植物次生代谢
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N-甲基转移酶
茶树体内只有三种N-甲基转移酶，分别为 黄嘌呤核苷N-甲基转移酶(7-NMT)、7-甲基黄 嘌呤N-甲基转移酶(3-NMT)和可可碱N-甲基 转 移 酶 (1-NMT) 。 其 中 以 3-NMT 活 性 最 高 ， 它的活性是7-NMT和1-NMT活性总和的10倍 以上，因此，在生物合成旺盛的芽叶中，常 常有可可碱的大量积累。H.Ashihara等研究 发现，四个月的茶树幼苗中的咖啡碱主要分 布在叶片内，而合成咖啡碱的先质可可碱只 存在嫩叶中，咖啡碱是在嫩叶中经可可碱合 成的。
N-甲基核苷酶
此酶为水解酶，主要是催化7-甲基黄嘌 呤核苷水解脱去核糖而转变为7-甲基黄嘌 呤的反应。其分子量大约为55,000，最适 pH为8.0-8.5,最适温度为40-450C。
它是咖啡碱合成中的一个调节酶，如 果没有该酶对7-甲基黄嘌呤核苷的水解， 以后嘌呤甲基化，进而生成咖啡碱的反应 就无法进行。
▪初级代谢和次级代谢的关系及代谢的 主要途径
在高等植物中，次级代谢的主要系统是从 糖酵解系统(EMP)，磷酸戊糖循环（PPP or HMP)，柠檬酸循环(TCA)等初级代谢的中 间产物派生出来的三个途径莽草酸途径、 甲瓦龙酸途径、多酮化途径，借助这3个合 成途径和氨基酸合成途径相结合生成生物 碱、萜烯、黄酮类等次级代谢产物。
3）环境因素对次级代谢的调节
和初级代谢相类似，在一定限度范围 内，高等植物的次级代谢受环境因素的 影响和调节。如激素、光照、温度、肥 料等都会对次级代谢起着调节作用。
第二节 茶树中的生物碱代谢
1、茶树体内咖啡碱的分布 2、茶树体内咖啡碱的生物合成 • 咖啡碱生物合成部位 • 咖啡碱生物合成中嘌呤环的来源及嘌呤环的
在茶树体内用于合成生物碱的嘌呤大多 来自核苷酸库，库中的腺嘌呤核苷酸被 认为是最有效的前体，由它可在一系列 酶的作用下转化成为咖啡碱 。
•核酸降解
由于核酸组成中有嘌呤核苷酸，当大分子 核酸降解时，就有许多的腺苷酸和鸟苷酸 从结合态中游离出来，而它们又能分别转 化为次黄嘌呤核苷酸和黄嘌呤核苷酸。
茶树中的咖啡碱合成酶(Caffeine synthase,CS) 为3-NMT 和1-NMT的总称。即催化由7-甲基 黄嘌呤生成咖啡碱的两步反应。
茶叶中的咖啡碱合成酶已经得到分离纯化， 并对性质进行了全面的研究(Kato M.Mizuno K.et al.1999)而且，茶树中的咖啡碱合成酶基 因的cDNA全长已经克隆(Kato M.Mizuno K.et al.2000) ，催化甲基化反应的两种N-甲基化转 移酶(3-NMT 、1-NMT)很多性质相同，例如， 最适pH值均为8.5,Mg2+ 、Ca2+和Mn2+都能微 弱 刺 激 酶 的 活 性 ， Hg2+ 和 Cu2+ 能 强 烈 的 抑 制 酶的活性，巯基试剂对活性几乎没有影响，
甲基化
（嘌呤环的直接生物合成；核酸降解；嘌 呤甲基化）
• 嘌呤合成代谢与咖啡碱的生物合成途径 • 咖啡碱生物合成中重要的酶 3、茶树体内咖啡碱的分解
茶树中的生物碱以嘌呤碱为主，而嘌呤碱中 又以咖啡碱为主体成分。
咖啡碱为茶树的特征性成分之一。
一、茶树体内咖啡碱的分布
