第一节植物的初生代谢和次生代谢
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初生代谢产物和次生代谢产物的概念初生代谢产物和次生代谢产物的概念1. 初生代谢产物和次生代谢产物的定义初生代谢产物和次生代谢产物是生物体内产生的两种不同类型的化合物。
初生代谢产物是在生物体内发育的早期阶段产生的化合物,主要用于维持生命和促进生长的基本代谢功能。
而次生代谢产物是在生物体内发育的后期阶段产生的化合物,不参与生物体的基本代谢,但具有一定的生理活性和适应性。
2. 初生代谢产物和次生代谢产物的生物功能初生代谢产物主要包括碳水化合物、蛋白质和脂类等生物大分子,以及氨基酸、酶、激素等生物小分子。
它们是维持生物体正常生长发育和代谢活动所必需的物质,是构成细胞、组织和器官的基本组成部分。
而次生代谢产物则包括生物碱、鞣质、挥发油、色素等化合物,具有抗菌、抗虫、抗氧化、防御等生理活性,在植物的适应环境和保护自身方面发挥着重要作用。
3. 初生代谢产物和次生代谢产物在生物体中的制备和调控初生代谢产物一般是通过生物体内的基础代谢途径合成的,如糖酵解、蛋白质合成、脂质代谢等。
它们的合成受到生物体内外环境的调控,如营养物质的供应、激素的调节等。
而次生代谢产物的合成一般是在特定的生物发育阶段或环境刺激下进行的,受到内在遗传和外部环境因素的影响,通常在生物体受到外界胁迫时产生。
4. 个人观点和理解在我看来,初生代谢产物和次生代谢产物在生物体内发挥着各自独特的作用。
初生代谢产物是维持生命的基础物质,是生物体正常生长和代谢活动不可或缺的。
而次生代谢产物则是植物为了适应环境和防御外界威胁而产生的重要物质,对于保护植物自身和与外界的相互作用至关重要。
总结回顾初生代谢产物和次生代谢产物作为生物体内重要的化合物,分别在维持生命和适应环境方面发挥着重要作用。
初生代谢产物是生物的基础代谢产物,次生代谢产物则是在特定条件下产生的具有生理活性的化合物。
这两种代谢产物相辅相成,共同维护着生物体的正常功能和适应性。
在撰写文章时,我尽力按照所提供的要求,以简单到复杂的方式全面评估了初生代谢产物和次生代谢产物的概念,希望这篇文章对您有所帮助。
植物初生代谢和次生代谢植物初生代谢和次生代谢是植物生命活动中非常重要的两个过程,它们涉及到植物生长、发育、繁殖等多个方面。
一、初生代谢初生代谢是指植物在生长和发育过程中所进行的一系列基本代谢活动,包括蛋白质合成、DNA复制和转录、细胞分裂和分化、光合作用以及初生代谢产物合成等。
1.蛋白质合成蛋白质是植物细胞中最重要的生物大分子之一,它在植物的生长、发育、生殖等过程中发挥着至关重要的作用。
植物通过翻译和转录过程合成蛋白质。
在翻译过程中,mRNA作为模板,tRNA作为搬运氨基酸的工具,合成多肽链。
在转录过程中,DNA的一条链作为模板,合成mRNA。
2.DNA复制和转录DNA复制和转录是植物细胞分裂和分化的基础。
DNA复制是将DNA双链解开,以每条单链为模板,合成与每条单链互补的子链,从而形成两个完全一样的DNA双链。
转录是指以DNA的一条链为模板,合成mRNA的过程。
3.细胞分裂和分化细胞分裂是将一个细胞分裂成两个子细胞的过程,细胞分化则是细胞在形态和功能上发生差异的过程。
在植物生命活动中,细胞分裂和分化贯穿始终,它们是植物生长、发育和繁殖的基础。
4.光合作用光合作用是植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物并释放氧气的过程。
在这个过程中,叶绿素吸收光能并将其转化为化学能,这个化学能被用于将二氧化碳还原成有机物。
光合作用是植物生存的关键。
5.初生代谢产物合成初生代谢产物是指植物在生长和发育过程中所合成的一些基本代谢产物,如葡萄糖、果糖、蔗糖等。
这些代谢产物的合成是植物生长和发育的基础。
二、次生代谢次生代谢是指植物在生长和发育过程中所进行的一些特殊的代谢活动,包括次生代谢产物合成、植物激素合成、色素合成和有机酸合成等。
