人参皂苷生物合成和次生代谢工程
植物次生代谢通路
植物次生代谢通路植物次生代谢是指植物体内与生长发育无直接关系的化学物质合成途径，与植物的适应性、保护性以及与环境互作等有关。
植物次生代谢通路包括多种化学反应和调控机制，涉及到植物的生理、生化、分子生物学等多个领域。
本文将介绍几种常见的植物次生代谢通路。
一、异黄酮合成通路异黄酮是植物体内一类重要的次生代谢产物，包括黄酮类、异黄酮类和花色苷类等。
异黄酮合成通路是植物体内异黄酮的合成途径。
该通路主要包括苯丙氨酸途径和乙酰辅酶A途径。
苯丙氨酸途径是通过苯丙氨酸经过一系列酶催化反应合成黄酮酸，再经过一系列酶催化反应合成异黄酮。
乙酰辅酶A途径是通过乙酰辅酶A经过一系列酶催化反应合成黄酮酸，再经过一系列酶催化反应合成异黄酮。
异黄酮具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤等多种生物活性，对植物的生长发育和环境适应具有重要作用。
二、生物碱合成通路生物碱是植物体内一类含有碱性氮原子的有机物，包括吗啡类、生物碱类、喹啉类等。
生物碱合成通路是植物体内生物碱的合成途径。
该通路主要包括苯丙氨酸途径、萜类化合物途径和异源途径。
苯丙氨酸途径是通过苯丙氨酸经过一系列酶催化反应合成生物碱的前体物质，再经过一系列酶催化反应合成生物碱。
萜类化合物途径是通过萜类化合物经过一系列酶催化反应合成生物碱的前体物质，再经过一系列酶催化反应合成生物碱。
异源途径是通过植物体对外界物质的吸收和转化来合成生物碱。
生物碱具有镇痛、镇静、抗菌等多种药理活性，对植物的防御和保护具有重要作用。
三、类黄酮合成通路类黄酮是植物体内一类具有黄色或红色的次生代谢产物，包括类黄酮类、黄酮类和花色苷类等。
类黄酮合成通路是植物体内类黄酮的合成途径。
该通路主要包括酚类途径和香豆素途径。
酚类途径是通过乙酰辅酶A经过一系列酶催化反应合成柠檬酸，再经过一系列酶催化反应合成类黄酮。
香豆素途径是通过乙酰辅酶A经过一系列酶催化反应合成香豆素，再经过一系列酶催化反应合成类黄酮。
类黄酮具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤等多种生物活性，对植物的生长发育和环境适应具有重要作用。
合成生物学中的代谢工程与合成途径
合成生物学中的代谢工程与合成途径合成生物学是一门以细胞为基本单元，通过运用基因工程和交叉学科技术，设计新型合成途径、合成系统的生物学学科。
其中，代谢工程和合成途径是合成生物学的重要方向，它们能够对生产生物物质的效率和产量进行调控和优化，实现大规模的生产。
一、代谢工程代谢工程是指通过对细胞代谢途径中的关键反应进行调控，优化代谢流程，从而达到生产特定物质的目的。
它主要包括三个方面的内容：基因敲除、基因过表达和基因调控。
基因敲除是指通过基因编辑技术，将某些影响细胞代谢的基因删除、失活或改变它们的表达量。
这种方法常用于消除代谢产物的反应途径，减少代谢产物的分解，从而提高对应产物的合成效率。
基因过表达则是通过增加关键基因的表达量，促进代谢途径中对应物质的合成。
例如，将其它生物合成具有商业价值的物质的产生基因导入生产目标某物种细胞中，增加细胞合成目标物质的能力。
基因调控在代谢工程中也扮演了重要角色。
通过增加或降低转录因子或结合蛋白等对基因的调控，可以增加或降低特定代谢途径的反应速率，改变代谢产物分配的比例，从而实现对特定代谢途径进行调控和优化。
二、合成途径合成途径是实现目标物质生产的具体途径。
其中最常用的策略是通过代谢工程的手段，设计新的代谢途径来实现特定物质的生产。
比如，曾经有一些研究者尝试将辣椒中产生辣味的化学物质香辣素转化为生物合成代谢途径中的物质，从而实现了在大肠杆菌中合成香辣素的目标。
这样不仅节约了合成香辣素的成本，而且减轻了合成香辣素时对环境的污染。
另外，还有许多利用合成生物学的手段开发新的代谢途径，从而实现低成本、高效率合成某些生物物质的例子。
例如，利用毒素素（toxoflavin）的生物合成途径，设计新型的代谢途径来合成氨基酸苯丙氨酸或丁二酸等，从而实现对上述物质的生产。
再如，一些研究者利用代谢工程的手段，通过改变乳酸种类和质量进行调控，设计了乳酸生物合成工程，成功合成了其他有机物质。
总的来说，代谢工程和合成途径是合成生物学中的两个重要方向，它们的研究对于生物制药、生物材料生产和生物能源产业的发展都有着重要的推动作用。
植物次生代谢产物的生物合成途径和调控机制
植物次生代谢产物的生物合成途径和调控机制植物次生代谢产物是植物细胞中特异性的化学物质，通常不参与生理代谢，而是用于植物的防御、营养、诱导和吸引昆虫等功能。
这些物质具有广泛的生物活性，在医学、农业和工业等领域有着重要的应用价值。
因此，研究植物次生代谢产物的生物合成途径和调控机制具有重要意义。
一、生物合成途径植物次生代谢产物的生物合成途径通常包括两个主要步骤：前体物质合成和特定的酶催化反应。
前体物质是次生代谢产物的合成基础，也是酶催化反应的产物。
因此，前体物质和酶催化反应的选择和调控对于次生代谢产物的合成至关重要。
1. 前体物质的合成前体物质是次生代谢产物合成的基础，它通常来源于多种生物合成途径。
一般来说，苯丙酮途径或葡萄糖酸途径是最重要的产生芳香族化合物的途径，而异戊二烯途径和二萜类途径则是主要的产生次生代谢产物的途径。
苯丙酮途径是合成芳香族化合物的主要途径之一。
它的前体物质是苯丙氨酸，在植物细胞中，苯丙氨酸不仅被用于生产芳香族化合物，还被用于生产白藜芦醇、黄酮类化合物和异黄酮类等次生代谢产物。
葡萄糖酸途径则是合成芳香族酸类化合物和苯丙素类化合物的重要途径。
它的前体物质是葡萄糖酸或其衍生物，葡萄糖酸途径中，该物质的利用率非常低，只有少数植物物种能够使用葡萄糖酸途径生产异鼠李糖苷和异鼠李糖苷。
异戊二烯途径和二萜类途径则是合成次生代谢产物的重要途径。
异戊二烯途径产生异戊二烯基前体物，其后可以转化为不同种类的次生代谢产物。
二萜类途径是另一个重要的产生次生代谢产物的途径，庞大而丰富的二萜类代谢物对植物在逆境条件下的适应性、成长、繁殖和防御等方面具有重要的作用。
2. 酶催化反应酶催化反应是植物次生代谢产物合成的第二个核心步骤。
酶催化反应涉及到一系列酶，它们的作用是将前体物质转化为次生代谢产物，并将其在植物细胞内进行转运和储存。