茶树体内咖啡碱是从茶籽萌发开始形成，此 后就一直参加茶树体内的代谢活动，并贯穿 与生命活动的始终。咖啡碱广泛地分布在茶 树体内。但各部位的含量，差异很大。除种 子外，其它各部位均含有咖啡碱。并比较集 中地分布在新梢部位，以叶部最多，茎梗中 较少，花果中更少。
1、腺苷酸琥珀合成酶与裂解酶；2、 AMP脱氨酶；3、IMPቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ氢酶；4、 GMP合成酶；5、GMP脱氨酶；6、 GMP还原酶；7、核苷激酶或核苷转磷 酸酶；8、5′-核苷酸酶或磷酸酶；9、 11、12、N-甲基转移酶；10、N-甲基 核苷酶；13、鸟嘌呤核苷脱氨酶；14、 PRPP合成酶。
(四) 咖啡碱生物合成中的重要酶
二、茶树体内咖啡碱的生物合成
咖啡碱生物合成部位
研究表明，咖啡碱是在茶树幼嫩叶 片中进行生物合成的，而在茎、根与子 叶中合成能力能低甚至没有。而茶花中 亦能合成咖啡碱。
细胞中的合成部位则是在叶绿体中。 在叶绿体中含有咖啡碱生物合成所需的 酶类。
咖啡碱生物合成中嘌呤环的来源及嘌呤 环的甲基化
咖啡碱的结构特点是黄嘌呤，在1，3， 7位置的N上连接3个甲基，生物合成中，一 需要嘌呤环的来源，二需要甲基供体。
▪嘌呤的甲基化
（1）甲基供给体 咖啡碱中嘌呤环上的直接甲基供体
为 S- 腺 苷 蛋 氨 酸 ， 它 是 由 蛋 氨 酸 与 ATP 作用转化而来的。
蛋氨酸活化为S-腺苷蛋氨酸后即可提供 甲基，当供出甲基后，变成S-腺苷同型半胱 氨酸，它脱去腺苷，就变成同型半胱氨酸。 而它再接受甲基，又能变成蛋氨酸。蛋氨酸 再活化后，又产生S-腺苷蛋氨酸。这样循环 往复，在生物体内形成蛋氨酸的甲基转移循 环。
尚能利用已有的嘌呤碱和核苷形成嘌呤核 苷酸。现已知道，嘌呤碱与1-磷酸核糖通过
核苷磷酸化酶的作用，可生成嘌呤核苷， 后者再经核苷磷酸激酶的作用，由ATP供给 磷酸基，即形成嘌呤核苷酸。嘌呤碱与5-磷
酸核糖焦磷酸通过核苷酸焦磷酸化酶的作 用，也可形成嘌呤核苷酸。其反应如下：
由此可知，腺嘌呤可以合成腺嘌呤核苷 酸，鸟嘌呤可以合成鸟嘌呤核苷酸。这 些嘌呤核苷酸的产生，在生物体内除参 加核酸的合成外，还能转化成多种嘌呤 衍生物。
初 级 代 谢 和 次 级 代 谢 的 关 系
▪次级代谢的调节
1）初级代谢对次级代谢的调节 初级代谢的许多重要中间产物是次级
代谢的始点，因而可通过调控初级代谢 而增加次级代谢的产量和各种次级代谢 的比例。
当盐酸乙胺添加到培养基中，在茶 树愈伤组织中的氨基酸的积累大大提高， 而多酚类、咖啡碱积累则下降。
由于这些嘌呤核苷酸的相互转化，能够为 咖啡碱合成提供嘌呤环来源，所以核酸降 解与咖啡碱合成有密切的关系。
以上嘌呤来源的途径可看出，无论是直接 合成，还是核酸降解，它们和咖啡碱合成 的关系，都是嘌呤核苷酸为咖啡碱提供嘌 呤环来源的结果。而嘌呤核苷酸既是合成 的原料，又是核酸降解的产物，当核酸合 成时，就通过直接合成途径形成嘌呤核苷 酸，当核酸降解时，又能游离出嘌呤核苷 酸。因此，咖啡碱中嘌呤环的来源实际上 是和核酸代谢有关。当然也不能排除咖啡 碱可以通过嘌呤基重新再利用的途径来合 成嘌呤核苷酸的可能。
咖啡碱是比较集中地分布在新梢部位，但 新梢中各部位的含量又不相同。以嫩的芽 叶含量最多，老叶最少。说明咖啡碱在新 梢中的含量是随芽叶的老化而减少，因此 咖啡碱能作为茶叶老嫩度的标志成分之一。
