第二章生藥的化學成分及其生物合成

1、五、醌類化合物,醌類化合物—具有不飽和酮結(jié)構(gòu)分布—分子中連接助色團，作為色素而存在。應用—抗菌抗癌等生理活性； --染料和指示劑的母體。,結(jié)構(gòu)類型:四種類型基母核,主要有 苯醌 萘醌 菲醌 蒽醌。,,苯醌類(benzoquinones),對苯醌 P-quinone鄰苯醌 O-quinone,,信筒子醌,輔酶Q10,,萘醌類(naphthoquinones),α-(1,4)萘醌

2、 β-(1,2)萘醌 amphi-(2,6)萘醌,,,胡桃醌juglon：存在于植物胡桃的葉及未成熟果實中。橙色針狀結(jié)晶；具有抗菌、抗癌及中樞神經(jīng)鎮(zhèn)靜作用。蘭雪醌：具有抗菌、止咳、祛痰作用。紫草素：具有止血、抗炎、抗菌等作用,胡桃醌,蘭雪醌,紫草素,,菲醌類(phenanthraquinones),鄰菲醌 對菲醌,,,丹參醌類成分具有——抗菌及擴張冠狀動脈的作用。臨床上——治療冠心病、心肌梗塞、治療由金黃色葡萄

3、球菌引起的疾病。,丹參新醌丙,丹參醌I,,蒽醌類(anthraquinones),,,依據(jù)其還原程度的不同，將其分成三類：,1.蒽醌衍生物根據(jù)-OH在母核上分布的位置不同分兩類：􀂾大黃素型（-OH在羰基的兩側(cè)）􀂾茜草素型（-OH在一側(cè)苯環(huán)上）,大黃酸,茜草素,,,2.蒽酚（或蒽酮）衍生物依其還原程度的不同而分為蒽酚和蒽酮。,蒽醌,蒽酮,蒽酚,,,3.二蒽酮類衍生物依據(jù)聚合度分——二蒽酮類衍生

4、物。,蒽醌類,長時間貯存,蒽酮游離基,二蒽酮,,,番瀉苷A 瀉下,醌類鑒別,Bornatrager’s反應：生藥粉末0.1g置試管中，加堿液數(shù)毫升浸出，濾液顯紅色，加鹽酸酸化，紅色轉(zhuǎn)為黃色，加乙醚2-3ml振搖，醚層顯黃色，分取醚層，加堿液振搖，醚層褪為無色，水層顯紅色。該反應主要鑒別羥基蒽醌及具有游離羥基的蒽醌苷類化合物，而蒽酚、蒽酮、二蒽酮類化合物需要氧化成羥基蒽醌后才能呈色。,,a-羥基蒽醌

5、 紅色,b-羥基蒽醌 紅色,,無色亞甲藍顯色試驗： 用于PPC和TLC的噴霧劑，苯醌類和萘醌類經(jīng)顯色后呈藍色斑點。可借此與蒽醌類化合物區(qū)別。,與金屬離子的反應,蒽醌類化合物如果含有a-酚羥基或鄰位二酚羥基結(jié)構(gòu)時，可與Pb+、Mg2+等金屬離子形成絡合物。與Pb+形成的絡合物在一定的pH值下可析出沉淀，可用于精制該類化合物。如果母核上有1

6、個a-羥基或1個b-羥基，或二個OH不在同環(huán)時，顯橙黃-橙色；如已有1個a-OH，并有另一個OH在鄰位時，顯藍色-藍紫色，若在間位時顯橙紅-紅色，在對位時則顯紫紅色-紫色。試驗時可將羥基蒽醌衍生物的醇溶液滴在濾紙上，干燥后噴以0.5%的醋酸鎂甲醇溶液，90℃加熱5分鐘即可顯色。,,橙黃~橙色,蘭~蘭紫,橙紅~紅,紫紅~紫,六、香豆素類,香豆素類化合物是苯丙素類化合物的一種衍生物，由苯丙酸經(jīng)氧化、環(huán)合生成。鄰羥桂皮酸的內(nèi)酯。具有芳甜香

