植物生理学植物体内有机物的代谢

第一节植物的初生代谢和次生代谢糖类、脂类、核酸和蛋白质等是初生代谢产物萜类、酚类和生物碱等是由糖类等有机物次生代谢衍生出来的物质，成为次生代谢产物，贮存在夜泡或细胞壁中，是代谢的最终产物，大部分不再参加代谢活动。当前1页，总共44页。Fig.5-1当前2页，总共44页。次生物质的用途1芳香油、挥发油、色素、这些提取物可作为食品、化妆品添加剂用于工业生产。2木质素、植保素等有保护植物不受病虫侵害作用3橡胶、松节油工业原料4药用成分（紫杉醇、皂甙、利血平、阿托品、青蒿素、喜树碱）当前3页，总共44页。第二节萜类一、萜类的种类萜类是异戊二烯（C5)组成的次生物质，一般不溶于水。萜类种类是根据异戊二烯数目而定，有单萜、倍半萜、双萜、三萜，四萜和多萜之分。（p132表5-1）当前4页，总共44页。樟树、桉树、柑橘、薄荷中都有挥发油，是单萜、倍半萜。化妆品香料，食用香料，防虫。当前5页，总共44页。当前6页，总共44页。当前7页，总共44页。当前8页，总共44页。当前9页，总共44页。当前10页，总共44页。紫杉醇抗癌药物当前11页，总共44页。当前12页，总共44页。当前13页，总共44页。二、萜类的生物合成萜类的生物合成有两条途径：甲羟戊酸途径和甲基赤藓醇磷酸途径，两者都形成异戊烯焦磷酸（IPP），然后进一步合成萜类，所以IPP亦称为“活跃异戊二烯”。P134图5-6当前14页，总共44页。第三节酚类一、酚类的种类酚类是芳香族环上的氢原子被羟基或功能衍生物取代后生成的化合物。橙皮素、木质素、芸香苷、桂皮酸、水杨酸、类黄酮、鞣质等。当前15页，总共44页。二酚类的生物合成一莽草酸途径磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）+赤藓糖-4-磷酸7-磷酸-阿拉伯庚酮糖莽草酸分支酸色氨酸IAA预苯酸酪氨酸苯丙氨酸PAL肉桂酸木质素当前16页，总共44页。苯丙氨酸解氨酶（PAL）是初生代谢与次生代谢的分支点，是形成酚类化合物中的一个重要调节酶。三简单酚类简单苯丙酸类化合物：桂皮酸，香豆酸、咖啡酸，阿魏酸苯丙酸内酯类化合物：补骨脂内酯、香豆素等苯甲酸衍生物类：水杨酸、香兰素、原儿茶酸。许多简单酚类化合物在植物防御草食昆虫和真菌侵袭中起重要功能。

当前17页，总共44页。四木质素植物体中的木质素数量很大，仅次于纤维素。木质素分子量很大，是简单酚类的醇衍生物如香豆醇、松柏醇、芥子醇，5--羟基阿魏酸的聚合物，其成分因植物种类而不同。

木质素的生物合成途径（图5-8）当前18页，总共44页。Fig.5-10Biosynthesisoflignin当前19页，总共44页。五类黄酮类类黄酮的基本骨架：（P140)它是两个芳香环被三碳桥联起来的15碳化合物根据3C桥的氧化程度，类黄酮类可分为4种，即花色素苷、黄酮、黄酮醇和异黄酮。当前20页，总共44页。香豆酰COA+丙二酰COA查尔酮合酶查尔酮类黄烷酮类黄酮类异黄酮类黄烷酮醇类黄酮醇类花色素苷类缩合鞣质类当前21页，总共44页。功能1呈现颜色类胡萝卜素类黄酮：花色素苷类（红、粉、紫、兰）甜菜素：水溶性含N色素（红紫色、黄色）花色素苷在C环部位3有糖，是葡糖苷；如果没有糖，则称为花色素（P140)当前22页，总共44页。花色素苷的颜色受许多因子影响，例如B环上的羟基和甲氧基数目、芳香酸对主要骨架的酯化和液泡中的PH等。B环上羟基数目越多，颜色偏蓝；羟基被甲氧基替代，颜色偏红（表5-3）PH偏酸性使呈红色，偏碱性是为蓝色。低温、缺氧和缺磷等不良环境也会促进花色素的形成和积累。光照促进花色素苷的合成当前23页，总共44页。当前24页，总共44页。2防御伤害

