植物毒素及其对动物的防御作用

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1、第二章植物毒素及其对动物的防御作用前言植物的防御手段物理手段：粗糙表皮、刺、茸毛等化学手段：合成一些对动物有毒的成分•植物毒素定义广义：植物自身合成的，对取食者产生一定伤害的有毒成份。狭义：植物体内的大分子有毒化合物，主要是毒蛋白即植物毒素。含有有毒成分的植物称为有毒植物（广义）有毒植物的数量:李时珍(1590),150多种（中国）Mclndoo(1945),1180Gadd(1980),1938陈冀胜（1987），1300余种（中国），占植物种的4％植物毒素种类蛋白质（少数）植物次生物质（多数）：非蛋白质氨基酸；萜类；生物碱；酚类化合物等n命名毒芹

2、毒素，乌头碱第一节非蛋白质氨基酸•蛋白质氨基酸，20种。•非蛋白质氨基酸400余种，其中有不少是有毒的，多数存在于豆科植物的种子中。致毒原因：•组入到蛋白质中，引起结构和功能的改变，从而带来严重的后果。•谷氨酸和γ－氨基丁酸是神经递质，和谷氨酸结构相似的非蛋白质氨基酸能引起动物某些神经症状而带来伤害。一、碱性非蛋白质氨基酸1．刀豆氨酸存在于豆科的蝶形亚科，洋刀豆，3.6－6.3%;大果豆,7-10%;海刀豆,0.2-4.4%。•刀豆氨酸对广谱生物都是有毒的，能抑制某些细菌的生长．能被组入到链球菌的蛋白质中。刀豆氨酸还抑制了霉菌、酵母和藻类的生长，对高

3、等植物和动物的生长发育也有影响.实例n程振衡等(1986，1993)研究了刀豆氨酸对亚洲玉米螟生长发育的影响及其生理生化效应。在100g人工饲料里加入2—6g的刀豆氨酸，畸蛹率是12％，而对照为0。卵的孵化率为1％一16％，对照为55.6％。取食刀豆氨酸的玉米螟，蛋白质含量降低，氨基酸含量升高，精氨酸酶也稍有降低。n副刀豆氨酸和鸟氨酸的相似。n能显著地抑制含有磷酸毗多醛的酶的活性。n10mmol.L-1的副刀豆氨酸就能完全抑制谷草转氨酶和谷丙转氨酶的活性。n副刀豆氨酸可能和这些酶的辅基结合。n从含有刀豆氨酸的原料中都能分离到副刀豆氨酸。2．高精氨酸•

4、香豌豆属的许多种都含有高精氨酸。•Bell(1962)在这个属的49个种中，发现有36种含有这个非蛋白质氨基酸。•大约含量为0.1％。•功能：作为精氨酸的竞争者。•高精氨酸对刀豆氨酸有明显的制约作用，能替代精氨酸来减缓刀豆氨酸的伤害作用。实例n把25mmol/L的高精氨酸注入5龄烟草天蛾血淋巴中，虽能蛹化但严重残缺畸形。n把约5％的高精氨酸加入到四纹豆象的饲料中，阻止了蛹的羽化，若以接近自然含量(约1％)加入到饲料中，则没有明显的影响3．羟基精氨酸和羟基高精氨酸最早是从海洋动物紫轮海参中分离到的，接着又在日本海葵中找到它。在野豌豆属中至少有17个种含

5、有这个氨基酸。它的水解产物是尿素和羟基鸟氨酸。对这两种非蛋白质氨基酸的毒性和生物功能了解尚少、但其结构类似于精氨酸．推测它们可能作为精氨酸的抗代谢物而起作用。4．木蓝氨酸•存在于木蓝属的穗花槐蓝。•木蓝氨酸也是精氨酸的同系物，能被食入的动物误组入蛋白质中，从而带来严重的后果。木蓝氨酸引起动物的某些伤害，可被同时注入等量的精氨酸所减轻。实例n1970年Pearn用提纯的木蓝氨酸做实验，在大鼠妊娠11天胃管给药。每克体重2mg，实验5头，其中两只雌鼠的胚胎在妊娠的2l天死于子宫内，另3只得到16只胚胎，其中13只有腭裂，对照10只全部正常。n把新鲜穗花槐

6、蓝叶片，以每头200g补给到兔的食物中时，兔取食量降低，体重下降，平均只存活了3周。n当以每kg体重2g木蓝氨酸胃管给药于大鼠时，显示出肝脾明显增大。n木蓝氨酸对牛羊亦有剧毒，能引起肝损伤和怀孕动物流产等。二、酸性非蛋白质氨基酸存在于香豌豆属的多种植物种子毒害作用：不是被组入蛋白质中，而是因谷氨酸是昆虫神经—肌肉接点处的一种神经递体，在神经传导中起着重要作用。其渗入神经组织后，能阻断神经冲动的传递，从而引起一系列神经功能障碍。三、芳香和杂环非蛋白质氨基酸1．铃兰氮酸最早是从百合科欧铃兰的叶中分离出来的，接着又在蓼科的一种蓼中得到，含量占其干重的3％一

7、6％。对百合科的90个种分析，有1／3的种含有铃兰氨酸。后来还在石蒜科、龙舌兰科和几种豆科植物中分离到。n当动物食入铃兰氨酸后体内的脯氨酸活化酶把它误认是脯氨酸，于是合成了铃兰氨酰－脯氨酰-tRNA并进而将其组入蛋白质中。带有铃兰氨酸的异常蛋白质失去了正常蛋白质的生理功能，进而引起了组织器官的坏死。2．黎豆氨酸Bell(1961)在分析一种香豌豆种子游离氨基酸时，发现一个新的非蛋白质氨基酸，被命名为Lathyrine。黎豆氨酸在这种香豌豆的种子里含量为2.11％，在这个属的其他种中含量约在0.22％-0.52％之间。至今黎豆氨酸对其他生物的影响知道得

8、还不多。高精氨酸可能是黎豆氨酸的前体物。3．L—多巴L—多巴以游离的或结合的糖苷形式存在于许多豆科植物的种子