7、氣。分布：在高等植物中，蕓香科和傘形科中含的多，還有豆科、蘭科、木樨科、茄科、菊科等，少數(shù)發(fā)現(xiàn)于動物和微生物中。,,按香豆素母核不同的取代基分類：①羥基香豆素類②呋喃香豆素類③吡喃香豆素類,,羥基香豆素類,指只有苯環(huán)上有取代基的香豆素。絕大多數(shù)香豆素在C7位都有含氧官能團存在，因此，7-羥香豆素可以認為是香豆素類成份的母體。,,呋喃香豆素類(furocoumarins) (線型和角型),香豆素核上的異戊烯基常與鄰位酚羥基（7-羥

8、基）環(huán)合成呋喃或吡喃環(huán)，前者稱為呋喃香豆素。,,補骨脂內(nèi)酯線型：補骨脂內(nèi)酯型6,7-呋喃駢香豆素型,白芷內(nèi)酯角型：異補骨脂內(nèi)酯型7,8-呋喃駢香豆素型,,吡喃香豆素類(pyranocoumarins) (線型和角型),香豆素C-6或C-8異戊烯基與鄰酚羥基環(huán)合而成2,2-二甲基-α-吡喃環(huán)結(jié)構(gòu)，形成吡喃香豆素。,花椒內(nèi)酯線型：6,7-吡喃駢香豆素型,邪蒿內(nèi)酯角型：7,8-吡喃駢香豆素型,香豆素類的生理功能,植物激素樣作用光

9、敏作用——可引起皮膚色素沉著。如補骨脂內(nèi)酯(psolalen)具有光敏活性作用，用于治療白斑病。抗菌、抗病毒作用。奧斯腦(osthole)來源于蛇床子和毛當歸具有抑制乙型肝炎表面抗原(HBsAg)的藥理活性。平滑肌松弛作用。濱蒿內(nèi)酯(scoparon)是生藥茵陳蒿平肝利膽、松弛平滑肌的主要活性成分?？鼓饔?。海棠果內(nèi)酯(callophylloide)具有很強的抗凝血作用。,,,奧斯腦

10、 補骨脂內(nèi)酯 海棠果內(nèi)酯,香豆素類鑒別,紫外光的照射下顯藍色熒光羥基香豆素在紫外光(365nm)下有強的熒光，呋喃香豆素較弱，但也能在紫外光下顯示藍、紫、棕、綠、黃等色。,七、黃酮類,黃酮類化合物(flavonoids) ，是一類存在于天然界的、具有2-苯基色原酮（2-phenyl-chromone）結(jié)構(gòu)的化合物。它們分子中有一個酮式羰基，第一位上的氧原子具堿性，能與強酸形成钅

11、羊鹽，其羥基衍生物多具黃色，故又稱黃堿素或黃酮。,,目前此類化合物已遠遠超過這個范圍，主要是指兩個苯環(huán)中央通過三碳鏈連接形成C6-C3-C6基本骨架的一類化合物的總稱。,色原酮 2-苯基色原酮 C6-C3-C6,,目前已發(fā)現(xiàn)的天然黃酮類化合物約有2000余種，它們大多是由基本結(jié)構(gòu)衍生的化合物，常有-OH與-OCH3等取代基。,,根據(jù)中央

12、三碳鏈的氧化程度，B-環(huán)連接位置（2-或3-位）以及三碳鏈是否構(gòu)成環(huán)狀等特點，將主要的天然黃酮類化合物分類如下：,黃酮類 黃酮醇類 二氫黃酮類 二氫黃酮醇類 花色素類 雙苯吡酮類(flavones) (flavonol) (flavanones) (flavanonols) (anthocyanidins) (xa