植物次生代谢产物的转化主要通过两种方式实现：单一酶催化和特异性酶基组合催化。
任何一种转化都需要相应的酶的存在和配合。
药用植物次生代谢产物积累规律的研究概况
药用植物次生代谢产物积累规律的研究概况一、本文概述随着现代医药学的发展，药用植物作为天然药物的重要来源，其研究价值日益凸显。
药用植物的次生代谢产物，作为其主要活性成分，具有广泛的生物活性和药理作用，对于人类疾病的防治具有重要意义。
本文旨在探讨药用植物次生代谢产物的积累规律，以期为药用植物资源的合理开发和利用提供理论支撑。
本文首先介绍了药用植物次生代谢产物的概念和种类，阐述了次生代谢产物在药用植物中的重要性和作用。
接着，从生物合成途径、环境因素和遗传调控等方面，分析了次生代谢产物积累的影响因素，探讨了次生代谢产物积累的一般规律。
在此基础上，本文综述了近年来国内外在药用植物次生代谢产物积累规律研究方面的主要成果和进展，包括次生代谢产物积累与植物生长发育的关系、次生代谢产物积累与环境因子的关系、次生代谢产物积累的遗传调控机制等方面的研究。
通过对药用植物次生代谢产物积累规律的研究概况进行梳理和总结，本文旨在为药用植物资源的合理开发和利用提供理论支持和实践指导，推动药用植物次生代谢产物的研究向更深层次、更广领域发展，为人类的健康事业作出更大的贡献。
二、药用植物次生代谢产物的合成途径与调控机制次生代谢产物是药用植物在生长发育过程中，为适应环境压力或完成特定生理功能而合成的一类非必需小分子化合物。
这些化合物通常具有显著的生物活性，如抗菌、抗病毒、抗氧化、抗肿瘤等，是许多中药材的主要药效成分。
因此，研究药用植物次生代谢产物的合成途径与调控机制，对于深入理解其药用价值和提高药材质量具有重要意义。
次生代谢产物的合成途径通常包括初生代谢产物的转化和专门的次生代谢途径。
初生代谢产物，如糖、氨基酸和脂肪酸等，通过一系列酶促反应转化为次生代谢产物。
这些反应可能涉及多个生物合成途径，如苯丙烷途径、黄酮途径、萜类途径等。
这些途径中的关键酶和调控因子在次生代谢产物的合成中发挥着重要作用。
调控机制方面，药用植物次生代谢产物的合成受到多种内外因素的调控。
植物次生代谢产物的生产技术及工艺进展
植物次生代谢产物的生产技术及工艺进展植物次生代谢产物是植物生命活动中的重要组成部分，在生态系统中发挥着重要的作用。
它们除了在自己的生长中起到重要的作用外，还有很多药用价值。
其中有一些物质已经被广泛地用于医药、香料、染料、高级材料等领域。
然而，由于各种因素的制约，植物次生代谢产物的生产一直是相对困难的。
接下来，我会就植物次生代谢产物的生产技术及工艺进展这一话题进行探讨。
一、植物次生代谢产物的生产技术大体分类生产一直是植物次生代谢产物生产的难点。
在过去，传统的化学合成方法被认为是主要的生产途径。
然而，这种方法的成本较高，且仅适用于某些化学物质的生产。
现在，人们发现通过细胞培养建立起的次生代谢产物生产系统是一种新的方法。
这种方法借助植物本身的代谢机制，可以建立高效、连续、大规模的生产系统，从而大大提高了生产效率。
接下来，我们将对这两种方法进行简单的介绍。
1.1 传统的化学合成方法传统的化学合成方法是指通过人工合成的方式，在实验室中根据物质结构和反应机理对物质进行合成。
和传统的制药行业一样，这种方法也存在许多缺陷。
首先，植物次生代谢产物的化学结构较为复杂，需要很多繁琐的反应步骤，耗时耗力，且合成的产物纯度较低。
其次，这种方法长期以来忽视了环境和生态等方面问题，不利于现代可持续发展的趋势。
1.2 细胞培养方法细胞培养技术是指在体外培养细胞，利用细胞本身的基因信息和代谢途径来合成目标产品。
细胞培养技术具有高效、连续、规模化生产、高纯度、低成本等优点。
尤其在植物次生代谢产物生产领域已经得到广泛应用，成为一种主要的生产方式。
现有的细胞培养方式大致分为固定化细胞培养、悬浮细胞培养、和器官培养三类。
二、植物次生代谢产物的生产工艺进展近年来，随着生物技术的不断发展，植物次生代谢产物的生产效率有了很大的提高。
这里，我们将分别从遗传工程、代谢工程、转化工程、预处理工程和精制工程等方面来介绍植物次生代谢产物生产的几项技术进展。
人参皂苷的规模化生产及应用
人参皂苷的规模化生产及应用辛明200806044003摘要：皂苷是人参的此生代谢产物，有强身益智、明目、安神等作用。
本文阐述了运用规模化细胞培养技术生产皂苷的技术流程以及皂苷的具体应用。
关键字：人参皂苷大规模生产应用1891年, Kossei提出植物新陈代谢可区分为初生代谢与次生代谢,并认为初生代谢物是存在于所有植物中和维持细胞生命必需的活动;而植物次生代谢物(plant second-arymetabolites, PSM)是植物中初生代谢派生的非植物生长发育所必需、但具有特殊生理功能的小分子有机代谢物质,其产生和分布通常有种属、器官组织和生长发育期的特异性。
PSM种类繁多,化学结构迥异,现知1万余种次生代谢物,主要包括酚类、黄酮类、香豆素、木脂素、生物碱、糖苷、萜类、甾类、皂苷、多炔类、有机酸等,可分为酚性化合物、萜烯类化合物、含氮有机物三大类[1]。
次生代谢是植物在长期进化过程中对生态环境适应的结果。
植物次生代谢产物具有重要生理活性及药理作用,如生物碱具有抗炎、抗菌、扩张血管、强心、平喘、抗癌等作用;黄酮类化合物具有抗氧化、抗癌、抗艾滋病、抗菌、抗过敏、抗炎等多种生理活性且毒副作用较小[2-3]。
从三角叶薯蓣的培养细胞中产生薯蓣皂甙用于避孕; 金鸡纳细胞培养物产生奎宁用于抗痢疾; 红豆杉细胞培养物产生紫杉醇用于抗癌; 其他有人参、紫草、长春花、罂粟、颠茄、印度萝芙木、天仙子、毛地黄、曼陀罗、三分三、田七等植物细胞培养物产生各种与原植物成分基本一致且同样具有生理活性的化合物。
植物是人类赖以生存的食物和药品的重要来源之一,人们已知的3万多种天然产物中有80%来源于高等植物。
就药物而言,全美药方中四分之一的药品来源于植物。
随着人口的增长和对植物药需求的急剧增加,人们对植物资源进行的掠夺性开发,造成许多植物资源日益枯竭。
因此,通过植物细胞、组织或器官培养以满足人类对植物产品的巨大需求,成为当今植物生物技术领域的研究热点之一[4]。
人参皂甙体内代谢综述
