植物生理学 植物体内有机物的代谢

生物碱是重要药物的有效成分。

烟碱是烟草中的主要生物碱。
烟碱的生物合成是由天冬氨酸和 3-磷酸甘油醛合成烟酸，进一 步与精氨酸生物合成的中间产 物鸟氨酸合成为烟碱。
金鸡纳树皮含奎宁碱。奎
宁碱是有价值的解热药 。 能抗疟疾，与疟原虫的 DNA结合，形成复合物， 抑制DNA的复制和RNA的 转录，从而抑制疟原虫的 蛋白合成 。
和甲基赤藓醇磷酸途径，两者都形成异戊烯 焦磷酸（IPP），然后进一步合成萜类，所以 IPP亦称为“活跃异戊二烯”。 P134 图5-6
第三节 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。 橙皮素、木质素、芸香苷、桂皮酸、水杨酸、 类黄酮、鞣质等。
次生物质的用途
芳香油、挥发油、色素、这些提取物可作 为食品、化妆品添加剂用于工业生产。 2 木质素、植保素等有保护植物不受病虫侵 害作用 3 橡胶、松节油 工业原料 4药用成分（紫杉醇、皂甙、利血平、阿托品、 青蒿素、喜树碱）
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第二节 萜类
一、萜类的种类
萜类是异戊二烯（C5)组成的次生物质，一般
吗啡由
骆氨酸 衍生出 来
麻黄
碱有 平喘 作用
利血平降压药
喜树碱抗肿瘤
卫矛科美登木分离出 美登木碱抗癌药
长春新碱
是夹竹桃科植物 长春花中提取出的生物碱， 因抗肿瘤作用良好，目前 其制剂作为临床抗肿瘤药 物。
二 含氰苷
含氰苷本身无毒，但植物破碎后在糖苷酶的
作用下就会分解出有挥发性的毒物氰化氢， 氰化氢会抑制昆虫和食草动物的呼吸作用。
它是两个芳香环被三碳桥联起来的15碳化合物
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。
查尔酮合酶 香豆酰COA +丙二酰COA 查尔酮类
黄酮类
黄烷酮类
异黄酮类
黄酮醇类
黄烷酮醇类
花色素苷类 缩合鞣质类
功能
1呈现颜色
类胡萝卜素 类黄酮：花色素苷类（红、粉、紫、兰） 甜菜素：水溶性含N色素（红紫色、黄色）
2 防御伤害

黄酮类和黄酮醇类是植物的紫外光保护剂。吸收 紫外线B,避免了细胞受到强烈UV—B的伤害。 鱼藤根中的鱼藤酮属于异黄酮类，有很强的杀虫 作用。 豌豆素、菜豆素、大豆素是异黄酮类植保素，多 分布在受伤部位附近，能限制病原微生物进一步 扩散。


