《有机物的代谢》PPT课件

2光照,光强暗中叶片不进行光合作用，只有呼吸作用释放CO2。随着光强的增高，光合速率相应提高，当到达某一光强时，叶片的光合速率等于呼吸速率，即CO2吸收量等于CO2释放量，这时的光强称为光补偿点。开始净光合的点。,光饱和点,在低光强区，光合速率随光强的增强而呈比例地增加(比例阶段)；当达到某一光强时，光合速率就不再增加，而呈现光饱和现象。开始达到光合速率最大值时的光强称为光饱和点，此点以后的阶段称饱和阶段。,限制因素,比例阶段光强限制,饱和阶段CO2限制,光饱和点,2)光质,光补偿点高的植物一般光饱和点也高，光饱和点代表吸收强光的能力，光饱和点越高，吸收强光的能力越强。光补偿点代表吸收弱光的能力，光补偿点越低，吸收弱光的能力越强。C4C3；阳生阴生；草本木本。,红光蓝光绿光,3二氧化碳,比例阶段CO2浓度是限制因素,饱和阶段RuBP的量是限制因素,CE被称为羧化效率,1）当光合吸收的二氧化碳量等于放出的二氧化碳量，这个时候外界的二氧化碳含量就叫做CO2补偿点。,2）当达到某一浓度时，光合速率便达最大值，开始达到光合最大速率时的CO2浓度被称为CO2饱和点。,3）CO2饱和点代表吸收强光的能力，CO2补偿点代表吸收弱光的能力。,4）C3植物与C4植物CO2光合曲线对比。,C4植物的CO2补偿点低，在低CO2浓度下光合速率的增加比C3快，CO2的利用率高；,C4植物CO2饱和点低的原因：A.C4植物PEPC的Km低，对CO2亲和力高，有浓缩CO2机制，很快达到饱和点。B.可能与C4植物的气孔对CO2浓度敏感有关，即CO2浓度超过空气水平后，C4植物气孔开度就变小。,4温度,光合作用的温度范围和三基点,5矿质元素,1）叶绿体结构的组成成分如N、P、S、Mg是叶绿体中构成叶绿素、蛋白质、核酸以及片层膜不可缺少的成分。2）电子传递体的重要成分如PC中含Cu，Fe-S中心、Cytb、Cytf和Fd中都含Fe，放氧复合体不可缺少Mn2+和Cl-3）磷酸基团的重要作用构成同化力的ATP和NADPH，光合碳还原循环中所有的中间产物中都含有磷酸基团。4）活化或调节因子如Rubisco等酶的活化需要Mg2+；Fe、Cu、Mn、Zn参与叶绿素的合成；K+和Ca2+调节气孔开闭；K和P促进光合产物的转化与运输等。,6水分,水分是光合作用的原料，但光合作用利用的H2O不到植物所吸收水分的1%，因此，水分主要是间接的影响光合作用。在缺水时，光合作用降低：1）缺水时，气孔关闭，减少CO2的供应；2）缺水时促进淀粉分解，抑制光合产物的外运，发生反馈抑制。3）严重缺水时，会导致光合器结构的破坏。,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,蔗糖、淀粉等有机物来源于光合作用，通过呼吸作用分解产生各种中间产物。C3循环、EMP、TCA和PPP筑成了有机物代谢的主干。糖和脂肪、蛋白质、核酸之间都可以相互转变。丙酮酸、乙酰COA、-酮戊二酸、草酰乙酸等中间产物起着枢纽作用。,植物次生代谢,*植物中的许多其他有机物如萜类，酚类，生物碱等，由糖类等有机物次生代谢衍生出的物质。*它们贮存在液泡或细胞壁中，是代谢的最终产物，大部分不再参与代谢。*某些次生代谢产物是植物生命活动所必需的。,葡萄糖,多糖淀粉、纤维素,半纤维素,戊糖(Ru5P)核苷酸核酸,DHAPPGAld,PEP,丙酮酸,乙酰COA,-酮戊二酸,C3途径,CO2,草酰乙酸,TCA,丙二酰COA,甘油+脂肪酸,脂肪,酚类、萜类化合物,丙氨酸等,酒精乳酸,天冬氨酸族,烟碱,AMP、GMP,谷氨酸族,蛋白质,卟啉,(chl,Cyt),PPP,第二节植物体内的次级产物,次级产物：是植物体内由糖类等有机物代谢衍生而来的物质。贮存在液泡或细胞壁中，是代谢的中产物，不再参与代谢。次级产物具有重要作用：是植物生命活动所必需的，如IAA、GA；叶绿素和类葫萝卜素及花色素；木质素等，是植物组织色、香、味的主要构成成分，是药业或工业的重要原料。植物的次级产物可分3类：萜类、酚类、含氮次级化合物,第二节萜类Terpene,萜类化合物就是指存在自然界中、分子式为异戊二烯单位的倍数(C5H8)n的烃类及其含氧衍生物。这些含氧衍生物可以是醇、醛、酮、羧酸、酯等。