细胞分裂的方式通常有三种 无丝分裂 有丝分裂 减数分裂 无丝分裂是一种较为简单的细胞分裂方式 在细胞分裂时看不到染色体和纺锤丝的形成过程 因此叫无丝分裂 无丝分裂的结果 1个母细胞形成两个子细胞 一 无丝分裂 现代研究证明 无丝分裂不仅在低等植物中普遍存在 而且在高等植物中尤其是生长迅速的地方 如愈伤组织 不定芽 不定根的产生以及胚乳的形成 无丝分裂更是普遍 二 有丝分裂有丝分裂是体细胞分裂最普遍的形式 在植物根尖和茎尖等生长特别旺盛的部位 细胞经常进行着有丝分裂 1 未开始分裂的细胞 2 4 前期 5 中期6 7 后期8 末期9 子细胞形成 减数分裂常是只发生于有性生殖形成生殖细胞 即产生配子的一种分裂方式 它是母细胞接连进行2次与有丝分裂相似的细胞分裂 但是染色体只分裂一次 结果形成4个子细胞 每个子细胞的染色体数目比母细胞的减少一半 成为单倍染色体 N 因此称为减数分裂 三 减数分裂 静止的花粉母细胞 2 3 第一次分裂前期 第一次分裂的中期 第一次分裂的后期 第一次分裂的末期 第二次分裂的中期 第二次分裂的后期 第二次分裂的末期 第二次分裂的末期 花粉母细胞的减数分裂图解 染色体是由DNA和蛋白质组成 由于染色体的中心是DNA 因而常把DNA当作染色体的同义语 DNA是细胞的主要遗传物质 其主要组成是四种核苷酸即为腺嘌呤脱氧核苷酸 dAMP 胸腺嘧啶脱氧核苷酸 dTMP 鸟嘧啶脱氧核苷酸 dGMP 胞嘧啶脱氧核苷酸 dCMP 构成双螺旋结构的大分子 DNA双链分子的重要特点 是在细胞中能够精确的自我复制 核苷酸的序列是细胞的遗传信息携带者 遗传信息可以通过复制和表达传递给子细胞中