次生代谢产物ppt课件.pptx

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1、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,植物体中有机物的种类十分复杂，基本上是从光合产物衍生出来的。,卡尔文循环、糖酵解、三羧酸循环和戊糖磷酸途径是有机物代谢的主干，是各种有机物代谢的基础。,核苷酸的核糖来源于戊糖磷酸代谢，碱基由氨基酸及其代谢产物组成。,糖和脂肪可以相互转变；,糖与蛋白质可以相互转变；,特点：次级产物贮存在液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。,次级产物植物生命活动中的作用：P126某些次级产物是植物生命活动必需的;使植物体具有色、香、味，利于传粉和传播种子；有毒的次级产物防御天敌，保护自己；是重要的药物或工业原料。,一、萜类种类：2

2、万多种。萜类的种类是根据异戊二烯的数目而定，有单萜、倍半萜、双萜、三萜、四萜和多萜之分。（p128 表5-1，p128图5-3）,次级产物分为三类：萜类、酚类和含氮次级化合物,第二节 萜类,萜类(terpene)是以异戊二烯为单位组成的。,桂叶烯（单萜）,棉酚（倍半萜二聚物）,百里香叶片圆形结构是盾状腺体香毛，单萜和倍半萜在此合成,荷兰薄荷的腺体香毛，C表皮下空间，S分泌细胞，St柄，B基细胞，E表皮细胞,柠檬叶的分泌腔，L腔，Sh鞘细胞，P 薄壁细胞,松树的树脂排泄管,二、生物合成,甲基赤藓酵磷酸途径,甲羟戊酸途径：甲基赤藓醇磷酸途径：p134图5-5,IPP异戊烯二磷酸活跃异戊二烯,酚类是

3、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。,苯 酚,第三节 酚 类(phenol),一、酚类化合物的种类,简单苯丙酸类、苯丙酸内酯和苯甲酸衍生物属于简单酚类。它们广泛分布于维管植物。其中许多在植物防御食草昆虫和真菌侵袭中起重要功能。,肉桂酸简单苯丙酸类化合物,伞形酮（一种香豆素）（苯丙酸内酯类化合物）,没食子酸苯甲酸衍生物类,木质素(lignin)在植物体中的数量仅次于纤维素，是重要的组成物质。是简单酚类的醇衍生物（香豆醇、松柏醇、芥子醇、5-羟基阿魏醇）的聚合物，木质素的成分因植物种类不同而有差异。,针叶树的管胞 图中结构式为松柏醇和香豆醇,类黄酮类物质的基本骨架使两个芳香环被

4、三碳桥连起来的15碳化合物（P136图5-11）。可分为四种：花色素苷、黄酮、黄酮醇和异黄酮。不同的类黄酮具有不同功能。主要为呈现颜色、防御伤害。,黄酮醇（植物中抗UV-B的保护剂）,花青素是一种水溶性色素，可以随着细胞液的酸碱改变颜色。细胞液呈酸性则偏红，细胞液呈碱性则偏蓝。所带羟基数、甲基化、醣基化数目、醣种类和连接位置等因素而呈现不同颜色。花青素是构成花瓣和果实颜色的主要色素之一。果皮呈色受内在、外在因子和栽培技术的影响。光可增加花青素含量；高温会使花青素降解。生理作用。花瓣和果实的颜色可吸引动物进行授粉和种子传播。常见於花、果实的组织中及茎叶的表皮细胞与下表皮层。部分果实以颜色深浅决定

5、果实市场价格。,鞣质（tannin 单宁）鞣质可分为两类：缩合鞣质和可水解鞣质。,二、酚类的生物合成,（一）莽草酸途径 P131 图5-6 植物酚类物质的生物合成途径,（二）木质素的生物合成,P133 图5-7 莽草酸代谢途径,P134 图5-9 从苯丙氨酸生物合成的酚类,第四节 含氮次级化合物,大多数含氮次级产物是从普通的氨基酸合成的。主要的含氮次级产物有生物碱、含氰苷、芥子油苷和非蛋白氨基酸等。,一、生物碱：12000多种,生物碱(alkaloid)是一类含氮杂环化合物，其碱性来源于含氮的环。生物碱中有些是核酸的组成部分，也有些是维生素的组成成分。生物碱对动物往往有毒性，所以也有防御敌害的

