中国科学院大学植物生理学植物生理学 第五章PPT课件
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植物生理学ppt课件
2 简述有机物分配的特点。
3 请举例说明植物对环境信号反应的全过程。
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第七章 植物的生长生理
1 名字解释： 1）植物生长与分化；2）极性与再生作用；3） 组织培养；4）生长大周期与生长曲线；5） 根冠比；
第一章 植物的水分代谢
1 水分代谢的基本过程？
2 名字解释： 1）自由水和束缚水；2）渗透作用和吸胀作用； 3）扩散、渗透和集流；4）水孔蛋白；5）伤 流和吐水；6）根压和蒸腾作用；7）共质体 与质外体；8）小孔律；9）水势
3 解释气孔开关机理的学说有那些？它们分别 是如何改变保卫细胞的水势？
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2 简述生长素的作用机理。 3 简述植物激素间的相互关系。
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第六章 植物体内同化物的运输
分配与信号转导
1 名字解释： 1）代谢源与代谢库；2）植物体内的信号传导； 3）受体；4）第一信使和第二信使；5）转移 细胞
7 简述光抑制的防御途径。 8 请写出5种光合膜蛋白复合体的中英文名称。
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高级植物生理学课件第5章植物钾营养分子生理
发掘和利用钾高效利用基因资源
钾高效利用基因的发掘与鉴定
利用基因组学、转录组学和蛋白质组学等技术手段，发掘和鉴定与钾高效利用相关的基 因资源，为培育钾高效利用作物品种提供基因资源。
钾高效利用基因的分子育种应用
将发掘的钾高效利用基因通过基因工程手段导入主要农作物中，创制钾高效利用转基因 作物新品种，提高作物的钾吸收和利用效率，减少钾肥施用量，降低农业生产成本。
02 钾的吸收和转运机制
钾的吸收过程
根系吸收
钾主要通过植物根系以主动吸收 或被动扩散的方式进入植物体内。
离子通道
根系细胞膜上的钾离子通道是钾吸 收的重要途径，这些通道对钾离子 具有高度选择性。
载体蛋白
部分钾的吸收还需要依赖载体蛋白 的协助，这些载体蛋白能够特异性 地识别并结合钾离子，将其转运至 细胞内。
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钾对植物抗寒性的影响
钾能降低植物细胞液的冰点， 提高植物耐寒性。
钾能促进植物体内淀粉和糖 类的转化，为抗寒提供能量。
钾能增强植物细胞膜的稳定性， 减少低温对细胞膜的损伤。
05 植物钾营养分子生理的研 究方法
钾离子选择性电极技术
原理
利用钾离子选择性电极对钾离子的特异性响应，测量溶液中钾离子 的活度或浓度。
应用
在植物生理学中，该技术被广泛应用于测量植物组织、细胞及亚细 胞结构中的钾离子浓度，以研究钾营养对植物生长发育的影响。
优缺点
具有选择性好、灵敏度高、响应速度快等优点，但电极易受干扰物质 影响，需进行校准和维护。
分子生物学技术在钾营养研究中的应用
1 2
基因克隆与表达分析
通过克隆钾营养相关基因，研究其在不同钾浓度 下的表达模式，以揭示钾营养的分子调控机制。
植物生理学ppt课件ppt
植物的生殖过程
植物的生殖过程包括配子形成、受精和 胚胎发育等阶段。在配子形成阶段，花 药和胚珠分别产生精子和卵细胞；在受 精阶段，精子和卵细胞结合形成受精卵 ；在胚胎发育阶段，受精卵经过一系列 细胞分裂和分化，最终形成成熟的种子 。
VS
植物的发育过程
植物的发育过程包括营养生长期、生殖生 长期和衰老期等阶段。在营养生长期，植 物主要进行细胞分裂和扩大，形成各种组 织和器官；在生殖生长期，植物进行开花 、结实等生殖过程；在衰老期，植物逐渐 失去生理功养的吸收与利用
矿质营养的种类
植物所需的矿质营养包括氮、磷、钾、钙、镁、硫等大量元素和 铁、锰、锌、铜、硼、钼等微量元素。
矿质营养的吸收方式
植物通过根系吸收土壤中的矿质营养，主要通过质流和扩散作用进 入根部细胞。
矿质营养的运输和利用
吸收的矿质营养通过木质部导管向上运输到叶片和其他组织，参与 植物的光合作用、呼吸作用等生理过程。
植物在不同环境条件下，能够通过生理调节来适应水分和 矿质营养的变化，以保证正常的生长和发育。
05
植物的生长与发育
植物生长的概念与特点
植物生长的概念
植物生长是指植物通过吸收和利用环境中的水分、养分和光照等资源，实现细 胞分裂、扩大和组织分化等过程，从而增加其体积和质量的过程。
植物生长的特点
植物生长具有持续性和阶段性，不同生长阶段具有不同的生长特点。例如，在 营养生长期，植物主要进行细胞分裂和扩大，而在生殖生长期，植物则主要进 行开花、结实等生殖过程。
根部吸收的水分通过木质部导管向上运输到叶片，同时水分也在其他组
织间进行横向运输。
02
水分吸收的主要方式
被动吸水和主动吸水。被动吸水是指在蒸腾作用下，水分通过渗透作用
中国科学院大学植物生理学课件：植物生理学-绪论部分
植物生理学发展、分化与壮大阶段