1.次生代谢产物合成次生代谢产物是指植物在生长和发育过程中所合成的一些特殊的代谢产物,如生物碱、色素、挥发油等。
这些代谢产物的合成是植物对环境的一种适应,它们通常具有抵抗病虫害、增强植物抗逆性等作用。
生药学试题及答案绪论一、名词解释:1.“生药”2.“中药”3.“草药”4.“道地药材”二、单项选择题:1.我国十六世纪以前对药学贡献最大的著作( )A.《本草图经》B.《本草纲目拾遗》C.《本草纲目》D.《证类本草》2.《本草纲目》是明代李时珍所著,其中收载药物( )A.730种B.1082种C.1892种D.12092种答案:一、名词解释:1.“生药”:来源于天然的、未经加工或只经简单加工的植物类、动物类和矿物类药材。
2.“中药”:中医用以治病的药物,是根据中医学的理论和临床经验用于医疗保健的药物。
3.“草药”:局部地区民间草医用以治病或地区性口碑相传的民间药。
4.“道地药材”:来源于特定产区的货真质优的生药。
二、单项选择题:1.C2.C第一章生药的分类与记载第一节生药的分类简答题:生药学多采用按天然属性及药用部分的分类方法进行分类,其优点为何?答案:答:按天然属性及要用部分的分类方法进行分类,便于学习和研究生药的外形和内部构造,掌握各类生药的外形和显微特征及其鉴定方法。
第二节生药的记载填空题:1.基源项包括、、和。
2.生药的拉丁名通常由和两部分组成。
答案:填空题:1.原植(动)物的科名植(动)物名称学名药用部分2.动植物学名药用部分第二章生药的化学成分及其生物合成第一节生物的出生代谢产物与次生代谢产物一、名词解释:1.初生代谢2.次生代谢二、填空题:1.初生代谢产物包括、、、、、。
2.次生代谢产物包括、、、、、、。
答案:一、名词解释:1.初生代谢:合成必需的生命物质的代谢过程。
2.次生代谢:利用初生代谢产物又产生对生物体本身常常无明显作用的化合物的过程。
二、填空题:1.糖类氨基酸蛋白质脂肪酸酯类核酸2.生物碱萜类挥发油酚类醌类内酯类苷类第二节生药的化学成分单项选择题:1.挥发油常用的显色试剂是( )A.醋酐浓硫酸B.α-萘酚浓硫酸C.香草醛浓硫酸D.异羟肟酸铁2.用水合氯醛试液透化装片后,可观察( )A.淀粉粒B.糊粉粒C.脂肪油D.草酸钙结晶答案:单项选择题:1.C2.D第三章生药的鉴定第一节生药鉴定的意义简答题:1.何为生药的鉴定?2.开展生药鉴定的中药意义主要体现在哪些方面?答案:1.答:生药的鉴定是综合利用传统的和现代的检测手段,依据国家药典、有关政策法规及有关专著、资料等对生药进行真实性、纯度及品质优良度的评价,最终达到确保生药的真实性、安全性和有效性。
初生代谢产物和次生代谢产物的概念1. 初生代谢产物的概念初生代谢产物是指植物在生长发育过程中,通过基因表达合成的一类与其生长、发育和生存直接相关的化合物。
这些化合物通常是植物生长发育所必需的,并且在植物的新陈代谢过程中起着重要作用。
初生代谢产物的合成通常在植物生长的早期阶段进行,其产物包括葡萄糖、氨基酸、脂肪酸等,这些物质是构成植物细胞结构和细胞代谢所必需的。
2. 次生代谢产物的概念与初生代谢产物不同,次生代谢产物是指植物通过基因表达合成的一类与其生长发育和生存并不直接相关的化合物。
这些化合物通常在植物的后期生长阶段或在受到外界压力时合成。
次生代谢产物在植物生长发育过程中不是必需的,但是它们在植物的适应环境和响应外界压力方面发挥着重要作用。
次生代谢产物的范围非常广泛,包括色素、香料、植物挥发性物质以及一些植物的化学防御物质。
3. 初生代谢产物与次生代谢产物的区别初生代谢产物与次生代谢产物的区别在于它们的合成时期、作用方式以及对植物生长发育的重要程度。
初生代谢产物是植物生存和生长所必需的,而次生代谢产物在一定程度上是植物对外界环境的适应和响应。
另外,初生代谢产物通常在植物的基本代谢路径中合成,而次生代谢产物的合成通常是通过特定的合成途径进行的。
初生代谢产物和次生代谢产物的关系可以用“必需性”和“非必需性”来描述,这两种代谢产物在植物的生长发育中起着互补和平衡的作用。
4. 个人观点和理解在我看来,初生代谢产物和次生代谢产物的概念给我们揭示了植物生长发育及其对外界环境的适应机制。
