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初次級代謝、惰性成分與植物荷爾蒙

科目:專技 - 藥物分析與生藥學(包括中藥學)|題數:11
初次級代謝、惰性成分與植物荷爾蒙
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建立於 2026年10月22日

學習重點 分清初級代謝物與次級代謝物:醣類、蛋白質、胺基酸及脂肪酸屬初級代謝物;生物鹼、萜類、酚類及生藥學常見的類固醇成分屬次級代謝物。 辨認惰性成分與活性成分:纖維素、木栓質、角質及澱粉偏重結構、保護或儲存功能,屬惰性成分;生物鹼及樹脂類通常歸入活性成分。 掌握五大傳統植物荷爾蒙的名稱與功能,尤其能從一般倍半萜類成分中辨認出離層酸(abscisic acid)。 以「遺傳、個體發育、環境」三大因素判斷次級代謝物差異的來源,熟記化學族、麥角菌高產品系(遺傳)與罌粟開花後嗎啡含量(個體發育)的典型例子。 看清選項設計:若選項中出現「遺傳、個體發育、環境」三者合併的複合選項,題目通常要的是三大影響因素的整體觀念。 核心觀念 一、初級代謝物與次級代謝物 初級代謝物(primary metabolites)參與生物的基本生長、能量供應及細胞組成,廣泛存在於幾乎所有生物體中;次級代謝物(secondary metabolites,又稱二次代謝產物)則常與防禦、訊息傳遞及生態適應有關,其種類與分布具有明顯的物種或品系特異性,也是生藥藥效成分的主要來源。「次級」不代表沒有功能,也不表示含量一定較少。 分類常見成分辨識重點 初級代謝物醣類(carbohydrates)、葡萄糖(glucose)、澱粉、胺基酸(amino acids)、蛋白質(proteins)、脂肪酸(fatty acids)與基本能量代謝、蛋白質合成、儲存及細胞組成有關,分布普遍。 次級代謝物生物鹼(alkaloids)、萜類(terpenoids)、酚類(phenolics)、類固醇(steroids)具特定分布與生物活性,是生藥成分辨識的重要對象。 英文辨識須熟悉:amino acids為胺基酸、fatty acids為脂肪酸、carbohydrates為醣類、glucose為葡萄糖、proteins為蛋白質、alkaloids為生物鹼、steroids為類固醇。四選一時,類固醇是次級代謝物,生物鹼不屬於初級代謝物,其餘醣類、胺基酸、蛋白質、脂肪酸都屬初級代謝物。 分類時要注意範圍:某些固醇也具有細胞膜組成等基本生理功能,因此「所有類固醇都只參與次級代謝」並非絕對定律;但生藥學考題中的類固醇(如強心苷元、皂素苷元等)一律以次級代謝物看待。 二、惰性成分與活性成分 惰性成分(inert constituents)在傳統生藥學分類中,指不作為主要藥理作用來源的成分,常具有支持、保護或儲存功能;並非指它們在植物體內沒有作用。活性成分(active constituents)則是與生藥藥理作用、治療價值直接相關的成分。 成分分類判斷關鍵 纖維素 cellulose惰性成分植物細胞壁的主要結構物質。 木栓質 suberin惰性成分存在於木栓化組織,具保護、阻水功能。 角質 cutin惰性成分構成植物表皮外角質層的物質。 澱粉 starch惰性成分儲存性多醣;同時屬初級代謝物。 角蛋白 keratin非活性成分動物毛髮、指甲、角等構造的結構蛋白。 樹脂類 resins活性成分為混合物,常含具生物活性的萜類等成分,不屬惰性成分。 生物鹼 alkaloids活性成分常具有明顯藥理作用,亦屬次級代謝物。 角質cutin與角蛋白keratin不同:前者是植物表面的保護性脂質聚合物;後者是動物的結構蛋白,不能因中文都有「角」字而混為一談。兩者都不是活性成分。 「初級/次級」與「惰性/活性」是不同分類軸。前者著重代謝功能與生成背景,後者著重生藥的藥理作用。一般而言,惰性成分多為結構性或儲存性的初級代謝物;活性成分多為次級代謝物。 三、植物荷爾蒙的種類與功能 植物荷爾蒙(plant hormones)以極低濃度調節植物的生長與發育,是植物生長發展所必需的物質。傳統常考五大類如下;這是基本分類,並非植物荷爾蒙的完整名單。 名稱英文主要功能 生長素Auxins促進細胞伸長,參與頂芽優勢及根的形成。 吉貝素Gibberellins促進莖伸長,參與種子萌發及解除部分休眠。 細胞分裂素Cytokinins促進細胞分裂,參與芽的形成並延緩葉片老化。 離層酸Abscisic acid,ABA參與種子休眠、乾旱逆境反應及氣孔關閉。 乙烯Ethylene氣態荷爾蒙,參與果實成熟、老化及器官脫落。 β-Cadinene、β-caryophyllene為精油中常見的倍半萜類成分;eudesmane為倍半萜骨架名稱,均屬次級代謝物,不是植物荷爾蒙。Abscisic acid就是離層酸,是植物荷爾蒙。 化學結構與生理功能可以交叉分類:吉貝素(二萜類)與離層酸(倍半萜類)皆源自萜類生合成途徑,因此不能用「屬萜類」直接排除荷爾蒙身分,應看具體成分名稱與生理功能。 四、次級代謝物種類與含量的影響因素 影響植物次級代謝物種類與含量的三大主要因素為遺傳(heredity)、個體發育(ontogeny)、環境(environment)。 因素意義典型線索 遺傳 heredity基因型或品系差異造成成分組成與含量差異。同種植物的化學族、特定高產品系或菌株。 