第五章 脂类和次生物质 第一节 脂类的代谢 脂肪、磷脂、糖脂、蜡等,溶于有机 溶剂,不溶水。 脂肪:固体; 油:液体 1、脂肪结构(甘油三酯 /三酰甘油) 2、脂肪的合成与降解 脂肪酸合成:叶绿体或前质体, NADPH & ATP 降解:乙醛酸体 β-氧化、乙醛酸循环 转化为糖 3、磷脂合成 第二节 植物的次生产物 一、概念: 1891年, Kossel明确提出了植物次生代谢的 概念。 初生代谢产物 ( primary metabolites): 维持细 胞生命活动所必需的,包括碳水化合物、氨 基酸、蛋白质、核酸、叶绿素、有机酸等。 初生代谢:初生代谢产物合成与分解 次生代谢产物 (secondary metabolites) 植物体内一大类并非生长发育所必 需的小分子有机化合物,产生和分 布由种属、器官组织和生长发育的 特异性。 次生代谢:次生代谢产物合成与分 解。 二、次级产物种类: 萜类、 酚类和含氮次级产物 1、萜类 (terpene) 萜类或类萜是植物界广泛存在, 不溶于水;由异戊二烯 (isoprenoid)组 成的;结构有链状的,也有环状 的。 ( 1)基本结构 : ( 2)种类: ( 3)生物合成 异戊烯焦磷酸 (IPP) 2、酚类 (phenol) ( 1)概念:芳香族上的氢原子被羟基或 功能衍生物取代后生成的化合物。 ( 2)种类 表 5-2 酚类化合物的种类 A、简单酚类 (simple pheolci compound) (1)简单苯丙酸类化合物 (2)苯丙酸内酯类化合物 (3)苯甲酸衍生物类 B、木质素( lignin) 1.概念 :简单酚类的醇衍生物的聚合物 2.合成过程 (以苯丙氨酸和酪氨酸为起点) C、类黄酮类 (flavonoid) a、 基本骨架 类黄酮是由苯丙酸、 p-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。 b、种类:花色素苷、黄酮、黄酮醇 和异黄酮 c、功能:呈现颜色、防御伤害 D、鞣质 (tannin) 有防御功能,有毒。 可分为:缩合鞣质和可水解鞣质 ( 3) 生物合成 A、莽草酸途径( shikimic acid pathway ) B、丙二酸途径 (malonic acid pathway) 3、含氮次级化合物 ( 1)生物碱 (alkaloid) A、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。 B、植物器官中的生物碱含量很低,一般 在万分之几到百分之一二。 C、生物碱的种类很多,其生物合成的前 身也不同。 种类: 作用: A、 生物碱是核酸的基本成分,又是维 生素 B1、叶酸和生物素的基本成 分, 所以具有重要的生理意义; B、 对动物往往有毒性,所以有防御敌 害的意义。 C、 生物碱是植物体氮素代谢的中间产 物,是由不同氨基酸衍生来的。 ( 2)含氰苷 (cyanogenic glycoside) 含氰苷的水解 (含氰苷被水解为氰化氢) ( 3)芥子油苷 (mustard oil glycoside) 芥子油苷的水解 (芥子油水解为有芥子味的挥发性气 体) ( 4)非蛋白氨基酸 (nonprotein amino acid) 1、其结构与普通氨基酸非常相似。 2、毒性有几种,有些阻止蛋白氨基酸的 合成或吸收,有些错误地被掺入到蛋白 质。 三、植物体内各种有机物之间的相互联系 四、次级产物(萜类、 酚类和含氮次级产物)的合成 二、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。 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。 三、糖脂肪和蛋白质之间能够互相转 变。丙酮酸、乙酰辅酶 A、草酰乙酸 和α -酮戊二酸等中间产物在它们之间 的转变过程中起着枢纽作用。 四、次级产物 (萜类、 酚类和含氮次级 产物 )的 生物合成 (图 5- 2)。 次级产物贮存在液泡或细胞壁 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。它 们的存在使植物体具有一定的色、 香、味,吸引昆虫或动物来和传播种 子,亦有防御天敌的作用。 小结 一、光合作用是形成糖类的基础,呼吸作用中间产物是各种 代谢的中心。由糖丧机物代谢衍生出来的物质,称为次能产 物。次级产物一般不再参加代谢,主要具有防御天敌的作 用,亦是人类所需的药物和工业原料。 二、萜类可分为单萜倍、半萜、双萜、三萜、四萜和多萜, 合成途径有 2条:甲羟戊酸途径和 3-PGA/丙酮酸途径。 三、酚类可分为简单酚类、木质素、类黄酮类、鞣质和其他 酚类,酚类生物合成走莽草酸途径和丙二酸途径。 四、植物次级产物中有含氮次级化合物,大多数是从普通氨 基酸合成的。 药用植物细胞培养与次生代谢产物的研 究 随着人们对药用植物资源的利用度日 益增加,使不少药用植物资源处于濒危状 态。面对着药用植物有限的蕴藏量,如何 进行合理有效地开发利用是我们亟待解决 的问题。而自然界许多珍贵药用植物的有 效成分是其次生代谢产物 ...... 植物是自然界中最好的化工厂 目前超过100,000种化合物被从植物中鉴 定,并以每年约4,000种新化合物的速度增 加 植物次生代谢物质大多具有生物活性,被用 作医药品、化妆品、食品添加剂等 植物次生代谢物的获得 ?直接从野生植株中分离提取 ?植物细胞培养 优点:不破坏自然资源;不受季节、 气候和地域限制;不占用耕地 缺点:植物细胞生长缓慢;次生代谢 物含量低;生产能力不稳定; 难工业化