最新5植物体内有机物的代谢汇总
高中生物竞赛教程第5章植物体内有机物的代谢
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。
植物的有机物代谢
植物的有机物代谢-正文植物体内有机物的合成、转化和降解过程。
光合作用和呼吸作用(见植物呼吸作用)是植物代谢的两个枢纽。
通过光合作用把外界的无机物质同化为有机物质；通过呼吸作用则使已同化的有机物质被重新分解，分解过程所形成的中间产物及释放的能量为生物合成过程提供所需要的原料和能量。
植物体内有机物代谢过程中一系列复杂的生化反应由于有酶的催化才能在常温、常压、化学中性或接近中性的条件下进行。
酶催化效率高，专一性强。
不同的酶在细胞内的空间分布不同，因而在活细胞的不同部位能有不同的代谢途径,它们之间又相互联系、相互制约,保证了多种生化反应的协调。
主要有机物质的代谢包括碳水化合物、蛋白质、脂类、核酸等的代谢。
碳水化合物代谢绿色植物通过光合作用形成的碳水化合物，是细胞内各种代谢物碳架的来源。
在叶绿体内通过光合碳循环同化 CO2的初产物是丙糖磷酸。
丙糖磷酸通过叶绿体内膜中的磷酸运转器从叶绿体间质转运到细胞溶质，转化为己糖磷酸,再经蔗糖磷酸合成酶-蔗糖磷酸酶系统转化为蔗糖；或丙糖磷酸在叶绿体内转化为己糖磷酸，再通过腺苷二磷酸葡糖(ADPG)焦磷酸化酶及淀粉合成酶转化为淀粉(图1)。
一般在缺磷的条件下,叶绿体内积累的淀粉较多;而在供磷充分时，则丙糖磷酸可继续不断地从叶绿体运出，在细胞溶质内形成蔗糖。
植物在光合作用中合成淀粉或合成蔗糖也受遗传性控制。
如水稻和小麦的光合产物直接以蔗糖形式输出；而大豆和棉花的光合产物则先转化为淀粉积累在叶中，夜间淀粉降解为糖类再输出。
从叶片输出的蔗糖或淀粉降解产物通过韧皮部运到正在生长的部位（茎尖生长锥、幼叶、新根等），形成新细胞所需要的结构物质，或作为呼吸底物；同时也运到各贮藏组织形成贮藏物质。
除淀粉及蔗糖外,葡糖－1－磷酸还可经一系列转化过程形成纤维素，后者也是一种重要的多糖，它是细胞壁的主要结构物质，与纤维作物的产量和品质都有很大关系。
淀粉及蔗糖也可水解为己糖磷酸，后者通过呼吸代谢途径氧化降解，其中间产物可作为生物合成过程的原料，使碳水化合物代谢与脂肪代谢、蛋白质代谢和核酸代谢等相互联系(图2)。
植物体内有机物的代谢(共27张PPT)
player in plant immune response
❖ Phytoalexins can be antimicrobial
terpenoids or phenolics （抗菌的萜或酚类）
❖ Synthesized in response to infection or
stored in surface glands表面腺细胞）
❖
Sesquiterpenes (C-15)
Herbivory deterБайду номын сангаасents威慑草食动物
(generalized)
❖ Bitterness
❖ Examples include
sagebrush山艾树 and
sunflower向日葵
其数目，可分为:
单萜(monoterpene)、倍半萜(sesquiterpene)、
双萜(diterpene)、
三萜(triterpene)、
四萜(tetraterpene)、 多萜(polyterpene)。
CH3
头
CH2 = C
CH = CH2
尾
Terpenoids: The largest group
合
Flavor deterrent威慑味道，如涩味
Tea, blackberry,grape, apple
Mode of action is via protein binding蛋白鞣质结
Examples of phenolic compounds
Monoterpenes (C-10)
Pyrethroid insecticides拟除虫菊脂
植物生理学习题及答案 第五章 植物体内有机物的代谢.