13、nthones),黃烷-3-醇類 異黃酮類 二氫異黃酮 查耳酮類 二氫查耳酮 橙酮類(flavan-3-ols) (isoflavones) (isoflavanones) (chalcones) (dihydrochalcones) (aurones),,,兩分子黃酮按C—C或C—O—C鍵方式連接而成的雙黃酮類化合物。,,黃酮類化合物的顏色與分

14、子中是否存在交叉共軛體系及助色團(-OH，-CH3等)的類型、數(shù)目以及取代的位置有關黃酮、黃酮醇及其甙類多顯灰黃至黃色;􀂾查耳酮為黃至橙黃色;􀂾而二氫黃酮、二氫黃酮醇、異黃酮類因不組成交叉共扼體系或共軛很少，故不顯色或顯微黃色。,,黃酮類成分普遍存在于植物界黃酮醇類最為常見，約占總數(shù)的三分之一，其次為黃酮類，約占總數(shù)的四分之一。黃酮類成分最集中的是被子植物，類型最全，結(jié)構(gòu)最復雜，含量也高。主

15、要分布于高等植物的水龍骨科、銀杏科、小檗科、豆科、蕓香科、唇形科、菊科和鳶尾科等植物中，在菌類、藻類、地衣類等低等植物中少見。,黃酮類化合物的生物活性：,防治高血壓、腦血管破裂及動脈硬化的輔助治療劑。如蘆丁、橙皮苷(hesperidin)具有維生素P樣作用，能降低血管脆性，用于防治高血壓、腦血管破裂和動脈硬化的輔助治療劑。防治冠心病。銀杏雙黃酮(ginkgetin)、槲皮素、葛根黃素(puerarin)、蘆丁(rutin)等均具有擴張

16、血管作用，用于治療冠心病。降低血脂及膽固醇的作用。如山楂黃酮、山奈酚(kaempferol)等具有降低血脂及膽固醇作用。,,保肝作用，用于治療急、慢性肝炎、肝硬化及多種中毒性肝損傷等癥。如黃芩苷(baicalin)、水飛薊素(silybin)有很強的保肝作用，用于治療急、慢性肝炎、肝硬化及多種中毒性肝損傷。解除平滑肌痙攣作用抗菌作用。如甘草苷元(isoliquiritigenin)及大豆素（daidzein）具有解除平滑肌痙攣作用。

17、止咳平喘與祛痰作用雌性激素作用有一定的抗癌活性,,從南美產(chǎn)藥用植物Verbena littoralis H. B. K. 分離到的verbenachalcone是一種由二分子二氫查耳酮通過C-O-C連接形成的雙黃酮類化合物，具有增強腦神經(jīng)成長因子(NGF)活性的藥理作用，有望開發(fā)成治療老年癡呆癥的藥物。,,verbenachalcone 蘆丁

18、 水飛薊素,黃酮類鑒別反應,1.鹽酸-鎂粉還原反應 取生藥粉末少許置于試管中，用乙醇或甲醇數(shù)毫升溫浸，濾液加鎂粉少許振搖，滴加數(shù)滴濃鹽酸。黃酮類、二氫黃酮類、黃酮醇、二氫黃酮醇類顯紅~紫紅色，異黃酮類、查耳酮類、花色素類及部分橙酮不顯色。本反應機理為生成陽碳離子所致。,,,2．金屬鹽類試劑的絡合反應 具有下列結(jié)構(gòu)單元的黃酮類化合物與鋁鹽、鎂鹽、鉛鹽、鋯鹽等試劑反應，生成有色絡合物。常用的試劑有三氯化鋁、醋酸鉛、

19、醋酸鎂、二氯氧化鋯等。,八、萜類和揮發(fā)油,（一）、萜類 萜類化合物(terpenoids)是以異戊二烯(isoprene)為基本單位的聚合體及其衍生物。凡是由甲戊二羥酸(mevalonic acid)作為前體物生合成的，分子式的通式為(C5H8)n的衍生物均稱為萜類化合物。萜類化合物種類繁多，自然界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)約22000種。,,1. 單萜類(monoterpenes),分子式為C10H16，其分子中含2個異戊二烯單位。有時為含氧衍