茶树新梢中咖啡碱的生成量还随品种、 气候、栽培条件的不同而有变化。在不 同品种中，云南大种常比一般品种咖啡 碱含量高。在不同季节中，夏茶常比春 茶和秋茶含量高。在不同栽培条件中， 遮阴和施肥的，常比露天和不施肥的含 量高。这些生育中的 动态变化，都是茶 树体内咖啡碱因代谢受不同环境条件影 响，从而导致不同条件下咖啡碱的含量 的差异。
2）次级代谢 secondary metabolism: 植物在长 期进化过程中，在特定的条件下，以一些 重要的初级代谢产物为前体，经过一些不 同的代谢过程，产生一些对维持植物生长 发育起着一定作用的化合物，如生物碱、 黄酮、芳香物质等，合成这些化合物的过 程称之为次级代谢。
由次级代谢产生的物质称为次生物质或 次生代谢产物。
次黄嘌呤核苷酸脱氢酶（IMPDH, inosine monophosphate dehydrogenase）
该酶催化咖啡碱生物合成途径中由次 黄嘌呤核苷酸脱氢产生黄嘌呤核苷酸的过 程。此酶最适pH范围较宽（8.8~9.8）。受 嘌呤核苷酸的抑制，抑制敏感性为GMP＞ XMP＞AMP。IMPDH可能是嘌呤类核苷 酸转化为咖啡碱和鸟嘌呤核苷酸合成的关 键酶类。
N.Fujimori 等测定了茶树体内嘌呤碱生物 合成中N－甲基转移酶与5-磷酸核糖焦磷 酸 酯 （ PRPP ， phosphaoribosyl pyrophosphate）合成酶的活性，发现N甲基转移酶在四、五月份的茶树叶片上活
性最强，但到七、八月份酶活性就消失， 而PRPP合成酶活性仍然维持到可检测水 平。这说明咖啡碱的生物合成能力主要决 定于N-甲基转移酶的活性，因此可望通过 对N－甲基转移酶的诱导与抑制来调控茶 树体中咖啡碱的合成。
嘌呤环的生物合成不是先形成游离嘌呤骨 架而后转变成嘌呤核苷酸，而是首先以核 糖-5-磷酸为起始物质，并在此基础上逐步 将先质中碳、氮原子一个一个连接而成次 黄嘌呤核苷酸。具体过程如下。
以上合成的次黄嘌呤是形成其它嘌呤核苷 酸的先质,由它可转变成腺苷酸、黄苷酸、 鸟苷酸。
生物体内除上述方式合成嘌呤核苷酸外，
3）植物次级代谢的作用 : 植物次级代谢对于
植物整个生命活动具有重要意义。
协调植物与周围环境的相互作用，如 植物与昆虫、植物与微生物以及植物之间 的相互作用。
有助于植物繁殖，如可以吸引其它动 物来授粉。
植物次级代谢产物是决定人类食物质 量的重要方面，如味觉、颜色、气味等。 而且植物色素能体现植物和花的多样性。
茶树中咖啡碱生物合成的嘌呤环，既可 来合自成甘，氨又酸 可、来谷自酰核胺酸、代甲谢酸的盐核和苷酸CO代2的谢直库接中 的嘌呤，其中核苷酸库中腺嘌呤是咖啡碱合 成的最有效的前体。
咖啡碱合成中的甲基主要来源于S-腺苷 蛋氨酸，而转甲基作用则依赖于N-甲基 转 移酶的活性。
•嘌呤环的生物合成
应 用 同 位 素 标 记 法 对 表明嘌呤中各氮、碳原 子的先质来源进行了详 细研究。结果证明，环 中C4、C5分别来自甘氨 酸中的羧基和α-碳原子。 N7来自甘氨酸中的氨基。 C2、C8来自甲酸盐，N3、 N9来自谷氨酰胺，N1来 自 天 冬 氨 酸 ， C6 来 自 CO2,如图。
(２)甲基的转移和甲基化顺序
咖啡碱的合成中，嘌呤甲基化的过程，是 先由7-甲基黄嘌呤甲基化形成可可碱（3， 7-二甲基黄嘌呤），再由可可碱甲基化形成 咖啡碱。
咖啡碱嘌呤环上的甲基是由Ｓ-腺苷蛋氨酸 供给，在甲基转移酶的作用下，按7、3、1 氮原子位置的先后顺序进行甲基化作用。