人参皂甙体内代谢综述方松学号：201261930人参又名人衔、棒锤，首载于《神农本草经》，被列为上品。
系五加科植物人参Pana ginseng C．A．Mey．的干燥根。
在我国的医药学中应用广泛，素有“中药之王”之称。
主要产于吉林省长白山一带，是我国“东北三宝”之一。
具有抗肿瘤、降血脂、促进细胞再生等多种生理活性。
现就人参皂甙在体内代谢作简要综述。
1、人参皂甙分类现代研究表明，人参中含有人参皂甙、多种氨基酸、糖类、低分子肽类、脂肪酸、有机酸、维生素B、维生素C、菸酸、胆碱、果胶、微量元素等。
皂甙是人参生物活性的物质基础，从其皂甙元母核结构上主要分为以下三大类：（1）以原人参三醇为母体的糖甙，以Rg1为代表，为人参的主要成分。
（2）以原人参二醇为母体的糖甙，以Rb1为代表，为西洋参的主要成分。
（3）以齐墩果醇酸为母体结构的五元环皂甙Ro。
2、人参皂甙的药理活性（1）对中枢神精系统的双向调节作用：人参能加强大脑皮质的兴奋过程和抑制过程，使兴奋和抑制二种过程达到平衡，使由于紧张造成紊乱的神经过程得以恢复，人参皂甙小剂量主要表现为对中枢的兴奋作用，大剂量则转为抑制作用。
从人参所含的有效成分分折、人参皂甙Rb类有中枢镇静作用Rg类有中枢兴奋作用。
（2）人参的适应原样作用：人参对物理的、化学的、生物的各种有害刺激有非特异性的抵抗能力，可以使紊乱的机能恢复正常、主要表现为对血压、肾上腺、甲状腺机能和血糖等方面的双向调节作用。
（3）对免疫功能的用作：人参能增强机体的免疫功能。
在临床上人参主要用于休克、冠心病、心律失常、贫血、白细胞减少症、充血性心力衰竭，还常用于慢性阻塞性肺病、糖尿病、肿瘤、血小板减少性紫癜、早衰、记忆力减退等辅助治疗。
3、Rg1的体内代谢早在1983年，日本学者Odani等在无菌大鼠灌胃实验中发现，原人参三醇型皂甙Rg1在胃肠道中的直接吸收率非常低。
同时研究了Rg1在大鼠的胃、大肠和盲肠中的代谢产物。
植物次生代谢产物的生物合成
植物次生代谢产物的生物合成植物次生代谢产物是指植物在非必需生理过程中生成的化合物，不同于植物的主要代谢产物。
它们具有丰富的化学结构和多样的生物活性，包括抗菌、抗氧化、抗肿瘤、消炎等多种药理活性，因此对于医药、农业和食品工业具有重要的应用价值。
植物次生代谢产物的生物合成是一个复杂而精密的过程，涉及多个酶、基因和调控网络的参与。
植物次生代谢产物的生物合成通常可分为三个主要步骤：底物合成、酶催化和调控。
首先，植物通过基本代谢途径合成底物（例如香豆素、异黄酮和萜类化合物等）。
底物合成途径多样，包括植物对外界环境的响应和信号传导。
接下来，底物通过特定的酶催化转化为次生代谢产物。
酶的作用是提高反应速率和选择性，并在产物合成过程中起到关键的催化作用。
最后，植物对次生代谢产物生物合成进行调控，以使其在正确的时间和空间表达，以满足植物的特定生理和生态需求。
底物合成是植物次生代谢产物生物合成的第一个关键步骤。
植物通过特定的酶和调控因子，将主要代谢途径产生的底物（例如糖、氨基酸和有机酸等）转化为次生代谢步骤所需的底物。
底物合成途径的多样性使得植物能够在不同环境条件下产生不同类型的次生代谢产物。
例如，植物受到外界捕食性昆虫的侵袭时，可以通过合成特定的化合物来抵御捕食者。
此外，植物还可以通过合成挥发性化合物来吸引传粉媒介，以促进花粉传播和繁殖。
酶催化是植物次生代谢产物生物合成的第二个关键步骤。
酶在植物次生代谢产物的生物合成中发挥着至关重要的作用。
酶能够加速底物到产物的转化速率，并保证特定的反应路径和产物结构。
植物次生代谢产物的酶通常属于多酶家族，具有复杂的结构和功能。
这些酶受到多种因素的调控，包括底物浓度、pH值、温度和环境胁迫等。
通过调节酶的活性和表达水平，植物能够实现对次生代谢产物合成的控制。
调控是植物次生代谢产物生物合成的第三个关键步骤。
植物通过调控基因表达和底物通路的调节，实现对次生代谢产物生物合成的控制。
调控机制主要包括转录因子、RNA干扰、DNA甲基化和组蛋白修饰等。
人参皂苷的微生物转化研究进展
和资源保护 的需要 。其中，人 参、三七和西洋参等 中药 材 具 有 非 常 重 要 的 医疗 和 保健 功 能 。现 代 研 究
发 现 ：部 分 高 生 物 活 性 的人 参 皂苷 在 药 材 中含 量 很 低 或 不 存 在 ，如 人 参 皂 苷 Ｒｇ 和 人 参 皂 苷 Ｒ ２ 成 ３ ｈ等 分 ， 传 统 的 炮 制 方 法 可 以提 高 这 些 人 参 皂 苷 的 含 量 ，但 其 含 量 仍 然 非 常低 。 因 此 ， 亟待 开 展 新 型 绿 色 环 保 生 产 工 艺 的 研 究 以提 高 这 些稀 有 人 参 皂 苷 的 转 化 率 和 中药 材 资 源 的 利 用 效 率 ，降低 稀 有 人 参 皂 苷 的 生产成 本 。 ２ 人参 皂苷 的 药理 学研 究 稀 有 人 参 皂 苷 类 成 分 在 临床 使 用 过 程 中 安全 有 效 ，药 理 作 用 明确 ，能 够 为 社 会 大众 所 接 受 ，具 有 极 高 药 用 价 值 和 应 用 前 景 。某 些 稀 有人 参 皂 苷对 于
参 属 多 年 生 草 本 植 物 的 干燥 根 ， 是传 统 名 贵 中药 ，
在 我 国和 东 亚 的 应 用 已有数 千 年 。现 代 药 理 学 和 临
床 医 学 研 究 表 明 ，人 参 可 以通 过 多种 通 路 ，对 人 体
的 中枢 神 经 系 统 、 心 血 管 系 统 、 呼 吸系 统 、血 液 及
摘 要 ：研究表 明人 参稀有皂苷具有很 强的生物活性，为获得稀有人 参皂苷的各种研究越来越 多，而生物转化法制备稀有 人参皂苷 已成 为一条重要途径 。本文对产稀有 人参皂苷微生物转化 的方法 最新研究进展进行 了简 要的综述，并简要展望 了人参 皂苷生物转化研究的前景 。 关键词： 人参稀有皂 苷； 中图分类号 ：Ｑ８９ １ 微生物转化 ； 二醇型人参皂苷； 三醇型人参皂苷 文章编号 ：１０ －７ １２ １）３０ ０ —５ ０ １８ ５ （０ ２０ —１４０
人参皂苷高效转化及系列新药创制关键技术与应用-概述说明以及解释
人参皂苷高效转化及系列新药创制关键技术与应用-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在这篇长文中，我们将探讨人参皂苷高效转化及系列新药创制的关键技术与应用。