個體發育 ontogeny同一生物在生命歷程中,隨生長階段而出現代謝變化。幼苗、開花、結果,以及開花後經過的時間。 環境 environment光照、溫度、水分、土壤及養分等條件影響代謝。生長地點、氣候、栽培條件不同。 1. 遺傳與化學族 化學族(chemical races)指同一物種的不同個體,外觀形態相近,但次級代謝物組成具有穩定差異的群體,成因是遺傳(heredity)。以表現型與基因型描述時:表現型(phenotype)相近,但基因型(genotype)有相當差異。此處「表現型相近」指外觀形態相近,基因上的差異才是成分特異性的來源。 紫色麥角菌(Claviceps purpurea)的特定品種(品系)可獲得單一且高產率的生物鹼,例如麥角胺(ergotamine),說明的是遺傳因素。麥角菌雖屬真菌,同樣用於說明生藥來源生物的次級代謝差異。 2. 個體發育 罌粟(Papaver somniferum)在開花後2至3星期,蒴果內嗎啡(morphine)含量最高,是說明個體發育(ontogeny)的典型例子。看到「不同生長階段」或「開花後多久」,最精確的術語是ontogeny。 3. 易混淆名詞 Differentiation:分化,不是三大影響因素之一。 Phylogeny:系統發生、演化關係,不等同於個體發育(ontogeny)。 Epigenetics:表觀遺傳;methods of cultivation:栽培方法,都不是描述「生長階段」的術語。 種植時間(planting time):會改變植物遇到的季節環境,也影響採收時的發育階段,因此不能斷言它完全不影響次級代謝物。 常考陷阱 「脂肪酸、胺基酸、葡萄糖是次級代謝物」:三者皆為初級代謝物;四選一問次級代謝物時,選類固醇或生物鹼類。 「生物鹼屬初級代謝物」:錯,生物鹼是典型次級代謝物,也是典型活性成分。 「樹脂與纖維素都是惰性成分」:樹脂歸活性成分;纖維素、木栓質、角質、澱粉才是常見惰性成分。 「keratin是植物角質」:keratin是動物角蛋白,植物角質是cutin;兩者都不是活性成分。 「惰性代表沒有生理作用」:惰性是生藥學的藥效分類,這些物質仍可提供支持、保護及儲存功能。 「β-caryophyllene、β-cadinene、eudesmane是植物荷爾蒙」:均為倍半萜成分或骨架,荷爾蒙要認abscisic acid等五大類。 「離層酸只負責落葉」:不可只按名稱推測;休眠、乾旱反應與氣孔關閉是常考功能。 「化學族是基因型相近、表現型不同」:剛好相反,是表現型相近、基因型有差異。 「化學族或高產品系是環境或個體發育造成」:同種不同個體、特定品種成分不同,關鍵字都是遺傳(heredity)。 「開花後特定時間含量最高是環境因素」:強調生命階段,選ontogeny,不選environment、epigenetics或栽培方法。 複合選項:若選項有「environment、heredity、ontogeny」三者合併者,代表三大影響因素皆成立,應選該複合選項;若只能單選,生長階段才選ontogeny。 「種植時間完全不影響次級代謝物」:不宜如此斷言,種植時間會連帶改變環境與發育階段。 記憶口訣 「初:醣、胺、蛋、脂;次:鹼、萜、酚、甾。」胺指胺基酸,脂指脂肪酸,鹼指生物鹼,甾指類固醇。 「纖、栓、角、澱偏惰;樹脂、生物鹼偏活。」分別對應纖維素、木栓質、角質、澱粉。 「生吉細離乙,五大荷爾蒙;倍半萜精油,不算荷爾蒙。」 「族看遺傳,期看發育,地候看環境。」化學族與高產品系看遺傳;開花結果的時期看個體發育;地點與氣候看環境。

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  1. 45.下列何者為生藥之二次代謝產物(secondary metabolites)? (A)amino acids (B)fatty acids (C)glucose (D)steroids
  2. 41.下列何者不屬於植物初次代謝物(primary metabolic products)? (A)alkaloids (B)carbohydrates (C)proteins (D)fatt...
  3. 41.下列何者通常不視為藥用植物的inert constituents?(A)suberin (B)cellulose (C)resins (D)cutin
  4. 45.下列何者歸屬於生藥之活性成分(active constituents)? (A)alkaloid (B)cellulose (C)keratin (D)starch
  5. 59.下列何者為植物生長與發展所必需之plant hormone? (A)Beta-cadinene (B)Beta-caryophyllene (C)Abscisic acid (D...
  6. 41.同一種植物之不同個體,二次代謝物不同,謂屬不同之化學族(chemical races)。此種現象是由 下列何種因子所引起? (A)heredi...
  7. 41.罌粟(Papaver somniferum)在開花後2至3星期時,其蒴果內之嗎啡(morphine)含量最高。由此例可說明下 列何因素會影響植物...
  8. 45.若同種生藥之二次代謝物組成有其特異性,此種現象歸因於: (A)表現型(phenotype)相近,但基因型(genotype)有相當差異 (...