第五章植物同化物和次生代谢物

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。

第五章植物体内有机物的代谢一、填空1. 萜类种类中根据__________数目而定，把萜类分为单萜____________、_________、_________四萜和多萜等。

2. 柠檬酸、樟脑是_________化合物；赤霉素是_________化合物，杜仲胶、橡胶是_________化合物。

3. 在植物体中，含量居有机化合物第二位的是_________，仅次于纤维素。

4. 生物碱具有碱性是由于其含有一个_________。

5. 木质素是属于_________化合物，花色素是属于_________化合物。

6. 植物的次生代谢物可分为三类：、、。

二、选择1. 倍半萜合有几个异戊二烯单位？（）A. 一个半B. 三个C. 六个2. 下列物质组合当中，属于次级产物的是哪一组？（）A. 脂肪和生物碱B. 生物碱和萜类C. 蛋白质和脂肪3. 大多数植物酚类的生物成合都是从什么开始？（）A. 乙醛酸B. 苯丙氨酸C. 丙酮酸4. 下列物质中其生物合成从苯丙氨酸和酪氨酸为起点的是（）A. 木质素B. 花青素C. 生物碱三、问答1. 由糖类、脂肪碱、氨基酸等进一步衍生出来的次生代谢产物在植物生命活动中有什么作用？第六章植物体内有机物的运输一、名词解释1．多聚体——陷阱模型二、填空1．植物体内有机物的长距离运输的部位是，运输的方向有和两种。

2．筛管中含量最高的有机物是。

3．有机物在筛管中随液流的流动而流动，而这种液流流动的动力，则来自于输导系统两端的。

4．研究有机物运输形式最巧妙的方法是。

5. 韧皮部装载过程有2条途径：和。

6. 到现在为止，能解释筛管运输机理的学说有三种：、和。

7. 韧皮部卸出是指装载在韧皮部的同化物输出到的过程。

8. 植物体内糖类运输的主要形式为。

9. 韧皮部中同化物卸出有两条途径，即和。

三、选择题1．无数原生质相互联系起来，形成一个连续的整体，是依靠（）A．微纤丝B．胞间连丝C．微管2．植物筛管汁液中占干重90%以上是（）A．蛋白质B．脂肪C．蔗糖3．细胞间有机物质运输的主要途径是（）A．质外体运输B．共质体运输C．简单扩散4. 韧皮部装载时的特点是（）。

次生代谢物名词解释次生代谢物——指植物组织在发育过程中所产生的对植物体无用的有机物。

与原生质相比，它们多为无色、无味、无臭的化合物，如丙酮酸、苯甲酸等。

E。

硫酸软骨素：植物细胞壁的基本组成物质之一。

在酵母中，被称为3， 4-环己二烯，主要来源于植物界，还见于菌类和动物类，具有粘多糖的性质。

是人和动物细胞中的一种粘肽，在蛋白质和氨基酸残基上有结晶水，能溶于冷浓盐酸或热稀盐酸，不溶于热的乙醇，不能被α-萘酚染色。

植物硫酸软骨素广泛存在于成熟植物组织中。

用物理方法（电子显微镜）和化学方法(层析、紫外吸收光谱)测定了几种软骨素，证明其中一些物质与蛋白质是同物质，因此可能是同一物质，并将其定名为“硫酸软骨素”。

F是大气污染物的重要组成部分。

自然界的大气污染物种类很多，对植物体和人体健康有较大影响的主要有SO2、 CO2和NO2等。

大气污染物种类及其危害如下表所示：表1大气污染物种类及其危害种类危害硫氧化物(二氧化硫)对植物光合作用影响;人类呼吸道疾病;对动物肺和血管的刺激性作用;臭氧层破坏影响太阳辐射及地球磁场等。

