植物生理学植物体内有机物的代谢.ppt

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1、植物生理学植物体内有机物的代谢现在学习的是第1页，共45页第一节 植物的初生代谢和次生代谢v糖类、脂类、核酸和蛋白质等是初生代谢产物 v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。现在学习的是第2页，共45页Fig.5-1现在学习的是第3页，共45页次生物质的用途v1 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。v2 木质素、植保素等有保护植物不受病虫侵害作用v3 橡胶、松节油 工业原料v4药用成分（紫杉醇、皂甙、利血平、阿托品、青蒿素、喜树碱）现在学习的是第4页，共45

2、页第二节 萜类v一、萜类的种类v萜类是异戊二烯（C5)组成的次生物质，一般不溶于水。v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）现在学习的是第5页，共45页v樟树、桉树、柑橘、薄荷中都有挥发油，是单萜、倍半萜。v化妆品香料，食用香料，防虫。现在学习的是第6页，共45页现在学习的是第7页，共45页现在学习的是第8页，共45页现在学习的是第9页，共45页现在学习的是第10页，共45页现在学习的是第11页，共45页紫杉醇 抗癌药物现在学习的是第12页，共45页现在学习的是第13页，共45页现在学习的是第14页，共45页二、萜类的生物合成v萜类的生

3、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”。vP134 图5-6现在学习的是第15页，共45页第三节 酚类v一、酚类的种类v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。v橙皮素、木质素、芸香苷、桂皮酸、水杨酸、类黄酮、鞣质等。现在学习的是第16页，共45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肉桂酸木质素现在学习的是第17页，共45页苯丙氨酸解氨酶（PAL）是初生代谢与次生

4、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。现在学习的是第18页，共45页四四 木质素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）现在学习的是第19页，共45页Fig.5-10 Biosynthesis of lignin现在学习的是第20页

5、，共45页五 类黄酮类v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。现在学习的是第21页，共45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现在学习的是第22页，共45页功能v1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)现在学习的是第23页，共45页v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

6、、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现在学习的是第24页，共45页现在学习的是第25页，共45页2 防御伤害 v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UVB的伤害。v鱼藤根中的鱼藤酮属于异黄酮类，有很强的杀虫作用。v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。现在学习的是第26页，共45页六 鞣质（单宁）v缩合鞣质：有类黄酮单位聚合

7、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。现在学习的是第27页，共45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。现在学习的是第28页，共45页v烟碱是烟草中的主要生物碱。烟碱的生

8、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。现在学习的是第29页，共45页现在学习的是第30页，共45页v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。现在学习的是第31页，共45页v吗啡由骆氨酸衍生出来现在学习的是第32页，共45页v麻黄碱有平喘作用现在学习的是第33页，共45页v利血平降压药现在学习的是第34页，共45页v喜树碱抗肿瘤现在学习的是第35页，共45页卫矛科美登木分离出美登木碱抗癌药v长春新碱 是夹竹桃科植物长春花中提取出的生物碱

9、，因抗肿瘤作用良好，目前其制剂作为临床抗肿瘤药物。现在学习的是第36页，共45页二 含氰苷v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。v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 现在学习的是第37页，共45页第五节 植物次生代谢的基因工程v一、花卉育种v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。现在学习的是第38页，共45页利用分子育種技術創造文心蘭花色新品系利用分子育種技術創造文心蘭花色新品系 報告者報告者:葉開溫

10、葉開溫單單 位位:國立台灣大學國立台灣大學 植物科學研究所植物科學研究所现在学习的是第39页，共45页二 作物形状改良v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。现在学习的是第40页，共45页产生白藜芦醇产生白藜芦醇(resveratrol)(resveratrol)的葡萄科植物的葡萄科植物 现在学习的是第41页，共45页苯丙氨酸代謝途徑到白藜蘆醇的合成苯丙氨酸代謝途徑到白藜蘆醇的合成vKey enzymesPAL C4H RS现在学习的是第42页，共45页可以通過基因工程獲得白藜蘆醇可以通過基因工程獲得白藜蘆醇在转基因的烟草、生菜、枸杞等本不产生在转基因的烟草、生菜、枸杞等本不产生resveratrol的植物的植物中可以获得甚高含量的中可以获得甚高含量的resveratrol.现在学习的是第43页，共45页现在学习的是第44页，共45页三 用植物的细胞工程与基因工程 v人参、紫草等植物的细胞大规模培养获得成功 现在学习的是第45页，共45页