一、课程导入
我国是世界上应用植物种类较为丰富,较早应用的国家之一
全国记载383科,2313属,11020种植物入药,约占中药总数的87%。中药及天然药物中的绝大部分来源于植物。
药用植物:凡可治疗、预防疾病和对人体具有保健功能的植物称为药用植物
药用植物学(Pharmaceutical botany):利用植物学知识、方法来研究和应用药用植物的一门学科。研究它的形态、结构、生理功能、分类鉴定、资源开发和合理利用等内容
二、药用植物学研究的内容和任务
鉴定来自于植物的生药基源,以确保药材来源的准确性和有效性
资源的调查与文献考证,合理利用与保护药用植物资源
根据植物亲缘关系与新技术,寻找扩大新药源
三、药用植物学发展简史
《神农本草经》 东汉 药物365种
《本草经集注》南北朝陶弘景730
《新修本草》唐代李绩、苏敬等844
《证类本草》宋唐慎微 1746
《本草纲目》明李时珍 52卷200万字药物1892种
《本草纲目拾遗》清赵学敏 821种 对《本草纲目》的补充
1857年植物学传入中国,1936年韩士淑编译《药用植物学》,我们自己国家编著的《药用植物学》是在1948年8月由李承祜教授出版
§植物细胞
一、植物细胞的形态和基本结构
(一)植物细胞的发现和细胞学说
1、植物细胞的发现
1665年,英国学者胡克用自制的复式显微镜观察木栓切片,发现了许多像蜂窝状的小室,称为细胞(cell)
1667年,荷兰科学家列文·胡克发现了生活的细胞
2、细胞学说
1839年德国植物学家施莱登和德国动物学家施旺几乎同时得出结论:一切有机体,从简单的单细胞生物到复杂的多细胞生物都是由细胞构成的。细胞是构成有机体的基本单元也是生命活动的基本单元
(二)植物细胞的形态及基本结构
1、植物细胞的形状与大小
形状:多细胞的植物体,由于细胞间的相互挤压或由于存在与不同的部位、执行不同的功能,因而细胞形状常为多边形或其他形状。单细胞的植物体,细胞呈球状或椭球状
大小:植物细胞的直径大多在10——100μm之间
2、植物细胞的基本结构
一个典型的植物细胞是由外面坚韧的细胞壁、壁内的原生质体和原生质的代谢产物后含物构成
显微结构(microscopic structure):在光学显微镜下看到的结构(光镜的分辨极限大于0.2μm,放大倍数小于1600倍)
超微结构(ultramicroscopic structure)或亚显微结构(submicroscopic structure):在电子显微镜下看到的结构(电镜的分辨0.1——0.2nm,放大倍数可达几十万倍)
模式植物细胞:将各种植物细胞的主要构造集中在一个植物细胞里加以说明,这个植物细胞称为模式的植物细胞
(1)原生质体( protoplast)
是细胞内有生命物质的总称。包括细胞质、细胞核、细胞器等。是细胞的主要成分,细胞的一切代谢活动都在这里进行
① 细胞质:细胞质为半透明、半流动的基质。外有质膜
②细胞核nucleus:包括核膜、核仁、核液和染色质
③细胞器organelle
细胞内具有一定形态结构、组成和执行特定功能的微器官包括:
质体plastid(叶绿体:光合作用的场所、杂色体、白色条)(是植物细胞特有的特征之一)
线粒体mitochondrion:参与植物的呼吸作用,释放能量,是细胞物质氧化的中心。与细胞内的能量转换有关
液泡(vacuole):是植物细胞特有的特征之一
除上述外,含有一些亚显微结构:高尔基体、内质网、圆球体、溶酶体、核糖体、微体、微管、微丝等,它们均有特定的结构和功能
二、细胞壁(cell wall)
植物细胞壁是植物细胞特有的特征之一。细胞壁具有一定的硬度和弹性。
植物细胞由于它们的年龄和执行的功能不同,其细胞壁的成分和结构也不一致
(一)细胞壁的分层
1、细胞壁根据形成的先后和化学成分的不同分为三层:胞间层、初生壁、次生壁
胞间层(intercellular layer):位于细胞的最外面,是相邻两细胞的共有层(中层),主要由果胶质组成(果胶层)
