单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*1第五章第五章 植物体内有机物代谢植物体内有机物代谢第一节 植物的初生代谢和次生代谢各种有机物代谢的相互关系 卡尔文循环、糖酵解、三羧酸循环和戊糖磷酸途径是有机物代谢的主干，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，进一步为脂肪、核酸和蛋白质的合成提供底物植物体内各种主要有机物之间的联系植物体内各种主要有机物之间的联系 糖类、脂肪、核酸和蛋白质等是初生代谢的初生代谢产物（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，因此称为次生代谢产物（secondary metabolites） 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 次生代谢产物的合成主要途径次生代谢产物的合成主要途径第二节第二节 萜萜 类（类（terpene terpene ）一、萜类的种类一、萜类的种类 萜类（萜类（terpeneterpene）或类萜（）或类萜（terpenoidterpenoid）是）是植物界中广泛存在的一类次生代谢产物，一般植物界中广泛存在的一类次生代谢产物，一般不溶于水。
不溶于水 萜类化合物（terpenoids）是一类由甲戊二羟酸（mevalonic acid，MVA）衍生而成，基本碳架多具有2个或2个以上异戊二烯单位（C5单位）结构特征的化合物 异 戊 二 烯 甲 戊 二 羟 酸 n n萜类的分类：萜类的分类：目前仍沿用经典的Wallach的异戊二烯法则（isoprene rule），按异戊二烯单位的多少进行分类n含有一个异戊二烯单位的萜类称为半萜n含有两个异戊二烯单位的萜类称为单萜n含有三个异戊二烯单位的萜类称为倍半萜n含有四个异戊二烯单位的萜类称为二萜n含有五个异戊二烯单位的萜类称为二倍半萜 n依此类推，还有三萜、四萜和多萜1. 1. 单萜：单萜：除虫菊酯、樟脑、侧柏醇除虫菊酯、樟脑、侧柏醇2. 2. 倍半萜：倍半萜：棉酚、薄荷醇、桉叶醇棉酚、薄荷醇、桉叶醇3. 3. 双萜：双萜：冷杉酸、佛波醇、紫杉醇、赤霉素冷杉酸、佛波醇、紫杉醇、赤霉素4. 4. 三萜：三萜：固醇类、鱼鲨烯、三萜醇、三萜酸固醇类、鱼鲨烯、三萜醇、三萜酸5. 5. 四萜：四萜：胡萝卜素、叶黄素、番茄红素胡萝卜素、叶黄素、番茄红素6. 6. 多萜：多萜：橡胶、杜仲胶橡胶、杜仲胶二、 萜类化合物的生物合成途径 萜类的生物合成有两条途径： (1) 甲羟戊酸途径 (2) 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物质。
所以IPP亦称为“活跃异戊二烯”萜类生物合成图解三、 萜类化合物的生物活性 萜类化合物种类繁多，结构复杂，性质各异，因而具有多方面的生物活性，其中不少化合物是常见的一些中药中的有效成分，具有较为重要的生物活性n芍药苷是芍药（Paeonia albiflora）根中的蒎烷单萜苷，在芍药中还有白芍药苷（albiflorin）、新芍药苷、苯甲酰芍药苷（benzylpaeoniflorin）等结构类似的苷，多具有镇静、镇痛、抗炎活性n龙脑即中药冰片，又称“樟醇”，是樟脑的还原产物龙脑是白色片状结晶，有升华性不但有发汗、兴奋、镇痉和防止腐蚀等作用，还有显著的抗氧化功能，临床上普遍应用的治疗冠心病、心绞痛的良药苏冰滴丸的主要成分就是冰片此外，它还是香料工业的主要原料 n樟脑是最重要的萜酮之一，我国产的天然樟脑产量占世界第一位樟脑在医药上主要用做刺激剂和强心剂，还有局部刺激作用和防腐作用，可用于神经痛、炎症及跌打损伤 n栀子苷存在于栀子（Gardenia jasminoides）中，栀子苷为主要成分，与栀子的清热泻火及治疗肾炎水肿作用有一定的关系，且有一定泻下作用，其苷元京尼平（genipin）具有显著的促进胆汁分泌活性。