20、生物（醇類、醛類、酮類等），多具較強的香氣和生物活性。通常按其結(jié)構(gòu)的碳環(huán)數(shù)分類，主要有直鏈型、單環(huán)型和雙環(huán)型三類。單萜類化合物常存在于高等植物的腺體、油室和樹脂道等分泌組織內(nèi)，其沸點較低，可隨水蒸氣蒸餾出來。,,香茅醇 香葉醛 l-薄荷醇 薄荷酮 樟腦 l-龍腦 斑毛素,,龍腦生藥稱為冰

21、片，具有發(fā)汗、興奮、鎮(zhèn)痙和防止蟲蛀蝕等作用，它和蘇合香脂配合制成蘇冰滴丸代替冠心蘇合丸治療心絞痛、冠心病。樟腦有局部刺激作用和防腐作用，可用于神經(jīng)痛、炎癥、跌打損傷的擦劑和強心劑。斑蝥素可作為皮膚發(fā)赤、發(fā)泡和生發(fā)劑，其半合成產(chǎn)物N-羥基斑蝥胺(N-hydroxycantharidimide)具有抗癌活性。常用作芳香劑、矯味劑、皮膚刺激劑、防腐劑、消毒劑及祛痰劑等。,2. 倍半萜類(sesquiterpenes),分子式為C15H2

22、4，其分子中含3個異戊二烯單位。其含氧衍生物也常具較強的香氣和生物活性。該類成分有揮發(fā)性，通常分為直鏈型、單環(huán)型、二環(huán)型和三環(huán)型等。有時可按倍半萜的含氧基分為倍半萜醇、醛、內(nèi)酯等。,,青蒿素 雙氫青蒿素 a-山道年,,特別是倍半萜內(nèi)酯具有抗炎、解痙、抑菌、強心、降血脂、抗原蟲和抗腫瘤等活性。從黃花蒿Artemisia annua L.中分

23、離到的青蒿素(qinghaosu, arteannin, artemisinin)具有很強的抗瘧原蟲的生物活性，臨床上用于治療惡性瘧疾。其經(jīng)結(jié)構(gòu)改造的半合成衍生物雙氫青蒿素(dihydroqinghaosu)、蒿甲醚(artemether)、青蒿琥珀酸單酯(artesunate)等具有抗瘧效價高、原蟲轉(zhuǎn)陰快、速效、低毒等特點，現(xiàn)已制成多種制劑應用于臨床。從菊科植物茴蒿Artemisia cina Berg.分離到的?-山道年(?-s

24、antonin)具有強力驅(qū)蛔蟲作用，但服用過量可產(chǎn)生黃視瘧毒性，已被臨床淘汰。,,3.二萜類(diterpenes),分子式為C20H32，其分子中含4個異戊二烯單位。二萜類成分僅少數(shù)存在于揮發(fā)油中，如樟油中的樟二萜烯(camphorene) 。,,紫杉醇 　　　　　　　　　　 銀杏內(nèi)酯A,紫杉醇(taxol)是從紅豆杉等植物中分離到的抗腫瘤化合物，臨床上用于治療卵巢癌、乳腺癌和肺癌

25、。銀杏內(nèi)酯類化合物具有抑制血小板活化因子的藥理作用。,（二）揮發(fā)油,揮發(fā)油(volatile oils)又稱精油(essential oils)，是一種常溫下具有揮發(fā)性、可隨水蒸氣蒸餾、與水不相混溶的油狀液體。大多數(shù)揮發(fā)油具有芳香氣味。,,揮發(fā)油所含成分復雜，主要由萜類（單萜、倍半萜）、芳香族化合物、脂肪族化合物等組成。揮發(fā)油為多種類型成分的混合物，一種揮發(fā)油往往含有幾十種到一、二百種成分，其中以某種或數(shù)種成分占較大的分量。存在于