初生壁(primary wall):位于果胶层的内方,一般薄而有弹性,由纤维素、半纤维素和果胶质组成
次生壁(secondary wall):位于初生壁的内侧,较坚硬,由纤维素、半纤维素及木质素、栓质素组成
2、纹孔(pit)及胞间连丝(plasmodesmata)
纹孔:次生壁在加厚的过程中并不是均匀增厚的,在很多地方留有没有加厚的区域,称为纹孔。相邻细胞壁其纹孔常在相同的地方成对地相互衔接,称纹孔对(pit pair)
纹孔类型:单纹孔、具缘纹孔和半缘纹孔
胞间连丝:细胞壁在生长时并不是均匀增厚的,在初生壁上具有一些明显的凹陷区域——初生纹孔场(primary pit field),分布着许多小孔,细胞的原生质丝穿过这些小孔与相邻细胞的原生质丝相连,这种原生质丝称为胞间连丝
(二)细胞壁的特化
植物细胞壁主要是纤维素、半纤维素、果胶质组成的。但是,由于环境影响,生理功能的不同,细胞壁常常沉积其他物质,是细胞壁的理化性质发生了变化
木质化:细胞壁在生长中增加了较多的木质素,壁变得坚硬牢固。木质化的细胞壁加入间苯三酚和浓硫酸,显红色
木栓化:细胞壁内增加了脂肪性的栓质,木栓质的细胞壁不透水和空气,细胞常常死亡。木栓化的细胞加苏丹Ⅲ试液显红色
角质化:细胞壁增加了脂肪性的角质。角质化的细胞壁加苏丹Ⅲ,显橘红色
矿质化:指细胞壁内增加了硅质和钙质,以增强植物的机械支持能力。硅质溶于氟化氢,但不溶于醋酸或浓硫酸(可区别于碳酸钙和草酸钙)
粘液化:指细胞壁中的纤维素或果胶质发生了变化而成为粘液。粘液化的细胞壁遇玫红酸钠醇显红色;遇辽红试剂显红色
三 、植物细胞后含物(ergastic substance)
植物细胞在新陈代谢中所产生的所有非生命物质的总称
(一)淀粉(starch)(C6H12O5)n
淀粉的形成过程:叶绿体(二氧化碳和水在光、叶绿素的条件下形成葡萄糖→葡萄糖转化为同化淀粉→同化淀粉分解为葡萄糖)→白色体(葡萄糖形成贮藏淀粉)
淀粉粒的形成过程:淀粉在积累时,先形成淀粉的核心-脐点(hilum),然后环绕这个脐点,淀粉由内向外沉淀,形成一定大小和形状的颗粒,即淀粉粒.
淀粉在沉淀时,直链淀粉与支链淀粉相互交替分层沉淀,形成淀粉粒的层纹(annular striation)
淀粉粒的类型: ①单粒(一个淀粉粒内只有一个脐点)②复粒(一个淀粉粒有两个以上的脐点,每个脐点都有各自的层纹)③半复粒(一个淀粉粒有2个以上的淀粉,每个脐点除各自的层纹外还有公共的层纹)
淀粉的鉴别:直链淀粉遇碘呈蓝紫色,支链淀粉遇碘呈紫红色
(二)菊糖(inulin)
是由果糖分子聚合而成,多含于菊科、龙胆科、桔梗科植物的根的细胞中
鉴别:遇α-萘酚-浓硫酸试液显紫红色而溶解
(三)蛋白质(protein)
贮藏的蛋白质化学性质稳定,以糊粉粒的形式贮藏于白色体或细胞质或液泡中
鉴别:遇碘呈暗黄色;遇硫酸铜加苛性碱水溶液显红色
(四)脂肪(fat)和脂肪油(fixed oil)
是脂肪和甘油结合而成的酯。存在于植物的各器官中,种子中尤为常见。
鉴别:遇苏丹Ⅲ显橙红色、红色和紫红色。遇锇酸呈黑色
(五)晶体(crystal)
1、草酸钙结晶(calcium oxalate crystal)
单晶(solitary crystal):又称方晶或块晶。呈正方形、菱形等。如甘草、黄柏等
簇晶(cluster crystal):呈多角形,有许多菱晶集合成。如大黄、人参等。
针晶(acicular crystal):两头尖的针状结晶,针晶在大多数细胞中成束存在,称为针晶束
柱晶(columnar crystal):长柱形,长度是直径的四倍以上。如射干、淫羊藿等
砂晶(micro-crystal):为细小的三角形、箭头形等不规则形。如颠茄、牛膝、地骨皮等
2、碳酸钙结晶(calcium carbonate crystal)
多存在于叶的表层细胞中,如一悬垂的葡萄,形成钟乳体
鉴别:碳酸钙结晶加醋酸则溶解并放出二氧化碳气泡,可与醋酸钙结晶区别
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