氮氧化物(NO2)对植物光合作用影响;人类呼吸道疾病;对动物肺和血管的刺激性作用;影响地球大气的热量平衡等。

碳氢化合物(CO2)使土壤酸化和导致水土流失;工业“三废”排放到空气中,严重威胁人民身体健康。

氟化物(F)对动物的肝、肾和骨骼有毒害作用;高浓度会导致人体死亡;对植物的某些器官也有毒害作用。

二氧化硫(SO2)由硫和氧气在点燃条件下反应生成，在常温下是一种不活泼的物质。

在天然情况下， SO2分解生成硫酸和氧气，这是农业生产上利用硫酸化作用的一种方式。

SO2溶于水形成硫酸，与水反应生成的硫酸随地表径流汇入河中，与底泥接触后经降雨淋洗，又形成硫酸而进入水体。

由于雨水的冲刷，绝大部分SO2沉淀于土壤表面。

对于大气污染来说， SO2的最大危害是促使某些树木和草类提早开花结果，从而加速生态环境恶化，减少森林覆盖率，甚至造成生态系统破坏。

植物代谢物和次生代谢物及其生物学效应的研究植物代谢物和次生代谢物是植物自我保护和适应环境的重要生理活动。

它们不同于植物的基础物质代谢路径，而是生成具有特定功能的化合物，如抗氧化剂、防御素和药物等。

在生物学领域中，研究植物代谢物和次生代谢物及其生物学效应已经成为热门趋势。

本文主要介绍植物代谢物和次生代谢物的定义、分类、生物学效应以及研究进展。

一、植物代谢物和次生代谢物的定义和分类1. 定义植物代谢物是指在植物细胞内产生的可溶性或不可溶性的有机物质，包括基础代谢物和次生代谢物两类。

基础代谢物是通过正常代谢途径生成的化合物，包括碳水化合物、蛋白质和核酸等。

而次生代谢物则是植物在特殊环境下合成的化合物，包括抗氧化剂、生长激素和生物碱等。

2. 分类植物代谢物和次生代谢物可以根据其化学结构进行分类。

其中次生代谢物是植物在生长过程中产生的重要化合物。

它们通常被用作抗氧化剂、特定酶的抑制剂、细菌素和抗肿瘤药物。

最常见和研究较多的植物次生代谢物有以下四类：（1）生物碱：生物碱是最为广泛研究的植物次生代谢物之一，具有广泛的生物学活性。

它们可以通过干燥、提取和分离等技术从植物中提取，用于癌症治疗和药物治疗。

（2）类黄酮：类黄酮是最常见的抗氧化剂之一，它们能够抵抗细胞内的氧自由基和其他有害化学物质的攻击，具有很强的抗癌能力。

（3）鞣质：鞣质是由鞣质酸和其衍生物构成的化合物。

它们在抑制癌细胞增殖和预防神经退化疾病方面发挥了重要作用。

（4）多酚类：多酚类是广泛存在于植物中的化合物，包括天然类黄酮和花青素。

它们具有显著的抗氧化和抗炎症作用。

二、植物代谢物和次生代谢物的生物学效应1. 抗氧化剂作用植物代谢物和次生代谢物的抗氧化剂作用是其最为重要的生物学效应之一。

在细胞内，代谢过程产生的氧自由基和其他有害分子会对细胞结构和功能造成损害。

而抗氧化剂可以中和这些自由基，起到保护细胞的作用。

例如，类黄酮可以抑制氧化酶的活性，防止氧自由基的生成，从而协同其他抗氧化剂为人体提供保护。

植物次生代谢物植物次生代谢物的类型及其对植物自身的作用植物次生代谢物的类型及其对植物自身的作用植物次生代谢产物种类繁多，性质各异。

目前已知结构的超过10万种，主要有生物碱、生氰糖苷等含氮化合物；单萜、倍半萜等萜类化合物；黄酮、醌等酚类化合物。

一些植物次生代谢产物是理想的农药开发前体，具有较高的应用价值和开发潜力，为世界各国研究者所关注。

我国对植物次生代谢产物在农业中的应用也进行了研究，并取得了一定的进展。

1 植物次生代谢产物化感作用的研究植物通过向环境中释放特定的次生代谢物质而影响邻近植物（或微生物）的生长，这就是化感作用，也叫做异株克生或他感作用。

目前学术界认同的化感物质主要有15大类，包括酚酸类及其衍生物、黄酮类、萜类和甾族化合物等，几乎涵盖了所有的植物次生代谢产物。

化感物质的释放主要经植物的根系分泌、茎叶挥发、残体分解以及雨雾淋溶等途径。

印度学者指出，化感作用可提高农田、草原和森林系统的生产力，减少现代农业生产的负面效应。

如养分流失和农药污染，保护未受污染的自然环境和具有高生产力的土地资源。

化感物质对某些植物的生长存在抑制作用。

如某些药用植物含有的黄酮、蒽醌、生物碱、萜类、酚酸类生理活性物质是化感物质的主要来源，它们使得药用植物易发生化感作用，出现连作障碍。

张连学等发现，人参、西洋参产生连作障碍主要是由于化感物质—土壤变劣—病原微生物的相互作用，其课题组报道，外源人参皂苷会明显抑制人参愈伤组织鲜重的增加，使人参苗幼根中丙二醛（MDA）含量显著升高，幼苗体内3种抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性发生变化，致使人参细胞内活性氧平衡系统受损，细胞无法进行正常生理代谢，从而抑制人参生长。

