藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件

第五章藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸

1高等植物器官有各自特異的結(jié)構(gòu)和明確的分工。根吸收水和礦質(zhì)元素，葉片進行氣體交換和光合作用。地上、地下以及植物體的各部分間物質(zhì)的運輸？高等植物器官有各自特異的結(jié)構(gòu)和明確的分工。2同化物的運輸和分配對于藥用植物產(chǎn)量高低和品質(zhì)好壞極為重要。生物產(chǎn)量經(jīng)濟產(chǎn)量

從較高生物產(chǎn)量變成較高經(jīng)濟產(chǎn)量存在光合產(chǎn)物運輸和分配的問題。同化物的運輸和分配對于藥用植物產(chǎn)量高低和品質(zhì)好壞極為重要。3物質(zhì)運輸主要在維管束中進行維管束主要由木質(zhì)部和韌皮部構(gòu)成木質(zhì)部負責運輸水分和礦質(zhì)元素韌皮部則負責運輸有機物質(zhì)物質(zhì)運輸主要在維管束中進行4第一節(jié)藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化第一節(jié)5一、各種有機物代謝的相互聯(lián)系一、各種有機物代謝的相互聯(lián)系6

植物體中有機物的種類十分復雜，它們基本上是從光合產(chǎn)物衍生出來的

卡爾文循環(huán)、糖酵解、三羧酸循環(huán)和戊糖磷酸途徑是有機物代謝的主干，是各種有機物代謝的基礎(chǔ)。

植物體中有機物的種類十分復雜，它們基本上是從光7

?初生代謝:糖類、氨基酸類、普通脂肪酸類、核酸類及其聚合物等生命必需物質(zhì)的代謝

?糖和脂肪可以相互轉(zhuǎn)變

?糖與蛋白質(zhì)可以相互轉(zhuǎn)變?核苷酸的核糖來源于戊糖磷酸代謝，堿基由氨基酸及其代謝產(chǎn)物組成。?初生代謝:糖類、氨基酸類、普通脂肪酸類、核酸類及其聚合物8

植物體中還有許多由糖類等有機物代謝衍生出來的物質(zhì)，如萜類、酚類和生物堿等，稱為次級產(chǎn)物(secondaryproduct)。植物體中還有許多由糖類等有機物代謝衍生出來的9

植物體內(nèi)存在的與植物生長發(fā)育無直接關(guān)系，但對植物適應不良環(huán)境或抵御病原物侵害以及植物的代謝調(diào)控等有重要作用的種類繁雜的有機物，稱為次生代謝物。植物體內(nèi)存在的與植物生長發(fā)育無直接關(guān)系，但對10藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件11次生代謝不如初生代謝那樣普遍。次生植物物質(zhì)一般貯存在液泡或摻入到細胞壁中，在產(chǎn)生它或需要它的細胞器中也存在。除極少數(shù)外，絕大部分不再進一步參與代謝反應，它們是代謝的終產(chǎn)物。次生代謝不如初生代謝那樣普遍。12藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件13次級產(chǎn)物可以分為三類：萜烯類酚類含氮次級化合物次級產(chǎn)物可以分為三類：141、萜類(terpene)是以異戊二烯為單位組成的1、萜類(terpene)是以異戊二烯為單位組成的15

2、酚類是芳香族環(huán)上的氫原子被羥基或功能衍生物取代后生成的化合物，種類繁多，是重要的次級產(chǎn)物之一2、酚類是芳香族環(huán)上的氫原子被羥基或功能衍生物取代后16酚類化合物的種類酚類化合物的種類17

肉桂酸簡單苯丙酸類化合物

傘形酮（苯丙酸內(nèi)酯類化合物）肉桂酸傘18

沒食子酸苯甲酸衍生物類沒食子酸19（1）簡單苯丙酸類、苯丙酸內(nèi)酯和苯甲酸衍生物屬于簡單酚類。廣泛分布于維管植物許多在植物防御食草昆蟲和真菌侵襲中起重要功能。（1）簡單苯丙酸類、苯丙酸內(nèi)酯和苯甲酸衍生物屬于簡單酚類。20姜酚姜酚21蘭花苯乙醇蘭花苯乙醇22咖啡豆綠原酸咖啡豆綠原酸23桂皮肉桂醛桂皮肉桂醛24丁香R=H對丙烯基酚

R=OCH3丁子香酚丁香R=H對丙烯基25（2）木質(zhì)素(lignin)在植物體中的數(shù)量很大，僅次于纖維素，是植物體中的重要組成物質(zhì)；是簡單酚類的醇衍生物（香豆醇、松柏醇、芥子醇、5-羥基阿魏醇）的聚合物；木質(zhì)素的成分因植物種類不同而有差異。（2）木質(zhì)素(lignin)26針葉樹的管胞圖中結(jié)構(gòu)式為松柏醇和香豆醇針葉樹的管胞27（3）類黃酮類花色素苷、黃酮、黃酮醇和異黃酮。不同的類黃酮具有不同功能。主要為呈現(xiàn)顏色、防御傷害。（3）類黃酮類28花葵素花青素花翠素橙紅紫紅藍紫天竺葵玫瑰飛燕草花葵素花青素花29黃酮醇（植物中抗UV-B的保護劑）黃酮醇30（4）鞣質(zhì)（tannin單寧）縮合鞣質(zhì)和可水解鞣質(zhì)（4）鞣質(zhì)（tannin單寧）31藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件32