7、√
8、×
五、选择题
1、A
2、B
3、C
4、B
5、A
6、B
7、A
8、B
六、填空题
1、异戊二烯,倍半萜、双萜、三萜
2、甲羟戊酸途径、甲基赤藓醇磷酸途径
3、单萜类、双萜类、多萜类
4、莽草酸途径、丙二酸途径
5、木质素
6、含N杂环
7、酚类醇衍生物黄烷衍生物
8、黄烷、B环取代物、红色、蓝色
9、抗病、合成芳香族氨基酸、合成生长素10、含氮杂环、氮素、氨基酸、氮肥11、苯丙氨酸和酪氨酸
上述四种醇类经过糖基化作用,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。
3、答:(1挥发油,多是单萜和倍半萜类化合物,广泛分布于植物界,它能使植物引诱昆
虫传粉,或防止动物的侵袭。
(2固醇,是三萜类的衍生物,是质膜的主要组成,它是与昆虫脱皮有关的植物脱皮激素的成分。
(3类胡萝卜素的四萜的衍生物,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。
(4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。橡胶由橡胶树的乳汁管流出,对植物有保护作用,如封闭伤口和防御食草动物取食等。
三、名词解释
1、类萜:由异戊二烯(五碳化合物组成的,链状的或环状的次生植物物质。
2、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。
3、生物碱:是一类含氮杂环化合物,一般具有碱性。如阿托品、吗啡、烟碱等。
5植物体内有机物的代谢
二：次生代谢物的合成
与其他有机物的联系
第二节：萜类
一：萜类基本情况 萜类，类萜为植物界广泛存在的一类次生代谢物，一般不溶于水。 组成本质：异戊二烯
萜类种类为根据异戊二烯数目而定，单萜、倍半萜、双萜等
二：萜类的常见种类
异戊二烯 单位数 2 3 4 6 8 ＞8 碳原子 数 10 15 20 30 40 ＞40 种类 单萜 倍半 萜 双萜 三萜 四萜 多萜 举例 沉香醇，百里酚，樟脑，除虫菊酯 Β-丁香烯，薄荷醇，棉酚 树脂酸，赤霉素，冷杉醇 固醇，鱼鲨烯 胡萝卜素，叶黄素 橡胶，杜仲胶
二：酚类的生物合成 植物酚类通过多种途径生物合成； 其中以莽草酸途径和丙二酸途径为主； 高等植物以莽草酸途径为主（以赤藓糖 4磷酸和磷酸烯醇式丙酮酸而来），真菌和 细菌以丙二酸途径为主（以乙酰CoA而来）；
其中木质素的合成起点为苯丙氨酸和酪氨酸。
三：常见酚类 1.木质素 简单酚类的醇衍生物的聚合物，仅次于纤维素居植物体内有机物第二位； 2.类黄酮 两个芳香环被三碳桥连接的15碳化合物。 使植物呈现颜色（花色素苷），防御敌害（紫外光保护剂），鱼藤酮杀虫作用 3.鞣质 具有防御敌害功能功能，分为缩合鞣质，可水解鞣质。 缩合鞣质：类黄酮聚合而成，木本植物组成部分，强酸水解为花色素； 可水解鞣质：不均匀多聚体，含有酚酸，单糖。 鞣质有毒，食草动物吃后明显抑制生长。
二：含氰苷 含氰苷本身无毒，植物破碎后会释放氰化氢（HCN）
第三节：含氮次生化合物 一：生物碱 生物碱是一类含氮杂环化合物，通常含一个含N环，其碱性来自该环。 生物碱种类很多，其生物合成前身也不同。是植物体内氮素代谢的中间产物，由 不同氨基酸衍生而来（尤其赖氨酸、酪氨酸、色氨酸） 烟碱为重要生物碱，还有其他种类如阿托品，可卡因，毒芹碱，吗啡，利血平等 重要生物活性种类。
植物生理学：第五章 植物体内有机物质的代谢和运输
一、植物体内有机物质的运输系统
短距离运输系统
一、植物体内有机物质的运输系统
短距离运输系统
一、植物体内有机物质的运输系统
（二）长距离运输系统：指器官之间、源与库之间运输， 长距离运输系统：指器官之间、源与库之间运输， 距离从几厘米到上百米