人参皂苷是一种具有广泛生物活性的化合物，具有抗肿瘤、抗炎、抗氧化等多种药理作用。
然而，由于其复杂的结构和低含量，在传统的提取和转化方法中往往效率低下。
因此，研发高效转化技术成为了当前研究的热点。
本文首先介绍人参皂苷高效转化技术方面的研究进展。
其中，包括了两种不同的转化方法，分别是转化方法1和转化方法2。
通过对这些方法的研究和改进，我们可以提高人参皂苷的转化效率，从而提高其在医药领域的应用价值。
其次，本文还将重点探讨系列新药创制的关键技术。
其中，包括了抗肿瘤药物创制技术和心血管疾病药物创制技术。
通过对这些关键技术的研究和应用，我们可以开发出更多具有治疗肿瘤和心血管疾病的新药，为临床治疗提供更多有效的药物选择。
最后，本文将总结高效转化技术的重要性，并展望系列新药创制的前景。
高效转化技术的应用将大大提高人参皂苷在医药领域的应用潜力，有助于开发更多有效的药物。
同时，系列新药的创制将为患者提供更好的治疗选择，为医疗健康事业的发展带来巨大的推动力。
通过本文的研究，我们可以更深入地了解人参皂苷高效转化及系列新药创制的关键技术与应用，为相关领域的研究和应用提供重要参考。
同时，本文的研究成果也将为药物研发和临床治疗提供新的思路和方向，推动医学领域的进步与创新。
1.2 文章结构本文主要分为三个部分，即引言、正文和结论。
在引言部分，将对人参皂苷高效转化及系列新药创制的关键技术与应用进行概述，介绍这些领域的研究背景和意义。
同时，给出了本文的目的，即通过对人参皂苷高效转化技术和系列新药创制关键技术的研究和应用，探索新的药物创制途径，为药物研发和临床治疗提供新的思路和方法。
正文部分将详细介绍人参皂苷高效转化技术和系列新药创制关键技术。
其中，人参皂苷高效转化技术涉及到不同的转化方法，本文将分别介绍转化方法1和转化方法2，并讨论其优点、限制以及应用领域。
《M1真菌提高人参根、叶中皂苷类成分的含量及参与其生物转化的化学成分研究》
《M1真菌提高人参根、叶中皂苷类成分的含量及参与其生物转化的化学成分研究》一、引言人参作为一种重要的中药材，其药用价值主要源于其根、叶中丰富的皂苷类成分。
近年来，随着人们对中药材品质和药效的深入研究，如何提高人参中皂苷类成分的含量，以及其生物转化的化学成分成为了一个备受关注的研究课题。
本文将着重研究M1真菌在提高人参根、叶中皂苷类成分含量以及参与其生物转化方面的作用及化学成分研究。
二、M1真菌与人参皂苷的研究背景M1真菌作为一种具有生物活性的微生物，其在植物生长及药用成分的积累方面具有重要作用。
研究表明，M1真菌与多种植物共同生长时，能够显著提高植物中有效成分的含量。
因此，本文将探讨M1真菌对人参根、叶中皂苷类成分的影响及其作用机制。
三、实验方法本实验以人参为研究对象，采用M1真菌进行处理，并通过分析根、叶中皂苷类成分的含量变化及生物转化过程中的化学成分变化，探究M1真菌的作用机制。
具体实验方法如下：1. 实验材料：选取健康的人参植株，将其分为实验组和对照组。
实验组采用M1真菌进行处理，对照组则不进行任何处理。
2. 实验过程：将实验组和对照组的人参植株分别进行培养，定期采集根、叶样品。
通过化学分析方法测定样品中皂苷类成分的含量。
同时，对生物转化过程中的化学成分进行分离和鉴定。
3. 数据处理：对实验数据进行统计分析，比较实验组和对照组中皂苷类成分的含量差异，以及生物转化过程中的化学成分变化。
四、实验结果1. 皂苷类成分含量的变化：实验结果表明，经过M1真菌处理后，人参根、叶中皂苷类成分的含量显著提高。
其中，根部的皂苷类成分含量提高幅度更大。
2. 生物转化的化学成分变化：在生物转化过程中，M1真菌参与了多种化学成分的转化。
通过分离和鉴定，发现了一些新的化学成分，这些成分可能具有更高的生物活性或药用价值。
3. 数据分析：对实验数据进行统计分析，绘制柱状图、折线图等图表，直观地展示实验组和对照组之间的差异。
植物次生代谢物中天然产物的种类和生物合成途径的研究
植物次生代谢物中天然产物的种类和生物合成途径的研究植物产生的次生代谢物是植物生长发育中的非必需产物。
它们的种类非常丰富，包括生物碱、黄酮类、萜类化合物、苯丙素类等。
这些次生代谢物在植物的生长发育、抗病抗虫等方面都扮演着重要角色。
本文将介绍一些常见的植物次生代谢物以及它们的生物合成途径。
一、生物碱生物碱是植物产生的一类含氮的碱性化合物，具有广泛的生物活性，包括镇痛、镇静、抗肿瘤等。
常见的植物生物碱包括吗啡、可卡因、洛普拉敏等。
吗啡是最著名的一种生物碱。
吗啡的生物合成经历了多个步骤。
首先，酪氨酸被氧化酶催化转化为多巴。
多巴经过脱羧酶作用后生成多巴酸，然后由此进一步转化为肽酸。
肽酸与L-丝氨酸结合形成丝氨酸肽，丝氨酸肽与L-苯丙氨酸发生缩合反应形成黄嘌呤二肽。
黄嘌呤二肽被氧化成哌替啶，再经过甲基化形成吗啡。
二、黄酮类化合物黄酮类化合物是一类广泛存在于植物中的天然化合物，具有广泛的生物活性，包括抗氧化、抗炎、抗肿瘤等。
常见的黄酮类化合物包括类黄酮、异黄酮、花青素等。
其中，花青素是一类存在于花朵中的黄酮类化合物，具有艳丽的颜色，可以吸引昆虫传粉。
花青素的生物合成受到多个因素的调控，包括激素和环境因素。
花青素的合成需要多个酶的参与，其中最关键的是酪氨酸氨基转移酶。
酪氨酸氨基转移酶能够把酪氨酸转化为酪氨酸酰基，然后与类胡萝卜素偶联形成花青素。
三、萜类化合物萜类化合物是一类存在于植物中的天然有机化合物，具有非常广泛的生物活性，包括抗微生物、杀虫、抗肿瘤等。
常见的萜类化合物包括桂皮醛、二萜类、萜烯类等。
其中，麝香烯是一种天然的二萜类化合物，常见于一些植物的根、树皮和果实中。
麝香烯的生物合成经历了多个步骤。
首先，异戊烯二磷酸在异戊烯基转移酶的催化下转化为青烯酸，青烯酸经过氧化形成橙皮烯酸。
橙皮烯酸被还原形成莽草烷醇，随后经过多次氧化产生莽草酮，最后形成麝香烯。
四、苯丙素类化合物苯丙素类化合物是一类广泛存在于植物中的天然化合物，具有广泛的生物活性，包括抗氧化、抗肿瘤、抗炎等。
植物中次生代谢产物的生物合成途径
植物中次生代谢产物的生物合成途径植物是生命界中最为丰富和多样化的生物类群之一，与其复杂的体型和生物特性密切相关的是植物所产生的次生代谢产物。