3、含氮次級產(chǎn)物大多數(shù)是從普通的氨基酸合成的。主要有生物堿、含氰苷、芥子油苷和非蛋白氨基酸等。3、含氮次級產(chǎn)物33（1）生物堿(alkaloid)一類含氮雜環(huán)化合物，其堿性來源于含氮的環(huán)。生物堿中有些是核酸的組成部分，也有些是維生素的組成成分。對動物往往有毒性，所以也有防御敵害的作用。（1）生物堿(alkaloid)34藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件35煙草煙堿煙草煙36毒芹堿（哌啶類）毒芹堿（哌啶類）37藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件38藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件39藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件40藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件41（2）含氰苷廣泛分布于植物界，無毒性。存在于植物表皮細胞的液泡中，分解含氰苷的酶存在于葉肉細胞中。當葉片破碎后，含氰苷與酶接觸，在酶的作用下釋放出有毒的氰化氫。（2）含氰苷42二、藥用植物代謝及其品質(zhì)中藥材的品質(zhì)的形成，歸根到底是由于初生代謝產(chǎn)物（碳水化合物，氨基酸等）經(jīng)過一系列酶的作用，形成結(jié)構(gòu)復雜的次生代謝產(chǎn)物。二、藥用植物代謝及其品質(zhì)43（一）藥用植物的品質(zhì)化學成分物理指標（一）藥用植物的品質(zhì)44（二）藥用植物化學成分形成的生理生化基礎(chǔ)

藥用植物品質(zhì)形成的實質(zhì)，是植物體的某種代謝途徑。植物體內(nèi)的代謝活動都是在酶的控制下進行的。

（二）藥用植物化學成分形成的生理生化基礎(chǔ)45合理的磷鉀營養(yǎng)和濕潤環(huán)境等可促進藥用植物體內(nèi)的糖類代謝過程，提高油脂等物質(zhì)的累積量等；氮素營養(yǎng)和適度干旱條件等則可促進藥用植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)和氨基酸轉(zhuǎn)化，可加速生物堿等有效成分在植物體的積累過程。合理的磷鉀營養(yǎng)和濕潤環(huán)境等可促進藥用植物體內(nèi)的糖類代謝過程，46（三）影響藥用植物次生代謝的因素1．遺傳因素☆植物遺傳差異是造成其品質(zhì)變化的內(nèi)因?；蝾愋筒蛔儯幱弥参锘瘜W成分則相對保持不變。

☆次生代謝集中在植物幼嫩、代謝旺盛的生長組織中，但不同種類植物發(fā)生次生代謝的器官往往不同。（三）影響藥用植物次生代謝的因素1．遺傳因素472．生長年限3．環(huán)境因素（1）光照（2）溫度（3）水分（4）海拔高度（5）土壤（6）生物因素2．生長年限48第二節(jié)藥用植物體內(nèi)有機物質(zhì)的運輸

第二節(jié)49一、運輸途徑維管系統(tǒng)是專門執(zhí)行運輸功能的輸導組織，貫穿植物全身。有機物的運輸途徑是由韌皮部擔任的。一、運輸途徑50微管形成層木質(zhì)部射線木部韌皮部韌皮部射線心材微管形成層木質(zhì)部射線木部韌皮部韌皮部射線心材51

證明有機物運輸途徑是韌皮部的方法：環(huán)割法、示蹤法

證明有機物運輸途徑是韌皮部的方法：環(huán)割法、示蹤法52藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件53藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件54甜菜葉片飼喂14CO2進行光合作用后，葉柄切片的放射自顯影像韌皮部甜菜葉片飼喂14CO2進行光合作用后，葉柄切片的放射自顯影像55有機物的運輸不僅包括器官之間的運輸，還包括細胞內(nèi)和細胞間的運輸。按照距離的長短，可分為短距離運輸和長距離運輸。有機物的運輸不僅包括器官之間的運輸，還包括細胞內(nèi)和細胞間的運56短距離運輸細胞內(nèi)與細胞間的運輸距離僅幾個微米，主要靠物質(zhì)本身的擴散，原生質(zhì)主動的吸收與分泌來完成短距離運輸可分為共質(zhì)體運輸、質(zhì)外體運輸及其交替運輸。短距離運輸細胞內(nèi)與細胞間的運輸57

質(zhì)外體途徑

質(zhì)外體是連續(xù)的自由空間，開放系統(tǒng)，有機物運輸完全靠自由擴散的物理過程，速度很快。質(zhì)外體途徑質(zhì)外體是連續(xù)的自由空間，開放系統(tǒng)，58藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件59