26、植物的腺毛、油室、油細胞或油管中。,,,桂皮醛 茴香醚 甲基丁香酚,我國野生與栽培的芳香植物約有56科、136屬300種,松科：油松、馬尾松；柏科：側(cè)柏葉；木蘭科：厚樸、辛夷、五味子、八角茴香；樟科：肉桂、樟木、山蒼子；蕓香科：陳皮、橙皮、枳實、花椒、吳茱萸、香櫞；桃金娘科：桉葉、丁香；傘形科：當歸、小茴香、川芎、蛇床子、阿魏、防風唇形科：薄荷、留蘭香、紫

27、蘇、廣藿香、荊芥、香薷；敗醬科：甘松、纈草、蜘蛛香；菊科：茵陳、白術、蒼術、木香；姜科：砂仁、豆蔻、草果、莪術、姜、高良姜、益智。,揮發(fā)油理化特性,大多數(shù)揮發(fā)油為無色或淡黃色油狀透明液體。比重為0.850～1.070。易溶于醚、氯仿、石油醚、二硫化碳和脂肪油等有機溶劑中，能完全溶于無水乙醇。揮發(fā)油的比旋光度在+97°～-117°之間，揮發(fā)油都具有強的折光性，折光率在1.430～1.610之間。折光率常因貯

28、藏日久或不當而增高。當有雜質(zhì)時，折光率就會改變。,揮發(fā)油的鑒別,揮發(fā)油的顯色劑有：①10%硫酸（萜類化合物經(jīng)脫水等作用而顯熒光或呈色）；②香草醛-濃硫酸（或鹽酸）試劑（可使萜類化合物呈不同顏色）；③二甲氨基苯甲醛試劑（可使萜類化合物呈藍色）等。氣相色譜氣-質(zhì)聯(lián)用（GC-MS）則定性、定量均可使用。,生理活性:,精制的揮發(fā)油，如桉葉油、薄荷油等。揮發(fā)油具有發(fā)散解表、芳香開竅、理氣止痛、祛風除濕、活血化瘀、祛寒溫里、清熱解毒、解暑祛穢、

29、殺蟲抗菌等作用。薄荷油用驅(qū)風健胃，當歸油鎮(zhèn)痛，柴胡油退熱，土荊芥油驅(qū)腸蟲，茵陳蒿油抗霉菌等。某些揮發(fā)油具抑制腫瘤作用，如莪術油。此外，揮發(fā)油還廣泛應用于香料、食品與化妝品等的生產(chǎn)。。,九、其他成分,（一）木脂素 木脂素(lignans)是由苯丙素氧化聚合形成的一類化合物，有二聚物、三聚物或四聚物。母核主要有以下構(gòu)造：,,木脂素生物活性,鬼臼毒素(podophyllotoxin)及其衍生物具抗腫瘤的活性生藥五味子中含有

30、的五味子素甲(schisantherin A)及其同系物是一類聯(lián)苯環(huán)辛烯類木脂素，具有保肝、降低血清谷丙轉(zhuǎn)氨酶的藥理作用，臨床上用于治療慢性肝炎。五味子酚(schisanhenol)具有抗脂質(zhì)過氧化和清除氧自游基作用，五味子素醇甲具有中樞神經(jīng)鎮(zhèn)靜作用。 ；厚樸酚(magnolol)和和厚樸酚(honokiol)具有鎮(zhèn)靜和肌肉松弛作用。牛蒡子甙(arctiin)對風熱感冒有效等。,,五味子素甲R=CH3

31、 厚樸酚 五味子酚 R=H,,,（二）環(huán)烯醚萜類,環(huán)烯醚萜(iridoids)是由二個異戊二烯構(gòu)成的含有10個碳原子的一類單萜化合物，具有環(huán)戊烷環(huán)烯醚萜(iridoid)和環(huán)戊烷開裂的環(huán)烯醚萜(secoiridoid)兩種基本骨架的單萜類化合物。,環(huán)烯醚萜骨架 裂環(huán)環(huán)烯醚萜骨架 京尼平苷 梓醇,環(huán)烯醚萜類生物活性,龍