初生代谢产物是植物生存和发育的基础,而次生代谢产物则是植物对外界压力的一种生化响应。
这两种代谢产物的平衡和协调对于植物的生长发育和生存至关重要。
我们在研究植物的生理生化过程时,应该充分理解和重视初生代谢产物和次生代谢产物在植物生长发育中的重要性,以此为基础,更好地探索和理解植物的生理生化特性。
总结回顾初生代谢产物和次生代谢产物的概念是植物生理生化领域的重要内容,它们揭示了植物在生长发育过程中不同层次的生化代谢特点和生存机制。
植物初生代谢与次生代谢的关系植物初生代谢通过光合作用、柠檬酸循环等途径,为次生代谢提供能量和一些小分子化合物原料。
次生代谢也会对初生代谢产生影响。
但是初生代谢与次生代谢也有区分,前者在植物生命过程中始终都在发生,而后者往往发生在生命过程中的某一阶段。
初生代谢与植物的生长发育和繁衍挺直相关,为植物的生存、生长、发育、繁殖提供能源和中间产物。
绿色植物及藻类通过光合作用将二氧化碳和水合成为糖类,进一步通过不同的途径,产生三磷酸腺苷(ATP)、辅酶(NADH)、丙酮酸、磷酸烯醇式丙酮酸、4一磷酸一赤藓糖、核糖等维持植物肌体生命活动不行缺少的物质。
磷酸烯醇式丙酮酸与4一磷酸一赤藓糖可进一步合成莽草酸(植物次生代谢的起始物),而丙酮酸经过氢化、脱羧后生成乙酰辅酶A(植物次生代谢的起始物),再进入柠檬酸循环中,生成一系列的有机酸及丙二酸单酰辅酶A等,并通过固氮反应得到一系列的氨基酸(合成含氮化合物的底物),这些过程为初生代谢过程。
在特定的条件下,一些重要的初生代谢产物,如乙酰辅酶A、丙二酰辅酶A、莽草酸及一些氨基酸等作为原料或前体(底物),又进一步举行不同的次生代谢过程,产生酚类化合物(如黄酮类化合物)、异戊二烯类化合物(如萜类化合物)和含氮化合物(如生物碱)等。
植物次生代谢产物的种类繁多,化学结构多种多样,但从生物合成途径看,次生代谢是从几个主要分支点与初生代谢相衔接,初生代谢的一些关键产物是次生代谢的起始物。
如乙酰辅酶A是初生代谢的一个重要“代谢纽”,在柠檬酸循环(TCA)、脂肪代谢和能量代谢上占有重要地位,它又是次生代谢产物黄酮类化合物、萜类化合物和生物碱等的起始物。
很明显,乙酰辅酶A 会在一定程度上互相自立地调整次生代谢和初生代谢,同时又将整合了的糖代谢和TCA途径结合起来。
初生代谢与次生代谢的关系1所示。
图-1 植物初生代谢与次生代谢关系暗示图(实线为初生代谢,虚线为次生代谢)从生源发生的角度看,次生代谢产物可大致归并为异戊二烯类、芬芳族化合物、生物碱和其他化合物几大类。
《植物生理学》课程教学大纲一、课程基本信息课程编号:课程类别:必修课适应专业:园艺专业总学时:48学时总学分:2.5学分课程简介:植物生理学(Plant Physiology)是研究植物生命活动规律及其与外界环境相互关系的一门科学。
该课程既是一门基础理论学科,也是一门实践性很强的学科,它的诞生和发展都与农业生产有着极为密切的关系,是植物类各专业的重要专业基础课。
植物生理学以高等绿色植物为主要研究对象,以揭示自养生物的生命现象本质及其与外界条件相互关系为主要任务。
学习植物生理学不仅是为认识和了解植物在各种环境条件下,进行生命活动的规律和机理,而且要将掌握的理论知识应用于科学实验和生产实践,为农业的可持续发展,实现农业现代化服务。
授课教材:潘瑞炽编著,植物生理学(第7版)/普通高等教育“十一五”国家级规划教材,高等教育出版社,2012参考书目:1.王宝山主编,《植物生理学》,科学出版社,20032.王忠主编,《植物生理学》,中国农业出版社,20003.《植物生理学通讯》(历年期刊)4.《植物生理与分子生物学报》(历年期刊)二、课程教育目标通过本课程的教学,使学生对植物生命活动基本规律有比较全面、系统的认识,牢固掌握植物生理学的基本概念、知识和原理;使学生能初步运用所学的基本理论、知识和技能,分析和解决生产实践中有关植物生理学的一般问题。
三、教学内容与要求绪论教学重点与难点:植物生理学与农业生产的关系。