随着物理学和化学成就的不断取得及研究仪器与方法的改进， 使得分析结果更加精细和准确，植物生理学各个方面都有突破 性的进展。Carvin用14C跟踪技术和色谱扫描技术揭开数十年 不能解决的CO2固定还原之谜，60年代对C3、C4、CAM途径及光 呼吸的发现把光合作用推向一个崭新的阶段 中国植物生理学起步较晚，发展缓慢。并且实验性植物生理学 主要从国外引进。1914年张挺从日本留学回国，到武昌高等 师范任教，讲授植物生理学，并编讲义，其次，钱崇澍1915 年从美国回来，在江苏甲种农业学校、金陵大学、东南大学、 厦门大学讲授植物生理学，编印讲义和实验指导，1917年与 W.J.V.Osterhout 发表“铜、锶、铈对水绵特殊作用”论文 ——中国第一篇植物生理学研究的论文。其后的李继侗1925年 从美国回来，在南开大学讲授植物生理学，并指导实验。罗宗 洛、汤佩松和王竹溪（《活细胞水分关系的热力学论述》。此 后的尹鸿章、汤玉韦、娄成后、汪振儒、李中宪、师生汉等都 做出过出色工作
植物生理学主要研究内容
研究植物的物质代谢 研究植物的水分代谢、矿质营养 、呼吸作用、光合作用，来了解 植物如何利用H2O、CO2、无机离 子合成碳水化合物、脂肪、蛋白 质、核酸、维生素、生理活性物 质和种类繁多的次生物质,以及 这些物质又如何转化、分解或者 排出体外 意义：是植物生命活动的物质基 础
植物生理学
主讲教师：吴传书
中国科学院大学 2013.09.16
绪论
植物生理学的定义、内容和任务 植物生理学的产生和发展 植物生理学的展望
植物生理学的定义、内容和任务
定义： 植物生理学（plant physiology）是研究植 物生命活动规律的科学。植物的生命活动主 要包括：植物水分代谢、矿质代谢、光合作 用、呼吸作用、中间物质代谢，以及在此基 础上的种子萌发、营养器官的生长和生殖器 官形成及开花、传粉、受精、果实和种子成 熟等生长发育过程。
中国科学院大学植物生理学植物生理学 第五章PPT课件
• 鞣质有毒，食草动物吃后明显抑制生长。鞣质 在口腔中与蛋白质结合，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
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第四节 含氮次生化合物
• 植物次生代谢产物中有许多是含氮的， 大多数含氮次生产物是从普通的氨基酸 合成的
5、橡胶：多萜，3000－4000异 戊二烯单位
6、混合萜：除了萜的结构外， 再加上其它结构的而形成的化合 物。如除虫菊花中的除虫菊脂
7
8
萜类物质生理功能
• 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：赤霉素是调节植
物高度的数、胡萝卜素和叶黄素能吸收光能，参 与光合作用 • 许多植物的萜类有毒，可防止哺乳动物和昆虫吞 食。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
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功能
• 不同类黄酮有不同功能 • 1、呈现颜色——花色素：是在色类黄酮，有糖则为花色
素苷。溶解于细胞液中，与植物 花、果实 、叶片的颜色 有关。不同的花色素有不同的颜色，同一花色素的颜色也 会有变化，主要由细胞液的pH决定，酸―红，碱―蓝 • 低温、缺N、缺P等 不良环境也会促进花色素的形成和积 累。一般，花色素是糖苷。 • 花色素种类甚多，但都有相同的、基本的结构、即花色素 的基本结构。差异就是B环上的取代物。
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
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第四节 含氮次生化合物
• 植物次生代谢产物中有许多是含氮的， 大多数含氮次生产物是从普通的氨基酸 合成的
5、橡胶：多萜，3000－4000异 戊二烯单位
6、混合萜：除了萜的结构外， 再加上其它结构的而形成的化合 物。如除虫菊花中的除虫菊脂
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萜类物质生理功能
• 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：赤霉素是调节植
物高度的数、胡萝卜素和叶黄素能吸收光能，参 与光合作用 • 许多植物的萜类有毒，可防止哺乳动物和昆虫吞 食。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
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功能
• 不同类黄酮有不同功能 • 1、呈现颜色——花色素：是在色类黄酮，有糖则为花色
素苷。溶解于细胞液中，与植物 花、果实 、叶片的颜色 有关。不同的花色素有不同的颜色，同一花色素的颜色也 会有变化，主要由细胞液的pH决定，酸―红，碱―蓝 • 低温、缺N、缺P等 不良环境也会促进花色素的形成和积 累。一般，花色素是糖苷。 • 花色素种类甚多，但都有相同的、基本的结构、即花色素 的基本结构。差异就是B环上的取代物。
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
植物生理学PPT课件课件
止吸水），一般为正值，但质壁分离时为0，剧烈蒸腾 时为负。 • 6.膨压：细胞吸水膨胀而对细胞壁产生的压力。 • 7.渗透势：又叫溶质势，由于溶质颗粒的存在而使水势 降低的部分（水的自由能降低），一般为负值。
《植物生理学》PPT课件
（五）细胞间的水分移动
• 水势差异决定水流方向和速度
渗透势=-1.4Mpa 渗透势=-1.2Mpa 压力势=+0.8Mpa 压力势=+0.4Mpa
《植物生理学》PPT课件
二、植物生理学的产生和发展
（一）我国古代关于植物生理学方面的论述
1.水分代谢
2.矿质营养
