[科普中国]-次生代谢产物

简介植物次生代谢产物

植物次生代谢的概念最早于1891年由Kossel明确提出，许多植物药的活性成分是其所含的次生代谢物质,人工种植时其产量取决于初生产物的积累,质量取决于次生产 物的积累.药材质量及有效性的基础是植物的次生代谢.次生代谢物质的产生是发育程度、组织分化及外界刺激因素通过影响生物合成基因表达而控制1。

植物次生代谢产物是植物对环境的一种适应，是在长期进化过程中植物与生物和非生物因素相互作用的结果。在对环境胁迫的适应、植物与植物之间的相互竞争和协同进化、植物对昆虫的危害、草食性动物的采食及病原微生物的侵袭等过程的防御中起着重要作用。

次生代谢过程被认为是植物在长期进化中对生态环境适应的结果，它在处理植物与生态环境的关系中充当着重要的角色。许多植物在受到病原微生物的侵染后，产生并大量积累次生代谢产物，以增强自身的免疫力和抵抗力。植物次生代谢途径是高度分支的途径，这些途径在植物体内或细胞中并不全部开放，而是定位于某一器官、组织、细胞或细胞器中并受到独立的调控。

它们是细胞生命活动或植物生长发育正常运行的非必需的小分子化合物，其产生和分布通常有种属、器官、组织以及生长发育时期的特异性。

微生物此生代谢产物微生物与哺乳动物遗传信息传递的例证较少，一个有趣的发现是人类的绒毛膜促性腺素 能从入恶性肿瘤中分离的一些细菌中检测到，而从非恶性组织中分离的细菌则不产生这种蛋白质。编码这种蛋白质的基因仅仅在与肿瘤细胞相关的细菌中表达，其DNA可能是从寄主细胞中获得的。微生物产生的次生代谢产物，与一些特化动物细胞形成的对自身生存不重要的“奢侈分子”(1uxury molecules)之间也存在着有趣的相似性。不少这类次生代谢产物是在特化细胞中大量形成的蛋白质。令人惊奇的是，能编码这些物质的基因中都存在着插入序列2。

人们可以相信，一些真菌的生化调控机制已存在于高等生物中，其产生的调节物质在哺乳动物中以干扰受体一配体相互作用和细胞外的信号发生而有着多种功能。如麦角菌(Clavi—ceps pur抛tea)产生的麦角碱(ergot alkaloids)对哺乳动物的细胞受体，多巴胺起着激活剂或抑制剂的作用。次生代谢过程中生化途径的连续演化会导致有益物质进入到共生体中，其基本的生化过程信息有时还会传递到其它生物中去。在生物早期的系统发育过程中，一些具有完全互补的遗传特性或参与代谢过程的其它整个生物(如细菌或蓝细菌)，被认为可组合进真核细胞并发育成线粒体和叶绿体。

使用分类这些次生代谢产物可分为苯丙素类、醌类、黄酮类、单宁类、类萜、甾体及其甙、生物碱七大类。还有人根据次生产物的生源途径分为酚类化合物、类萜类化合物、含氮化合物(如生物碱)等三大类，据报道每一大类的已知化合物都有数千种甚至数万种以上。

在植物的某个发育时期或某个器官中，次生代谢产物可能成为代谢库的主要成分，比如橡胶树产生大量橡胶和甜菊叶中甜菊甙的含量可达干重的10%以上。

药用次生代谢产物积累与生长环境条件需求方面存在矛盾，是药用植物种植的难题1.。