植物细胞生产次生产物的意义

次生代谢的产物对人类有何重大意义？~

挺大的

在植物生物技术中，应用培养细胞系统合成有用的天然产物，很可能发展成为一个广义的化学工业的组成部分。长期以来，植物一直是许多化学品的主要资源，特别在制药和食品加工业中更是不可缺少。据不完全统计，至少有20％左右的药物是由植物衍生而来的，而且每年都可发现许多植物来源的新化合物。植物次生代谢产物在医药、食品、轻化工业等领域具有重要意义。规模化细胞培养是生产植物次生产物的理想途径 。
需要解决的问题：
1．悬浮培养系统必须适应植物细胞特性
2．植物细胞培养液的流变特性
3．植物细胞培养过程中的气体调节
4. 泡沫和表面粘附性
5. 剪切力对植物细胞的影响

植物细胞生产次生产物的意义主要包括以下几方面。
一、对植物生存的意义
植物次生产物对植物的生存有着重要的作用，为植物抵御不良环境，防止动物采食，取得竞争优势有着重要的作用。
1、抵御不良物理环境，提高适应能力
植物想要在某种特定环境中生存，就必须适应其中的温度、水分、光照、大气、盐分、养分等各种因素。而次生代谢产物为植物适应不同环境甚至是极端环境提供了物质基础。在干旱环境下，植物组织中某些次生代谢产物的浓度常常很高，包括生氰苷、其他硫化物、萜类化合物、生物碱等。
在非洲热带雨林中，植物中的酚含量与植物受到的光照强度相关，上层树种中他感物质要比下层灌木增多。生长在大棚中的欧洲赤松与大田中的相比 (其他条件相同)，树脂油和单萜类物质含量较低，主要原因是由于大棚中的光照强度要比棚外低。
小麦在发生萎蔫的4小时内，脱落酸含量即增加达40倍，脱落酸能促使气孔关闭，而气孔开放时间的缩短或使其只在晚间开放是植物提高保水力从而增强抗旱能力的途径之一。实验证明，在叶片施用脱落酸(浓度为0.02g／cm 2)能有效地使气孔关闭，几天内就足以减少50％以上的水分消耗。