黄酮类和黄酮醇类是植物的紫外光保护剂。吸收紫外线B,避免了细胞受到强烈UV—B的伤害。鱼藤根中的鱼藤酮属于异黄酮类，有很强的杀虫作用。豌豆素、菜豆素、大豆素是异黄酮类植保素，多分布在受伤部位附近，能限制病原微生物进一步扩散。当前25页，总共44页。六鞣质（单宁）缩合鞣质：有类黄酮单位聚合而成，（可被水解为花色素）可水解鞣质：分子小涩味：鞣质在口腔中与蛋白质结合，收缩产生有涩味。一些牲畜不愿吃鞣质含量高的植物，因为鞣质与肠中的蛋白质结合会形成不易消化的蛋白质——鞣质复合物。树干心材的鞣质丰富，能防止真菌和细菌引起的心材腐败。当前26页，总共44页。第四节含氮次生化合物一生物碱生物碱是一类含氮杂环化合物，大多数生物碱呈碱性，为白色晶体。目前已发现含有生物碱有近3000种，分布于近100多个科的植物中。生物碱是由不同氨基酸衍生来的。它对生物往往有毒性，所以也有防御敌害保护植物的作用。生物碱是重要药物的有效成分。当前27页，总共44页。烟碱是烟草中的主要生物碱。烟碱的生物合成是由天冬氨酸和3-磷酸甘油醛合成烟酸，进一步与精氨酸生物合成的中间产物鸟氨酸合成为烟碱。当前28页，总共44页。当前29页，总共44页。金鸡纳树皮含奎宁碱。奎宁碱是有价值的解热药。能抗疟疾，与疟原虫的DNA结合，形成复合物，抑制DNA的复制和RNA的转录，从而抑制疟原虫的蛋白合成。当前30页，总共44页。吗啡由骆氨酸衍生出来当前31页，总共44页。麻黄碱有平喘作用当前32页，总共44页。利血平降压药当前33页，总共44页。喜树碱抗肿瘤当前34页，总共44页。卫矛科美登木分离出美登木碱抗癌药长春新碱是夹竹桃科植物长春花中提取出的生物碱，因抗肿瘤作用良好，目前其制剂作为临床抗肿瘤药物。当前35页，总共44页。二含氰苷含氰苷本身无毒，但植物破碎后在糖苷酶的作用下就会分解出有挥发性的毒物氰化氢，氰化氢会抑制昆虫和食草动物的呼吸作用。在完整植物中，含氰苷存在叶表皮的液泡中，而分解含氰苷的酶——糖苷酶则存在叶肉中，互不接触。当叶片被咬碎后，含氰苷就与酶混合当前36页，总共44页。第五节植物次生代谢的基因工程一、花卉育种而查尔酮合酶（CHS）是类黄酮生物合成的关键酶，也是花色素合成的关键酶。

当前37页，总共44页。利用「分子育種技術」創造文心蘭花色新品系

報告者:葉開溫單位:國立台灣大學植物科學研究所当前38页，总共44页。二作物形状改良利用基因工程改变植物的次生代谢，可使植物合成新的植物抗毒素，以增加抗病能力。例如，1，2—二苯乙烯合成酶是合成植保素白藜芦醇的关键酶，正常烟草不含这种酶。将花生的二苯乙烯合成酶转入烟草，烟草便合成此植保素，增强对灰葡萄孢菌的抗性。当前39页，总共44页。产生白藜芦醇(resveratrol)

的葡萄科植物防癌抗癌、抗血栓、降血脂、抗氧化、抗自由基、抗炎等多种有益作用的天然物质

当前40页，总共44页。苯丙氨酸代謝途徑到白藜蘆醇的合成KeyenzymesPAL

C4H

RS当前41页，总共44页。可以通過基因工程獲得白藜蘆醇在转基因的烟草、生菜、枸