生物合成途径专业知识讲座
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生物合成途径
二、 生物合成途径
精品课件
二、 生物合成途径
薄荷叶为什么牛精品不课件吃、虫不咬？
Chemical Defenses
OH
Menthol
menthol broadcast a smell that warns
herbivores and insects that the plant is
toxic to them
精品课件
醌类和聚酮类化合物合成示意图：
CH3 CO SCoA ＋ 3 COOH CH2 CO SCoA
乙酰辅酶A
丙二酸单酰辅酶A
CH3 CO CH2 CO CH2 CO CH2 CO Enz
上述多酮环合则生成各种醌类化 合物或聚酮类化合物。
精品课件
（二）甲戊二羟酸途径
该途径由乙酰辅酶A出发，生成甲戊二羟 酸，再进一步生成：焦磷酸二甲烯丙酯
精品课件
hn
Photosynthesis
(daytime)
Respiration
(nighttime)
H2O
TRACE METALS
Na, Ca, K, Mg Fe, Cu, Co, Mo
A TYPICAL PLANT
Glycolysis
精品课件
CO2
O2 N2
bacteria
“N” NO2-/NO3-/NH4+ H2O
（DAPP）、焦磷酸异戊烯酯(IPP)等异戊
烯基单位, 经过互相连接以及氧化、还原、 脱羧、环合或重排等反应，最后生成具有 C5单位（异戊烯基单位）的化合物，如萜 类及甾体化合物就是通过这个途径生成的。
精品课件
起始物质为MVA，在ATP作用下， 按如下路线合成。
甲戊二羟酸（MVA）HOOC
精品课件
二、 生物合成途径
薄荷叶为什么牛精品不课件吃、虫不咬？
Chemical Defenses
OH
Menthol
menthol broadcast a smell that warns
herbivores and insects that the plant is
toxic to them
精品课件
醌类和聚酮类化合物合成示意图：
CH3 CO SCoA ＋ 3 COOH CH2 CO SCoA
乙酰辅酶A
丙二酸单酰辅酶A
CH3 CO CH2 CO CH2 CO CH2 CO Enz
上述多酮环合则生成各种醌类化 合物或聚酮类化合物。
精品课件
（二）甲戊二羟酸途径
该途径由乙酰辅酶A出发，生成甲戊二羟 酸，再进一步生成：焦磷酸二甲烯丙酯
精品课件
hn
Photosynthesis
(daytime)
Respiration
(nighttime)
H2O
TRACE METALS
Na, Ca, K, Mg Fe, Cu, Co, Mo
A TYPICAL PLANT
Glycolysis
精品课件
CO2
O2 N2
bacteria
“N” NO2-/NO3-/NH4+ H2O
（DAPP）、焦磷酸异戊烯酯(IPP)等异戊
烯基单位, 经过互相连接以及氧化、还原、 脱羧、环合或重排等反应，最后生成具有 C5单位（异戊烯基单位）的化合物，如萜 类及甾体化合物就是通过这个途径生成的。
精品课件
起始物质为MVA，在ATP作用下， 按如下路线合成。
甲戊二羟酸（MVA）HOOC
核酸合成专题知识讲座
5´
5´
3´
3´- 5´核酸外切 酶水解位点
核酸合成专题知识讲座
第16页
DNA聚合酶校对功效
5´-核酸 外切酶
3´-核酸 外切酶
裂缝
聚合中心 裂缝内部
核酸合成专题知识讲座
第17页
错配硷基 聚合酶
切除错配 核苷酸
正确 核苷酸
复制方向
3´ 5´
3´ 5´
3´ 5´
DNA聚合酶校对功效
核酸合成专题知识讲座
识别引物
并使DNA
与引物结
合
DNA聚合酶Ⅲ二聚体
校正
关键酶 Pol III
核酸合成专题知识讲座
Pol III
第14页
DNA聚合酶催化链延长反应
3´
3´
5´
5´
3´
核酸合成专题知识讲座
3´ 5´
RNA引物
5´
模板链
子链
3´
5´
5´ 3´
第15页
DNA聚合酶3- 5 外切酶水解位点
错配碱基
3´
第10页
原核生物DNA聚合反应相关酶类
（1）DNA聚合酶 (DNA polymetases)
（2）引物酶 (peimase)和引发体 (primosome) : 开 启RNA引物链合成。
(3） DNA连接酶 （DNA ligase）
(4) 解链酶(DNA helicase):水解ATP， 核酸合成专题使知识D讲座NA双链打开。
初步研究表明，人体中生殖细
胞端粒长度保持不变，而体细胞 端粒长度则随个体老化而逐步缩 短。对此一个推论是: 人生殖细 胞具端粒酶活力，体细胞则否。 这一问题处理无疑会有利于对生 核酸合成专命题知衰识讲老座 认识。