(三)、茶树体内的嘌呤合成代谢与咖 啡碱生物的合成途径
AMP脱氨酶 (adenosine monophosphate deaminase)
此酶是催化腺苷酸脱氨产生次黄嘌呤核 苷酸的反应。
Fujimori N, Ashihara H,(1993) 研究了茶 树花芽中嘌呤碱的生物合成，试验表明[8-14C] 腺嘌呤在雄蕊中先转化成腺嘌呤核苷酸，然 后转化成可可碱和咖啡碱，如果加入 AMP脱 氨酶抑制剂（Coformycin），能够抑制转化 成嘌呤碱的放射强度。说明从腺嘌呤核苷酸 合成咖啡碱受AMP脱氨酶活性所调控。
三、茶树体内咖啡碱的分解
咖啡碱的分解与腺嘌呤和鸟嘌呤的分解相 类似，都是先脱去环上的基团，变成黄嘌 呤。所不同的是腺嘌呤和鸟嘌呤脱去的是 氨基，而咖啡碱脱去的是甲基，脱下的甲 基又可以通过四氢叶酸载体，在相应酶的 作用下，转移到其它的化合物中。
黄嘌呤会有两种去向，一种是继续分解， 另一种也可能又转化为其它嘌呤核苷酸被 再利用。
2）次级代谢的酶促调节
在高等植物中，多酚类化合物的合 成是由莽草酸途径合成芳香族氨基酸后 进一步合成的。而在这其中苯丙氨酸裂 解酶（PAL，phenylalanine ammonialyase)起着重要的作用。如茶树 新梢中的PAL以芽最高，按第一叶、第 二叶、嫩茎的顺序递减，随叶片的成熟 与老化而降低，多酚类则也随着叶片老 化而下降。
有人把两种酶看作同一种酶，称为咖啡碱合 成 酶 (Caffeine synthase,CS)(Suzuki T.and Takahashi E.1975)。
若以黄嘌呤核苷 和嘌呤核苷酸为 底物，则不能检 测到咖啡碱合成 酶的活性。上述 研究表明至少有 两种不同的N-甲 基转移酶(7-NMT, 咖啡碱合成酶)参 与了咖啡碱的合 成。
茶树体内只有三种N-甲基转移酶，分别为 黄嘌呤核苷N-甲基转移酶(7-NMT)、7-甲基黄 嘌呤N-甲基转移酶(3-NMT)和可可碱N-甲基 转 移 酶 (1-NMT) 。 其 中 以 3-NMT 活 性 最 高 ， 它的活性是7-NMT和1-NMT活性总和的10倍 以上，因此，在生物合成旺盛的芽叶中，常 常有可可碱的大量积累。H.Ashihara等研究 发现，四个月的茶树幼苗中的咖啡碱主要分 布在叶片内，而合成咖啡碱的先质可可碱只 存在嫩叶中，咖啡碱是在嫩叶中经可可碱合 成的。
N-甲基核苷酶
此酶为水解酶，主要是催化7-甲基黄嘌 呤核苷水解脱去核糖而转变为7-甲基黄嘌 呤的反应。其分子量大约为55,000，最适 pH为8.0-8.5,最适温度为40-450C。
它是咖啡碱合成中的一个调节酶，如 果没有该酶对7-甲基黄嘌呤核苷的水解， 以后嘌呤甲基化，进而生成咖啡碱的反应 就无法进行。
▪初级代谢和次级代谢的关系及代谢的 主要途径
在高等植物中，次级代谢的主要系统是从 糖酵解系统(EMP)，磷酸戊糖循环（PPP or HMP)，柠檬酸循环(TCA)等初级代谢的中 间产物派生出来的三个途径莽草酸途径、 甲瓦龙酸途径、多酮化途径，借助这3个合 成途径和氨基酸合成途径相结合生成生物 碱、萜烯、黄酮类等次级代谢产物。
3）环境因素对次级代谢的调节
和初级代谢相类似，在一定限度范围 内，高等植物的次级代谢受环境因素的 影响和调节。如激素、光照、温度、肥 料等都会对次级代谢起着调节作用。
第二节 茶树中的生物碱代谢