n梓醇是地黄（Rehmannia glutinosa）降血糖的有效成分，并有较好的利尿及迟缓性泻下作用 n青蒿素是中药青蒿（黄花蒿）（Artemisia annua）中分离到的具过氧结构的倍半萜内酯，有很好的抗恶性疟疾活性，是高效、速效、低毒的抗疟药物但它不溶于水，甚至在油中的溶解度也不大，影响其发挥疗效，为此，将其制成青蒿酯钠，通过临床证明，青蒿酯钠具有抗疟效价高、水溶性好等特点，目前多种衍生物制剂已用于临床n-山道年是倍半萜内酯类成分，也属于双环倍半萜，存在于菊科的茴蒿中，是抗疟的有效成分在茴蒿中既有型，也有型，但具有驱虫作用的只有-山道年它在中性溶液中稳定，在氢氧化钙碱性溶液中，能形成山道年酸钙盐，增加其在水中的溶解度，加酸酸化后，山道年酸钙又变成山道年酸，并环合成山道年而溶于水，可以利用此性质提取分离山道年第三节 酚 类一、酚类的种类一、酚类的种类 酚类（酚类（phenolphenol）是芳香族环上的氢原子被）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繁多，是重要的次级产物之一 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，有决定花、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（芦丁）、肉桂酸和肉桂醇等 根据芳香环上带有的碳原子数目的不根据芳香环上带有的碳原子数目的不同可将酚类化合物分为以下几大种类同可将酚类化合物分为以下几大种类 二、 酚类的生物合成途径 植物的酚类化合物是通过多条途径合成的，但主要有两条：（1）莽草酸途径（shikimic acid pathway）：在高等植物，大多数通过此途径合成酚类2）丙二酸途径（malonic acid pathway）：真菌和细菌通过此途径合成酚类植物酚类物质的生物合成途径1. 莽草酸代谢途径 2. 丙二酸途径 首先是1分子酰基CoA与3分子丙二酰CoA结合，脱羧，合成1分子多酮酸（polyketo acid）多酮酸通过各种方式发生环化作用，形成间苯三酚衍生物，由于它们的R基性质不同，于是形成许多不同的黄酮衍生物三、简单酚类三、简单酚类 简单酚类（simple phenolic compound）广泛分布于维管植物1. 简单苯丙酸（phenyl propanoid）类化合物，具苯环- C3的基本骨架例如：反-桂皮酸（trans-cinnamic acid）、对-香豆酸（para-coumaric acid）、咖啡酸（caffeic acid）、阿魏酸（ferulic acid）。
2. 苯丙酸内酯（phenyl propanoic lactone）（环酯）类化合物，亦称香豆素A（coumarin）类，也具苯环-C3的基本骨架，但C3与苯环通过氧环化例如：伞形酮（umbelliforone）、补骨脂内酯（psoralen lactone）、香豆素等3. 苯甲酸（benzoid acid）衍生物类，具苯环-C1的基本骨架例如：水杨酸（salicylic acid）、香兰素（vanillin）等 简单酚类（其结构有3类） 大多数植物酚类的生物合成是从苯丙氨酸开始的，经过苯丙氨酸解氨酶(PAL)的作用，就形成各种简单苯丙酸类化合物、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 从苯丙氨酸生物合成的酚类 四、类黄酮类四、类黄酮类 （一）类黄酮化合物的类黄酮化合物的种类 植物酚类化合物另一大类物质是类黄酮（flavonoid）它是两个芳香环被三碳桥连起来的15碳化合物，其结构来自两个不同的生物合成途径一个芳香环（B）和桥是从苯丙氨酸转变来的，而另一个芳香环（A），则来自丙二酸途径类黄酮是由苯丙酸、-香豆酰CoA和3个丙二酰CoA分子在查耳酮合酶催化下缩合而成的。