教学时数:2学时教学内容:一、植物生理学的定义和研究内容二、植物生理学的产生与发展三、植物生理学的展望教学要求:了解植物生理学的定义和任务、发展简史及其与农业生产的关系。
教学方式:多媒体教学与讨论第一章植物的水分生理教学重点:根系对水分的吸收及植物的蒸腾作用。
教学难点:难点是水势的概念及气孔开闭机理。
教学时数:4学时教学内容:第一节植物对水分的需要一、植物的含水量二、植物体内水分存在的状态三、水分在植物生命活动中的作用第二节植物细胞对水分的吸收一、水分跨膜运输的途径二、水分跨膜运输的原理三、细胞间的水分移动第三节根系吸水和水分向上运输一、土壤中的水分二、根系吸水三、水分向上运输第四节蒸腾作用一、蒸腾作用的生理意义、部位和指标二、气孔蒸腾三、影响蒸腾作用的因素第五节合理灌溉的生理基础一、作物的需水规律二、合理灌溉的指标三、节水灌溉的方法教学要求:深入了解植物水分代谢,掌握水分的生理作用,细胞的水势,根系吸水的部位、途径、机理、影响因素,植物的蒸腾作用,水分运输的途径、机理、合理灌溉的生理基础。
第五章植物体内有机物的代谢1.植物的初生代谢和次生代谢关于糖类脂类核酸和蛋白质的合成和分解过程,在生物化学课程中已将讨论过,在此不重复。
这里重点讨论它们之间的相互关系。
卡尔文循环、糖酵解、三羧酸循环和戊糖磷酸途径是有机体代谢的主干,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。
糖和脂类是相互转变的,因为甘油可逆转为己糖,而脂肪酸分解为乙酰辅酶A后可再转变为糖。
氨基酸的碳架——α-酮酸主要来源于糖代谢的中间产物,糖与蛋白质之间可以互相转变,丙酮酸、乙酰辅酶A、α-酮戊二酸和草酰乙酸等中间产物在它们之间的转变过程中起着枢纽作用。
核苷酸的核糖来源于戊糖磷酸代谢,碱基则是由氨基酸及其代谢产物组成的。
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。
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。
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,它们的生物合成过程如图5-2所示。
2.萜类一、萜类的种类萜类或类萜是植物界中广泛存在的一类次生代谢物质,一般不溶于水。
第五章植物体内有机物的代谢1.植物的初生代谢和次生代谢关于糖类脂类核酸和蛋白质的合成和分解过程,在生物化学课程中已将讨论过,在此不重复。
这里重点讨论它们之间的相互关系。
卡尔文循环、糖酵解、三羧酸循环和戊糖磷酸途径是有机体代谢的主干,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。
糖和脂类是相互转变的,因为甘油可逆转为己糖,而脂肪酸分解为乙酰辅酶A后可再转变为糖。
氨基酸的碳架——α-酮酸主要来源于糖代谢的中间产物,糖与蛋白质之间可以互相转变,丙酮酸、乙酰辅酶A、α-酮戊二酸和草酰乙酸等中间产物在它们之间的转变过程中起着枢纽作用。
核苷酸的核糖来源于戊糖磷酸代谢,碱基则是由氨基酸及其代谢产物组成的。
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。
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。
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,它们的生物合成过程如图5-2所示。
2.萜类一、萜类的种类萜类或类萜是植物界中广泛存在的一类次生代谢物质,一般不溶于水。
萜类是异戊二烯组成的。
萜类化合物的结构有链状的,也有环状的。
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。
在植物细胞中,低相对分子质量的萜是挥发油,相对分子质量增高就成为树脂、胡萝卜素等较复杂的化合物,更大相对分子质量的萜则形成橡胶等高分子化合物。
萜类对植物的作用是多方面的。