1、茶树体内咖啡碱的分布 2、茶树体内咖啡碱的生物合成 • 咖啡碱生物合成部位 • 咖啡碱生物合成中嘌呤环的来源及嘌呤环的
在茶树体内用于合成生物碱的嘌呤大多 来自核苷酸库，库中的腺嘌呤核苷酸被 认为是最有效的前体，由它可在一系列 酶的作用下转化成为咖啡碱 。
•核酸降解
由于核酸组成中有嘌呤核苷酸，当大分子 核酸降解时，就有许多的腺苷酸和鸟苷酸 从结合态中游离出来，而它们又能分别转 化为次黄嘌呤核苷酸和黄嘌呤核苷酸。
茶树中的咖啡碱合成酶(Caffeine synthase,CS) 为3-NMT 和1-NMT的总称。即催化由7-甲基 黄嘌呤生成咖啡碱的两步反应。
茶叶中的咖啡碱合成酶已经得到分离纯化， 并对性质进行了全面的研究(Kato M.Mizuno K.et al.1999)而且，茶树中的咖啡碱合成酶基 因的cDNA全长已经克隆(Kato M.Mizuno K.et al.2000) ，催化甲基化反应的两种N-甲基化转 移酶(3-NMT 、1-NMT)很多性质相同，例如， 最适pH值均为8.5,Mg2+ 、Ca2+和Mn2+都能微 弱 刺 激 酶 的 活 性 ， Hg2+ 和 Cu2+ 能 强 烈 的 抑 制 酶的活性，巯基试剂对活性几乎没有影响，
甲基化
（嘌呤环的直接生物合成；核酸降解；嘌 呤甲基化）
• 嘌呤合成代谢与咖啡碱的生物合成途径 • 咖啡碱生物合成中重要的酶 3、茶树体内咖啡碱的分解
茶树中的生物碱以嘌呤碱为主，而嘌呤碱中 又以咖啡碱为主体成分。
咖啡碱为茶树的特征性成分之一。
一、茶树体内咖啡碱的分布
茶树体内咖啡碱是从茶籽萌发开始形成，此 后就一直参加茶树体内的代谢活动，并贯穿 与生命活动的始终。咖啡碱广泛地分布在茶 树体内。但各部位的含量，差异很大。除种 子外，其它各部位均含有咖啡碱。并比较集 中地分布在新梢部位，以叶部最多，茎梗中 较少，花果中更少。
1、腺苷酸琥珀合成酶与裂解酶；2、 AMP脱氨酶；3、IMPቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ氢酶；4、 GMP合成酶；5、GMP脱氨酶；6、 GMP还原酶；7、核苷激酶或核苷转磷 酸酶；8、5′-核苷酸酶或磷酸酶；9、 11、12、N-甲基转移酶；10、N-甲基 核苷酶；13、鸟嘌呤核苷脱氨酶；14、 PRPP合成酶。
(四) 咖啡碱生物合成中的重要酶
二、茶树体内咖啡碱的生物合成
咖啡碱生物合成部位
研究表明，咖啡碱是在茶树幼嫩叶 片中进行生物合成的，而在茎、根与子 叶中合成能力能低甚至没有。而茶花中 亦能合成咖啡碱。
细胞中的合成部位则是在叶绿体中。 在叶绿体中含有咖啡碱生物合成所需的 酶类。
咖啡碱生物合成中嘌呤环的来源及嘌呤 环的甲基化
咖啡碱的结构特点是黄嘌呤，在1，3， 7位置的N上连接3个甲基，生物合成中，一 需要嘌呤环的来源，二需要甲基供体。
▪嘌呤的甲基化
（1）甲基供给体 咖啡碱中嘌呤环上的直接甲基供体
为 S- 腺 苷 蛋 氨 酸 ， 它 是 由 蛋 氨 酸 与 ATP 作用转化而来的。
蛋氨酸活化为S-腺苷蛋氨酸后即可提供 甲基，当供出甲基后，变成S-腺苷同型半胱 氨酸，它脱去腺苷，就变成同型半胱氨酸。 而它再接受甲基，又能变成蛋氨酸。蛋氨酸 再活化后，又产生S-腺苷蛋氨酸。这样循环 往复，在生物体内形成蛋氨酸的甲基转移循 环。
尚能利用已有的嘌呤碱和核苷形成嘌呤核 苷酸。现已知道，嘌呤碱与1-磷酸核糖通过