2、阻止捕食者大量采食，提高植物体或种子生存率。
植物能生成的毒性物质的种类很多，如广泛存在于被子植物中的生物碱和皂角苷、主要存在于葫芦科植物中的葫芦素，夹竹桃科、萝摩科植物中具有强心作用的烯羟酸内脂和十字花科植物中的硫代萄葡苷等都是毒性物质。植物的种子含有丰富的营养物质，是动物的最佳食品之一，为了避免动物的过度取食导致种子存活率降低，种子往往有着毒性次生代谢产物。如相思豆种子的红豆素对人的致死量约为0.5毫克／千克体重。蓖麻种子中的蓖麻蛋白，它对小鼠的致死量为0.0019g／克体重。，植物产生的上述激素类或毒素类物质未必对所有的动物都是致命的或有毒的。例如，鱼藤酮就只对鱼类和昆虫有毒，除虫菊酯也只对昆虫有毒。植物次生代谢产生的毒性物质可能有一定的针对性，主要针对其天敌或者限制某些种类采食。
3、植物次生代谢对致病微生物的防御
植保素是植物受病原微生物侵染后产生的一系列相对分子量比较低的抗病原微生物的次生代谢物质，其产生速度和积累的量与植物的抗病性有关。植保素多为一些有毒物质如棉酚 ，其大量的积累能导致病原微生物的死亡或生理功能的紊乱。[1] 在与植物对真菌的抗性有关的因子中，被称为植保素的一类物质是较为著名的。植保索是在植物受到感染后被诱发产生的，它对病原真菌具高度毒性，且对真菌无特异性，被认为是植物产生的抗真菌物质中最重要的一类。植保素中最简单的是苯 甲酸，其它较复杂的有类异黄酮如碗豆素，类萜衍生物如甘薯黑疤霉酮，脂肪族衍生物如红花醇，等等。
木本植物的心材部分含有较多的具很强的抗腐性的萜类和酚类物质。从患枯萎病的马铃薯块茎的感染部位与健康组织之间检测两种酚型化合物茛菪灵和绿原酸的含量大大增加，这二种物质已被证明对许多微生物具有毒性，因此可推测它们能阻碍病原体向健康组织的蔓延。[2]
4、植物间的化感作用
自然界中植物除了要防备捕食者——动物，还要防备竞争者——其他植物，在与其他植物的竞争之中，植物次生代谢也起着重要的作用。例如，黑胡桃树能将生长于邻近或其树冠下的番茄和苜蓿毒杀是源于分泌出的胡桃醌；白叶鼠尾草能抑制雀麦、狐茅等的生长，是因为分泌了桉树脑和樟脑。
二、对植物性状分化和基因表达的意义
次生代谢产物也是植物生长发育的调控，调节着植物具体性状的表达，并可能受环境影响对植物基因表达做出微调，使植物在发育过程中能够更好的适应环境，改变自身，形成其独特的个体特征。
例如，乙烯、茉莉酸在天然橡胶生物合成中的调控作用。外源乙烯和内源乙烯使橡胶树的胶乳产量增加，主要原因有乙烯使橡胶树的排胶时间延长，蔗糖转化酶活性升高，使橡胶树乳管胞液碱化，糖酵解作用加速，从而导致橡胶生物合成所需的碳源。橡胶树乳管细胞的基因表达增强，提高了乳管细胞代谢的活性。茉莉酸则是诱导橡胶树乳管分化和植物次生物质代谢的信号分子。
三、对人类的意义
植物是人类生产生活的必须品，我们在利用其出生代谢产物（纤维，淀粉，蛋白质等）用作食物，制作材料之外，其次生代谢产物也有着重要的使用价值，在医药和化工等领域发挥着重要的作用。在发展中国家，天然植物是药品的主要来源，世界上有80%的人口主要依赖于植物和植物提取成分来维护生命和健康，即使在美国，也有120种以上重要的处方药来源于植物，大约占美国药物总用量的25% 。[5]上文所说的植物应对昆虫的化学物质可以制成对环境无害的杀虫剂。有些植物次生代谢产物还可以做染料、调味剂、香料等。
植物的次生代谢产物中的很多种成分，如生物碱、蒽醌、黄酮、皂苷、挥发油、有机酸、鞣质等是重要的药物来源。最早的药品一般都来自天然植物，后来逐渐演变为其提取物，大量的药品都是基于植物天然分子，可以说至今尚无纯粹由人类合成的药品。紫草科植物所合成的安息香酸衍生物紫草素具有抗菌、消炎、抗肿瘤和助伤口愈合的功效，是第一个通过植物大规模细胞培养获得的临床药物。常用作镇静剂的东莨菪碱和颠茄碱等莨菪烷生物碱是在茄科天仙子属、颠茄属、莨菪属等植物中合成的。[6]具有抗癌能力的紫杉醇则是由裸子植物红豆杉合成的萜类化合物。这些对人类具有重要作用的植物次生代谢产物往往在植物中含量甚微，如红豆杉中紫杉醇最高含量仅0.069%。[7]因此，发展人工合成途径是一条重要的途径，可以为人类克服顽疾，诛灭绝症提供一种可能。
植物次生代谢产物种类丰富，加之植物物种的多样性，我们可以在自然界中找到数量庞大的次生代谢物，他们是一个天然的储药库，为我们治疗当下甚至是未来可能爆发的疾病提供了物质基础，是人类必须不断保护和发掘的共同财富。

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曾都区18652563295： 植物产生的次生代谢产物有什么作用 - ？
柏河当归： 很多的植物次生代谢物可以用于治病~比如一些酚酸类的物质,萜类物质等等~我们现在中药材比较关心的就是植物次生代谢产物的提取与加工~举个简单的例子~丹参酮IIA就是研究的比较成功的~

曾都区18652563295： 植物次生代谢产物的生理作用和生态意义 - ？
柏河当归： 植物次生代谢产物可分为苯丙素类、醌类、黄酮类、单宁类、萜类、甾体及其甙、生物碱七大类.不同的产物有不同的作用.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.

