植物体内有机物的转化探讨

摘 要：植物从周围环境中吸收水分、矿质、氮素以及二氧化碳等，然后在植物体内将这些简单的、低能量的无机物质合成复杂的，具有高能量的有机物质。本文讨论了植物体内有机物的转化问题。

关键词：植物；有机物；转化

植物从周围环境中吸收水分、矿质、氮素以及二氧化碳等，然后在植物体内将这些简单的、低能量的无机物质合成复杂的，具有高能量的有机物质。这些物质的一部分被直接消耗于呼吸过程，而大部分都进一步转化为不同的有机物，被植物利用来建造自己的细胞、组织和器官；还有一部分则被积存在贮藏组织内（如果实、种子、块根、块茎等）。这些组成物质和贮藏物质，在植物的生活中不是静止不变的，为了适合植物体的各种需要，它们不断地进行着分解和合成，也就是进行着物质的转化。植物体内的有机物在转化的同时，必须通过运输才能到达植物的各部分。因此，物质的吸收、合成、转化与运输是一个连续的过程，缺少了任何一环就会影响植物的正常生活。

植物体内有机物的转化包括分解和合成两个方面。分解是指植物体内复杂物质变成简单小分子的过程，合成是由一种或数种物质组成为较复杂的大分子的过程。前者释放能量以推动各种生命活动，后者需要能量或贮存能量。在植物的整个生命活动过程中，合成代谢和分解代谢的方向常随生长发育阶段和外界条件而变化。

植物合成代谢所产生的有机物种类很多，但最主要是碳水化合物、脂类和含氮化合物，它们占植物干重的90%～95%。这些物质在一定酶的催化作用下可以互相转化。

1.碳水化合物的转化

植物体内各种碳水化合物可以互相转化，单糖可以合成双糖或多糖，多糖亦可分解成可溶性的双糖和单糖。这些转化是在各种酶的参与下进行的。

1.1 淀粉的转化

淀粉是大多数植物积累的主要碳水化合物，植物体内贮藏的淀粉必须转化为简单的糖类才能供给植物利用和运输。当淀粉转化的寸候，可在显微镜下观察到淀粉粒首先在表面出现小缺刻，然后缺刻逐渐加深，分裂成碎块，最后被溶解消失，在淀粉溶解消失的同时，就形成麦芽糖和葡萄糖。

淀粉的水解作用是不可逆的，淀粉是通过较复杂的途径合成的。

淀粉的合成和分解常受内因和外因的影响。通常，高浓度的糖能促进淀粉的合成。例如，白天光合作用时可进行部分淀粉的有效合成，晚上光合作用停止，糖浓度降低时，淀粉便分解为糖，然后从叶片内运输到植物的其他器官。

低温往往能促进淀粉的分解。例如，常绿树的叶片在冬季比在夏季具有更高的含糖量，有些果实在冬季变得更甜以及马铃薯在适当温度下开始将淀粉转化为糖分。

1.2 蔗糖的转化

蔗糖也和淀粉一样，广泛分布在植物体中，是重要的运转和贮藏物质。蔗糖的水解，是靠酶的作用分解为葡萄糖和果糖。蔗糖的水解也是不可逆的，蔗糖的合成是由1-磷酸葡萄糖经过一系列酶的作用转变为6-磷酸果糖，然后再合成蔗糖的。

2.脂肪的转化

脂肪是甘油和脂肪酸脱水生成的甘油三酯，它在植物体内作为贮藏物，以小油滴状态存在于细胞中，主要分布于种子和果实内。

脂肪通过脂肪酶的作用将脂肪水解为甘油和脂肪酸，这个反应是可逆的。甘油可氧化并磷酸化成磷酸丙糖，并在呼吸过程中利用或转化成糖。脂肪的分解较复杂，它分解后的产物与辅酶A结合成乙酰辅酶A，并进一步转化成其他物质或参与呼吸过程。

3.蛋白质的转化

植物在光合作用时，除了形成糖以外，还可以形成蛋白质。蛋白质分子大，即使在溶解状态，分散性也较小，很难透过细胞壁。所以蛋白质必须经过转化？重新分解为简单而可溶性的物质，才能被利用或运输到其他器官贮藏起来。贮藏的蛋白质在使用前也必须进行转化。植物体内的蛋白质在生命过程中不断地合成，同时也在不断地分解。

蛋白质在蛋白质水解酶的作用下，水解成氨基酸，水解的氨基酸有一部分通过氨基化作用形成新的氨基酸，重新构成蛋白质或供其他的用途；有一部分多余的氨基酸通过氧化脱氧作用，进一步分解为氨和酮酸。酮酸可参加呼吸作用，氨可再转化成新的氨基酸。

蛋白质的水解是可逆的，水解后形成的酮酸和氨可重新形成蛋白质。植物吸收的氨态氮，可直接被植物利用合成氨基酸：硝态氮被植物吸收后，在酶的作用下，还原成氨，然后形成氨基酸。很多氨基酸在蛋白酶的作用下，有次序地结合起来，结果合成蛋白质分子。