某些萜类影响植物的生长发育,例如,属于双萜的赤霉素是调节植物高度的数量;属于三萜的固醇与磷脂相互作用使膜稳定,是膜的必需组成;类胡萝卜素是四萜的衍生物,包括胡萝卜素、叶黄素、番茄红素等,常能决定花、叶和果实的颜色;胡萝卜素和叶黄素能吸收光能,参与光合作用,胡萝卜素也是维生素A的主要来源;脱落素是种子成熟和抗逆性信号的一种激素,它是由胡萝卜素转变来的;细胞分裂素和叶绿素本身虽然不是萜类,但含有萜类侧链。
许多植物的萜类有毒,可防止哺乳动物和昆虫吞食,例如菊的叶和花含有的单萜酯拟除虫菊酯,是极强的杀虫剂;松和冷杉含有的松枝的单萜成分,如苎烯和桂叶烯对昆虫(包括危害松树严重的棘胫小蠹)有毒。
挥发油多是单萜和倍半萜,它广泛分布于植物界,存在于腺细胞和表皮中。
例如薄荷、柠檬等植物含有挥发油,有气味,防止害虫侵袭。
有一种倍半萜棉酚存在于一些棉花品种的棉籽和下表皮毛中,显著抗虫侵袭。
许多双萜对草食动物有毒,使他们不愿食用。
松树的树脂含有相当数量的双萜(如冷杉酸)当害虫取食穿刺到树脂道时,树脂流出,组织害虫取食,最后封闭伤口。
大戟科植物产生的乳汁,含有双萜成分,例如佛波醇,严重刺激皮肤,对哺乳动物有毒。
有些萜类是药用或工业原料,例如短叶红豆杉中的红豆杉醇(亦称紫杉醇),是强烈的抗癌药物;多萜化合物之中,橡胶是最有名的高分子化合物,一般由1500—15000个异戊二烯单位所组成。
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,两者都形成异戊烯二磷酸(IPP),然后进一步合成萜类,所以IPP亦称为“活跃异戊二烯”。
甲羟戊酸途径是以3 个乙酰C O A分子为原料,形成甲羟戊酸,再经过焦磷酸化、脱酸化合脱水等过程,就形成IPP。
甲基赤藓醇途径也是合成IPP,不过它是由糖酵解或C4途径的中间产物丙酮酸和3-磷酸苷有权,经过一系列反应,形成甲基赤藓醇磷酸,继而形成二甲炳烯二磷酸(DMAPP)。
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结合为牦牛儿二磷酸(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,形成牦牛儿牦牛儿二磷酸(GGPP),它是二萜和四萜的前身;最后,FPP和GGPP就聚合为多萜。
3.1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,又决定花、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)、桂皮酸和肉桂醇等。
二、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。
(一)莽草酸途径糖酵解产生的磷酸烯醇是丙酮酸(PEP)和戊糖酸途径产生的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,形成分支酸。
分支酸是莽草酸途径的重要枢纽物质,他以后的去向分为两个分支:一个分支走向色氨酸,另一个分支是先形成预苯酸,经过arogenic acid ,然后再分支:一是形成苯丙氨酸,另一是形成酪氨酸。
广谱除草剂草甘磷之所以能除草,就是因为它能抑制催化莽草酸与PEP合成3-烯醇丙酮酸莽草酸-5-磷酸的酶。
本途径存在于高等植物、真菌和细菌中,而动物则无,所以动物不能合成苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸这3种芳香族氨基酸,必须从食物中那个补充。
大多数植物次生产物是苯丙氨酸在苯丙氨酸解氨酶(PAL)作用下,脱氨形成桂皮酸。
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,它受内外条件影响,例如植物激素、营养水平、光照长短、病菌及机械损伤等,可影响PAL的合成及其活性。
(二)丙二酸途径本途径首先是一分子酰基C O A与3分子丙二酰C O A结合,脱羧,合成一分子多酮酸。