萜类化合物广泛存在于自然界，是构成某些植物的香精、树脂、色素等的主要成分。如玫瑰油、桉叶油、松脂等都含有多种萜类化合物。另外，某些动物的激素、维生素等也属于萜类化合物。,种类,单萜Monoterpenes(C-10),倍半萜Monoterpenes(C-15),三萜Triterpenes(C-30),四萜Tetraterpenes(C-40),多萜Polyterpenes(C40),双萜Diterpenes(C-20),1、定义：由2个异戊二烯单位构成，含有10个碳原子的化合物类群。2、存在：单萜类化合物广泛存在于高等植物中的分泌组织里，多数是挥发油中沸点较低部分的主要组成部分，多数具有较强的香气和生理活性，是医药、仪器和化妆品工业的重要原料。,单萜Monoterpenes(C-10),单萜Monoterpenes(C-10),拟除虫菊酯松脂精油存在于腺细胞和表皮中,薰衣草表面腺细胞,Essentialoil,松香,松脂,倍半萜Sesquiterpenes(C-15),1、定义：由3个异戊二烯单位构成，含有15个碳原子的化合物类群。2、存在：广泛分布于植物、微生物、海洋生物及某些昆虫中，在木兰目、芸香目、菊目及山茱萸目植物中最丰富。对食草动物有毒苦味，如棉酚。,1、定义：由4个异戊二烯单位构成，含有20个碳原子的化合物类群。2、存在：广泛分布于植物界，植物分泌的乳汁、树脂等均以二萜类衍生物为主。3、主要骨架类型：如贝壳杉烷、赤霉烷、阿替烷、乌头烷及其对映体的骨架等。如紫杉醇（红豆杉醇）。,二萜Diterpenes(C-20),红豆杉Taxusmairei,CrotonFruit（Diterpene）,三萜Triterpenes(C-30),代表*强心苷-脊椎动物心脏毒素*皂角苷去垢剂*三萜类是导致灵芝具有苦味的主要物质。目前已发现大约有二百多种三萜类存在于灵芝中。其他植物中也含有三萜类，但是灵芝所含有的特殊三萜类（或称灵芝酸），为其他植物所没有。三萜类灵芝酸为保护肝功能的主要成分，具有强烈的药理活性,有护肝、解毒和止痛等功能。,四萜Tetraterpenes(C-40),一些光合色素:胡萝卜素叶黄素,多萜Plolyterpenes(C40),橡胶:由1500-15000个异戊二烯单位构成。,植物体内重要的萜类物质：挥发油：是单萜和倍半萜，樟树茎、柑橘果皮、薄荷植株等棉酚：倍半萜，是重要的抗虫侵袭、抗真菌和细菌的物质固醇：三萜的衍生物，质膜成分，植物蜕皮激素的成分类胡萝卜素：四萜衍生物，有叶黄素、胡萝卜素蕃茄红素等，橡胶：多萜化合物,萜类,酚(phenol)，通式为ArOH，是芳香烃环上的氢被羟基(OH)取代的一类芳香族化合物。最简单的酚为苯酚。酚类化合物是指芳香烃中苯环上的氢原子被羟基取代所生成的化合物,根据其分子所含的羟基数目可分为一元酚和多元酚,第三节酚类Phenol,分类：*简单酚类:反桂皮酸、咖啡酸、香豆素、水杨酸,*鞣质类：缩合鞣质、可水解鞣质,*类黄酮类：花色素苷、黄酮、黄酮醇、异黄酮,*木质素：没食子酸、木质素,生物合成是由苯丙氨酸起始的具有苯环-C3的基本骨架：,呋喃香豆素类Furanocoumarins(分布于伞形科，豆科，菊科，芸香科。如芹菜，柚，柠檬)草食昆虫毒素UVA（320-400nm）激发为高能电子态，插入DNA中，与胞嘧啶和胸腺嘧啶结合，阻断DNA转录和修复，导致细胞死亡。,木质素Lignin存在于植物纤维中的一种芳香族高分子化合物。其含量可占木材的50%。在植物组织中具有增强细胞壁及黏合纤维的作用。鞣质Tannins又称单宁，是存在于植物体内的一类结构比较复杂的多元酚类化合物。鞣质能与蛋白质结合形成不溶于水的沉淀。,类黄酮Flavonoids花青素:黄酮和黄酮醇自然界有超过300种不同的花青素。他们来源于不同种水果和蔬菜如紫甘薯、越橘、酸果蔓、蓝莓、葡萄、接骨木红、黑加仑、紫胡罗卜和红甘蓝、颜色从红到蓝。花青素是一种强有力的抗氧化剂，它能够保护人体免受一种叫做自由基的有害物质的损伤。花青素还能够增强血管弹性，改善循环系统和增进皮肤的光滑度，抑制炎症和过敏，改善关节的柔韧性。异黄酮:黄酮的异构体，一直被认为具有维生素P的活性，并不断被发现有更多生理活性，对机体代谢起调节的功能性质。