第2章天然药物活性成分的生物合成解析

R
20 17 16
C
8 7
13 D 14 15
A
3
B
(九)生物碱
4 3 5 6
O N
7 8
MeO N
2 1 13
O
+ OH MeO OMe
N OMe OMe
9 12 11 10
OMe
原小檗碱
小檗碱
延胡索乙素
(十) 鞣质
单宁或鞣酸
OH HO O OH OH
OH HO O OH OH OH
OH
(+)儿茶素
绿色植物含有叶绿素，光合作用将
/ 叶绿素 CO 2 H 2 O h 葡萄糖 O 2
葡萄糖代谢
乙酰辅酶Ａ
莽草酸
醋酸-丙二酸 途径：AA MA
甲戊二羟酸 途径：MVA 甲戊二羟酸
桂皮酸 途径
氨基酸 途径
脂肪酸 酚类
醌类
焦磷酸二甲烯丙酯 萜类、三萜、 甾体
苯丙氨酸 （酪氨酸） 苯丙素类、 黄酮 鞣质类
伞形花内酯
(五) 黄酮类化合物
8 7 6 5 4 3 6' 5' 1 2' 2 1' 3' 4'
O
O
(六) 萜类和挥发油
O HO O
OH
OH
HO H CH2 OH
薄荷醇
龙脑
穿心莲内酯
(七) 三萜类化合物
三萜皂苷 酸性皂苷
R2O HO
12
H
20
R1 O
(八) 甾体类化合物
12 11 19 1 2 10 5 4 6 9 18
D-甘露糖
D-半乳糖
例如：糖 + 苷元 苷 (明显的生理活性)
(二)有机酸类 有机酸类 （Organic acids）是分子结构中含有羧基（一COOH）的化合物。在中 草药的叶、根、特别是果实中广泛分布，如乌梅、覆盆子等。常见的植物中的有机 酸有脂肪族的一元、二元、多元羧酸如酒石酸、草酸、苹果酸、枸椽酸、抗坏血酸 （即维生素C）等，亦有芳香族有机酸如苯甲酸、水杨酸、咖啡酸（Caffelc acid）等。 除少数以游离状态存在外，一般都与钾、钠、钙等结合成盐，有些与生物碱类结合 成盐。脂肪酸多与甘油结合成酯或与高级醇结合成蜡。有的有机酸是挥发油与树脂 的组成成分。
甲戊二羟酸（MVA） HOOC
2ATP OH
2ADP ADP O P2O5H2 O P2O5H2 CO2 ATP HOOC HO O P2O5H2
焦磷酸二甲烯丙酯
焦磷酸异戊烯酯
甲戊二羟酸-5-焦磷酸
甲 戊 二 羟 酸 途 径
（三）莽草酸途径（shikimic acid pathway）
该途径合成具有C6-C3骨架的苯丙素类、香豆素类、木质素类、 黄酮类、木脂体类。 莽草酸通过苯丙氨酸经脱氨酶作用生成桂皮酸，是桂皮酸的前 体物质，同时又是酪氨酸、色氨酸等芳香酸类的前体，它们与生 物碱的生物合成也密切相关。
-
——
酚 类 生 物 合 成
乙 酸 丙 二 酸 途 径
——
蒽 醌 类 生 物 合 成
乙 酸 丙 二 酸 途 径
——
（二）甲戊二羟酸途径（mevalonic acid pathway, MVA途径）和脱 氧木酮糖磷酸酯途径（deoxyxylulose-5-P pathway, DXP途径）
这两条途径合成萜类及甾体化合物（动物体内缺乏脱氧木酮 糖磷酸酯，仅利用MVA途径）。 MVA途径由乙酰辅酶A生成甲戊二羟酸（MVA），在ATP作用 下，再进一步生成焦磷酸二甲烯丙酯（DMAPP）、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 （异戊烯基）单位的 化合物： O
H+/O H
油
脂
酸性物质 芳香族 生物碱 N 族 甾 族
苯丙素类 黄酮 类 醌 类 鞣 质
香豆素类 木脂素类 木质素类
二次代谢 产 物
非苷类 （苷元） + 糖
碱性物质
植物甾醇 强 心 苷 皂 苷
中性物质
挥发油
脂肪族 萜 类 芳香酚类
萜
类
单 萜 倍 半 萜 二 萜 二倍半萜 三 萜 多 萜
二、天然药物化学成分
COOH COOH H NH2 HO OH OH COOH O O
莽草酸
苯丙氨酸
桂皮酸
香豆素
桂 皮 酸 途 径
（四）氨基酸途径（amino acid pathway）
大多数生物碱类成分由此途径生成。 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。
第二章 天然药物活性成分的生 物合成
第一节 天然药物活性成分 一、 初生代谢和次生代谢
生物合成
一次代谢
糖、蛋白质、脂质、核酸
二次代谢/次生代谢
生物碱、黄酮、皂苷、蒽醌等
一次代谢过程：对维持植物生命活动来说是不可缺 少的过程，且几乎存在于所有的绿色植物中。 一次代谢产物：指糖、蛋白质、脂质、核酸等。
生物碱
二、生物合成途径
（一）乙酸-丙二酸途径（acetate-malonate pathway, AA-MA途径）
这一途径主要生成脂肪酸类、酚类、醌类等化合物。 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：
脂 肪 酸 生 物 合 成
乙 酸 丙 二 酸 途 径
鞣质 糖类 有机酸 三萜皂苷
甾体类
分类
醌类 生物碱
苯丙素类
萜类和挥发油
黄酮类
(一) 糖类
Carbohydrates，是多羟基醛或多羟基酮及其衍生物、聚合物的总称。 单糖 低聚糖 多糖
OH O H,OH OH HO OH HO OH OH O OH HO H,OH HO OH OH O H,OH
D-葡萄糖
• 作用： 1）植物的营养物质；
2）人类赖以生存的物质基础。 二次代谢过程：以一次代谢产生的代谢产物为原料 （或前体），经不同途径进一步合成的过程。 二次代谢产物：也叫次生成分。次生代谢是植物特 有的代谢方式。
• 作用： 1）维持植物的特性与特征；
2）重要的药物资源。
二次代谢产物归类
脂肪族 苷 类
（+）表儿茶素
第二节 主要的生物合成途径
一、基本结构单位
脂肪族类 苯酚、苯 醌、蒽醌 等聚酮类 香豆素 木质素 木脂体 黄酮类 萜 甾 类 醇
C2
CH3O H3C
氨基酸单元
O CO NH2 OH O CH3 O O NH CO O OH
C6 C3
糖单元
异戊烯单元
C6 C3 C6 C5
氨基酸
生物碱类
(三) 醌类化合物
OH O OH
R1 O
R2
(四) 苯丙素类化合物 苯丙素是天然存在的一类苯环与三个直链碳连接（C6-C3基团）构成的化合物
2 1
7
8 β 8'
9γ
5 6 7 8
4 3
3 4 5 6
α
7'
9'
1' 6' 5' 4' 2' 3'
O
1
2
O
HO
O
O
glc-O OH
daphnin
O
O
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香豆素