糖原的分解和生物合成(讲座)
糖原磷酸 化酶激酶
糖原磷酸 化酶激酶 P
糖原磷酸
PP1：磷蛋 无活性 化酶 b
白磷酸酶1
医药资料
糖原磷酸 化酶 a
P高活性
PP1
18
激素的级联放大作用：信号分子（激素）结合 于特异性膜受体后，通过激酶级联事件，即： 一系列蛋白质（酶）的逐级磷酸化，籍此使信 号逐级传送和放大。
肾上腺素级联系统对糖原分解的调节：
葡萄糖尿苷二磷酸
医药资料
37
葡萄糖
G-1-P
核糖 尿嘧啶 UDP-葡萄糖焦磷酸化酶（可逆）
葡萄糖
核糖 尿嘧啶
焦磷酸的迅速水解，使 反应在细胞内不可逆。
UDPG
葡萄糖参与糖原合成的活化形式
医药资料
38
3.3 糖原合酶及其催化的反应
糖原合酶：只能催化UDPG加在已有4个 （或 4个以上）糖基聚合的寡糖链非还原末端。
（3）血糖增高，不断刺激胰岛β-细胞分泌胰岛素，而 且长期的刺激可使β-细胞功能衰竭，而加重糖尿病病情。
（4）长期高血糖使脏器/组织病变,常见如:毛细血管管 壁增厚，管腔变细，红细胞不易通过，组织细胞缺氧； 肾小球硬化, 肾乳头坏死；神经细胞变性，神经纤维发 生节段性脱髓鞘病变；心、脑、下肢等多处动脉硬化等。
淀粉－植物体内葡萄糖贮存方式.
为何不是葡萄糖，而是以糖原形式贮存？ 为何是糖原，而不是脂类？
医药资料
3
1.1 高血糖对人体的主要危害
（1）产生高渗性,导致尿量显著增多，可致机体脱水， 甚至发生高渗性非酮症糖尿病性昏迷，危及生命。
（2）随着大量液体排出，体内电解质也随之排出，引起 水、电解质紊乱，极易并发各种急性病症。
糖原磷酸化酶的共价修饰调节与构象改变
《生物合成PHA》课件
PHA的生物降解性质及环境影响
生物降解性
PHA的生物降解性能优良，适合作为一种环保材料在各个领域广泛应用。
处理问题
PHA的降解需要特定的微生物和条件，如果乱丢乱放会对环境造成不良影响。
持续研究
对PHA的生物降解性质和影响还需要持续的研究和探索，找到更好的解决办法。
PHA的商业化前景
1 市场需求
随着人们对环境保护的重视，PHA在医药、食品包装、日用品制造等领域市场需求大，具 有巨大的商业化前景。
通过微生物β-氧化酶作用，将脂肪酸和 半乳糖等化合物氧化成4羰基酸，再由微 生物降解的途径，形成PHA。
PHA的应用领域
医学领域
PHA具有生物相容性和生物降解 性，是一种理想的医用材料， 可用于缝线、组织修复等。
食品包装
PHA的生物降解性和成本优势， 使其成为一种非常吸引人的食 品包装材料。
日用品制造
3 多样性
PHA具有多样性，可以通过改变微生物发酵条件和培养基成分等方法，合成不同种类和性 质的PHA。
PHA的合成途径
1
酯化法
利用微生物酶将羧酸和醇基反应形成酯
酮酸法
2
键，然后通过微生物降解的途径，形成 PHA。
利用微生物酶将酸和酮反应形成酯键，
然后通过微生物降解的途径，形成PHA。
3
β-氧化法
未来，我们应该加强技术创新和产业链建设，促进PHA的商业化发展，为人类 的环保事业做出更大的贡献。
2 产业链发展
从细菌培养到成品制造，需要有一个完整的商业化产业链来推动PHA的结构性发展。
3 技术创新
要形成拥有自主知识产权的PHA生产技术，加强专利保护，积极引进先进技术和设备，提 升国内PHA产业技术水平。
3 生物合成途径PPT精选文档
hn
Photosynthesis
(daytime)
Respiration
(nighttime)
H2O
TRACE METALS
Na, Ca, K, Mg Fe, Cu, Co, Mo
A TYPICAL PLANT
Glycolysis
H2O
CO2
O2 N2
bacteria
“N” NO2-/NO3-/NH4+
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醌类和聚酮类化合物合成示意图：
CH3 CO SCoA ＋ 3 COOH CH2 CO SCoA
乙酰辅酶A
丙二酸单酰辅酶A
CH3 CO CH2 CO CH2 CO CH2 CO Enz
上述多酮环合则生成各种醌类化 合物或聚酮类化合物。
11
（二）甲戊二羟酸途径
该途径由乙酰辅酶A出发，生成甲戊二羟 酸，再进一步生成：焦磷酸二甲烯丙酯 （DAPP）、焦磷酸异戊烯酯(IPP)等异戊 烯基单位, 经过互相连接以及氧化、还原、 脱羧、环合或重排等反应，最后生成具有 C5单位（异戊烯基单位）的化合物，如萜 类及甾体化合物就是通过这个途径生成的。
8
二次代谢
以一次代谢产物（如乙酰辅酶A 、 丙二酸单酰辅酶A、莽草酸及一些 氨基酸等）为原料和前体，经历不 同的代谢途径，生成生物碱、萜类 等化合物的过程称为二次代谢过程。 二次代谢产物很多都具有明显的生 理活性，是中药化学的主要研究对 象。