这些次生代谢产物在植物生长发育以及与外界环境的互动中起到了重要的作用。
本文将探讨植物中次生代谢产物的生物合成途径。
植物的次生代谢产物包括了多种多样的化学物质，如生物碱、鞣质、芳香族化合物等。
这些化合物在植物生理活动中扮演了重要的角色，例如植物的抗逆性、防御机制、花色呈现等。
它们多数并非植物生长所必需，而是在特定的生物环境下产生，以适应植物所处的生态位。
第一类次生代谢产物是植物生物碱。
生物碱在植物体内具有显著的生物活性和药用价值。
典型的生物碱包括阿托品和吗啡等。
它们在植物中的合成主要是由多种酶催化下的化学反应所完成。
以喜马拉雅乌头为例，其产生的生物碱包括乌头碱、哌嗪和缬草乌头碱等。
这些生物碱的合成过程主要通过酶催化的各个步骤完成，其中主要涉及到的酶包括酮酸还原酶、羟基乙酰基辅酶A合成酶等。
第二类次生代谢产物是植物的鞣质。
鞣质在植物中广泛存在，其主要功能是增强植物细胞壁的强度和稳定性。
鞣质的生物合成途径主要是通过鞣质酸的生物合成途径完成。
以栲树为例，其合成鞣质的途径包括多个酶催化的反应步骤。
首先，苹果酸经过酶催化转化为苹果酸内酯，然后苹果酸内酯通过酶催化被转化为鞣质酸，最后鞣质酸与葡萄糖发生缩合反应形成鞣质。
第三类次生代谢产物是植物的芳香族化合物。
这类化合物在植物中具有明显的香气，并且广泛应用于香料、药物等领域。
典型的芳香族化合物包括香豆素和黄酮类物质等。
以百里香为例，其芳香族化合物主要是由苯丙素代谢途径合成的。
从苯丙氨酸出发，经过苯丙氨酸解氨酶催化生成肉桂酸，再通过肉桂酸合成酶的催化形成香豆素酸，最后通过酶催化生成香豆素。
综上所述，植物中次生代谢产物的生物合成途径是多样而复杂的。
不同的次生代谢产物具有不同的合成途径，这些途径受到多种酶的催化作用，通过一系列的化学反应来完成。
植物次生代谢产物的生物合成途径
植物次生代谢产物的生物合成途径植物次生代谢产物是植物在与外界环境进行交互时通过天然合成产生的一类化合物，不同于植物结构性代谢产物。
这些化合物在植物中常常扮演着重要的生理功能，如防御、保护、诱导等，对于植物的生长和发育具有重要的意义。
这篇文章将探讨植物次生代谢产物的生物合成途径。
植物次生代谢产物的生物合成途径是由一系列化合物合成酶和辅酶，结构域和负责调节的相关基因等共同作用的结果。
这些化合物包括类黄酮、生物碱以及苯酮、棕榈酰基、萜类等大量天然产物，这些有不同的合成途径。
类黄酮是植物次生代谢产物中最典型的一类，也是最广泛存在的一类次生代谢产物。
其中，花色素是类黄酮的重要代表。
花色素的合成途径是由苯丙烷途径提供的苯基化物来作为基础，最终花色素由花青苷合酶合成。
除此之外，花青苷在红头麻草等植物的果汁中也广泛地存在。
生物碱是另外一类重要的植物次生代谢产物，具有重要的药用价值，如喜马拉雅桂皮碱、樟脑等。
生物碱的产生与筠乐土鱼藤中的植物胆碱合成和番木蓝中的樟芥醇等酮类产生相关。
筠乐土鱼藤是一种广泛存在于太平洋和西方北美的花卉，成熟的种子中含有可使用的植物内源性胆碱，而这种胆碱可被水解为乙酰胆碱和胆缩酸乙酯。
同时，番木蓝中的樟芥醇等酮类也是产生生物碱的重要途径。
苯酮、棕榈酰基、萜类等化合物在植物的次生代谢过程中也扮演着非常重要的角色。
棕榈酰基和苯酮是有机酸的主要来源，同时也可以用于热等离子体黄嘌呤交换反应的去酰基化反应，常用于合成重要的生物碱。
萜类化合物是植物中最丰富的化合物之一，包括类似脂联素和类固醇的化合物。
这些化合物有很多重要的生物活性，如抗炎、抗肿瘤等作用。
总的来说，植物的次生代谢产物在生活中扮演着非常重要的角色，而这些化合物的合成途径则是由植物中特定的化合物合成酶和相关基因共同作用的结果。
通过对植物次生代谢产物的研究，我们可以更深入地了解植物生长、发育和与周围环境的交互。
同时，这些知识和应用也可以帮助人类更好地理解和利用植物资源，创造更加美好的生活。
天然产物化学复习题答案
天然产物化学复习题答案一、选择题1. 天然产物化学主要研究哪些领域的化合物？A. 有机合成B. 有机反应机理C. 植物、动物和微生物产生的具有生物活性的天然化合物D. 药物化学答案：C2. 下列哪项不是天然产物化学研究的内容？A. 天然产物的提取B. 天然产物的结构鉴定C. 天然产物的生物合成途径D. 合成化学答案：D3. 天然产物化学在药物开发中的作用是什么？A. 提供合成药物的原料B. 提供新药的先导化合物C. 作为药物的直接来源D. 所有以上选项答案：D二、填空题1. 天然产物化学中的“三素”指的是______、______和______。
答案：结构、生物合成、生物活性2. 植物次生代谢产物主要包括______、______和______。
答案：萜类、酚类、生物碱3. 某些天然产物具有抗癌活性，例如______和______。
答案：紫杉醇、喜树碱三、简答题1. 简述天然产物化学在现代药物研发中的重要性。
答案：天然产物化学在现代药物研发中的重要性体现在以下几个方面：首先，天然产物是新药发现的重要源泉，许多药物的先导化合物都来源于天然产物；其次，天然产物的结构多样性为药物设计提供了丰富的模板；再次，天然产物的生物活性为研究药物的作用机制提供了线索；最后，天然产物的生物合成途径为合成生物学和代谢工程提供了基础。
2. 描述天然产物的提取过程一般包括哪些步骤。
答案：天然产物的提取过程一般包括以下步骤：首先，选择合适的溶剂进行提取；其次，通过过滤或离心去除固体残渣；然后，通过浓缩、干燥等方法得到提取物；接着，可能需要进行色谱分离等纯化步骤以获得目标化合物；最后，通过结构鉴定确定化合物的结构。
四、论述题1. 论述天然产物化学在环境保护和生态平衡中的作用。
答案：天然产物化学在环境保护和生态平衡中的作用主要体现在以下几个方面：首先，通过研究天然产物，可以发现和开发具有生物防治功能的化合物，减少化学农药的使用，保护生态环境；其次，天然产物的生物合成途径研究有助于理解生态系统中物质循环和能量流动，促进生态平衡；再次，天然产物的提取和利用可以促进可持续农业和生物多样性保护；最后，天然产物化学的研究有助于发现和利用新的生物资源，为环境保护提供新的解决方案。
次生代谢过程和次生代谢产物名词解释
次生代谢过程和次生代谢产物名词解释1. 次生代谢过程是指植物或微生物在生长和发育过程中产生的化学物质的过程。