核苷磷酸化酶的作用，可生成嘌呤核苷， 后者再经核苷磷酸激酶的作用，由ATP供给 磷酸基，即形成嘌呤核苷酸。嘌呤碱与5-磷
酸核糖焦磷酸通过核苷酸焦磷酸化酶的作 用，也可形成嘌呤核苷酸。其反应如下：
由此可知，腺嘌呤可以合成腺嘌呤核苷 酸，鸟嘌呤可以合成鸟嘌呤核苷酸。这 些嘌呤核苷酸的产生，在生物体内除参 加核酸的合成外，还能转化成多种嘌呤 衍生物。
初 级 代 谢 和 次 级 代 谢 的 关 系
▪次级代谢的调节
1）初级代谢对次级代谢的调节 初级代谢的许多重要中间产物是次级
代谢的始点，因而可通过调控初级代谢 而增加次级代谢的产量和各种次级代谢 的比例。
当盐酸乙胺添加到培养基中，在茶 树愈伤组织中的氨基酸的积累大大提高， 而多酚类、咖啡碱积累则下降。
由于这些嘌呤核苷酸的相互转化，能够为 咖啡碱合成提供嘌呤环来源，所以核酸降 解与咖啡碱合成有密切的关系。
以上嘌呤来源的途径可看出，无论是直接 合成，还是核酸降解，它们和咖啡碱合成 的关系，都是嘌呤核苷酸为咖啡碱提供嘌 呤环来源的结果。而嘌呤核苷酸既是合成 的原料，又是核酸降解的产物，当核酸合 成时，就通过直接合成途径形成嘌呤核苷 酸，当核酸降解时，又能游离出嘌呤核苷 酸。因此，咖啡碱中嘌呤环的来源实际上 是和核酸代谢有关。当然也不能排除咖啡 碱可以通过嘌呤基重新再利用的途径来合 成嘌呤核苷酸的可能。
咖啡碱是比较集中地分布在新梢部位，但 新梢中各部位的含量又不相同。以嫩的芽 叶含量最多，老叶最少。说明咖啡碱在新 梢中的含量是随芽叶的老化而减少，因此 咖啡碱能作为茶叶老嫩度的标志成分之一。
茶树新梢中咖啡碱的生成量还随品种、 气候、栽培条件的不同而有变化。在不 同品种中，云南大种常比一般品种咖啡 碱含量高。在不同季节中，夏茶常比春 茶和秋茶含量高。在不同栽培条件中， 遮阴和施肥的，常比露天和不施肥的含 量高。这些生育中的 动态变化，都是茶 树体内咖啡碱因代谢受不同环境条件影 响，从而导致不同条件下咖啡碱的含量 的差异。
2）次级代谢 secondary metabolism: 植物在长 期进化过程中，在特定的条件下，以一些 重要的初级代谢产物为前体，经过一些不 同的代谢过程，产生一些对维持植物生长 发育起着一定作用的化合物，如生物碱、 黄酮、芳香物质等，合成这些化合物的过 程称之为次级代谢。
由次级代谢产生的物质称为次生物质或 次生代谢产物。
次黄嘌呤核苷酸脱氢酶（IMPDH, inosine monophosphate dehydrogenase）
该酶催化咖啡碱生物合成途径中由次 黄嘌呤核苷酸脱氢产生黄嘌呤核苷酸的过 程。此酶最适pH范围较宽（8.8~9.8）。受 嘌呤核苷酸的抑制，抑制敏感性为GMP＞ XMP＞AMP。IMPDH可能是嘌呤类核苷 酸转化为咖啡碱和鸟嘌呤核苷酸合成的关 键酶类。
N.Fujimori 等测定了茶树体内嘌呤碱生物 合成中N－甲基转移酶与5-磷酸核糖焦磷 酸 酯 （ PRPP ， phosphaoribosyl pyrophosphate）合成酶的活性，发现N甲基转移酶在四、五月份的茶树叶片上活
性最强，但到七、八月份酶活性就消失， 而PRPP合成酶活性仍然维持到可检测水 平。这说明咖啡碱的生物合成能力主要决 定于N-甲基转移酶的活性，因此可望通过 对N－甲基转移酶的诱导与抑制来调控茶 树体中咖啡碱的合成。
嘌呤环的生物合成不是先形成游离嘌呤骨 架而后转变成嘌呤核苷酸，而是首先以核 糖-5-磷酸为起始物质，并在此基础上逐步 将先质中碳、氮原子一个一个连接而成次 黄嘌呤核苷酸。具体过程如下。