六 鞣质（单宁）

缩合鞣质：有类黄酮单位聚合而成，（可被水解为花色素） 可水解鞣质 ：分子小

防癌抗癌、抗血栓、降血脂、抗氧化、抗自 由基、抗炎等多种有益作用的天然物质
苯丙氨酸代謝途徑到白藜蘆醇的合成

Key enzymes
PAL C4H RS
可以通過基因工程獲得白藜蘆醇
在转基因的烟草、生菜、枸杞等本不产生resveratrol 的植物中可以获得甚高含量的resveratrol.
爬山虎(Parthenocissus) 中白藜芦醇芪合酶基因 序列
涩味：鞣质在口腔中与蛋白质结合，收缩产生有涩味。
一些牲畜不愿吃鞣质含量高的植物，因为鞣质与肠中的蛋白质 结合会形成不易消化的蛋白质——鞣质复合物。 树干心材的鞣质丰富，能防止真菌和细菌引起的心材腐败。
第四节 含氮次生化合物
一 生物碱 生物碱是一类含氮杂环化合物，大多数生物碱呈碱性， 为白色晶体。 目前已发现含有生物碱有近3000种，分布于近100多 个科的植物中。 生物碱是由不同氨基酸衍生来的。它对生物往往有毒 性，所以也有防御敌害保护植物的作用。
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 （P140)
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。 B环上羟基数目越多，颜色偏蓝；羟基被甲氧 基替代，颜色偏红（表5-3） PH 偏酸性使呈红色，偏碱性是为蓝色。 低温、缺氧和缺磷等不良环境也会促进花色素 的形成和积累。 光照促进花色素苷的合成
在完整植物中，含氰苷存在叶表皮的液泡中，
而分解含氰苷的酶——糖苷酶则存在叶肉中， 互不接触。当叶片被咬碎后，含氰苷就与酶 混合
第五节 植物次生代谢的基因工程
一、花卉育种

而查尔酮合酶（CHS）是类黄酮生物合成的关键酶，也是花 色素合成的关键酶。
利用「分子育種技術」創造文心蘭花色新品系
報告者:葉開溫
第五章
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植物体内有机物的代谢
第五章 植物体内有机物的代谢
第一节 植物的初生代谢和次生代谢
糖类、脂类、核酸和蛋白质等是初生代谢产
物 萜类、酚类和生物碱等是由糖类等有机物次 生代谢衍生出来的物质，成为次生代谢产物， 贮存在夜泡或细胞壁中，是代谢的最终产物， 大部分不再参加代谢活动。
Fig.5-1
人 参 毛 状 根

复习
萜类、酚类、生物碱、木质素、鞣质 次生代谢物主要有哪几类？它们怎样从主代谢进入 次生代谢？ 萜类的基本组成单位是什么？萜类有哪些种类？ 萜类生物合成的途径怎样？ 酚类有哪些种类？ 酚类生物合成的途径怎样？ 类黄酮包括哪些种类？其结构的基本骨架怎样？

二 酚类的生物合成
一 莽草酸途径
磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）+赤藓糖-4-磷酸 莽草酸 分支酸 色氨酸
7-磷酸-阿拉伯庚酮糖
IAA
预苯酸
酪氨酸 苯丙氨酸
木质素
肉桂酸
PAL
苯丙氨酸解氨酶（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。
三 简单酚类
简单苯丙酸类化合物 ：桂皮酸，香豆酸、咖啡酸，阿魏酸 苯丙酸内酯类化合物：补骨脂内酯、香豆素等 苯甲酸衍生物类：水杨酸、香兰素、原儿茶酸。 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。
不溶于水。 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。 （p132表5-1）
樟树、桉树、柑橘、薄荷中都有挥发油，是
单萜、倍半萜。 化妆品香料，食用香料，防虫。
紫杉醇 抗癌药物
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
三 用植物的细胞工程与基因工程

人参、紫草等植物的细胞大规模培养获得成功
利用毛状根生产次生物质
发根农杆菌可感染 植物受伤部位， 菌中Ri上的T— DNA片段整合 到植物细胞基因 组内，诱导毛状 根产生。近年来 发根培养的研究 颇多，已有100 多种植物，其中 包括利用青蒿的 发根培养获得青 蒿素。
單
位:國立台灣大學
植物科學研究所
二 作物形状改良
利用基因工程改变植物的次生代谢，可使植
物合成新的植物抗毒素，以增加抗病能力。 例如，1，2—二苯乙烯合成酶是合成植保素白 藜芦醇的关键酶，正常烟草不含这种酶。将 花生的二苯乙烯合成酶转入烟草，烟草便合 成此植保素，增强对灰葡萄孢菌的抗性。
产生白藜芦醇(resveratrol) 的葡萄科植物
四 木质素 植物体中的木质素数量很大，仅次于纤维素。 木质素分子量很大，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不同。
木质素的生物合成途径（图5-8）
Fig.5-10 Biosynthesis of lignin
五 类黄酮类
类黄酮的基本骨架：（P140)