这些化学物质不是直接参与生长和发育，而是在植物或微生物适应环境、抵抗外界侵害、吸引传粉媒介等方面发挥作用。
次生代谢产物是指这些化学物质，它们具有抗菌、抗虫、抗氧化等生物活性。
2. 次生代谢过程包括多种类型的化学反应，如羟化、甲酰化、羟基化、甲基化等。
这些反应通常由特定的酶类催化，在特定的细胞器或细胞器之间进行。
次生代谢产物是由这些反应合成得到的化合物。
3. 次生代谢产物的名词解释包括抗生素、植物生物碱、植物酚类化合物、黄酮类化合物、前胡素、黄原酮、辣根碱等。
抗生素是一类由真菌或细菌产生的化合物，具有抑制其他微生物生长的活性。
植物生物碱是一类在植物体内合成的含氮碱性物质，具有抗虫、抗菌等生物活性。
植物酚类化合物是一类具有酚基的化合物，具有抗氧化、抗炎等生物活性。
黄酮类化合物是一类含有黄酮结构的化合物，具有抗氧化、抗癌等生物活性。
4. 次生代谢产物的应用包括医药、农药、食品、化妆品等多个领域。
抗生素被广泛用于治疗感染性疾病，如青霉素、红霉素、卡那霉素等。
植物生物碱则被用作农药，如烟碱、阿维菌素等。
植物酚类化合物和黄酮类化合物则被用于食品和化妆品中，如茶多酚、花青素等。
5. 次生代谢过程和次生代谢产物在生命科学领域占据重要地位，对生物学、医学、化学等学科有着重要的理论和应用意义。
随着对次生代谢过程和次生代谢产物的研究不断深入，对其生物合成途径、调控机制、生物活性、生物学功能等方面的认识也逐渐加深，为人类社会的健康、农业、工业等领域带来了巨大的科研和经济价值。
6. 次生代谢过程和次生代谢产物作为生命科学领域的重要内容，在人类生活中发挥着重要作用。
对次生代谢过程和次生代谢产物的深入研究有助于推动生物技术、医学、化工等领域的发展，对推动我国生命科学和生物技术事业的发展也具有重要的意义。
由于次生代谢产物在医药、农药、食品、化妆品等领域的广泛应用，对其生物合成途径、调控机制、生物活性、生物学功能等方面的研究也日益深入。
合成生物学中合成代谢物生物合成的应用与研究
合成生物学中合成代谢物生物合成的应用与研究合成生物学是一门新兴的交叉学科，它将生物学、工程学、化学等学科融合在一起，旨在利用安全高效的合成方式，通过模块化的构建和调控生物系统，从而实现人类对生命系统的精准控制和应用。
合成代谢物生物合成是合成生物学中的一个研究方向，它不仅可以为医药制品、食品添加剂、燃料和涂料等领域提供新的物质基础，同时也有助于了解深入探究细胞代谢、生理功能和遗传信息传递等生物学基本科学问题。
本文介绍一些最新的研究成果，概括总结合成代谢物生物合成在实际应用中的意义和前景。
1. 植物次生代谢产物的生物合成植物次生代谢产物是指不参与生长发育、营养代谢和细胞分裂的化合物，它们在植物适应环境、进行防卫和交流信息等方面发挥着非常重要的作用。
以前，科学家们一般采用从自然环境中开采这些物质的方法，但这种方法往往受到生物多样性和资源保护等方面的限制。
目前，借助于合成生物学的方法，人类可以通过改造生物代谢途径，控制植物次生代谢产物的合成和积累。
例如，科学家们利用合成生物学技术，使得烟草叶子产生能够抗菌和抗氧化的青蒿素，这是一种治疗疟疾的有效药物。
他们首先合成了完整的青蒿素生物合成途径，并将其插入到烟草叶子的染色体上。
经过缜密的调控，这种功能性营养物质的生产量得到了显著提高，可以达到满足大规模生产的条件。
类似的研究在其他植物上也进行了尝试，比如利用酿酒酵母合成米汤素，这是一种广泛用于抗菌和防腐等方面的活性物质。
2. 微生物代谢产物的合成合成生物学也为微生物代谢产物的合成提供了有力的方法。
相比于植物，微生物细胞比较容易进行改造，因此人们可以通过调控微生物代谢途径，重构代谢网络，实现与天然产物同样功能、甚至更好的合成结果。
在这方面，青黴菌是一个重要的研究对象，它可以合成一系列抗生素和抗肿瘤药物。
科学家们已经成功利用合成生物学技术，使得青黴素、链霉素和阿霉素等抗生素的生产得到了显著提高。
同时，合成代谢物的生物合成也为新型抗肿瘤药物的研发提供了新思路。
人参皂苷的提取分离方法研究进展
人参皂苷的提取分离方法研究进展人参皂苷是人参中的重要活性成分，具有抗肿瘤、抗氧化、抗炎等多种药理作用。
近年来，随着对人参皂苷研究的深入，其提取分离方法也得到了广泛。
本文对近年来人参皂苷的提取分离方法研究进展进行综述，总结各种方法的优缺点，并探讨人参皂苷提取分离方法的未来发展方向。
人参皂苷是一种由人参中提取的天然化合物，具有广泛的药理作用和生物活性。
随着人们对人参皂苷药理作用的不断发现，其提取分离方法也成为了研究的热点。
本文将对近年来人参皂苷的提取分离方法进行综述，旨在为相关研究提供参考和借鉴。
传统的人参皂苷提取分离方法主要包括溶剂萃取、沉淀、柱色谱等。
这些方法操作简单，适用于大规模生产，但分离效率较低，纯度不高，且有机溶剂的使用对环境造成了污染。
为了提高分离效率和纯度，人们不断探索新的提取分离方法。
这些方法主要包括超临界流体萃取、高速逆流色谱、分子印迹技术等。
超临界流体萃取：该方法具有高效、快速、节能等优点，适用于分离热敏性和易氧化性物质。
在人参皂苷的提取分离中，超临界流体萃取能够有效地提取和分离人参皂苷，但设备成本较高，需要进一步降低成本。
高速逆流色谱：该方法是一种高效的液相色谱技术，可用于分离制备高纯度的人参皂苷。
其优点是分离效率高、纯度高、速度快，但需要使用大量的有机溶剂，且操作难度较大。
分子印迹技术：该方法是一种新兴的分离技术，通过制备分子印迹聚合物特异性地吸附目标分子。
在人参皂苷的提取分离中，分子印迹技术具有高选择性和高吸附容量，能够实现目标分子的高效分离，但制备分子印迹聚合物较为复杂，需要进一步优化制备条件。
近年来，一些新的提取分离方法如双水相萃取、膜分离技术、离子液体等也逐渐应用于人参皂苷的提取分离。
这些方法有的能够简化操作流程，提高分离效率，有的则能够降低能耗和污染。
例如，双水相萃取技术利用两种水溶性聚合物在不同的浓度下可以实现人参皂苷的选择性萃取；膜分离技术则能够实现人参皂苷的分子级别分离，提高纯度和收率；离子液体则作为一种新型的溶剂，具有优异的溶解性和稳定性，能够有效地溶解和分离人参皂苷。
第八章 次生代谢产物的生物合成
第八章次生代谢产物的生物合成
第八章主要介绍了次生代谢产物的生物合成过程。
