第一章 总论 - 生物合成
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2）人类赖以生存的物质基础。
2.二次代谢产物：由一次代谢产物代谢所 生成的物质，次生代谢是植物特有的代谢方 式，次生成分是植物来源天然药物的主要有 效成分。 作用： 1） 维持植物的特性与特征；
2）重要的药物资源。
二、天然化合物的主要生物合成途径
醋酸-丙二酸途径（AA-MA） 脂肪酸类、酚类、蒽醌类 甲戊二羟酸途径（MVA） 萜类、甾体类 桂皮酸途径和莽草酸途径 具有C6-C3骨架的化合物
丙二酸单酰辅酶A 小分子有机酸 MVA
赤藓糖-4-磷酸 莽草酸
芳族氨基酸
核糖 核酸
脂肪酸 酚类 蒽醌
脂质
脂族氨基酸
萜类 甾体类
肽类 蛋白质
桂皮酸
生物碱
苯丙素类 木脂素 木质素 黄酮类
一、基本概念
1.一次代谢产物：糖、蛋白质、脂质、核酸 等对植物机体生命活动来说不可缺少的物质。 也叫营养成分。 作用： 1）植物的营养物质；
H
Leabharlann Baidu
OO
O O
H
O
青蒿素 Qinghaosu 黄花蒿 Artemisia annua L.
抗恶性疟疾
对天然化合物结构分类，结构推测；植 物化学分类学；仿生合成及组织培养等有 指导意义。
了解目的物质的生物合成途径，在植物 组织培养中有意“喂养”关键的前体物质， 可以大大提高目的物质的收率。
CH3COO O OH
第二阶段：结构鉴定以化学方法为主 氧化、还原等降解反应——推导结构 碎片合成、全合成————证明结构
第三阶段：生源合成途径、本质的揭示 生源前体的识别：萜类——MVA；生物碱——AA 生源合成本质的揭示：生物细胞内多步酶促反应
有机反应理论来解释机制
例：青蒿素 抗疟疾作用，具有过氧化结构 的倍半萜类化合物。 在水和油中溶解度都不好， 将青蒿素结构中的羰基还原成羟基，在制备成水 溶性的青蒿琥珀单酯钠和油溶性的蒿甲醚，就解 决了问题。
CH2COSCoA
CH3
O COSCoA
O
O
H3C O
O
O
CH3 COOH
HO
OH
CH3 COOH
CH3CH2CH2COSCoA CH3COSCoA
SCoA O
HO
OH
CH3CH2CH2CO
CH2COSCoA
O OO COSCoA
O OO
OH O OH COOH
OH O OH COOH
CH3CH2 CH2CH2
3.桂皮酸途径和莽草酸途径 该途径由苯丙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、木质体类。
莽草酸通过苯丙氨酸生成桂皮酸，是桂 皮酸的前体物质，所以过去一直把桂皮酸 途径命名为莽草酸途径。
4.氨基酸途径（AA）： 该途径是氨基酸脱羧为胺类，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 分由该途径生成。
O CH2COOH
CH3 HO
CH3 HO
CH3
O
脂肪酸类生物合成途径
苯酚、苯醌、蒽酮和蒽醌类生物合成途径
2.甲戊二羟酸途径（MVA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：焦磷酸二甲稀丙酯 （DAPP）、焦磷酸异戊稀酯（IPP）等异戊稀 基单位，经过相互连接及氧化、还原、脱羧、 环合或重排等反应，最后生成具有C5单位的化 合物，如萜类及甾体化合物。
H
H
HH
O O OH
HO OCOCH3
OH
OCO
NHCO
Taxol 紫杉醇 太平洋红豆杉 Taxus brevifolia树皮
治疗肺癌、卵巢癌、乳腺癌
5.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 常见的复合生成途径有以下几种： 1、醋酸-丙二酸-莽草酸途径 2、醋酸-丙二酸-甲戊二羟酸途径 3、氨基酸-甲戊二羟酸途径 4、氨基酸-醋酸-丙二酸途径 5、氨基酸-莽草酸途径
三、生物合成途径的意义
第一阶段：以化学成分的发现和分离为主 1806，阿片——————吗啡（morphine） 1820，金鸡纳树皮———奎宁 (quinine) 1828, 烟草——————烟碱（nicotine） 1885，麻黄——————麻黄碱（ephedrine） 吐根碱、士的宁、小檗碱，阿托品、可卡因等
氨基酸途径(AA) 复合途径
生物碱类 甾体生物碱、黄酮木质素
1.醋酸-丙二酸途径（AA-MA途径）
脂肪酸类、酚类、蒽酮类等由此途径生成。
CH3COSCoA 乙酰辅酶A
CO2 COOH CH2COSCoA
丙二酸单酰辅酶A
CO2 [缩合] CH3COCH2COSCoA
[还原]
CH3COSCoA COOH
天然药物化学
Nature Medicinal chemistry
第一章 总论
第一节 绪论 第二节 生物合成 第三节 提取分离方法 第四节 结构研究方法
HO
O N
HO
Morphine 吗啡 罂粟(Papaver Somniferum L.)果实
止痛，麻醉
OH OH
HO
O
r ut inos e OH O
Rutin 芦丁 （槐花R米utiSnop芦ho丁ra japonica 的花蕾中 （槐花 降S低o血ph管o脆ra性ja、po防n高ica血的压花和蕾） 降低动 脉血硬管化脆的性治．疗防辅高助血药压和
动脉硬化的辅助治疗
CO2 H2O
光合作用
糖 糖代谢
ATP NADPH
丙酮酸 磷酸烯醇丙酮酸
乙酰辅酶A 三羧酸循环
2.二次代谢产物：由一次代谢产物代谢所 生成的物质，次生代谢是植物特有的代谢方 式，次生成分是植物来源天然药物的主要有 效成分。 作用： 1） 维持植物的特性与特征；
2）重要的药物资源。
二、天然化合物的主要生物合成途径
醋酸-丙二酸途径（AA-MA） 脂肪酸类、酚类、蒽醌类 甲戊二羟酸途径（MVA） 萜类、甾体类 桂皮酸途径和莽草酸途径 具有C6-C3骨架的化合物
丙二酸单酰辅酶A 小分子有机酸 MVA
赤藓糖-4-磷酸 莽草酸
芳族氨基酸
核糖 核酸
脂肪酸 酚类 蒽醌
脂质
脂族氨基酸
萜类 甾体类
肽类 蛋白质
桂皮酸
生物碱
苯丙素类 木脂素 木质素 黄酮类
一、基本概念
1.一次代谢产物：糖、蛋白质、脂质、核酸 等对植物机体生命活动来说不可缺少的物质。 也叫营养成分。 作用： 1）植物的营养物质；
H
Leabharlann Baidu
OO
O O
H
O
青蒿素 Qinghaosu 黄花蒿 Artemisia annua L.