1、微管束的组成：以导管为中心的富含纤维组织的木质部；以 微管束的组成：以导管为中心的富含纤维组织的木质部； 木质部 韧皮部； 筛管为中心的周围有薄壁组织伴连的韧皮部 筛管为中心的周围有薄壁组织伴连的韧皮部；穿插与包围木 质部和韧皮部的多种细胞，微管束鞘。 质部和韧皮部的多种细胞，微管束鞘。 微管束的功能： 2、微管束的功能： • 通常情况下，水分与无机盐通过木质部输送，有机物通过韧 通常情况下，水分与无机盐通过木质部输送， 皮部输送。 皮部输送。 • 信息（信使）物质传递的通道：如根部合成的细胞分裂素、 信息（信使）物质传递的通道：如根部合成的细胞分裂素、 脱落酸等通过木质部输送至地上部分； 脱落酸等通过木质部输送至地上部分；茎尖合成的生长素则 通过韧皮部向下运输；植物受环境刺激后产生的电波（ 通过韧皮部向下运输；植物受环境刺激后产生的电波（膜电 也主要在微管束中传播。 位）也主要在微管束中传播。 • 两通道之间的物质运输：木质部与韧皮部之间侧向（横向） 两通道之间的物质运输：木质部与韧皮部之间侧向（横向） 运输可相互间运送水分和养分， 运输可相互间运送水分和养分，如筛管内的膨压变化就是由 于导管与筛管间发生水分交换产生的。 于导管与筛管间发生水分交换产生的。源自一、植物体内有机物质的运输系统
（二）长距离运输系统
2、微管束的功能 • 对同化物的吸收与分泌：韧皮部对同化物的吸收与分泌不 对同化物的吸收与分泌： 仅发生在库源端，而且在同化物的运输途中， 仅发生在库源端，而且在同化物的运输途中，微管束能与 周围组织发生物质交换。 周围组织发生物质交换。 • 对同化物的加工与贮存：同化物的运输过程中可卸至微管 对同化物的加工与贮存： 束中的某些薄壁细胞内合成淀粉，并贮存起来。 束中的某些薄壁细胞内合成淀粉，并贮存起来。是个中间 需要时再转运出去。 库，需要时再转运出去。 • 外源化学物质以及病毒等的传播通道：杀虫剂、灭菌剂、 外源化学物质以及病毒等的传播通道：杀虫剂、灭菌剂、 肥料、以及病毒分子经两通道的传输，能产生周身效应。 肥料、以及病毒分子经两通道的传输，能产生周身效应。 另外筛管汁液的蛋白抑制剂能抑制动物消化道内的消化酶， 另外筛管汁液的蛋白抑制剂能抑制动物消化道内的消化酶， 说明筛管本身存在一定的防卫机制。 说明筛管本身存在一定的防卫机制。 • 植物体的机械支撑：木质部导管、管胞。 植物体的机械支撑：木质部导管、管胞。
第五章 植物体内有机物的代谢
一、同化产物卸出途径
共质体卸出
质外体卸出
二、依赖代谢进入库细胞
• 同化产物进入库细胞是依赖能量的，需要能量的
位置因植物种类和器官而异。 • 在质外体韧皮部卸出途径中，糖起码跨膜两次： 筛分子-伴胞复合体的质膜和库细胞的质膜。当糖 分运至库细胞的液泡时，它又要跨过液泡膜。
半纤维素 多糖 淀粉、纤维素
戊糖(Ru5P)→核苷酸→核酸
葡萄糖
PGAld
脂肪
甘油 + 脂肪酸
蛋白质 酒精
C3途径 PEP CO2 酚类、萜类化 合物 烟碱 丙酮酸
乳酸
谷氨酸族 丙二酰COA
乙酰COA
天冬氨酸族
草酰乙酸 TCA
α- 酮戊二酸 卟啉 (chl, Cyt)
AMP、GMP
第二节 萜类
• 鞣质有毒，有涩味；具有防御功能；
• 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
从普通氨基酸合成的，具有防御功能。
Байду номын сангаас
一、生物碱
二、含氰苷
一、生物碱（alkaloid）
• 通常有一个含N杂环。
• 存在多种植物中，种类很多。
• 在植物体内分布不一致。 • 不同生长时期含量不同。 • 受外界条件影响。
速率：
• 平均约100 cm•h-1；其范围在30~150 cm•h-1。 • 同一作物，由于生育期不同，有机物运输的速度 也有所不同。
溶质种类
• 水
• 糖类 • 氮化合物 • 无机离子 • 植物激素
植物生理学题库-05-06 植物体内有机物的代谢及其运输和分配作业及答案
第五、六章植物体内有机物的代谢及其运输和分配一、名词解释1．质外体：是一个开放性的连续自由空间，包括细胞壁、胞间隙及导管等。
2．共质体：是通过胞间连丝把无数原生质体联系起来形成一个连续的整体。
3．胞间连丝：是贯穿胞壁的管状结构物内有连丝微管，其两端与内质网相连接。