人参皂苷粗提液对西洋参幼苗各项生理指标均表现出低促、高抑现象。

高浓度下幼苗叶片中超氧阴离子自由基和丙二醛含量均显著增加，叶片及幼根的相对电导率也明显升高，幼苗根尖细胞核膜膨胀，核仁变形，液泡膜解体，不能完成正常的生命活动。

《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。

植物代谢与次生代谢物植物是地球上最重要的生物之一，它们不仅能够进行光合作用，将阳光转化为能量，还能进行其他一系列的代谢活动。

其中，植物的代谢过程中产生的次生代谢物是其独特之处。

本文将从植物代谢的基本原理、次生代谢物的种类和功能以及植物次生代谢的应用领域等多个方面进行阐述。

一、植物代谢的基本原理植物代谢是指植物体内进行物质转化和能量传递的过程。

它包括两个基本方面：一是原代代谢，也称为基础代谢，是植物维持生命所必需的代谢活动，如光合作用、呼吸作用等；二是次生代谢，是植物进行非生存必需的代谢活动，产生的产物称为次生代谢物。

原代代谢是植物生命活动的基础，通过光合作用将阳光转化为能量，产生葡萄糖等有机物质。

呼吸作用则是将这些有机物质转化为能量，维持植物的正常生长和发育。

原代代谢是植物生命活动的基础，所有植物都需要进行这些基本的代谢活动。

二、植物次生代谢物的种类和功能植物次生代谢物是植物在代谢过程中产生的一类化合物，它们在植物体内并不起主要的生命活动作用，称为“次生代谢物”。

植物次生代谢物种类繁多，包括鞣质、生物碱、挥发油、黄酮类化合物等。

它们具有多种功能，如抗氧化、抗菌、抗病毒、抗肿瘤等。

1. 鞣质：鞣质是一类具有收敛、抗菌、抑制酶活性和抗氧化等多种生物活性的天然产物。

它们在植物体内主要起到保护组织、抵御外界病原微生物入侵的作用。

2. 生物碱：生物碱是一类含氮有机化合物，具有较强的药理活性和生理活性。

它们在植物体内起到抗菌、抗虫和抗肿瘤等作用。

如罂粟生物碱可用于制药业的镇痛、镇静等药物的制备。

3. 挥发油：挥发油是一类具有强烈香气的化合物，具有多种药理活性和生理活性。

它们在植物体内主要用于吸引传粉媒介、抗菌、驱虫等。

4. 黄酮类化合物：黄酮类化合物是一类具有抗氧化、抗癌、抗菌等多种生物活性的天然产物。

它们在植物体内主要用于吸引传粉媒介，保护植物免受紫外线辐射等。

三、植物次生代谢的应用领域植物次生代谢物由于其丰富多样的生物活性和广泛的应用价值，在医药、农业和化妆品等领域有着重要的应用价值。

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。

植物化学与次生代谢物研究植物化学是研究植物体内化学成分及其合成、分泌等相关机制的学科。

植物化学主要包括原代代谢物和次生代谢物研究两个方面。

其中，次生代谢物是植物体内化学成分的重要组成部分，广泛分布于植物的各个器官，包括根、茎、叶、花、果实等。

次生代谢物是植物体自身合成的一类低分子有机化合物，不同于原代代谢物在植物生长发育和生理代谢中扮演核心角色的糖类、脂类和氨基酸等有机物，次生代谢物在植物体内的含量较低，几乎不参与植物基本代谢过程。

次生代谢物机能多样，可以用于吸引传粉昆虫，抵抗寄生性真菌和昆虫，以及吸引天敌捕食植物的具体特性。

植物体内产生次生代谢物的方式非常复杂，涉及到植物遗传学、生化学和分子生物学等多个研究领域。

由于植物合成次生代谢物的途径和机制较为复杂，许多次生代谢物的生物合成机理还不完全清晰。

但是近年来，随着分子生物学和基因工程技术的不断发展，人们对植物次生代谢物的研究达到了前所未有的高度。

除了药物研发，植物次生代谢物的研究还在食品、染料、香料等领域发挥着重要作用。

植物提取物被广泛用于食品添加剂、保健品和化妆品等产品中，如葡萄籽提取物、胡萝卜素等。

此外，一些植物次生代谢物还可以用于工业用途，例如纤维染料的合成和木材保护等。

总之，植物化学与次生代谢物研究是一门重要的学科，对于了解植物生理代谢、发现新的活性物质以及应用于农业、医药和工业等领域都具有重要的意义。

通过深入研究植物体内次生代谢物的合成机制和分子调控，可以为生物技术的发展提供重要的理论和应用基础，为实际应用创新和发展提供新的思路和方向。