,第四节含氮次生化合物,生物碱(alkaloid)：含一个含氮的杂环，核酸的组分，亦是维生素B1、叶酸和生物素的组分，它对动物有毒，可起防御敌害作用；是重要药物的有效成分，如奎宁、吗啡、利血平、阿托品等。含氰苷(cyanogenicglycoside)：豆类、禾谷类和玫瑰中较多，在完整的植物中，含氰苷存在于叶表皮的液泡中，含氰苷本身无毒，而分解含氰苷的酶糖苷酶则存在叶肉中，互不接触。当叶片被咬碎后，含氰苷就与酶混合，含氰苷中的氰醇和糖分开，前者再在羟基腈裂解酶作用下或自发分解为酮和氰化氢（HCN）。昆虫和其他草食动物取食植物后，产生HCN，呼吸就被抑制。木薯块茎含较多含氰苷，一定要经磨碎、浸泡、干燥等过程，除去或分解大部分含氰苷后，才能食用。,木薯,紫草,Terpenoids:Thelargestgroup,Formedfrom5-Csubunits(isoprene)synthesizedfromG-3-P,pyruvate,andacetyl-CoACompoundshavefrom10to40carbonsSometerpenoidshavefunctionsingrowthanddevelopmentPlanthormones(gibberellins,abscisicacid)AccessorypigmentsinphotosynthesisMostterpenoidsactasherbivorydeterrentsandareaprimeexampleofa“biochemicalarmsrace”,Monoterpenes(C-10),Pyrethroidinsecticides拟除虫菊脂Coniferresins松脂Plant-plantdefensiveCommunication防御沟通DeterpestAttractpestpredatorsEssentialoils（Essentialoilsareoftenstoredinsurfaceglands表面腺细胞）,Sesquiterpenes(C-15),Herbivorydeterrents威慑草食动物(generalized)BitternessExamplesincludesagebrush山艾树andsunflower向日葵,Diterpenes(C-20),Toxinsandirritants毒与刺激(generalized)Resinsfromsometreestosealherbivoreinducedwounds松脂封闭取食伤口Humanusehasadaptedthesecompoundstoanti-cancerdrugs(Taxol紫杉醇fromPacificyew紫杉),Tri-terpenes(C-30),MorespecializedtoxinsSteroidinstructure结构类固醇ExamplesCardenolidesvertebratehearttoxins脊椎动物心脏毒素Saponins皂角苷detergentlikestructure,植物体内重要的萜类物质：挥发油：是单萜和倍半萜，樟树茎、柑橘果皮、薄荷植株等棉酚：倍半萜，是重要的抗虫侵袭、抗真菌和细菌的物质固醇：三萜的衍生物，质膜成分，植物蜕皮激素的成分类胡萝卜素：四萜衍生物，有叶黄素、胡萝卜素番茄红素等，橡胶：多萜化合物,一、萜类terpene,二、酚类phenol,种类：按芳香族环上带有的碳原子数可分为简单酚类、木质素、类黄酮类、鞣质类和其它酚类主要的酚类化合物有：简单酚类：桂皮酸、咖啡酸、香豆素、水扬酸木质素：没食子酸、木质素、类黄酮类：花色素苷、黄酮、黄酮醇、异黄酮鞣质类：缩合鞣质和可水解鞣质,Phenoliccompounds,CommonelementisaphenolicgroupDerivedfromaminoacids,principallyphenylalanine（苯丙氨酸）,Examplesofphenoliccompoundsandtheirroles,Phenylpropanoids（苯丙酸类化合物），具有苯环-C3的基本骨架。