9
主要的生物合成途径
（一）醋酸-丙二酸途径
以乙酰辅酶A、丙酰辅酶A、异丁酰 辅酶A等为起始物，丙二酸单酰辅酶 A起到延伸碳链的作用。这一途径主 要生成脂肪酸类、酚类、醌类、聚 酮类等化合物。
3
CORN LEAF BIGHT (VIRUS)
生物合成PHA主题知识讲座公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件
20
第20页
PHAs流加发酵
• 在PHAs生产中，通常采用分批发酵法和流加发酵法，有时用连续培 养法来取得高生产强度。
• 由于Ralstonia eutropha只有在某种营养成份氮、磷或氧等缺乏而碳源 过量不平衡生长条件下才干大量积累PHAs，普通可将发酵过程分成两 个阶段来进行控制:
• 第一阶段为菌体细胞形成阶段，在此阶段微生物利用基质形成大量菌 体，而多聚体PHAs积累量很少；
• 当前研究较多微生物: • 产碱杆菌属(Alcaligenes europhus, 现在更名为Ralstonia
eutropha) • 假单胞菌属(Pseudonomas) • 甲基营养菌(Methylotrophs) • 固氮菌属(Azotobacter) • 红螺菌属(Rhodospirilum)
13
第13页
（二）、合成PHAs主要基质
(1)、糖质碳源 葡萄糖、蔗糖、糖蜜、淀粉等。 (2)、甲醇 甲醇是最廉价基质之一, ICI拥有生产甲醇单细胞蛋白技术经
验, 曾考虑用甲醇作基质生产PHB。甲醇菌积累PHB含量 不高, PHB回收成本大, PHB分子量较小。
14
第14页
（3）、气体H2/CO2/O2
• R为甲基时, 其聚合物为聚β--羟基丁酸(PHB) • R为乙基时, 其聚合物为聚β--羟基戊酸(PHV) • 在一定条件下两种或两种以上单体还能形成共聚物, 其典
型代表是3HB和3HV构成共聚物P(3HB-co-3HV)。
6
第6页
PHAs结构、物理化学性质
• 大多数相关细菌PHAs物化性质研究是针对PHB和PHBV 两种聚合物进行。
• 第二阶段为多聚体形成阶段，当培养基中某种营养耗尽时，细胞进入 PHAs形成阶段，在此阶段PHAs大量形成而菌体细胞基本上不繁殖。
第1部分 化学成分与生物合成途径的关系ppt课件
ATP CH 3 COSCoA
乙酰辅酶A
ADP
乙 酰 CoA 羧 化 酶 丙 二 酸 单 酰 辅 酶 A
COOH H 2 C COSCoA
CH 3 COOH 乙酸
COOH H 2 C COOH 丙二酸
CH 3 COACP
缩合
COOH H 2 C COACP
(C 4 单 位 )
CH 3 COCH 2 COACP
O
O
O H
O
O
O
O
O O C
O
O
木脂素
木脂素是一类由两分子苯丙素衍生物聚合而成的天然化 合物，主要存在于植物的木部和树脂中，多数呈游离状态， 少数与糖结合成苷。
2 1 3 4 5 6' 5' 4' 6 1' 2' 3'
7 9 7
7
8 β 8'
9γ
α
7'
9'
O
7 '
O
9 '
O
9 '
1
O
2
4 3
OR
CH 3 COCH 2 COCH 2 COACP
还原 缩合
O
OH
OH
O
(C n+2 单 位 )
CH 3 (CH 2 )nCOOH 脂肪酸
O Enz
CH 3
HO 醌类
O
CH 3
（二）
甲戊二羟酸（MVA）途径
起始物质为MVA，在ATP作用下，按如下路线合成。 萜类、甾类化合物均由这一途径生成。
CH 3COSCoA CH 3COSCoA O O 2NADPH HO CH 3COSCoA SCoA HO O
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COOH
OO
桂 皮 酸
香 豆 素
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（四）氨基酸途径
该途径就是氨基酸脱羧成为胺类， 再经过甲基化、氧化、还原、重排 等一系列化学反应转变为生物碱的 过程。大多数生物碱类成分由此途 径生成。
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二、 生物合成途径
薄荷叶为什么牛不吃、虫不咬？
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Chemical Defenses
OH Menthol
（三）桂皮酸途径 莽草酸途径
该途径由苯丙氨酸经脱氨酶作用生成桂 皮酸，进而生成具有C6-C3骨架的苯丙素 类、香豆素类、木质素类、木脂体类。
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以香豆素为例：