共質(zhì)體途徑

共質(zhì)體運輸主要是通過胞間連絲實現(xiàn)的。胞間連絲是植物間物質(zhì)與信息交流的通道.共質(zhì)體途徑共質(zhì)體運輸主要是通過胞間連絲實現(xiàn)的60藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件61藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件62藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件63

在共質(zhì)體內(nèi)的物質(zhì)可有選擇的穿過質(zhì)膜進入質(zhì)外體運輸；質(zhì)外體內(nèi)的物質(zhì)在適當?shù)膱鏊部赏ㄟ^質(zhì)膜進入共質(zhì)體運輸。在共質(zhì)體與質(zhì)外體的替代運輸過程中，常需要經(jīng)過一種特化的細胞—轉(zhuǎn)移細胞。在共質(zhì)體內(nèi)的物質(zhì)可有選擇的穿過質(zhì)膜進入質(zhì)外體運輸；質(zhì)64

轉(zhuǎn)移細胞(transfercell)

一種特化的薄壁細胞，胞壁與質(zhì)膜向內(nèi)伸入細胞質(zhì)中，形成許多皺折，擴大了質(zhì)膜的表面積。轉(zhuǎn)移細胞位于短距離運輸旺盛區(qū)域，能在質(zhì)外體和共質(zhì)體間進行高效率的物質(zhì)交換轉(zhuǎn)移細胞(transfercell)一種特化的薄壁65長距離運輸發(fā)生在器官間的運輸其距離為幾厘米以上主要通過特化的組織—輸導系統(tǒng)（韌皮部）來實現(xiàn)被子植物的韌皮部是由篩管、伴胞與韌皮薄壁細胞組成長距離運輸發(fā)生在器官間的運輸66篩管是同化物運輸?shù)闹饕ǖ?。成熟的篩管細胞含有細胞質(zhì)，但核及細胞器相繼退化，出現(xiàn)了韌皮蛋白質(zhì)。伴胞有核，細胞質(zhì)濃厚，具有全套細胞器，與篩管細胞并列配對存在。伴胞與篩管細胞之間有胞間連絲連接，通常配對組成篩分子-伴胞復合體。篩管是同化物運輸?shù)闹饕ǖ?。成熟的篩管細胞含有細胞質(zhì)，但核及67

伴胞的生理功能可能是：為篩細胞提供結(jié)構(gòu)物質(zhì)蛋白質(zhì)；提供信息物質(zhì)RNA；維持篩分子間滲透平衡，調(diào)節(jié)同化物向篩管的裝載與卸出。伴胞的生理功能可能是：68藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件69二、植物體內(nèi)有機物運輸?shù)姆较蚪^大多數(shù)有機物在韌皮部的運輸是非極性的，總是從大量合成處向活躍生長部位或大量積累部位運輸。運輸具有方向性。二、植物體內(nèi)有機物運輸?shù)姆较?0

1.定向運輸

有機物總是從制造部位向消耗或貯藏養(yǎng)料部位定向運輸2.雙向運輸

有機物在韌皮部內(nèi)運輸不受組織本身極性的影響，可同時向相反方向運輸。

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1.源：能夠制造或輸出有機物的組織、器官或部位。葉片、胚乳或子葉、二年生或多年生植物的塊根、塊莖2.庫：接納、消耗或貯藏有機物質(zhì)的組織、器官或部位。幼葉、根、莖、花、果實、種子等

1.源：能夠制造或輸出有機物的組織、器官或部位。72藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件73三、同化物運輸?shù)男问窖芯宽g皮部運輸物質(zhì)形式的方法是—蚜蟲吻針法三、同化物運輸?shù)男问?4藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件75蓖麻韌皮部汁液的成分蓖麻韌皮部汁液的成分76

同化物運輸?shù)闹饕问绞钦崽?）蔗糖是非還原糖，具有很高的穩(wěn)定性；2）蔗糖的溶解度很高；3）蔗糖的運輸速率很高；4）蔗糖具有較高的能量同化物運輸?shù)闹饕问绞钦崽?7四、有機物運輸?shù)亩攘勘燃\量（SMTR）：有機物在單位時間內(nèi)通過單位韌皮部橫截面的數(shù)量。四、有機物運輸?shù)亩攘?8

第三節(jié)有機物質(zhì)運輸機理主要解決三個方面的問題：物質(zhì)在源端的裝載物質(zhì)在庫端的卸出從源到庫的運輸動力第三節(jié)有機物質(zhì)運輸機理79一、同化物在源端的裝載同化物從合成部位通過共質(zhì)體和質(zhì)外體進行胞間運輸，最終進入篩管的過程。一、同化物在源端的裝載80源葉同化物在韌皮部的裝載途徑源葉同化物在韌皮部的裝載途徑81可能是沿交替途徑進行，即“共質(zhì)體-質(zhì)外體-共質(zhì)體-韌皮部篩管”。主動分泌過程，受載體調(diào)節(jié)。依據(jù)是：對裝載物質(zhì)具有選擇性；需要能量供應；具有飽和效應。

