第五、六章植物体内有机物的代谢和运输.ppt

第五、六章 植物体内有机物的代谢和运输 教学目标 了解植物体内各种有机物的相互联系； 掌握植物体内有机物运输的主要特点及影响因素（重点与难点）； 了解同化产物的走向与分配规律。 第一节 植物的初生代谢和次生代谢 有机物代谢的主干：糖代谢 1 有机物代谢的主干 卡尔文循环、糖酵解、三羧酸循环和戊糖磷酸途径是有机物代谢的主干，它筑起了生命活动的舞台，是各种有机物代谢的基础，这个主干来源于光合作用，形成蔗糖和淀粉；通过呼吸作用，分解糖类，产生各种中间产物，进一步为脂类、核酸和蛋白质的合成提供底物。 2 糖、蛋白质和脂肪之间可互变 3 代谢产物的分类 糖类、脂类、核酸和蛋白质等是初生代谢产物（primary metabolites）,植物体中还有许多其他有机物，如萜类、酚类和生物碱等，它们是由糖类等有机物次生代谢衍生出来的物质以，因此成为次生代谢产物（sevondarymetabolites）。次生代谢产物贮存在夜泡或细胞壁中，是代谢的最终产物，除了极少数之外，大部分不再参加代谢活动。次生代谢产物贮存在夜泡或细胞壁中，是代谢的最终产物，除了极少数之外，大部分不再参加代谢活动。 次生代谢产物的作用 某些次生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，叶绿素、类胡萝卜素和花色素等色素以及木质素等属于次生代谢产物。它们的存在使植物体具有一定的色、香、味，吸引昆虫或动物来传粉和传播种子；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生代谢产物，防御天敌吞食，保存自己；因此次生代谢产物的产生是植物在长期进化中对生态环境适应的结果。某些次生产物往往是重要的药物（如奎宁碱）或工业原料（如橡胶），深受人们的重视。 次生代谢产物的分类 植物的次生代谢产物可分3类：萜类、酚类和含氮次生化合物 初生代谢 植物体（绿色植物）以二氧化碳及水为原料，通过光合作用三羧酸循环、固氮反应等一系列 物质代谢与生物合成途径，生成糖、蛋白质、脂质、核酸等植物体生命活动必需物质的过程称为一次代谢过程。此外，一次代谢产物还包括乙酰辅酶A，丙二酸单酰辅酶A，莽草酸及一些氨基酸等。 次生代谢 植物体在特定的条件下，以一些重要的一次代谢产物如乙酰辅酶A 、 丙二酸单酰辅酶A、莽草酸及一些 氨基酸等为原料和前体，经历不同的代谢途径，生成生物碱、萜类等化合物的过程称为次生代谢过程。次生代谢产物很多都具有明显的生理活性，是天然药物化学的主要研究对象。 第二节 萜 类（terpene） 一、萜的含义和分类 萜类化合物（Terpenoids）是一类骨架多样、数量庞大、生物活性广泛的一类重要的天然药物化学成分。从化学结构看，它是异戊二烯的聚合体及其衍生物，其骨架一般以五个碳为基本单位，少数也有例外。 萜类化合物常常根据分子结构中异戊二烯单位的数目进行分类，如单萜、倍半萜、二萜等，同时再根据各萜类分子结构中碳环的有无和数目的多少，进一步分为链萜、单环萜、双环萜、三环萜、四环萜等，例如链状二萜、单环二萜、双环二萜、三环二萜、四环二萜。 萜类多数是含氧衍生物，所以萜类化合物又可分为醇、醛、酮、羧酸、酯及苷等萜类。 IPP和DMAPP是异构体，是平衡的，两者很活跃，结合起来成为更大的分子。首先是IPP和DMAPP结合为尨牛儿二磷酸（GPP）成为单萜的前身；GPP又会与另一个IPP分子结合，形成法呢二磷酸（FPP），成为倍半萜和三萜的前身；同样，FPP又会与另一个IPP分子结合，形成尨牛儿尨牛儿二磷酸（GGPP），它是二萜和四萜的前身；最后，FPP和GGPP就聚合为多萜。 第二节 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，种类繁多，是重要的次级产物之一，有些只溶于有机溶剂，有些是水溶性羧酸和糖苷，有些是不溶的大分子多聚体。根据芳香环上带有的碳原子数目的不同可分为几种。 酚类化合物广泛分布于植物体，以糖苷或糖脂状态积存于液泡中。在酚类化合物中，有决定花、果颜色的花色素和橙皮素，有构成次生壁重要组成的木质素，也有作为药物的芸香苷（路丁）、肉桂酸和肉桂醇等。 二、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，其中以莽草酸途径和丙二酸途径为主。 在高等植物，大多数通过前一种途径合成酚类；真菌和细菌通过后一种途径合成酚类。 1 莽草酸途径 糖酵解产生的磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）和戊糖磷酸途径产生的D-赤藓糖-4-磷酸作用形成中间产物3-脱氧-D-阿拉伯庚酮糖酸-7-磷酸，进一步环化成重要中间产物莽草酸。莽草酸再与PEP作用，形成3-烯醇丙酮酸莽草酸-5-磷酸，脱去Pi，形成分