植物次生物质

植物成分中一类种类繁多、含量一般较少的物质

植物次生物质指植物成分中除蛋白质、糖类、脂肪等主要物质外的一类种类繁多、含量一般较少的物质，包括鞣质、香精油、橡胶、树脂、生物碱、含氮化合物等。许多植物次生物质都有很大的应用价值，但其生理意义还不明了。

概念

植物体中除了糖类、脂肪、核酸和蛋白质等基本有机物之外，还存在有许多其它有机物，例如，萜类、酚类和生物碱等。这些物质由糖类等有机物代谢衍生出来的，称为植物次生物质。所谓的植物次生物质是指一些存在于植物体内，虽然与植物的生长发育无直接关系、但却对植物适应不良环境或抵御病原物侵害以及植物的代谢调控等都有重要作用的种类繁杂的有机物，也称为次生产物或天然化合物。植物次生物质与氨基酸、核苷酸、糖类及膜脂等初生代谢物不同，植物次生物质在已知的光合作用、呼吸作用、同化物运输以及生长分化等生理过程中，没有直接或明显的作用。另外，植物次生物质的产生和分布往往局限在某一个或分类学上相近的几个植物种类，而初生代谢物存在于所有植物中。植物次生物质贮存在液泡或细胞壁中，是代谢的最终产物，除了极少数外，大部分不再参加代谢活动。

功能

第一，植物次生物质赋予了植物防御功能。例如，抑制草食动物的采食和致病微生物的感染。植物生理学植物的防御功能是最重要的，是植物在长期自然进化中获得的，对其生态适应能力具有十分重要的意义。基础代谢的随机变异产生了对草食动物或致病微生物具有刺激或毒性作用的防御物质，只要这些物质对植物本身没有过多的毒性，并且对植物本身的代谢不会造成太大的压力，那么具有这些防御物质的植物就会比不具备的植物具有更强的生存能力，从而在严酷的生存竞争中繁衍生存下去。

第二，某些植物次生物质(吲哚乙酸、赤霉素、叶绿素、类胡萝卜素、花色素及木质素等)是植物生命活动所必需的，它们的存在使植物体具有了一定的色、香、味，既可以吸引动物或昆虫来传粉和传播种子，又有防御天敌的作用。

第三，某些植物次生物质往往是重要的药物(如奎宁碱)或工业原料(如橡胶)，备受人类重视。

意义

表面上看，植物不能移动，不会主动反击，生活周期长，在与昆虫的相互关系中处于不利地位，而昆虫体型微小，生活周期短，繁殖率高，可较快适应变化的环境，而且昆虫具翅，可从很远的地方迁移和找到食物资源。然而，植物却依然郁郁葱葱，覆盖了大部分的陆地表面。显然，植物具有有效的物理、化学和发育上的抗性机制。其中的化学抗性机制主要依赖于植物的次生物质：对植物次生物质的了解是研究昆虫与植物关系的一把钥匙。

虽然Julus Von Liebig在1858年就指出了植物次生物质在植物抗性中的作用，但一些植物学家却坚持认为植物次生物质只是植物代谢的废物；直到20世纪后半叶，人们才统一了认识，逐渐认识到了植物次生物质的意义(Mothes 1995)。Fraenkel(1959)则进一步强调了植物次生物质在防御昆虫和其他天敌中的作用。在抵御病虫的侵害中，植物的次生物质比任何其他单一的自然因素都更重要和有效。不仅如此，植物次生物质在抵御外界不利理化环境中也有着重要意义。

一般人们会认为，植物内不同部位间及植物间的化学组成都是相似的(即同质的homogeneous)。其实，植物的化学组成在空间上和时间上都是各不相同的，即是异质的(heterogeneous)。植物世界具有的这种在化学组成上和结构上的异质性，形成了对付昆虫为害的巨大抗性屏障。这里的抗性(resistance)是指植物具有的避免或减少植食者损害的特性。抗性和防御(defence)不是同义词，因为“防御”意味着进化的目的性，而“抗性”则较中性，因而多数人倾向于使用“抗性”这个词。

主要类型

生物碱

生物碱是一类存在于生物体内，对人和动物有强烈生理作用的含氮碱性化合物。它们的分子结构中大多含有氢化程度不同的含氮杂环，但也有少数非杂环的生物碱。生物碱主要存在于高等植物界．因此生物碱有时也叫作植物碱。不同的植物含生物碱的差异也很大。有些植物中，如罂粟科、艄科、毛良科、豆科等植物，生物碱含量较高；而有些植物如蔷薇科植物、裸子植物、隐花植物中，生物碱的含量很低。一种植物有时可含有许多种结构近似的生物碱．如金鸡纳树皮中就含有20多种生物碱，烟草中也含有10多种生物碱。在很少的情况下，一种生物碱可以存在于不同科的植物体内。有趣的是，不同的植物，生物碱所存在的部位也不同，一年生植物的生物碱主要存在于组织最活动的部位，而多年生植物的生物碱则主要存在于组织最不活动的部位。生物碱大多对人畜有毒，但少量应用可作为医疗药剂。许多中草药的有效成分是生物碱，如当归、甘草、贝母、麻黄、黄连等许多草药的有效成分都是生物碱。我国劳动人民几千年来对中草药的利用积累了丰富的经验。新中国成立后我国中草药的研究受到很大的重视，生物碱的研究也取得了显著的成果。例如，古柯碱化学的研究促使了局部麻醉剂普鲁卡因的合成，奎宁化学结构的确定促使药学工作者合成氯奎等新抗疟药。

大多数生物碱是无色固体结晶，有苦味。难溶于水．能溶于乙醇、乙醚、丙酮、氯仿和苯等有机溶剂中。天然的生物碱大多具有旋光性，并以左旋的为多。在生物体内，生物碱通常与苹果酸、柠檬酸、草酸、硫酸、磷酸等有机酸或无机酸结合成盐而存在．这种盐一般易溶于水。极少数的生物碱和糖形成糖苷。

生物碱可被许多试剂沉淀或发生呈色反应。

萜类

萜类化合物广泛分布于自然界，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。此外，某些动物的激素、维生素等也属于萜类化合物。

萜类化合物是指由异戊二烯聚合而成的化合物及其含氧衍生物．其烃类化合物称之为萜烯，开链萜烯符合(C5H8)通式，碳原子数一般为5的倍数，而氢的比例一般不是8的倍数。萜类化合物是由甲戊二羟酸衍生而成的一类成分，绝大多数萜类化合物为含氧衍生物，结构中具有醇、醚、醛、酮、羧酸、酯、内酯、亚甲二氧基等含氧基团。有的萜类化合物以苷的形式存在，如环烯醚萜类成分；有的萜类化合物分子含有氮原子，称为萜类生物碱，如乌头碱。根据其结构中异戊二烯单位数目，可分为半萜、单萜、倍半萜等。

酚类

羟基直接与芳香环连接的化合物，叫作酚。酚的通式为Ar一OH。酚和醇虽然有相同的官能团，但烃基结构的不同，即赋予了酚有别于醇的一些特性。根据芳环不同可分为苯酚、萘酚、蒽酚等；根据羟基数目的不同又分为一元酚、二元酚和三元酚等。

酚类的命名一般是在酚字前面加上芳环的名称作为母体，其他取代基的名称和位次放在母体前面。芳环上若有其他比羟基优先做母体的基团，如醛基(一CHO)、羧基(一COOH)、磺酸基(一SO3H)等时，则把羟基看作取代基。

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