可能是沿交替途徑進行，即“共質(zhì)體-質(zhì)外體-共質(zhì)體-韌皮部篩管82篩管外（質(zhì)外體）共質(zhì)體（篩管內(nèi)）

蔗糖質(zhì)子同向轉(zhuǎn)運藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件83二、同化物在庫端的卸出同化物從篩管-伴胞復合體進入庫細胞的過程卸出途徑至少有兩種方式：蔗糖經(jīng)水解后進入代謝庫；蔗糖不經(jīng)水解直接進入代謝庫。

二、同化物在庫端的卸出84蔗糖被束縛在細胞壁的蔗糖酶水解蔗糖被束縛在細胞壁的蔗糖酶水解85卸出有兩種觀點：通過質(zhì)外體途徑的蔗糖，同質(zhì)子協(xié)同運轉(zhuǎn)，是一個主動過程；通過共質(zhì)體途徑的蔗糖，借助篩管分子與庫細胞的糖濃度差將同化物卸出，是一個被動過程。卸出有兩種觀點：86藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件87三、同化物在韌皮部運輸?shù)臋C制1、壓力流動學說

1930年Münch提出的壓力流動假說是迄今有關(guān)韌皮部物質(zhì)運輸?shù)淖畛晒Φ募僬f。其模型是由兩個浸在同一水源中相連通的滲透計組成的。三、同化物在韌皮部運輸?shù)臋C制88壓力流動模型壓力流動模型89壓力流動模型壓力流動模型90

2、細胞質(zhì)泵動學說由H.Devries提出篩管分子內(nèi)腔的細胞質(zhì)呈幾條長絲，形成胞縱連束，縱跨篩管分子，束內(nèi)呈環(huán)狀的蛋白質(zhì)絲反復地、有節(jié)奏地收縮和張弛，產(chǎn)生蠕動，把細胞質(zhì)長距離泵走，糖份隨之流動。2、細胞質(zhì)泵動學說913、收縮蛋白學說篩管內(nèi)的P-蛋白為空心管狀物，成束貫穿于篩孔，其收縮可以推動集流運動；空心管壁上有大量的由P-蛋白組成的微纖絲，一端固定，一端游離于篩管細胞質(zhì)內(nèi)，似鞭毛一樣的顫動，驅(qū)動空心管內(nèi)的物質(zhì)脈沖狀流動。P-蛋白的收縮需要消耗代謝能量。3、收縮蛋白學說92第四節(jié)有機物質(zhì)的分配第四節(jié)93一、代謝源與代謝庫代謝源(metabolicsource)

制造并輸出同化物的組織、器官或部位代謝庫(metabolicsink)

能夠消耗或貯藏同化物的組織、器官或部位一、代謝源與代謝庫94藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件95源-庫單位(source-sinkunit)

營養(yǎng)上相互依賴，相互制約的源與庫，以及二者之間的輸導組織所構(gòu)成的一個系統(tǒng)。源-庫單位(source-sinkunit)96庫器官可分為使用庫（或稱為營養(yǎng)庫）

分生組織、生長中的葉片和根尖貯藏庫果實、塊莖等庫器官可分為97

二、同化產(chǎn)物的命運：1）合成貯藏化合物，如淀粉；2）代謝利用；3）形成運輸化合物，如蔗糖二、同化產(chǎn)物的命運：98三、有機物的分配特點1）按源-庫單位進行分配2）優(yōu)先供應生長中心3）就近供應，同側(cè)運輸4）功能葉之間無同化物供應關(guān)系三、有機物的分配特點99四、源、庫及藥材生產(chǎn)

源主要指群體葉面積的大小及其光合能力庫指產(chǎn)品器官的容積及其接納養(yǎng)料的能力流指作物體內(nèi)輸導系統(tǒng)的發(fā)育狀況及其運轉(zhuǎn)速率。源庫往往是決定產(chǎn)量的關(guān)鍵。四、源、庫及藥材生產(chǎn)100源對庫的影響源是庫的同化物供應者，源是產(chǎn)量形成和充實的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。人為減少葉面積或降低葉片的光合速率，均會引起產(chǎn)品器官的減少（如花器官退花、不育或脫落等），或使產(chǎn)品器官發(fā)育不良（如秕粒增多、粒重下降等）。要爭取單位面積上有較大的庫容能力，就必須從強化源的供給能力入手。

源對庫的影響101庫對源的影響庫依賴于源而生存，庫內(nèi)接納同化物的多少，直接受源的同化效率及輸出數(shù)量決定，兩者是供求關(guān)系。

庫對源的大小，特別是對源的光合活性具有明顯的反饋作用。

庫對源還可發(fā)揮“動員”和“征調(diào)”作用，迫使其內(nèi)含物向庫轉(zhuǎn)移。

庫對源的影響102

只有使藥用植物群體和個體的發(fā)展達到源足、庫大、流暢的要求時，才可能獲得高產(chǎn)。源小于庫，則限制光合產(chǎn)物的輸送分配，降低源的光合效率；若源庫皆小，也同樣難以獲得高產(chǎn)。