6、作用。,烟 草 烟 碱,毒芹碱哌啶类,长春花含有100多种不同的单萜吲哚碱，如长春碱,二、含氰苷,含氰苷广泛分布于植物界，无毒性。含氰苷存在于植物表皮细胞的液泡中，分解含氰苷的酶存在于叶肉细胞中。当叶片破碎后，含氰苷与酶接触，在酶的作用下释放出有毒的氰化氢。,第五节 植物次生代谢的基因工程,一、花卉育种：,花色、花香,二、农作物性状改良,次生产物的功能：防御食草动物和病原菌；,白点代表甲虫入侵产生的洞，树皮产生松节油杀死甲虫，树脂由此溢出赶出死虫，树脂堵塞伤口。,2.引诱授粉者和种子传播者以提供生殖优势；3.对竞争种有毒害，以创造竞争优势。,植保素概念：是植物受侵染后产生的一类相对分子质量较低

7、的抗病原物的次生物质。已鉴定的植保素有200多种，大部分来自豆科植物，黄酮类和萜类研究得最多。,三、药用植物的细胞工程与基因工程 高等植物中产生的茛菪碱、天仙子胺和亚托平是作用于副交感神经的重要药物，尤以前者的需求为大。将天仙子的天仙子胺6-羟化酶的cDNA接上35S启动子转入颠茄，获得了转化天仙子胺为东莨菪碱效率极高的转化植株，并且东莨菪碱是其唯一的生物碱。从转化植株总生物碱经过结晶，即可得到高纯度的东莨菪碱。,红豆杉中的二萜环化酶（红豆杉烯合成酶）含量很低，该酶基因的克隆，为用基因工程方法提高红豆杉中紫杉醇的合成速率提供了可能。,人参、紫草等植物的细胞大规模培养在我国获得成功。紫草细胞的发

8、酵罐培养规模已达100L，其有效成分紫草素的含量已达干细胞干重的10%以上。,中草药和香料的有效成分，绝大多数为 植物次生代谢物。随着植物生理生化及植物化学研究的深入，及近年来分子生物学的渗透，植物次生代谢分子生物学研究发展迅速，前景广阔。,愈伤培养生产高浓度的天然产物,伏牛花细胞悬浮培养可生产生物碱,问题1.从结构上看，它属于哪一种次级产物？,问题2.分子式C40H56，具体属于哪一亚类？,问题3.分子结构有什么特点？,具有11个共轭双键和2个非共轭双键，具有猝灭单线态氧、消除自由基等活性，其抗氧化能力是-胡萝卜素的3倍、VE的100多倍。是脂溶性胡萝卜素的异构体 番茄红素。,番茄红素的生物

9、合成途径：,?,黄金稻米1（golden rice）,增强表达八氢番茄红素合成酶？,增强表达八氢番茄红素合成酶和胡萝卜素脱饱和酶？,黄金稻米2（golden rice）,Ye X,Al-Babili S,Kloti A,et al.2000.Engineering the provitamin A(-carotene)biosynthetic pathway into(carotenoid-free)rice endosperm.Science,287:303-305.Paine JA,Shipton CA,Chaggar S,et al.2005.Improving the nutritio

10、nal value of golden rice through increased pro-vitamin A content.Nature Biotechnol,23:482-487.Beyer P,Al-Babili S,Ye X,et al.2002.Golden rice:introducing the beta-carotene biosynthesis pathway into rice endosperm by genetic engineering to defeat vitamin A deficiency.J Nutr,132:506-510.,植保素是受诱导产生的，但这种诱导是非专一的；一些非生物因素，如紫外光、重金属等也可诱导植保素的合成；抗病品种植保素的积累比敏感品种快、量多；同一植株不同部位积累的量不一样，越是接近感染部位含量越高；通过生物技术提高作物中植保素的含量，降低使用贵的、有毒的杀虫剂。,姜 酚,兰 花 苯乙醇,咖啡豆 绿原酸,