COOH
HO
OH
OH
COOH H
NH2
莽 草 酸 苯 丙 氨 酸
(nighttime)
H2O
TRACE METALS
Na, Ca, K, Mg Fe, Cu, Co, Mo
H2O
CO2
O2 N2
bacteria
“N” NO2-/NO3-/NH4+
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二次代谢
以一次代谢产物（如乙酰辅酶A 、 丙二酸单酰辅酶A、莽草酸及一些 氨基酸等）为原料和前体，经历不 同的代谢途径，生成生物碱、萜类 等化合物的过程称为二次代谢过程。 二次代谢产物很多都具有明显的生 理活性，是中药化学的主要研究对 象。
O N H
石榴皮碱
COOH N H2 NH2
赖氨酸
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（五）复合途径
许多二次代谢产物由上述生物合成 的复合途径生成。即分子中各个部 分由不同的生物合成途径产生。
OH B
A
O B
A
O
查耳酮
O
二氢黄酮
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起始物质为MVA，在ATP作用 下，按如下路线合成。
甲戊二羟酸（MVA）HOOC
O
OH 2ATP
O P2O5H2
焦磷酸二甲烯丙酯
2ADP
ADP ATP
HO
O P2O5H2
焦磷酸异戊烯酯
CO2
HOOC
O P2O5H2
甲戊二羟酸-5-焦磷酸
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CITRUS CANKER (BACTERIUM)
MAIZE RUST (FUNGUS)
POTATO LEAFHOPPER (INSECT)
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Physical Defenses
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主要的生物合成途径
（一）醋酸-丙二酸途径
以乙酰辅酶A、丙酰辅酶A、异丁酰 辅酶A等为起始物，丙二酸单酰辅酶 A起到延伸碳链的作用。这一途径主 要生成脂肪酸类、酚类、醌类、聚 酮类等化合物。
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（二）甲戊二羟酸途径
该途径由乙酰辅酶A出发，生成甲戊二羟 酸，再进一步生成：焦磷酸二甲烯丙酯 （DAPP）、焦磷酸异戊烯酯(IPP)等异戊 烯基单位, 经过互相连接以及氧化、还原、 脱羧、环合或重排等反应，最后生成具有 C5单位（异戊烯基单位）的化合物，如萜 类及甾体化合物就是通过这个途径生成的。
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醌类和聚酮类化合物合成示意图：
CH3 CO SCoA ＋ 3 COOH CH2 CO SCoA
乙酰辅酶A
丙二酸单酰辅酶A
CH3 CO CH2 CO CH2 CO CH2 CO Enz
上述多酮环合则生成各种醌类化 合物或聚酮类化合物。
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一些萜类生物碱分别来自甲戊二羟 酸途径及莽草酸途径或醋酸—丙二 酸途径。
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此外，一次代谢产物还包括乙酰辅 酶A，丙二酸单酰辅酶A，莽草酸及 一些氨基酸等。
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hn
Glycolysis
Photosynthesis
(daytime)
Respiration
二、 生物合成途径
一级代谢
植物生存 必需成分
葡萄糖(能量) 纤维素(生长)
植物生长
（中药化学成分的来源）
二级代谢
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一次代谢
绿色植物以二氧化碳及水为原料，通 过光合作用、固氮反应等生成糖、蛋 白质、脂质、核酸等植物体生命活动 必需物质的过程称为一次代谢过程。 生成的产物为一次代谢产物。
mentores and insects that the plant is toxic to them
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CORN LEAF BIGHT (VIRUS)