植物的次级代谢产物

植物生理学第七版第六章植物的次级代谢产物笔记，包括植物的初级代谢和次级代谢、萜类、酚类、次级含氮化合物等内容。

六、植物的次级代谢产物

• 一、初级代谢和次级代谢
  • 初级代谢产物
    • 糖类、脂肪、核酸和蛋白质等光合作用的直接产物
  • 次级代谢产物
    • 指植物体中如萜类、酚类和生物碱等由糖类等有机物次级代谢衍生出来的物质 （贮藏在液泡或细胞壁中，是代谢的最终产物，一般不再参加待卸货的）
  • 作用:
    • 1、某些次级代谢产物是植物生命活动必需的，如吲哚乙酸、赤霉素等植物激素
    • 2、叶绿素、类胡萝卜素和木质素等可影响植物的生长发育
    • 3、花色素等色素和有挥发性萜类使植物体具有一定的色、香、味，吸引昆虫或动物来传粉或传播种子
    • 4、某些植物产生对植物本身无毒而对动物或微生物有毒的次级代谢产物，防御天敌吞食，保护自己
    • 5、作物被微生物感染时，会合成植保素，抵御微生物入侵
• 二、萜类
  • 萜类：广泛存在，一般不溶于水，由异戊二烯组成，链状，环状
  • 萜类的种类
    • 单萜、倍半萜、双萜、三萜、四萜、多萜
  • 萜类的生物合成
    • 有2个途径
      • 1、甲羟戊酸途径：是以3个乙酰CoA分子为原料，形成甲羟戊酸，再经过焦磷酸化，脱羟化和脱水等过程，形成IPP
      • 2、甲基赤藓醇磷酸途径：由糖酵解或C4途径的中间产物丙糖酸和3-磷酸甘油醛（PGA），经过一系列反应，形成甲基赤藓醇磷酸，继而形成二甲基丙烯焦磷（DMAPP）。（也能合成IPP）
      • IPP和DMAPP是异构体，结合形成牛儿焦磷酸（GPP），是单萜的前身
  • 萜类的功能
    • 1、影响植物的生长发育
    • 2、许多植物的萜类有毒，可防止哺乳动物和昆虫吞食
    • 3、有些萜类是药用或工业原料
• 三、酚类
  • 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
    • 有些只溶于有机溶剂，有些只是水溶性羟酸和糖苷，有些是不溶的大分子多聚体
    • 酚类化合物广泛分布于植物体，糖苷或糖脂状态积存于液泡中
  • 酚类的生物合成
    • 植物的酚类化合物是通过多条途径合成的，其中以莽草酸途径为主
      • 莽草酸途径：莽草酸生物合成最初的底物是4-磷酸赤藓糖和磷酸烯醇丙酮酸（PEP)结合，经过几个步骤形成重要的中间产物莽草酸。莽草酸再与PEP作用，脱去Pi，形成分支酸
  • 简单酚类
    • 广泛分布于维管植物中，在植物防御食草昆虫和真菌侵袭中起重要功能
  • 木质素
    • 木质素：是植物体重要组成物质，广泛分布于植物界，是细胞壁的组成成分之一
    • 木质素的生物合成是以苯丙氨酸为起点
  • 类黄酮素
    • 功能
      • 1、呈现颜色
      • 2、防御伤害
  • 鞣质
    • 鞣质有毒，有涩味，具有防御功能
    • 树干心材的鞣质丰富，能防止真菌和细菌引起的心材腐败
• 四、次级含氮化合物
  • 生物碱
    • 1、通常有一个含N杂环
    • 2、存在多种植物中，种类很多
    • 3、在植物体内分布不一致
    • 4、不用生长时期含量不同
    • 5、受外界条件影响
    • 意义
      • 1、生物碱是核酸的组成成分，又是维生素B、叶酸和生物素的组成成分，所以具有重要的生理意义
      • 2、它对动物往往是有毒性，所以也有防御敌害的意义
      • 3、是重要药物的有效成分
  • 含氰苷
    • 含氰苷广泛分布于植物界，其中以豆类，和谷类和玫瑰一些种类最多
    • 含氰苷本身无毒，但植物破碎后就会释放出具有挥发性的毒物氰化苷（HCN）
• 五、次级代谢物的生物技术应用
  • 1、花卉育种
  • 2、农作物形状改良
  • 3、药用植物的细胞工程与基因工程