以上合成的次黄嘌呤是形成其它嘌呤核苷 酸的先质,由它可转变成腺苷酸、黄苷酸、 鸟苷酸。
生物体内除上述方式合成嘌呤核苷酸外，
3）植物次级代谢的作用 : 植物次级代谢对于
植物整个生命活动具有重要意义。
协调植物与周围环境的相互作用，如 植物与昆虫、植物与微生物以及植物之间 的相互作用。
有助于植物繁殖，如可以吸引其它动 物来授粉。
植物次级代谢产物是决定人类食物质 量的重要方面，如味觉、颜色、气味等。 而且植物色素能体现植物和花的多样性。
茶树中咖啡碱生物合成的嘌呤环，既可 来合自成甘，氨又酸 可、来谷自酰核胺酸、代甲谢酸的盐核和苷酸CO代2的谢直库接中 的嘌呤，其中核苷酸库中腺嘌呤是咖啡碱合 成的最有效的前体。
咖啡碱合成中的甲基主要来源于S-腺苷 蛋氨酸，而转甲基作用则依赖于N-甲基 转 移酶的活性。
•嘌呤环的生物合成
应 用 同 位 素 标 记 法 对 表明嘌呤中各氮、碳原 子的先质来源进行了详 细研究。结果证明，环 中C4、C5分别来自甘氨 酸中的羧基和α-碳原子。 N7来自甘氨酸中的氨基。 C2、C8来自甲酸盐，N3、 N9来自谷氨酰胺，N1来 自 天 冬 氨 酸 ， C6 来 自 CO2,如图。
(２)甲基的转移和甲基化顺序
咖啡碱的合成中，嘌呤甲基化的过程，是 先由7-甲基黄嘌呤甲基化形成可可碱（3， 7-二甲基黄嘌呤），再由可可碱甲基化形成 咖啡碱。
咖啡碱嘌呤环上的甲基是由Ｓ-腺苷蛋氨酸 供给，在甲基转移酶的作用下，按7、3、1 氮原子位置的先后顺序进行甲基化作用。
(三)、茶树体内的嘌呤合成代谢与咖 啡碱生物的合成途径
AMP脱氨酶 (adenosine monophosphate deaminase)
此酶是催化腺苷酸脱氨产生次黄嘌呤核 苷酸的反应。
Fujimori N, Ashihara H,(1993) 研究了茶 树花芽中嘌呤碱的生物合成，试验表明[8-14C] 腺嘌呤在雄蕊中先转化成腺嘌呤核苷酸，然 后转化成可可碱和咖啡碱，如果加入 AMP脱 氨酶抑制剂（Coformycin），能够抑制转化 成嘌呤碱的放射强度。说明从腺嘌呤核苷酸 合成咖啡碱受AMP脱氨酶活性所调控。
三、茶树体内咖啡碱的分解
咖啡碱的分解与腺嘌呤和鸟嘌呤的分解相 类似，都是先脱去环上的基团，变成黄嘌 呤。所不同的是腺嘌呤和鸟嘌呤脱去的是 氨基，而咖啡碱脱去的是甲基，脱下的甲 基又可以通过四氢叶酸载体，在相应酶的 作用下，转移到其它的化合物中。
黄嘌呤会有两种去向，一种是继续分解， 另一种也可能又转化为其它嘌呤核苷酸被 再利用。
2）次级代谢的酶促调节
在高等植物中，多酚类化合物的合 成是由莽草酸途径合成芳香族氨基酸后 进一步合成的。而在这其中苯丙氨酸裂 解酶（PAL，phenylalanine ammonialyase)起着重要的作用。如茶树 新梢中的PAL以芽最高，按第一叶、第 二叶、嫩茎的顺序递减，随叶片的成熟 与老化而降低，多酚类则也随着叶片老 化而下降。
有人把两种酶看作同一种酶，称为咖啡碱合 成 酶 (Caffeine synthase,CS)(Suzuki T.and Takahashi E.1975)。
若以黄嘌呤核苷 和嘌呤核苷酸为 底物，则不能检 测到咖啡碱合成 酶的活性。上述 研究表明至少有 两种不同的N-甲 基转移酶(7-NMT, 咖啡碱合成酶)参 与了咖啡碱的合 成。