只有使藥用植物群體和個體的發(fā)展達到源足、庫大、103五、有機物的再分配和再利用植物體除了已構(gòu)成細胞壁的物質(zhì)外，其它成分都可以再分配再利用，即轉(zhuǎn)移到其它組織或器官去五、有機物的再分配和再利用104第五節(jié)影響有機物質(zhì)運輸?shù)囊蛩氐谖骞?jié)105一、溫度溫度顯著影響有機物的運輸速度。糖的運輸速率在20~30℃時最快。降低溫度、升高溫度會使有機物運輸速度降低。一、溫度106氣溫與土溫的差異土溫>氣溫有機物向根運輸；氣溫>土溫有利于有機物向地上部頂端運輸。氣溫與土溫的差異107二、礦質(zhì)元素

直接影響有機物運輸?shù)牡V物元素主要有氮、磷、鉀、硼。二、礦質(zhì)元素108氮不利于有機物運輸磷參與光合、氧化磷酸化過程，促進有機物的運輸鉀促進庫內(nèi)糖轉(zhuǎn)變成淀粉，利于葉片有機物向籽實運輸硼能與糖結(jié)合成復合物，促進糖的吸收和運輸。氮不利于有機物運輸109三、光照

光通過光合作用影響到被運輸?shù)耐飻?shù)量以及運輸過程中所需要的能量。光對同化物由葉子外運也有影響。三、光照110四、水分

土壤缺水時，造成同化物在各器官中的分配發(fā)生變化。通過削弱生長和降低光合作用對同化物運輸起間接作用；通過減低膨壓和減少薄壁細胞的能量水平直接影響韌皮部的運輸。四、水分111五、植物激素

除乙烯外，其它內(nèi)源激素均促進植物體內(nèi)同化物的運輸與分配。用6-BA處理根部促進同化物由地上部運向地下部。五、植物激素112思考題1.有機物運輸在植物生活中有什么意義？2.簡述有機物分配的基本規(guī)律。3.敘述源庫之間的關(guān)系。4.簡述影響有機物運輸?shù)囊蛩?。思考題113

第五章藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸

114高等植物器官有各自特異的結(jié)構(gòu)和明確的分工。根吸收水和礦質(zhì)元素，葉片進行氣體交換和光合作用。地上、地下以及植物體的各部分間物質(zhì)的運輸？高等植物器官有各自特異的結(jié)構(gòu)和明確的分工。115同化物的運輸和分配對于藥用植物產(chǎn)量高低和品質(zhì)好壞極為重要。生物產(chǎn)量經(jīng)濟產(chǎn)量

從較高生物產(chǎn)量變成較高經(jīng)濟產(chǎn)量存在光合產(chǎn)物運輸和分配的問題。同化物的運輸和分配對于藥用植物產(chǎn)量高低和品質(zhì)好壞極為重要。116物質(zhì)運輸主要在維管束中進行維管束主要由木質(zhì)部和韌皮部構(gòu)成木質(zhì)部負責運輸水分和礦質(zhì)元素韌皮部則負責運輸有機物質(zhì)物質(zhì)運輸主要在維管束中進行117第一節(jié)藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化第一節(jié)118一、各種有機物代謝的相互聯(lián)系一、各種有機物代謝的相互聯(lián)系119

植物體中有機物的種類十分復雜，它們基本上是從光合產(chǎn)物衍生出來的

卡爾文循環(huán)、糖酵解、三羧酸循環(huán)和戊糖磷酸途徑是有機物代謝的主干，是各種有機物代謝的基礎(chǔ)。

植物體中有機物的種類十分復雜，它們基本上是從光120

?初生代謝:糖類、氨基酸類、普通脂肪酸類、核酸類及其聚合物等生命必需物質(zhì)的代謝

?糖和脂肪可以相互轉(zhuǎn)變

?糖與蛋白質(zhì)可以相互轉(zhuǎn)變?核苷酸的核糖來源于戊糖磷酸代謝，堿基由氨基酸及其代謝產(chǎn)物組成。?初生代謝:糖類、氨基酸類、普通脂肪酸類、核酸類及其聚合物121

植物體中還有許多由糖類等有機物代謝衍生出來的物質(zhì)，如萜類、酚類和生物堿等，稱為次級產(chǎn)物(secondaryproduct)。植物體中還有許多由糖類等有機物代謝衍生出來的122

植物體內(nèi)存在的與植物生長發(fā)育無直接關(guān)系，但對植物適應不良環(huán)境或抵御病原物侵害以及植物的代謝調(diào)控等有重要作用的種類繁雜的有機物，稱為次生代謝物。植物體內(nèi)存在的與植物生長發(fā)育無直接關(guān)系，但對123藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件124次生代謝不如初生代謝那樣普遍。次生植物物質(zhì)一般貯存在液泡或摻入到細胞壁中，在產(chǎn)生它或需要它的細胞器中也存在。除極少數(shù)外，絕大部分不再進一步參與代謝反應，它們是代謝的終產(chǎn)物。次生代謝不如初生代謝那樣普遍。125藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件126次級產(chǎn)物可以分為三類：萜烯類酚類含氮次級化合物次級產(chǎn)物可以分為三類：1271、萜類(terpene)是以異戊二烯為單位組成的1、萜類(terpene)是以異戊二烯為單位組成的128