4．代谢源：指制造并输送有机物质到其他器官的组织、器官或部位。
如成熟的叶片。
5．代谢库：指植物接纳有机物质用于生长、消耗或贮藏的组织、器官或部位。
如发育中的种子、果实等。
6．转移细胞：一种特化的薄壁细胞，其功能是进行短距离的溶质转移。
这类细胞的细胞壁凹陷以增加其细胞质膜的表面积，有利于物质的转移。
7．有机物的装卸：同化物质从筛管周围的源细胞进入筛管和筛管内的同化物质进入到库细胞的过程。
已有实验证明，同化物质进入筛管和流出筛管是一个主动过程，故称装卸。
8．比集运量：指有机物质在单位时间内通过单位韧皮部横切面积的量。
9．韧皮部装载：是指光合产物从叶肉细胞到筛分子－伴胞复合体的整个过程。
10．韧皮部卸出：是指装载在韧皮部的同化产物输出到库的接受细胞的过程。
11．二、填空题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。
韧皮部双向运输横向运输2．筛管中含量最高的有机物是，而含量最高的无机离子是。
蔗糖K+ 3．叶肉细胞中的糖分向韧皮部装入是浓度梯度进行的。
逆着4．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。
压力势差5．证明植物体内有机物的途径可采用和两种方法。
研究有机物运输形式最巧妙的方法是。
环剥法同位素示踪法蚜虫吻刺法6．无机磷含量对光合产物的运转有调节作用，源叶内无机磷含量高时，则促进光合初产物从到的输出，促进细胞内的合成。
叶绿体细胞质蔗糖7．就源库间关系看，当源大于库时，籽粒增重受的限制，库大于源时，籽粒增重受的影响。
籽粒本身容积同化物供应不足8．从同化物运输与分配的观点看，水稻的结实率主要取决于，而籽粒的饱满程度主要取决于。
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a
b
R
R c
在
证 明 韧 皮 部 运 输 方 向
苹 果 枝 条 两 个 部 位 环 割
以
SA
K H 2 32P O 4
S1
S2
SB
14C O 2
树皮 蜡纸 水质部
用 同 位 的素 双示 向踪 运法 输观 察 有 机 物
C
D
纯水
B
A
移去溶质
压力流动模型
(a)
(b)
筛
细
胞
内
的
(c)
(d)
纤
维
结
构
筛 管 中 的 胞 纵 连 束 示 意 图
筛细胞内部纤维结构示意图
a、b表示丝状物连接细胞壁或顺轴穿行，靠丝状物摆动，使 溶液集体流动 c.沿轴丝状体靠外面柱状物的泵动 d.管壁上的 纤毛推动溶液集体流动
三、库端卸出 1、卸出途径 2、卸出机理
第二节 有机物运输的机理
一、源端装载 1、途径： a. 共质体途径 b.交替途径 2、装载机理
CO2
最小的叶脉
细 胞 壁 (质 外 体 )
质膜
胞间连丝
CO2
叶肉细胞
筛管分子 伴胞 韧皮部薄壁细胞 维管束鞘细胞
共质体
源叶中韧皮部装载途径
(图中粗箭头示共质体途径， 细箭头示质外体途径)
质外体
筛管分子伴胞复合体膜
• 一、物理性质：不溶于水，易容于有烯
CH3
CH3
CH3 C CH（CH2)2C CH CH2OH
三、萜类的种类
单萜：樟脑 倍半萜：薄荷醇 双萜：赤霉素 三萜：固醇 四萜：胡萝卜素、叶黄素 多萜：橡胶、杜仲胶
第三节 酚类
• 一、酚的概念
芳香族环的氢原子被羟基或功能衍生物取代后生成的化合物。 （含有羟基、苯环、其他基团）
S① S②
S ③
G
G
S
F
F
S
S
⑤ S⑥
G ④F S
G
⑤
F
S
细胞壁(质外体) 质膜 液泡膜 液泡
韧皮细胞（筛管 分子和伴胞）
收受细胞
蔗糖卸出到库组织的可能途径
线粒体
质膜
液泡膜
ATP
H+
+-
H+ 已糖
H+
H+
H+
ADP+Pi
-90mv
-+
+50mv
H+ 已糖
pH5.8
pH7.0
pH4.9
蔗 糖
-
质
子
用蚜虫吻针法收集筛管汁液
A.将吻针切下; B.切口溢出汁液; C.用毛细管吸取汁液
四、萜类的生物合成
1、甲羟戊酸途径 2、甲基赤藓醇磷酸途径