次生代谢产物是生物体在生长发育过程中产生的非必需化合物，包括各类生物活性物质，如抗生素、激素、色素等。
与基础代谢产物不同，次生代谢产物的合成受到内外环境的影响，并且与生物体的适应性和竞争性有关。
次生代谢产物的生物合成过程通常包括以下几个步骤：
1. 基因调控：次生代谢产物的生物合成通常是由一系列酶催化的反应组成的，这些酶的存在和活性往往是由基因表达调控的。
因此，基因调控是次生代谢产物生物合成的关键步骤。
2. 底物供应：次生代谢产物的生物合成需要适当的底物供应。
这些底物通常是常见的基础代谢产物，如糖类、氨基酸等。
底物供应的充分与否直接影响了次生代谢产物的合成量和质量。
3. 酶催化反应：次生代谢物的生物合成是由一系列酶催化的反应组成的，每个反应都由相应的酶催化。
酶的选择性和催化效率直接影响了产物的合成速率和产率。
4. 产物转化与修饰：次生代谢产物的生物合成通常不止一步反
应，往往需要经过一系列的转化和修饰才能得到最终的产物。
这些转化和修饰过程通常由多个酶催化的反应组成。
5. 终产物产量调节：次生代谢产物的生物合成通常需要在适当的条件下进行，以保证产物的最大产量和质量。
细胞对终产物的浓度和反馈作用能够调节产物产量。
通过了解次生代谢产物的生物合成过程，可以更好地理解和利用这些生物活性物质。
对于抗生素等药物的开发和生产，更好地理解次生代谢产物的生物合成过程也十分重要。
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作为原初供体， 经过甲羟戊酸（ Ｍ ｅ ｖ ａ ｌ ｏ ｎ ａ ｔ ｅ ） 中间物合成 异戊 烯 焦 磷 酸 （ Ｉ Ｐ Ｐ ）和 二 甲 基 烯 丙 基 焦 磷 酸 （ Ｄ Ｍ Ａ Ｐ Ｐ ） ； （ ２ ）通过烯丙基转移酶（ ｐ ｒ ｅ ｎ ｙ ｌ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ａ ｓ ｅ ） 和萜类环化酶的催化合成 ２ ，３ 氧化鲨烯； （ ３ ）２ ，３ 氧 化鲨烯依次经过环化、 羟基化、 糖基化对三萜碳环骨架 进行复杂修饰， 最终形成达玛烷型和齐墩果酸型人参 皂苷。 １ ． １ Ｉ Ｐ Ｐ和 Ｄ ＭＡ Ｐ Ｐ的合成 首先两分子乙酰辅酶 Ａ在乙酰辅酶 Ａ酰基转移酶 （ Ａ Ａ Ｃ Ｔ ） 催化下缩合生成乙酰乙酰辅酶 Ａ （ ａ ｃ ｅ ｔ ｏ ａ ｃ ｅ ｔ ｙ ｌ Ｃ ｏ Ａ ） ， 随后在 Ｈ Ｍ Ｇ Ｃ ｏ Ａ合成酶（ Ｈ Ｍ Ｇ Ｓ ） 化下继续与一 分子乙酰辅酶 Ａ缩合形成 ３ 羟基 ３ 甲基戊二酰辅酶 Ａ
［ ４ ］ ４形成活性异构体二甲基烯丙基焦磷酸（ Ｄ Ｍ Ａ Ｐ Ｐ ） 。
１ 人参皂苷的生物合成途径
作为植物萜类化合物， 人参皂苷生物合成途径一 般可划分为三个阶段： （ １ ）以糖酵解产物乙酰辅酶 Ａ
收稿日期： ２ ０ ０ ９ ０ ６ ０ ８ 修回日期： ２ ０ ０ ９ ０ ８ ０ ７ ３ ０ ８ ７ ３ ４ ５ ９ ） 资助项目 国家自然科学基金（ 电子信箱： ｓ ｌ ｃ ｈ ｅ ｎ ＠ｉ ｍ ｐ ｌ ａ ｄ ． ａ ｃ ． ｃ ｎ 通讯作者，
的不同， 人参皂苷有达玛烷型（ ｄ ａ ｍ ｍ ａ ｒ ａ ｎ ｅｔ ｙ ｐ ｅ ） 和齐墩 果酸型（ ｏ ｌ ｅ ａ ｎ ａ ｎ ｅｔ ｙ ｐ ｅ ） 两类， 前者在含量和结构多样性 上均超过后者。图 ３显示了目前较为接受的人参皂苷
１ ０ ４
中国生物工程杂志 Ｃ ｈ ｉ ｎ ａＢ ｉ ｏ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
［ ９ ， １ １～ １ ３ ］ 成达玛烯二醇（ ｄ ａ ｍ ｍ ａ ｒ ｅ ｎ ｅ ｄ ｉ ｏ ｌ ） 。达玛烯二醇在
。环氧角鲨烯环化酶构成多基因家族， 由环氧角
［ ５ ， １ ０ ］
０ ０多种不同骨架的三萜化合物， 不 鲨烯环化可产生 １ 同三萜化合物具有不同立体构型的选择 。作为主
式构型， 而人 要代谢产物的植物甾醇为“ 椅 －船 －椅”
Ｇ Ｐ Ｐ ） ； Ｇ Ｐ Ｐ与第二个 Ｉ Ｐ Ｐ在法呢基焦磷酸 儿基焦磷酸（ 合成 酶 （ Ｆ Ｐ Ｐ Ｓ ） 作用下缩合生成 Ｃ １ ５法 呢 基 焦 磷 酸 （ Ｆ Ｐ Ｐ ） ； Ｆ Ｐ Ｐ与第三个 Ｉ Ｐ Ｐ缩合生成 Ｃ ２ ０? 牛儿基 ? 牛
［ ４ ］ 儿基焦磷酸（ Ｇ Ｇ Ｐ Ｐ ） 。两分子 Ｆ Ｐ Ｐ头 －头还原偶联
２＋ （ Ｈ Ｍ Ｇ Ｃ ｏ Ａ ） ， 上述反应需要 Ｆ ｅ 和质体醌（ ｑ ｕ ｉ ｎ ｏ ｎ ｅ ） 的 ３ ］ 协助完成 ［ （ 图１ ） 。在 Ｎ Ａ Ｄ Ｐ Ｈ 的协助下， ３ 羟基 ３ 甲
４ ０余种， 然而作为人参皂苷的主要来源， 人参、 西洋参 １ ５年的生长栽培阶段， 生产上由于连作障碍 需要 ４～ 和病虫害的困扰， 其品质及其生长环境受到严重限制； 同时， 具有独特药理活性的人参皂苷含量稀少， 如Ｒ ｇ ３ 、 Ｒ ｂ ２ 、 Ｒ ｈ ２等抗癌成分含量甚微
图２ 从 Ｉ Ｐ Ｐ到 ２ ， ３ 氧化鲨烯的合成途径 Ｆ ｉ ｇ ． ２ Ｂ ｉ ｏ ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ ｐ ａ ｔ ｈ ｗ ａ ｙｆ ｒ ｏ ｍＩ Ｐ Ｐｔ ｏ２ ， ３ ｏ ｘ ｉ ｄ ｏ ｓ ｑ ｕ ａ ｌ ｅ ｎ ｅ
１ ． ３ 达玛烷型和齐墩果酸型人参皂苷的合成途径 ２ ， ３ 氧化鲨烯的环化是三萜皂苷与甾醇生物合成 Ｏ Ｓ Ｃ ｓ ） 催 的分 支 点， 这一步由环氧角鲨烯环化酶（ 化
摘要 人参皂苷属于植物三萜皂苷类化合物， 是传统名贵药材人参和西洋参的主要活性成分， 具 ， 有抗炎、 抗氧化作用， 还有广泛的抗肿瘤作用。人参皂苷与植物甾醇共享前期代谢途径， 通过 ２ ３ 氧化鲨烯环化步骤进入三萜代谢分支途径， 在三萜碳环骨架复杂修饰的基础上形成人参皂苷。 综述了近年人参皂苷生物合成途径及关键酶基因研究的最新进展， 揭示了人参皂苷生物合成的 基本途径， 对途径中关键酶的基因进行了综述， 并结合次生代谢工程技术，探讨了该技术在人参 皂苷生物合成中的应用前景。 关键词 人参皂苷 生物合成 关键酶 代谢工程