2、酚類是芳香族環(huán)上的氫原子被羥基或功能衍生物取代后生成的化合物，種類繁多，是重要的次級產(chǎn)物之一2、酚類是芳香族環(huán)上的氫原子被羥基或功能衍生物取代后129酚類化合物的種類酚類化合物的種類130

肉桂酸簡單苯丙酸類化合物

傘形酮（苯丙酸內(nèi)酯類化合物）肉桂酸傘131

沒食子酸苯甲酸衍生物類沒食子酸132（1）簡單苯丙酸類、苯丙酸內(nèi)酯和苯甲酸衍生物屬于簡單酚類。廣泛分布于維管植物許多在植物防御食草昆蟲和真菌侵襲中起重要功能。（1）簡單苯丙酸類、苯丙酸內(nèi)酯和苯甲酸衍生物屬于簡單酚類。133姜酚姜酚134蘭花苯乙醇蘭花苯乙醇135咖啡豆綠原酸咖啡豆綠原酸136桂皮肉桂醛桂皮肉桂醛137丁香R=H對丙烯基酚

R=OCH3丁子香酚丁香R=H對丙烯基138（2）木質(zhì)素(lignin)在植物體中的數(shù)量很大，僅次于纖維素，是植物體中的重要組成物質(zhì)；是簡單酚類的醇衍生物（香豆醇、松柏醇、芥子醇、5-羥基阿魏醇）的聚合物；木質(zhì)素的成分因植物種類不同而有差異。（2）木質(zhì)素(lignin)139針葉樹的管胞圖中結(jié)構(gòu)式為松柏醇和香豆醇針葉樹的管胞140（3）類黃酮類花色素苷、黃酮、黃酮醇和異黃酮。不同的類黃酮具有不同功能。主要為呈現(xiàn)顏色、防御傷害。（3）類黃酮類141花葵素花青素花翠素橙紅紫紅藍紫天竺葵玫瑰飛燕草花葵素花青素花142黃酮醇（植物中抗UV-B的保護劑）黃酮醇143（4）鞣質(zhì)（tannin單寧）縮合鞣質(zhì)和可水解鞣質(zhì)（4）鞣質(zhì)（tannin單寧）144藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件145

3、含氮次級產(chǎn)物大多數(shù)是從普通的氨基酸合成的。主要有生物堿、含氰苷、芥子油苷和非蛋白氨基酸等。3、含氮次級產(chǎn)物146（1）生物堿(alkaloid)一類含氮雜環(huán)化合物，其堿性來源于含氮的環(huán)。生物堿中有些是核酸的組成部分，也有些是維生素的組成成分。對動物往往有毒性，所以也有防御敵害的作用。（1）生物堿(alkaloid)147藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件148煙草煙堿煙草煙149毒芹堿（哌啶類）毒芹堿（哌啶類）150藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件151藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件152藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件153藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件154（2）含氰苷廣泛分布于植物界，無毒性。存在于植物表皮細胞的液泡中，分解含氰苷的酶存在于葉肉細胞中。當葉片破碎后，含氰苷與酶接觸，在酶的作用下釋放出有毒的氰化氫。（2）含氰苷155二、藥用植物代謝及其品質(zhì)中藥材的品質(zhì)的形成，歸根到底是由于初生代謝產(chǎn)物（碳水化合物，氨基酸等）經(jīng)過一系列酶的作用，形成結(jié)構(gòu)復雜的次生代謝產(chǎn)物。二、藥用植物代謝及其品質(zhì)156（一）藥用植物的品質(zhì)化學成分物理指標（一）藥用植物的品質(zhì)157（二）藥用植物化學成分形成的生理生化基礎(chǔ)

藥用植物品質(zhì)形成的實質(zhì)，是植物體的某種代謝途徑。植物體內(nèi)的代謝活動都是在酶的控制下進行的。

（二）藥用植物化學成分形成的生理生化基礎(chǔ)158合理的磷鉀營養(yǎng)和濕潤環(huán)境等可促進藥用植物體內(nèi)的糖類代謝過程，提高油脂等物質(zhì)的累積量等；氮素營養(yǎng)和適度干旱條件等則可促進藥用植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)和氨基酸轉(zhuǎn)化，可加速生物堿等有效成分在植物體的積累過程。合理的磷鉀營養(yǎng)和濕潤環(huán)境等可促進藥用植物體內(nèi)的糖類代謝過程，159（三）影響藥用植物次生代謝的因素1．遺傳因素☆植物遺傳差異是造成其品質(zhì)變化的內(nèi)因?；蝾愋筒蛔儯幱弥参锘瘜W成分則相對保持不變。