曾都区18652563295： 次级代谢产物的生物学意义 - ？
柏河当归： 次级代谢产物是指生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该生物无明显生理功能,或并非是该生物生长和繁殖所必需的物质,如抗生素、毒素、激素、色素等.虽然对自己无明显生理功能,但可以对周边生物起作用,如抗生素,可以杀死周围环境中的一些微生物,属于种间竞争,可以为自身的生存争取更大空间

曾都区18652563295： 植物细胞大规模培养和次级产物的生产前景如何?为什么 - ？
柏河当归： 前景很好.因为植物细胞大规模培养使得细胞繁殖不受外界影响,速度极快,容易人工控制,次级产物产量大增,而且细胞培养物中的次级代谢物更容易分离.直接从植物体内提取的话,需要大量的原材料,而且受外部很多因素影响.

曾都区18652563295： 如何提高植物细胞次生代谢物的产率 - ？
柏河当归： 一般在植物细胞培养反应器先大规模繁殖,获得大量细胞群体,加入促进植物分泌次生代谢的物质,次生代谢物的前体,或者诱导子一类,增加次生代谢产物的产量,最后等产量最高时采收然后提取了.

曾都区18652563295： 如何应用生物技术加快次生代谢物的生产 - ？
柏河当归： 在植物生物技术中,应用培养细胞系统合成有用的天然产物,很可能发展成为一个广义的化学工业的组成部分.长期以来,植物一直是许多化学品的主要资源,特别在制药和食品加工业中更是不可缺少.据不完全统计,至少有20%左右的药物是由植物衍生而来的,而且每年都可发现许多植物来源的新化合物.植物次生代谢产物在医药、食品、轻化工业等领域具有重要意义.规模化细胞培养是生产植物次生产物的理想途径 . 需要解决的问题: 1.悬浮培养系统必须适应植物细胞特性 2.植物细胞培养液的流变特性 3.植物细胞培养过程中的气体调节 4. 泡沫和表面粘附性 5. 剪切力对植物细胞的影响

曾都区18652563295： 植物培养的意义包括 - ？
柏河当归： http://www.gskj.gov.cn/search/detail.php?n_no=25209 意义:[1]保藏珍贵种质资源.[2]脱除各类病毒,幼化复壮植物.[3]有效的培养新品种,创造新型植物种类.采用组织培养可以直接诱变和筛选出具抗病、抗盐、高赖氨酸、高蛋白等优良性状...

曾都区18652563295： 如何从植物细胞培养中获得较高的次生代谢产物? - ？
柏河当归： 通入氧气,以一定速度添加新的培养液,并以同样速度放出旧的培养液,同时予以搅拌,使细胞与氧气和营养物质充分接触,处于对数生长状态,这时产生的次生代谢产物量多.

曾都区18652563295： 次生代谢产物的共同特点是什么?初生代谢产物的共同特点是什么? - ？
柏河当归： 次生代谢产物是由次生代谢产生的一类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有机化合物,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.次生代谢产物可分为苯丙素类、醌类、黄酮类、单宁类、类萜、甾...

曾都区18652563295： 植物细胞的全能性在生产实践中有何意义？
柏河当归： 植物细胞的全能性可用于植物的组织培养.而植物的组织培养是目前发展的比较成熟的技术,可以用于培养无病毒植株,大量快速繁殖特定植物,还可以用于提取植物细胞的产物等等.