（ ｄ ａ ｓ ｈ ｅ ｄｌ ｉ ｎ ｅ ｓ ｒ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄｐ ａ ｔ ｈ ｗ ａ ｙ ）
２ 人参皂苷生物合成途径中的关键酶
人参皂苷生物合成途径中约包括 ２ ０余步连续的 酶促反应， 其中关键酶有 ３ 羟基 ３ 甲基戊二酰辅酶 Ａ 还原酶（ Ｈ Ｍ Ｇ Ｒ ） ， 法呢基焦磷酸合成酶（ Ｆ Ｐ Ｐ Ｓ ） ， 角鲨烯 合成酶（ Ｓ Ｓ ） ， 鲨烯环氧酶（ Ｓ Ｅ ） ， 达玛烷合酶（ Ｄ Ｓ ） ， 香 β Ａ Ｓ ） ， Ｐ ４ ５ ０和糖基转移酶（ Ｇ Ｔ ） 。关键 树酯合成酶（ β 酶基因的研究近年也有陆续的报道。罗志勇等
基戊二酰辅酶 Ａ还原酶（ Ｈ Ｍ Ｇ Ｒ ） 催化 Ｈ Ｍ Ｇ Ｃ ｏ Ａ生成 ６碳 中 间 体 甲 羟 戊 酸 （ ｍ ｅ ｖ ａ ｌ ｏ ｎ ａ ｔ ｅ ， Ｍ Ｖ Ａ ） ， 这一步是 Ｍ Ｖ Ａ途径中的第一个关键步骤。在 Ａ Ｔ Ｐ的存在下， 甲 羟戊酸激酶（ Ｍ Ｖ Ｋ ） 和磷酸甲羟戊酸激酶（ Ｐ Ｍ Ｋ ） 依次 催化 Ｍ Ｖ Ａ生 成 磷 酸 甲 羟 戊 酸 （ ｍ ｅ ｖ ａ ｌ ｏ ｎ ａ ｔ ｅｐ ｈ ｏ ｓ ｐ ｈ ａ ｔ ｅ ， Ｍ Ｖ Ａ Ｐ ） 和焦磷酸甲羟戊酸（ ｍ ｅ ｖ ａ ｌ ｏ ｎ ａ ｔ ｅｄ ｉ ｐ ｈ ｏ ｓ ｐ ｈ ａ ｔ ｅ ， Ｍ Ｖ Ａ Ｐ Ｐ ） 。焦 磷 酸 甲 羟 戊 酸 脱 羧 酶 （ Ｍ Ｖ Ｄ）催 化 Ｍ Ｖ Ａ Ｐ Ｐ脱羧形成异戊烯焦磷酸（ Ｉ Ｐ Ｐ ） ， 然后在异戊烯 焦磷酸异构酶（ Ｉ Ｄ Ｉ ） 的催化下， 将Ｃ ２的质子转移到 Ｃ
中图分类号 Ｑ ８ １ ９ 人参皂苷（ ｇ ｉ ｎ ｓ ｅ ｎ ｏ ｓ ｉ ｄ ｅ ） 是五加科（ Ａ ｒ ａ ｌ ｉ ａ ｃ ｅ ａ ｅ ） 植物 人参（ Ｐ ａ ｎ ａ ｘ ｇ ｉ ｎ ｓ ｅ ｎ ｇ ） 和西洋参（ Ｐ ａ ｎ ａ ｘ ｑ ｕ ｉ ｎ ｑ ｕ ｅ ｆ ｏ ｌ ｉ ｕ ｍ ） 的
［ ２ ］ຫໍສະໝຸດ 。近年来， 植物次生代谢工程发展迅速， 应用分子生物学和基因工程方法， 在微生物中重建药用次生代谢物生物合成途径已有初 步的研究和实践。随着三萜皂苷生物合成途径及其关 键酶的研究不断取得进展， 为通过次生代谢工程手段 生产稀有人参皂苷奠定了基础。深入揭示人参皂苷的 生物合成途径， 构建适宜的微生物表达体系， 对大规模工 业化生产人参皂苷具有重要意义， 鉴于缺乏相关报道， 本 文综述了人参皂苷生物合成途径及其关键酶基因研究的 最新进展， 并探讨了人参皂苷生物合成的前景。
［ １ ５ ］
合成的调控作用。通过构建转基因人参不定根来上调 Ｓ Ｓ ） 基因的表达， 结果所有的下游基因表 鲨烯合成酶（ 达都得到了上调。本实验室采用以转录组分析为主的 方法已成功克隆了西洋参和人参中 ３ 羟基 ３ 甲基戊二 法呢基焦磷酸合成酶、 鲨烯合成酶、 酰辅酶 Ａ还原酶、 鲨烯环氧酶、 达玛烷合成酶、 香树酯合成酶以及 Ｐ ４ ５ ０ β 和糖基转移酶的候选基因， 并且建立了基因表达与鉴 定体系， 相关基因的鉴定与外源表达正在进行中， 为阐 明人参皂苷合成酶的 基 因 表 达 与 调 控 机 制 奠 定 了 基
２ ０ ０ ９ ， ２ ９ （ １ ０ ）
吴 琼 等： 人参皂苷生物合成和次生代谢工程
１ ０ ３
图１ 甲羟戊酸途径中 Ｉ Ｐ Ｐ和 Ｄ ＭＡ Ｐ Ｐ的生物合成 Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｂ ｉ ｏ ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｉ Ｐ Ｐａ ｎ ｄＤ ＭＡ Ｐ Ｐｉ ｎｍｅ ｖ ａ ｌ ｏ ｎ ａ ｔ ｅｐ ａ ｔ ｈ ｗ ａ ｙ
中国生物工程杂志 Ｃ ｈ ｉ ｎ ａＢ ｉ ｏ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， ２ ０ ０ ９ ， ２ ９ （ １ ０ ） ： １ ０ ２～ １ ０ ８
人参皂苷生物合成和次生代谢工程
吴 琼 周应群 孙 超 陈士林 （ 中国医学科学院 ／ 北京协和医学院药用植物研究所 北京 １ ０ ０ ０ １ ９ ３ ）
［ ７～ ９ ］
香树酯合成酶（ Ａ Ｓ ， ａ ｍ ｙ ｒ ｉ ｎ 生物 合 成 途 径， β β β ， Ｅ Ｃ５ ． ４ ． ９ ９ ． ） 催化 ２ ， ３ 氧化鲨烯生成齐墩果 ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ａ ｓ ｅ 酸型皂苷（ ｇ ｉ ｎ ｓ ｅ ｎ ｏ ｓ ｉ ｄ ｅＲ ） 苷元—β 香树酯（ ａ ｍ ｙ ｒ ｉ ｎ ） ， β ｏ 并进一步在糖基转移酶（ Ｇ ｌ ｙ ｃ ｏ ｓ ｙ ｌ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ａ ｓ ｅ ） 的作用下 生成人参皂苷 Ｒ ； ２ ，３ 氧化鲨烯在达玛 烷 合 酶 （ Ｄ Ｓ ， ｏ Ｄ ａ ｍ ｍ ａ ｒ ｅ ｎ ｅ ｄ ｉ ｏ ｌ Ｉ Ｉ ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ａ ｓ ｅ ，Ｅ Ｃ４ ． ２ ． １ ． Ｂ ２ ） 的催化下生
８ ］ 参皂苷为“ 椅－ 椅－ 椅” 式构型 ［ 。根据三萜苷元骨架
４ ５ ０单加氧酶的催化下形成达玛烷型皂苷 细胞色素 Ｐ 三萜苷元—原人参二醇（ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｐ ａ ｎ ａ ｘ ａ ｄ ｉ ｏ ｌ ） ， 原人参二醇 在 Ｐ ４ ５ ０ 的 催 化 下 转 变 为 原 人 参 三 醇 （ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｐ ａ ｎ ａ ｘ ａ ｔ ｒ ｉ ｏ ｌ ） 。因此， 推测至少有两个 Ｐ ４ ５ ０参 与
Ｖ ｏ ｌ ． ２ ９Ｎ ｏ ． １ ０２ ０ ０ ９
达玛烷型皂苷的苷元形成。在糖基转移酶的作用下， 一个或几个单糖添加到原人参二醇和原人参三醇苷元 上， 形成不同种类的达玛烷型人参皂苷