☆次生代謝集中在植物幼嫩、代謝旺盛的生長組織中，但不同種類植物發(fā)生次生代謝的器官往往不同。（三）影響藥用植物次生代謝的因素1．遺傳因素1602．生長年限3．環(huán)境因素（1）光照（2）溫度（3）水分（4）海拔高度（5）土壤（6）生物因素2．生長年限161第二節(jié)藥用植物體內(nèi)有機物質(zhì)的運輸

第二節(jié)162一、運輸途徑維管系統(tǒng)是專門執(zhí)行運輸功能的輸導組織，貫穿植物全身。有機物的運輸途徑是由韌皮部擔任的。一、運輸途徑163微管形成層木質(zhì)部射線木部韌皮部韌皮部射線心材微管形成層木質(zhì)部射線木部韌皮部韌皮部射線心材164

證明有機物運輸途徑是韌皮部的方法：環(huán)割法、示蹤法

證明有機物運輸途徑是韌皮部的方法：環(huán)割法、示蹤法165藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件166藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件167甜菜葉片飼喂14CO2進行光合作用后，葉柄切片的放射自顯影像韌皮部甜菜葉片飼喂14CO2進行光合作用后，葉柄切片的放射自顯影像168有機物的運輸不僅包括器官之間的運輸，還包括細胞內(nèi)和細胞間的運輸。按照距離的長短，可分為短距離運輸和長距離運輸。有機物的運輸不僅包括器官之間的運輸，還包括細胞內(nèi)和細胞間的運169短距離運輸細胞內(nèi)與細胞間的運輸距離僅幾個微米，主要靠物質(zhì)本身的擴散，原生質(zhì)主動的吸收與分泌來完成短距離運輸可分為共質(zhì)體運輸、質(zhì)外體運輸及其交替運輸。短距離運輸細胞內(nèi)與細胞間的運輸170

質(zhì)外體途徑

質(zhì)外體是連續(xù)的自由空間，開放系統(tǒng)，有機物運輸完全靠自由擴散的物理過程，速度很快。質(zhì)外體途徑質(zhì)外體是連續(xù)的自由空間，開放系統(tǒng)，171藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件172

共質(zhì)體途徑

共質(zhì)體運輸主要是通過胞間連絲實現(xiàn)的。胞間連絲是植物間物質(zhì)與信息交流的通道.共質(zhì)體途徑共質(zhì)體運輸主要是通過胞間連絲實現(xiàn)的173藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件174藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件175藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件176

在共質(zhì)體內(nèi)的物質(zhì)可有選擇的穿過質(zhì)膜進入質(zhì)外體運輸；質(zhì)外體內(nèi)的物質(zhì)在適當?shù)膱鏊部赏ㄟ^質(zhì)膜進入共質(zhì)體運輸。在共質(zhì)體與質(zhì)外體的替代運輸過程中，常需要經(jīng)過一種特化的細胞—轉(zhuǎn)移細胞。在共質(zhì)體內(nèi)的物質(zhì)可有選擇的穿過質(zhì)膜進入質(zhì)外體運輸；質(zhì)177

轉(zhuǎn)移細胞(transfercell)

一種特化的薄壁細胞，胞壁與質(zhì)膜向內(nèi)伸入細胞質(zhì)中，形成許多皺折，擴大了質(zhì)膜的表面積。轉(zhuǎn)移細胞位于短距離運輸旺盛區(qū)域，能在質(zhì)外體和共質(zhì)體間進行高效率的物質(zhì)交換轉(zhuǎn)移細胞(transfercell)一種特化的薄壁178長距離運輸發(fā)生在器官間的運輸其距離為幾厘米以上主要通過特化的組織—輸導系統(tǒng)（韌皮部）來實現(xiàn)被子植物的韌皮部是由篩管、伴胞與韌皮薄壁細胞組成長距離運輸發(fā)生在器官間的運輸179篩管是同化物運輸?shù)闹饕ǖ?。成熟的篩管細胞含有細胞質(zhì)，但核及細胞器相繼退化，出現(xiàn)了韌皮蛋白質(zhì)。伴胞有核，細胞質(zhì)濃厚，具有全套細胞器，與篩管細胞并列配對存在。伴胞與篩管細胞之間有胞間連絲連接，通常配對組成篩分子-伴胞復合體。篩管是同化物運輸?shù)闹饕ǖ?。成熟的篩管細胞含有細胞質(zhì)，但核及180

伴胞的生理功能可能是：為篩細胞提供結(jié)構(gòu)物質(zhì)蛋白質(zhì)；提供信息物質(zhì)RNA；維持篩分子間滲透平衡，調(diào)節(jié)同化物向篩管的裝載與卸出。伴胞的生理功能可能是：181藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件182二、植物體內(nèi)有機物運輸?shù)姆较蚪^大多數(shù)有機物在韌皮部的運輸是非極性的，總是從大量合成處向活躍生長部位或大量積累部位運輸。運輸具有方向性。二、植物體內(nèi)有機物運輸?shù)姆较?83