两条途径都形成异戊烯焦磷酸（IPP） 各种萜类
第三节 酚类
二、有机物运输的途径
（一）短距离运输 1、细胞内运输 2、细胞间运输 共质体运输 质外体运输 交替运输
5植物体内有机物的代谢
三、此生代谢物合成的主要途径及与初生代谢物的关系
•
CO2
光合作用
初生代谢
赤藓糖-4-磷酸 烯醇丙酮酸磷酸 三羧酸循环
甘油酸-3-磷酸 丙酮酸 已酰CoA
脂肪族氨基酸
莽草酸途径 芳香族氨基酸
丙二酸途径 甲羟戊酸 甲基赤藓醇磷酸途径
途径
含氮次生物 酚类化合物
酚类
次生碳代谢
第二节 萜类
细胞核 线粒体
筛孔 侧筛域
成熟筛管分子的结构
三、运输方向
（一）代谢源、代谢库及其相互关系 1、代谢源： 制造并输出有机物的器官、组织或部位。 2、代谢库：接纳、消耗或贮藏有机物的器官、组织或
部位。 3、源库关系： 相互影响 随时间可变 （二）有机物运输方向：多向性，总趋势：源 库
四、有机物运输速率
细胞分裂素
2 3 .6
1.7
赤 霉 素 (GA)
8 4 .8
1 6 .9
激 动 素 (KT)
5 8 .1
17.8
IA A
4 5 3 .4
1 4 3 .1
IA A + G A
8 4 9 .6
2 7 8 .6
IA A + K T
8 8 9 .4
2 5 5 .4
IA A + K T+ G A
1 9 4 3 .1
共质体
蔗糖 H+ H+ K+
蔗糖 载体
ATPase
K+
pH5.5 低 [ K +] 低 [蔗 糖 ] (+)
H+
H+
K+
K+ pH8.5 高 [ K +] 高 [蔗 糖 ] (-)
蔗
糖
糖在
-
质 子
韧 皮
共部
运 输 学 说
装 载 机
理
二、有机物运输的动力（机理）
1、压力流动学说 2、收缩蛋白学说
加入溶质
（二）、长距离运输 韧皮部运输
胞 间 连 丝 结 构 示 意 图
导管
韧皮部转移细胞
木质部 转移细胞
韧
皮
部箭
和头
木
表 示
质溶
部
质 转
导管
的移
转
方 向
移
细
胞
树木枝条的环割
A.开始环割的树干 B.经过一段时间的树干
变态质体 质膜
加厚的初生壁 筛板
P-蛋白
筛板
内质网
在伴胞侧分支 的胞间连丝 液泡 伴胞
3 1 2 .4
IA A
叶 肉 用细 与胞 同－ 化筛 物管 运分 输子 的之
关间 系相
互 作
三、环境因素调节
1、温度temperature 2、光照light 3、水分water 4、矿质元素mineral
N、P、K、B
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• 二、酚的种类（根据芳香环上带有的碳原子数目的不同分类）
简单苯丙酸类：咖啡酸
苯丙酸内酯：香豆素
苯甲酸衍生物类：水杨酸
木质素：木醇单体构成
酶、聚合
香豆醇
S型
松柏醇
G型
芥子醇
H型
类黄酮类：花色素苷、黄酮 鞣质：单宁
三、酚类的生物合成
莽草酸途径
第四节 含氮次生化合物
• 一、生物碱 • 二、含氰苷
• 查耳酮合酶是花色素合成途径中的一个 关键酶, 该酶及其衍生物的种类与表达量 决定了花色的变化将基因无论是以正义 或反义的方式导人矮牵牛后, 一部分转基 因植株的外源基因与内源基因一起发生 了沉默, 导致花色由紫色变为白色或紫白 相间
跨 膜 过
程
同 向 运 输
和
反
向
运
输
第三节 有机物的分配
一、分配方向
1、多向分配：a.纵向：向上、向下；b.横向 2、源库单位：
二、分配特点
1、优先供给生长中心 2、就近供应、同侧分配 3、功能叶之间互不供应
三、有机物可以进行再分配、再利用 四、光合产物分配与产量形成的关系
（ 4） （ 2）
（ 5）
（ 3）
（ 1）
源库单位
水稻源库单位示意图
小麦植株光合产物形成于分配
黑点代表同化物积累强度,箭头粗细表示运输的相对速度
就近供应与同侧运输示意图
第四节 有机物运输与分配的调控
一、代谢调节
1、胞内蔗糖浓度
2、能量代谢调节
二、激素调节
各种激素对菜豆同化物运输的影响
处
理
平 均 计 量 (脉 冲 数 /分 ) 标 准 差