多酮酸通过各种方式发生环化作用,形成间苯三酚衍生物,由于他们的R基性质不同,于是形成许多不同的黄酮衍生物。
三、单酚类简单酚类广泛分布于维管植物。
其结构有3类:(1)简单苯丙酸类化合物,具苯环-C3的基本骨架,例如,反--桂皮酸,对--香豆酸、咖啡酸,阿魏酸;(2)苯丙酸内酯(环酯)类化合物,亦称香豆素类,也具苯环—C3基本骨架,但C3与苯环通过氧环化,例如伞形酮,补骨脂内酯、香豆素等;(3 )苯甲酸衍生物类,具苯环--C3的基本骨架,例如水杨酸,例如水杨酸、香兰素等。
大多数植物酚类的生物合成是从苯丙氨酸开始的,经过PAL的作用,就形成各种简单的苯丙酸类化合物、香豆素、苯甲酸衍生物、木质素、花色素苷、异黄酮、缩合鞣质及其他类黄酮。
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。
有一种酚类胶补骨脂素(呋喃香豆素类的一种),本无毒,但可被日光中的紫外线A(320—400nm)激发为高能电子态,插入DNA双螺旋中,与胞嘧啶和胸腺嘧啶结合,阻断DNA转炉和修复,最终导致细胞死亡。
伞形科中的芹菜、防风草和芫荽富含有这类光照后有毒的呋喃香豆素。
在逆境或病害条件下,芹菜得着这种化合物含量会增加100倍左右,所以用手接触这种植物时,有时受会肿胀。
然而有些昆虫能生活在含有这类光照后有毒的植物中,因为卷叶可以滤去激发光波。
四、质素植物体中的木质素数量很大,仅次于纤维素,具有机物的第二位。
木质素是植物体重要组成物质,广泛分布于植物界。
木质素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异,例如松柏木质素含有许多的松柏醇,还有一些香豆醇和芥子醇;山毛榉木质素的松柏醇和芥子醇数量相近,而香豆醇则很少;单子叶植物(尤其是和谷类)的木质素则含有极多的香豆醇。
木质素的生物合成是以苯丙氨酸和酪氨酸为起点的。
首先,苯丙氨酸转变为桂皮酸,桂皮酸和酪氨酸又分别转变为4—香豆酸,然后,4—香豆酸形成了咖啡酸、阿魏酸、5—羟基阿魏酸和芥子酸,它们分别与乙酰C O A结合,相应的被催化为高能C O A硫脂衍生物,进一步被还原为相应的醛,在被脱氢酶还原为相应的醇,即4—香豆醇、松柏醇,5—羟基阿魏醇和芥子醇。
上述4种醇类是组成木质素的基本单位,他们是在细胞质中形成的,经过糖基化作用,进一步形成葡萄香豆醇、松柏苷、5--羟基阿魏苷和丁香苷,再通过质膜运输到细胞壁,在β—糖苷酶作用下释放出相应的单体(醇),最后这些单体经过氧化和聚合作用形成木质素。
五、黄酮类(一)种类植物酚类化合物另一大类植物是类黄酮。
它是两个芳香环被三碳桥联起来的15碳化合物,其结构来自两个不同的生物合成途径。
一个芳香环(B)和桥是从苯丙氨酸转变来的,而另一个芳香环(A),则来自丙二酸途径。
类黄酮是由苯丙酸、p-香豆酰C O A和3个苯二酰C O A分子在查儿酮合酶催化下缩合而成的。
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。
基本类黄酮骨架会有许多取代基,羟基常位于4,5,7位,它也常带糖,所以大多数类黄酮是葡糖苷。
羟基和糖增加类黄酮的水溶性,而其他替代物(例如甲酯或修改异戊基单位)则是类黄酮成脂溶性。
(二)功能不同类黄酮具有不同功能:1.呈现颜色植物的色素主要有两类:类胡萝卜素和类黄酮。
类胡萝卜素是光合作用的辅助色素,呈黄、橙和红色。
类黄酮包含各种有色的物质,其中最普遍的有色类黄酮是花色素苷。
花、果大部分呈红、淡红、紫和蓝等色,都与花色素苷有关。
鲜艳花色可吸引昆虫而帮助传粉,鲜艳果实可吸引动物食用而传播种子。
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。
花色素苷是黄酮类化合物,溶解于细胞液中,在植物界中分布极广,花、果实和叶片的颜色往往与它有关。
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。
表5-3说明B环上取代基不同花色有差异。