3.光合作用
4.呼吸储藏
5.植物生长物质
6.生长发育
《植物生理学》PPT课件
（二）植物生理学的产生与发展 1.研究开始时期（16-17世纪） 2.奠基与成长时期（18-19世纪） 3.飞跃发展时期（20世纪） （三）我国植物生理发展情况 • 起步晚，发展慢。 • 我国植物生理学起业人：钱崇澍（shu ） • 我国植物生理学奠基人：李继侗、罗宗洛、汤佩松 • 现在一些有影响的研究人员：
《植物生理学》PPT课件
（四）近年来植物生理学发展的特点 1.研究层次越来越广 2.学科之间相互渗透 3.理论联系实际 4.研究手段现代化
《植物生理学》PPT课件
三、植物生理学发展展望
• 研究重点：能量转变 • 研究焦点：膜的结构和功能 • 我国植生研究的主要任务： • 1.深入基础理论研究（有所为，有所不为） • 2.大力开展应用基础研究和应用研究
《植物生理学》PPT课件
第二节植物细胞对水分的吸收
一、细胞的渗透性吸水
• 植物的吸水方式 （一）自由能和水势 • 自由能 • 化学势 • 水势《植物生理学》PT课件（二）渗透作用
《植物生理学》PPT课件
（五）细胞间的水分移动
• 水势差异决定水流方向和速度
渗透势=-1.4Mpa 渗透势=-1.2Mpa 压力势=+0.8Mpa 压力势=+0.4Mpa
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二、植物生理学的产生和发展
（一）我国古代关于植物生理学方面的论述
1.水分代谢
2.矿质营养
3.光合作用
4.呼吸储藏
5.植物生长物质
6.生长发育
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（二）植物生理学的产生与发展 1.研究开始时期（16-17世纪） 2.奠基与成长时期（18-19世纪） 3.飞跃发展时期（20世纪） （三）我国植物生理发展情况 • 起步晚，发展慢。 • 我国植物生理学起业人：钱崇澍（shu ） • 我国植物生理学奠基人：李继侗、罗宗洛、汤佩松 • 现在一些有影响的研究人员：
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（四）近年来植物生理学发展的特点 1.研究层次越来越广 2.学科之间相互渗透 3.理论联系实际 4.研究手段现代化
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三、植物生理学发展展望
• 研究重点：能量转变 • 研究焦点：膜的结构和功能 • 我国植生研究的主要任务： • 1.深入基础理论研究（有所为，有所不为） • 2.大力开展应用基础研究和应用研究
《植物生理学》PPT课件
第二节植物细胞对水分的吸收
一、细胞的渗透性吸水
• 植物的吸水方式 （一）自由能和水势 • 自由能 • 化学势 • 水势《植物生理学》PT课件（二）渗透作用
第五节 植物的光形态建成——植物生理学课件PPT
Phototropins 向光素
拟南芥的phot突变体
拟南芥的 phot突变体
PHOT1 and PHOT2 mediate blue light-dependent stomatal opening
Kinoshita et al. 2001 Nature: 414, 656
Phototropin proteins contain two LOV (Light, Ogen, Voltage sensitive) domains and a downstream serine/threonine kinase.
The chromophore is a Flavin mononucleotide (FMN) which is noncovalently bound within each LOV domain.
Schematic illustration of the LOV and kinase domains of phototropin in lightinduced phosphorylation.
Volume 9, Issue 5, October 2006, Pages 503-508
Cryptochromes 隐花色素
/Research/cryptochrome/
Cryptochrome and the avian "pass"
The HY4 gene may define a blue light photoreceptor
CRYPTOCHROME 1 (CRY1)
Phenotypes of cry2 mutant
cyr2 is late flowering under long day conditions
《植物生理学》课件
CHAPTER 02
植物的水分生理
植物对水分的吸收与运
根部吸水
植物通过根部吸收水分，主要依赖于 根压和蒸腾拉力。
水分运输
水分在植物体内通过木质部导管进行 长距离运输，受到压力和扩散作用的 影响。
植物的水分平衡与调节
水分平衡
植物通过叶片蒸腾作用释放水分，保持体内水分平衡，调节 温度和盐分平衡。
水分调节机制
发。
细胞分素
促进细胞分裂和组织分 化，延缓植物衰老。
脱落酸
促进叶和果实的脱落， 调节植物休眠和种子成
熟。
植物生长与发育的过程
01
02
03
04
种子萌发
种子在适宜的条件下吸收水分 和氧气，突破种皮发芽。
营养生长
植物通过光合作用合成有机物 ，同时不断扩展根、茎、叶等
器官。
生殖生长
植物在适宜的条件下形成花芽 ，开花、结果，繁殖后代。
光合作用与呼吸作用的相互关系
• 总结词：阐述光合作用与呼吸作用的相互影响和制约关系。