植物体内除了碳水化合物、脂肪和蛋白质外，还有其他多种有机物，各种有机物是可以互相转化的。

4.种子和果实内的物质转化

4.1种子萌发和成熟时物质的转化

种子内贮藏着大量淀粉、脂肪和蛋白质，而且不同植物种子中这三种有机物的含量有很大差异。我们常以含量最多的有机物为根据，将种子区分为淀粉种子（淀粉较多）、油料种子（脂肪较多）和豆类种子（蛋白质较多）。这些有机物在种子萌发时，在酶的作用下被消化（水解）为简单的有机物，并运到正在生长的幼胚中去，这时淀粉及脂肪转变为糖（主要是葡萄糖）。然后运输到正在生长的胚细胞中，很快又合成为纤维素构成细胞的细胞壁，或者同化为原生质，或者作为养料贮存于细胞中；蛋白质水解以后产生氨基酸，运输到新形成的器官中，重新合成蛋白质，供幼胚生长的需要。

种子的萌发经历从异养到自养的过程。种子萌发时只能动用种子内贮藏的物质，还不能制造足够的养分，这就是异养。当幼苗叶片进行较旺盛的光合作用，制造充分的有机养料后，才进入自养过程。因此种子内贮藏的养分越多，就越有利于幼胚的生长。在绿化工作中，选择粒大粒重的种子，就是这个道理。

种子成熟过程，实质上就是胚从小到大以及营养物质在种子十变化和积累的过程。种子成熟期间物质变化大体上和种子萌发时的变化相反，植株营养器官的养料以可溶性的低分子化合物状态（如葡萄糖、蔗糖、氨基酸等形式）运往种子，在种子中逐渐转化为不溶性的高分子化合物（如淀粉、蛋白质和脂肪等，并且积累起来。所以种子成熟时，干物质迅速增加，而水分减少。但这过程并不是绝对的，在发芽时，虽然水解占优势，但也有物质的合成；同样，在种子成熟时，虽然合成占优势，但也有物质的水解。因为物质转化是复杂的生理过程，各种物质不是单独进行的，而是相互联系，相百制约的。

4.2 果实成熟时的物质转化

果实在生长过程中，不断积累有机物。这些有机物大部分是从营养器官运送来的，但也有一部分是果实本身制造的，因为幼果的果皮往往是绿色，含有叶绿体，可以进行光合作用。当果实长到应有的大小时，果肉贮存不少有机养料，但是不甜、不香、硬、酸、涩，还未成熟。这些果实在成熟过程中，要经过复杂的生化转变，使果实的色、香、味发生很大的变化。

果实变甜：在未成熟的果实中贮存许多淀粉？所以早期果实无甜味。到成熟后期，呼吸作用加强，淀粉转变为可溶性糖。糖分就积累在果肉细胞的液泡中，淀粉含量越来越少，还原糖、蔗糖等可溶性糖含量则迅速增多，使果实变甜。

酸味减少：未成熟的果实中，在果肉细胞的液泡中积累很多有机酸，例如柑橘中有柠檬酸，苹果中有苹果酸，葡萄中有酒石酸，黑莓中有异柠檬酸等，所以有酸味。在成熟过程中多数果实有机酸含量下降，其原因：有些转变为糖，另有些则由呼吸作用氧化成CO2和H2O，有些则被K+、Ca2+等所中和。所以成熟果实中酸味下降，甜味增加。

涩味消失：没有成熟的柿子、李子等果实有涩味，这是由于细胞液内含有单宁。这些果实成熟时，单宁被过氧化物酶氧化成无涩味的过氧化物或单宁凝结成不溶于水的胶状物质，因此涩味消失。

香味产生：果实成熟时产生一些具有香味的物质。这些物质主要是酯类，另外还有一些特殊的醛类等。例如香蕉的特殊香味是乙酸戊酯，橘子中的香味是柠檬醛。

由硬变软：果实成熟过程中由硬变软和果肉细胞中层的果胶质变为可溶性的果胶有关。试验指出，随着果实的变软，果肉的可溶性果胶含量相应地增加。中层的果胶质变成果胶后果肉细胞即相互分离，所以果肉变软，此外，果肉细胞中的淀粉粒的消失（淀粉转变为可溶性糖）也是果实变软的一个原因。

色泽变艳：香蕉、苹果、柑橘等果实在成熟时。果皮颜色由绿逐渐转变为黄、红或橙色。由于果皮中叶绿素酶（一种分解叶绿素的酶）的含量不断增多，叶绿素被逐渐破坏丧失绿色，而由于叶绿体中原有的类胡萝卜素呈现黄色或者由于形成花色素苷而呈现红色。光直接影响花色素苷的合成。这也说明为什么果实的向阳部分总是鲜艳一些。

果实在成熟过程中，有机物的变化明显受着温度和湿度的影响。在夏凉多雨的条件下，果实中含酸量较多，而糖分则相对减少；而阳光充足、气温较高及昼夜温差较大的条件下，果实中含酸少而糖分量大。新疆吐鲁番哈密瓜和葡萄特别甜，就和当地的光照足、气温较高及昼夜温差较大有关。

参考文献

[1]浙江省教育厅组织.园林绿化[M].杭州：浙江科学技术出版社，2007

[2]周琳洁.园林绿化建设工程的营造技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2008

[3]白金瑞.园林绿化与管理[M].武汉：华中科技大学出版社，2012

_____________________

【文章编号】1006-2688（2016）03-0070-02

【作者简介】甘央（1983-），女，研究方向：园林绿化。