抗恶性疟疾
对天然化合物结构分类，结构推测；植 物化学分类学；仿生合成及组织培养等有 指导意义。
了解目的物质的生物合成途径，在植物 组织培养中有意“喂养”关键的前体物质， 可以大大提高目的物质的收率。
CH3COO O OH
第二阶段：结构鉴定以化学方法为主 氧化、还原等降解反应——推导结构 碎片合成、全合成————证明结构
第三阶段：生源合成途径、本质的揭示 生源前体的识别：萜类——MVA；生物碱——AA 生源合成本质的揭示：生物细胞内多步酶促反应
有机反应理论来解释机制
例：青蒿素 抗疟疾作用，具有过氧化结构 的倍半萜类化合物。 在水和油中溶解度都不好， 将青蒿素结构中的羰基还原成羟基，在制备成水 溶性的青蒿琥珀单酯钠和油溶性的蒿甲醚，就解 决了问题。
CH2COSCoA
CH3
O COSCoA
O
O
H3C O
O
O
CH3 COOH
HO
OH
CH3 COOH
CH3CH2CH2COSCoA CH3COSCoA
SCoA O
HO
OH
CH3CH2CH2CO
CH2COSCoA
O OO COSCoA
O OO
OH O OH COOH
OH O OH COOH
CH3CH2 CH2CH2
3.桂皮酸途径和莽草酸途径 该途径由苯丙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、木质体类。
莽草酸通过苯丙氨酸生成桂皮酸，是桂 皮酸的前体物质，所以过去一直把桂皮酸 途径命名为莽草酸途径。
4.氨基酸途径（AA）： 该途径是氨基酸脱羧为胺类，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 分由该途径生成。
O CH2COOH
CH3 HO
CH3 HO
CH3
O
脂肪酸类生物合成途径
苯酚、苯醌、蒽酮和蒽醌类生物合成途径
2.甲戊二羟酸途径（MVA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：焦磷酸二甲稀丙酯 （DAPP）、焦磷酸异戊稀酯（IPP）等异戊稀 基单位，经过相互连接及氧化、还原、脱羧、 环合或重排等反应，最后生成具有C5单位的化 合物，如萜类及甾体化合物。
H
H
HH
O O OH
HO OCOCH3
OH
OCO
NHCO
Taxol 紫杉醇 太平洋红豆杉 Taxus brevifolia树皮
治疗肺癌、卵巢癌、乳腺癌
5.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 常见的复合生成途径有以下几种： 1、醋酸-丙二酸-莽草酸途径 2、醋酸-丙二酸-甲戊二羟酸途径 3、氨基酸-甲戊二羟酸途径 4、氨基酸-醋酸-丙二酸途径 5、氨基酸-莽草酸途径
三、生物合成途径的意义
第一阶段：以化学成分的发现和分离为主 1806，阿片——————吗啡（morphine） 1820，金鸡纳树皮———奎宁 (quinine) 1828, 烟草——————烟碱（nicotine） 1885，麻黄——————麻黄碱（ephedrine） 吐根碱、士的宁、小檗碱，阿托品、可卡因等
氨基酸途径(AA) 复合途径
生物碱类 甾体生物碱、黄酮木质素
1.醋酸-丙二酸途径（AA-MA途径）
脂肪酸类、酚类、蒽酮类等由此途径生成。
CH3COSCoA 乙酰辅酶A
CO2 COOH CH2COSCoA
丙二酸单酰辅酶A
CO2 [缩合] CH3COCH2COSCoA
[还原]
CH3COSCoA COOH
天然药物化学
Nature Medicinal chemistry
第一章 总论
第一节 绪论 第二节 生物合成 第三节 提取分离方法 第四节 结构研究方法
HO
O N
HO
Morphine 吗啡 罂粟(Papaver Somniferum L.)果实
止痛，麻醉
OH OH
HO
O
r ut inos e OH O
Rutin 芦丁 （槐花R米utiSnop芦ho丁ra japonica 的花蕾中 （槐花 降S低o血ph管o脆ra性ja、po防n高ica血的压花和蕾） 降低动 脉血硬管化脆的性治．疗防辅高助血药压和
动脉硬化的辅助治疗
CO2 H2O
光合作用
糖 糖代谢
ATP NADPH
丙酮酸 磷酸烯醇丙酮酸
乙酰辅酶A 三羧酸循环