Allelopathiccompoundsinhibitplantgrowth（A为咖啡酸、阿魏酸）,Examplesofphenoliccompoundsandtheirroles,Furanocoumarins呋喃香豆素类(celery芹菜,parsnip欧洲防风草,andparsley欧芹)Toxicitytoinsectherbivores（草食昆虫毒素）UV-activatedtoxins：UVA（320-400nm）激发为高能电子态，插入DNA中，与胞嘧啶和胸腺嘧啶结合，阻断DNA转录和修复，导致细胞死亡。,Examplesofphenoliccompoundsandtheirroles,Benzoicacidderivatives（安息香酸派生物）Systemicresistancetopathogens（病原物系统抗性）,Plant“immunesystems”,Plant-wideresponsetoalocalinfectionMayinvolvebothtoxiccompoundslikeoxygenradicalsCanproduceamemoryresponse,Plant“immunesystems”,Phytoalexins（植物抗毒素）areaprimaryplayerinplantimmuneresponsePhytoalexinscanbeantimicrobialterpenoidsorphenolics（抗菌的萜或酚类）Synthesizedinresponsetoinfectionorattack,JasmonicacidStressanddefensehormone,ProducedinresponsetoasignaltransductionpathwayInducessynthesisofotherdefensivecompoundsActivatesresponsesatthegenelevel,Examplesofphenoliccompoundsandtheirroles,Lignin木质素Reinforcingmolecule(esp.inwoodytissue)组成物质DecreasespalatabilityTannins丹宁Flavordeterrent威慑味道，如涩味Tea,blackberry,grape,appleModeofactionisviaproteinbinding蛋白鞣质结合,Examplesofphenoliccompoundsandtheirroles,FlavonoidsAnthocyanins（花青素）:Pigmentation(pollinatorattractant)FlavonesandFlavonols（黄酮和黄酮醇）:UVprotectionandbeeAttractant（引诱剂）：(nectarguides花蜜引导)Isoflavones（异黄酮）:Antimicrobial（抗菌）,antiestrogenic（抗雌激素）,三、含氮次级化合物,生物碱(alkaloid)：核酸的组分，亦是维生素B1、叶酸和生物素的组分，它对动物有毒，可起防御敌害作用；是重要药物的有效成分，如奎宁、吗啡、利血平、阿托品等。含氰苷(cyanogenicglycoside)：豆类、禾谷类和玫瑰中较多，本无毒，但释放HCN。芥子油苷(mustardoilglycoside)：十字花科，本无毒，但水解后产生有毒物质。非蛋白氨基酸(nonproteinaminoacid)：不构成蛋白质的氨基酸，有毒性，有的阻止蛋白氨基酸的合成或吸收。,Nitrogen-ContainingCompounds:,OnlychemicalsimilarityisthepresenceofnitrogensomewhereinthemoleculeWellstudiedbecauseoftheirtoxicitytoanimalsandtheirmedicinalvaluePerhapsthemosteasily-recognizablegroupofsecondarycompoundsinplants,ExamplesofN-containingcompoundsandtheirroles,AlkaloidsAlargegroupofcompoundsfoundin20%ofallplantspeciesAllcontainaheterocyclicring杂环(i.e.,aringformedfromcarbonsand