1.定向運輸

有機物總是從制造部位向消耗或貯藏養(yǎng)料部位定向運輸2.雙向運輸

有機物在韌皮部內(nèi)運輸不受組織本身極性的影響，可同時向相反方向運輸。

184

1.源：能夠制造或輸出有機物的組織、器官或部位。葉片、胚乳或子葉、二年生或多年生植物的塊根、塊莖2.庫：接納、消耗或貯藏有機物質(zhì)的組織、器官或部位。幼葉、根、莖、花、果實、種子等

1.源：能夠制造或輸出有機物的組織、器官或部位。185藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件186三、同化物運輸?shù)男问窖芯宽g皮部運輸物質(zhì)形式的方法是—蚜蟲吻針法三、同化物運輸?shù)男问?87藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件188蓖麻韌皮部汁液的成分蓖麻韌皮部汁液的成分189

同化物運輸?shù)闹饕问绞钦崽?）蔗糖是非還原糖，具有很高的穩(wěn)定性；2）蔗糖的溶解度很高；3）蔗糖的運輸速率很高；4）蔗糖具有較高的能量同化物運輸?shù)闹饕问绞钦崽?90四、有機物運輸?shù)亩攘勘燃\量（SMTR）：有機物在單位時間內(nèi)通過單位韌皮部橫截面的數(shù)量。四、有機物運輸?shù)亩攘?91

第三節(jié)有機物質(zhì)運輸機理主要解決三個方面的問題：物質(zhì)在源端的裝載物質(zhì)在庫端的卸出從源到庫的運輸動力第三節(jié)有機物質(zhì)運輸機理192一、同化物在源端的裝載同化物從合成部位通過共質(zhì)體和質(zhì)外體進行胞間運輸，最終進入篩管的過程。一、同化物在源端的裝載193源葉同化物在韌皮部的裝載途徑源葉同化物在韌皮部的裝載途徑194可能是沿交替途徑進行，即“共質(zhì)體-質(zhì)外體-共質(zhì)體-韌皮部篩管”。主動分泌過程，受載體調(diào)節(jié)。依據(jù)是：對裝載物質(zhì)具有選擇性；需要能量供應；具有飽和效應。

可能是沿交替途徑進行，即“共質(zhì)體-質(zhì)外體-共質(zhì)體-韌皮部篩管195篩管外（質(zhì)外體）共質(zhì)體（篩管內(nèi)）

蔗糖質(zhì)子同向轉(zhuǎn)運藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件196二、同化物在庫端的卸出同化物從篩管-伴胞復合體進入庫細胞的過程卸出途徑至少有兩種方式：蔗糖經(jīng)水解后進入代謝庫；蔗糖不經(jīng)水解直接進入代謝庫。

二、同化物在庫端的卸出197蔗糖被束縛在細胞壁的蔗糖酶水解蔗糖被束縛在細胞壁的蔗糖酶水解198卸出有兩種觀點：通過質(zhì)外體途徑的蔗糖，同質(zhì)子協(xié)同運轉(zhuǎn)，是一個主動過程；通過共質(zhì)體途徑的蔗糖，借助篩管分子與庫細胞的糖濃度差將同化物卸出，是一個被動過程。卸出有兩種觀點：199藥用植物體內(nèi)有機物的轉(zhuǎn)化與運輸課件200三、同化物在韌皮部運輸?shù)臋C制1、壓力流動學說

1930年Münch提出的壓力流動假說是迄今有關(guān)韌皮部物質(zhì)運輸?shù)淖畛晒Φ募僬f。其模型是由兩個浸在同一水源中相連通的滲透計組成的。三、同化物在韌皮部運輸?shù)臋C制201壓力流動模型壓力流動模型202壓力流動模型壓力流動模型203

2、細胞質(zhì)泵動學說由H.Devries提出篩管分子內(nèi)腔的細胞質(zhì)呈幾條長絲，形成胞縱連束，縱跨篩管分子，束內(nèi)呈環(huán)狀的蛋白質(zhì)絲反復地、有節(jié)奏地收縮和張弛，產(chǎn)生蠕動，把細胞質(zhì)長距離泵走，糖份隨之流動。2、細胞質(zhì)泵動學說2043、收縮蛋白學說篩管內(nèi)的P-蛋白為空心管狀物，成束貫穿于篩孔，其收縮可以推動集流運動；空心管壁上有大量的由P-蛋白組成的微纖絲，一端固定，一端游離于篩管細胞質(zhì)內(nèi)，似鞭毛一樣的顫動，驅(qū)動空心管內(nèi)的物質(zhì)脈沖狀流動。P-蛋白的收縮需要消耗代謝能量。3、收縮蛋白學說205第四節(jié)有機物質(zhì)的分配第四節(jié)206一、代謝源與代謝庫代謝源(metabolicsource)

制造并輸出同化物的組織、器官或部位代謝庫(metabolicsink)

能夠