类黄酮的基本骨架 1. 花色素苷（anthocyanin） 2. 黄酮（flavone）3. 黄酮醇（flavonol）4. 异黄酮（isoflavone） 类黄酮类（根据3C桥的氧化程度，分为4类 ） 基本类黄酮骨架会有许多取代基，羟基常位于4，5，7位，它也常带糖，所以大多数类黄酮是葡糖苷羟基和糖增加类黄酮的水溶性，而其他替代物（例如甲酯或修改异戊基单位）则使类黄酮呈脂溶性二）功能1呈现颜色 植物的色素主要有两类：类胡萝卜素和类黄酮类胡萝卜素是光合作用的辅助色素，呈黄、橙和红色类黄酮包含各种有色的物质，其中最普遍的有色类黄酮是花色素苷花、果大部分呈红、淡红、紫和蓝等色，都与花色素苷有关鲜艳花色可吸引昆虫而帮助传粉，鲜艳果实可吸引动物食用而传播种子花色素和花色素苷的结构 花色素Anthocyanidins取 代 基 Replace groups颜颜色Colour356735三羟羟花色钅羊 Apigeninidin(Ap)HOHHOHHH橙Aurantius四羟羟花色钅羊 Luteolinidin(Lt)HOHHOHOHH橙Aurantius五羟羟花色钅羊 Tricitinidin(Tr)HOHHOHOHOH红红Red天竺葵色素 Pelargonidin(Pg)OHOHHOHHH橙Aurantius橙苷色素 Aurantinidin(Au)OHOHOHOHHH橙Aurantius矢车车菊色素 Cyanidin(Cy)OHOHHOHOHH橙-红红salmoneus芍药药色素 Peonidin(Pn)OHOHOHOHOMeH橙-红红salmoneus松香色素 Rosinidin(Rs)OHOHOHOMeOMeH红红Red飞飞燕草色素 Delphinidin(Dp)OHOHHOHOHOH蓝蓝-红红Iodes碧冬茄色素 Petunidin(Pt)OHOHHOHOMeOH蓝蓝-红红Iodes美丽丽天人菊色素Pulchellidin(Pi)OHOMeHOHOHOH蓝蓝-红红Iodes欧天芥菜色素Europinidin(Eu)OHOMeHOHOMeOH蓝蓝-红红Iodes锦锦葵色素 Malvidin(Mv)OHOHHOHOMeOMe蓝蓝-红红Iodes报报春花素 Hirsutidin(Hs)OHOHHOMeOMeOMe蓝蓝-红红Iodes6-羟羟基-Cy (6OHCy)OHOHOHOHOHH红红Red6-羟羟基-Dp (6OHDp)OHOHOHOHOHOH蓝蓝-红红Iodes5-甲基-Cy (5MCy)OHOMeHOHOHH橙-红红salmoneusCapensinidin (Cp)OHOMeHOHOMeOMe蓝蓝-红红Iodes不同花色素的取代基和颜色 2防御伤害 黄酮类和黄酮醇类不只存在于花器官，也存于绿叶中，由于这两类物质积累在叶和茎的表皮层，吸收紫外线B（UV-B，280320nm），因此避免了细胞受到强烈UV-B的伤害，这两类物质允许可见光通过，不影响光合作用进行。
最近实验证明，类黄酮类是植物的紫外光保护剂缺乏查耳酮合酶活性的拟南芥突变体，不产生类黄酮，对UV-B较野生型敏感，在正常条件下生长极差如果将UV-B过滤掉，植物就正常生长 异黄酮类属于类黄酮，具有不同的功能，例如鱼藤根中的鱼藤酮（rotenone）有很强的杀虫作用；植株受细菌或真菌侵染后形成的植物防御素（phytoalexin）能限制病原微生物进一步扩散第四节 含氮次级化合物n生物碱n含氰苷n芥子油苷n蛋白氨基酸一、生物碱 生物碱（alkaloid）是一类含氮杂环化合物，通常有一个含N杂环，其碱性即来自含N的环 目前已发现含有生物碱的植物将近一百多个科，其中豆科、夹竹桃科、罂粟科、毛莨科、防己科、马钱科、茄科、芸香料、茜草科、石蒜科等多含生物碱 一个科植物中常含多种结构相似的生物碱，如麻黄中已发现7种有机胺类生物碱生物碱在植物体内的分布并不一致，如古柯碱（可卡因）集中在叶内，奎尼碱集中在树皮，香木鳖碱集中在种子，石蒜碱集中在鳞。