• 详细描述：光合作用和呼吸作用是植物体内两个重要的代谢过程，它们之间存在相互影响和制约的关系。光合作用过程中产生的氧气和还原态的氢是呼吸作用所需的，而呼吸作用过程 中产生的二氧化碳和能量也是光合作用所需的。此外，光合作用和呼吸作用的酶的活性也受到彼此的影响。在光照充足时，光合作用的速率高于呼吸作用的速率，植物积累有机物；在 光照不足时，光合作用的速率降低，呼吸作用的速率相对较高，植物消耗有机物。因此，了解光合作用和呼吸作用的相互关系对于理解植物的生长和发育具有重要意义。
氮
合成蛋白质和其他重要有机物的主要元素，主要通过 根系吸收铵态氮和硝态氮。
磷
参与能量代谢和遗传信息的传递，主要以磷酸根的形 式被吸收。
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• 3-磷酸甘油醛+丙酮酸→甲基赤藓糖磷酸 （MEP）→二甲丙烯二磷酸→牻牛儿二磷 酸→单、倍半、三、二、四、多萜
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第三节 酚类
• 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
1、挥发油：单或倍半萜，存在 于腺细胞或表皮，吸引昆虫传粉 和防止动物侵袭、香料、药用。
2、树脂：倍半、双或三萜，存 在树脂道或细胞壁，受伤时溢出， 防止感染。工业上用于油漆、肥 皂塑料原料、医药上作杀菌剂、 刺激剂和祛痰剂。
3、固醇：三萜衍生物重要的药 物原料。
4、类胡萝卜素：四萜――花果颜 色，GA――双萜
9
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COA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
10
• 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 酸甘油醛，经过一系列反应，形成甲基赤 藓醇磷酸，继而形成二甲丙烯二磷酸 （DMAPP）
3
初级代谢产物和次生代谢产物
• 初生代谢产物（primary metabolites） ：糖类、 脂类、核酸和蛋白质等
• 次生代谢产物（sevondarymetabolites） ：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
• 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
2
各种有机物代谢的相互关系
• 糖类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
• 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
5
次生代谢产物的合成途径
6
第二节 萜类
• 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
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莽草酸途径
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丙二酸途径
• 开始是一分子酰基COA 与3分子丙二酰COA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
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简单酚类
• 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
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16中， 与胞嘧啶和胸腺嘧啶结合，阻断DNA转录和修复，最终导致细胞死亡
4
次生代谢产物的作用
• 次生代谢产物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
• 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
第五章植物体内有 机物代谢
主要介绍植物体内有机物的代谢， 分别从萜类、酚类和含氮次生物 质等方面加以分析。
1
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的合成和分解过程，在生 物化学课程中已将讨论过。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
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
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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
5、橡胶：多萜，3000－4000异 戊二烯单位
6、混合萜：除了萜的结构外， 再加上其它结构的而形成的化合 物。如除虫菊花功能
• 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：赤霉素是调节植
物高度的数、胡萝卜素和叶黄素能吸收光能，参 与光合作用 • 许多植物的萜类有毒，可防止哺乳动物和昆虫吞 食。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
