植物生理學(xué) 第六章 植物的次生代謝

第六章植物的次生代謝根本概念：初生代謝、次生代謝、萜類(lèi)、酚類(lèi)、生物堿根底知識(shí)：常見(jiàn)的一些植物次生代謝產(chǎn)物、甲羥戊酸途徑、甲基赤蘚醇磷酸途徑、莽草酸途徑研究熱點(diǎn)：植物次生代謝的基因工程本章問(wèn)題：植物的主要次生代謝產(chǎn)物有哪幾類(lèi)？它們的主要合成途徑是什么？第一節(jié)植物次生代謝概述一、初生代謝與次生代謝初生代謝〔primarymetabolism〕次生代謝〔secondarymetabolism〕次生產(chǎn)物〔secondaryproduct〕或次生代謝物〔secondarymetabolite〕。二、次生產(chǎn)物的分布

貯存在液泡或細(xì)胞壁中

分布有很大的局限性種類(lèi)繁多

據(jù)認(rèn)為，在整個(gè)植物界中存在5-10萬(wàn)種次生產(chǎn)物，其中數(shù)千種已經(jīng)被鑒定出。三、次生產(chǎn)物的功能

植物生命活動(dòng)所必需

植物激素、光合色素、木質(zhì)素、花色素等植物保護(hù)作用

質(zhì)保素化感作用

共生關(guān)系、傳粉、相生相克經(jīng)濟(jì)意義

中草藥成分、工業(yè)原料第二節(jié)萜類(lèi)一、萜類(lèi)的種類(lèi)類(lèi)萜〔terpenoid〕萜烯〔terpene〕異戊二烯化合物〔isoprenoid〕

植物次生產(chǎn)物中最大的一類(lèi)異戊二烯〔isoprene〕為根本單位單萜〔monoterpene，含兩個(gè)C5〕：薄荷醇、沉香醇、苧烯、蒎烯倍半萜〔sesquiterpene，含三個(gè)C5〕：棉酚、姜烯雙萜〔diterpene，含四個(gè)C5〕：植醇、赤霉素三萜〔triterpene，含六個(gè)C5〕：固醇、油菜素內(nèi)酯四萜〔tetraterpene〕和多萜：類(lèi)胡蘿卜素、橡膠

許多類(lèi)萜因經(jīng)過(guò)了較徹底的代謝修飾，已難以從中找出其原有的C5單位。二、萜類(lèi)的生物合成甲羥戊酸途徑〔細(xì)胞質(zhì)〕乙酰輔酶A為起始物經(jīng)甲羥戊酸〔或稱(chēng)甲瓦龍酸，mevalonicacid〕異戊烯基焦磷酸〔isopentenylpyrophosphate，簡(jiǎn)稱(chēng)IPP〕和其異構(gòu)體二甲丙烯焦磷酸〔dimethylallylPP，簡(jiǎn)稱(chēng)DMAP〕2.甲基赤蘚醇磷酸途徑〔葉綠體〕丙酮酸和3-磷酸甘油醛為起始物經(jīng)甲基赤蘚醇磷酸〔methylerythritolphosphate,MEP〕形成IPP和DMAP第三節(jié)酚類(lèi)一、酚類(lèi)的生物合成酚類(lèi)化合物是含有酚基團(tuán)〔phenol〕的一大類(lèi)物質(zhì)，依其結(jié)構(gòu)的不同可以是水溶性、脂溶性或不溶性的。莽草酸途徑〔shikimicacidpathway〕

由赤蘚糖-4-磷酸和PEP開(kāi)始，可以形成芳香族氨基酸，Phe和Tyr。

肉桂酸〔桂皮酸〕1.簡(jiǎn)單苯丙烷類(lèi)化合物二、常見(jiàn)的酚類(lèi)化合物2.苯丙烷內(nèi)酯香豆素〔coumarin〕植保素〔phytoalexin〕3.苯甲酸衍生物類(lèi)

水楊酸〔salicylicacid)：植物抗病原兒茶酸：可以抑制一些真菌的生長(zhǎng)和孢子的萌發(fā)4.木質(zhì)素木質(zhì)素〔lignin)

具有抗壓縮性

具有防護(hù)功能5.類(lèi)黃酮化合物〔flavonoid〕花色素〔anthocyanidin〕黃酮〔flavone〕：吸引蜜蜂、吸引根瘤菌等黃酮醇〔flavonol〕異黃酮類(lèi)〔isoflavonoid〕：植保素花色素〔anthocyanidin〕----糖苷花葵素

花青素

花翠素天竺葵翠雀/飛燕草玫瑰6.丹寧〔tannin〕可水解丹寧：主要是沒(méi)食子酸〔gallicacid〕與單糖結(jié)合而成，分子量較小，可被稀酸水解；縮合丹寧：由類(lèi)黃酮根本單位縮合而成，分子量較大，可被強(qiáng)酸水解為花色素。第四節(jié)生物堿一、重要的生物堿生物堿〔alkaloid〕是一類(lèi)含氮雜環(huán)化合物，大多數(shù)生物堿呈堿性，微溶于水，在酸性和中性的pH值范圍內(nèi)，氮原子質(zhì)子化。因此生物堿帶正電荷。奎寧、嗎啡、可待因罌粟金雞鈉樹(shù)海洛因、尼古丁、阿托品、可卡因、咖啡因茄堿、長(zhǎng)春堿、小檗堿〔黃連素〕二、生物堿的合成前體第五節(jié)植物次生代謝的基因工程一、花卉育種二、農(nóng)作物性狀改進(jìn)三、提高有效藥用成分異胡豆苷

文多靈

長(zhǎng)春質(zhì)堿

長(zhǎng)春堿

阿瑪堿

它波寧

異胡豆苷

討論課要求：1.3位同學(xué)組成一個(gè)小組，個(gè)別的可以2或4位同學(xué)；2.各小組同學(xué)合作，查找一些相關(guān)資料、內(nèi)容，然后展開(kāi)討論和總結(jié)。之后制作一個(gè)講解20分鐘的PPT；3.推舉一位同學(xué)在討論會(huì)上展示PPT。討論課建議題目：1.大樹(shù)可以到達(dá)的最大理論高度2.細(xì)胞膜上的通道蛋