生物合成途径

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。
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。
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
• 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。
（六） 生物合成的意义
●有利于天然化合物的结构分类； ●有利于天然化合物的结构推测； ●指导植物化学分类学； ●指导仿生合成； ●指导组织培养生物活性物质； ●定向寻找生物活性成分； ●生物调控，提高活性成分的含量。
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+
O P2O5H2
焦磷酸异戊烯酯
CO2
HO HOOC
O P2O5H2
甲戊二羟酸-5-焦磷酸
（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。
以香豆素为例：
COOH
HO
OH
OH
莽草酸
COOH H
NH2
苯丙氨酸
COOH
醌类和聚酮类化合物合成示意图：
CH3 CO SCoA ＋
COOH 3
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。
（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,
植物生长
（中药化学成分的来源）
二级代谢
• 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。 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。
hn
二、 生物合成途径
二、 生物合成途径
薄荷叶为什么牛不吃、虫不咬？
Chemical Defenses
OH Menthol
menthol broadcast a smell that warns herbivores and insects that the plant is toxic to them
植物光合作用
CO2 H 2O hn /叶绿素葡萄糖 O2
小结
乙酰辅酶Ａ
莽草酸
醋酸—丙二酸 途径：
甲戊二羟酸 途径：
桂皮酸 途径
氨基酸 途径
饱和 酚类 蒽醌
脂肪酸
萘醌
甲戊二羟酸 焦磷酸二甲烯丙酯
萜类 甾体
苯丙氨酸 （酪氨酸）
香豆素 黄酮 木脂素
生物碱
桂皮酸
OO
香豆素
（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。
O N H
石榴皮碱
COOH N H2 NH2
赖氨酸
（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
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。
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
Βιβλιοθήκη Baidu
2ADP
ADP ATP
CORN LEAF BIGHT (VIRUS)
CITRUS CANKER (BACTERIUM)
MAIZE RUST (FUNGUS)
POTATO LEAFHOPPER (INSECT)
Physical Defenses
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)