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第三节 酚类
• 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
1、挥发油：单或倍半萜，存在 于腺细胞或表皮，吸引昆虫传粉 和防止动物侵袭、香料、药用。
2、树脂：倍半、双或三萜，存 在树脂道或细胞壁，受伤时溢出， 防止感染。工业上用于油漆、肥 皂塑料原料、医药上作杀菌剂、 刺激剂和祛痰剂。
3、固醇：三萜衍生物重要的药 物原料。
4、类胡萝卜素：四萜――花果颜 色，GA――双萜
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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COA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
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• 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 酸甘油醛，经过一系列反应，形成甲基赤 藓醇磷酸，继而形成二甲丙烯二磷酸 （DMAPP）
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初级代谢产物和次生代谢产物
• 初生代谢产物（primary metabolites） ：糖类、 脂类、核酸和蛋白质等
• 次生代谢产物（sevondarymetabolites） ：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
• 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
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各种有机物代谢的相互关系
• 糖类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
• 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
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次生代谢产物的合成途径
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第二节 萜类
• 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
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莽草酸途径
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丙二酸途径
• 开始是一分子酰基COA 与3分子丙二酰COA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
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简单酚类
• 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
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16中， 与胞嘧啶和胸腺嘧啶结合，阻断DNA转录和修复，最终导致细胞死亡
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次生代谢产物的作用
• 次生代谢产物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
• 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
第五章植物体内有 机物代谢
主要介绍植物体内有机物的代谢， 分别从萜类、酚类和含氮次生物 质等方面加以分析。
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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的合成和分解过程，在生 物化学课程中已将讨论过。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
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
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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
5、橡胶：多萜，3000－4000异 戊二烯单位
6、混合萜：除了萜的结构外， 再加上其它结构的而形成的化合 物。如除虫菊花功能
• 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：赤霉素是调节植
物高度的数、胡萝卜素和叶黄素能吸收光能，参 与光合作用 • 许多植物的萜类有毒，可防止哺乳动物和昆虫吞 食。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