32、膽苦苷(gentiopicrin)具利膽、抗炎、促進胃液分泌及抗真菌等活性，可用于治療黃疸等。生藥山梔子主要成分梔子苷(gardenoside)和京尼平苷(geniposide)具有顯著的生物活性，京尼平苷具有瀉下作用和促進膽汁分泌的利膽作用。地黃的降血糖的活性成分為梓醇，該化合物還具有利尿和緩下功效。,,（三）奧類衍生物,奧類（Azulenoids）是具有五元環(huán)與七元環(huán)并合形成的芳環(huán)骨架的倍半萜類化合物。植物中的倍半萜奧類化合物主

33、要是其氫化衍生物。新疆雪蓮Saussurea involucrate含有的大苞雪蓮內(nèi)酯(involucratolactone)，圓葉澤蘭Eupatorium rotundifolium中的抗癌活性成分澤蘭苦內(nèi)酯(euparotin)等都屬于奧類衍生物。,澤蘭苦內(nèi)酯 大苞雪蓮內(nèi)酯,（四）氨基酸、肽與蛋白質(zhì),氨基酸(amino acids)：是廣泛存在于動植物中的一種含氮有機物質(zhì)。多肽類

34、(peptides)：一般指由2～20個氨基酸組成的物質(zhì)，具直鏈或環(huán)狀結(jié)構(gòu)。20個以上氨基酸組成的多肽與蛋白質(zhì)無明顯界限。蛋白質(zhì)(proteins) ：是一類由20個以上的氨基酸通過肽鍵結(jié)合而成的大分子化合物，廣泛分布于生物界，是一切生命活動的物質(zhì)基礎。,脂類,脂肪酸及其酯類稱為脂類,生藥學,第八講,主講教師：王廣樹　　　　　　　學時56,第三節(jié) 植物化學成分的生源與生物合成,一、概述二、生源與生物合成研究的基本方法三、基本生源

35、生物合成途徑,抗癌藥物——紫杉醇,紫杉醇：二萜類化合物最早由太平洋紅豆杉Taxusbrevifolia的樹皮中分離􀂓廣泛用于治療卵巢癌、乳腺癌、非小細胞肺癌等十幾種癌癥􀂓目前主要來源于紅豆杉屬植物,紫杉醇研發(fā)過程,被認為過去15年中開發(fā)的最好的抗癌藥物20世紀90年代抗腫瘤藥的三大成就之一湯姆森科技桂冠獎,,,藥源問題,紅豆杉 主要原料植物 國家一級保護野生植物

36、，全球十大瀕危物種之一生長緩慢分布有限Taxol含量低樹皮中Taxol含量:0.00001-0.069% 3000棵樹=10噸樹皮=1kg Taxol=500病人,藥源問題解決辦法（一）,人工栽培 采用種子繁殖、扦插等無性繁殖方法快速、大面積人工繁育紅豆杉幼苗。􀂓尋找紅豆衫的替代物 從紅豆杉非樹皮部位提取,產(chǎn)紫杉醇的非紅豆杉植物。􀂓化學合成􀂓 全合成199

37、4年獲得成功現(xiàn)有六種途徑 半合成 以10-DABⅢ和Baccatin Ⅲ作為半合成原料獲 得紫杉醇,藥源問題解決辦法（二）,生物方法􀂓 組織和細胞培養(yǎng)􀂓 微生物發(fā)酵􀂓 生物合成 研究階段: 紅豆杉生物合成途徑基本明確

38、 10種相關酶基因被克隆表達 利用基因工程手段改造紅豆杉提高紫杉醇產(chǎn),代謝產(chǎn)物在生物體內(nèi)是由何種物質(zhì)，經(jīng)過什么新陳代謝途徑形成的？,許多植物學、生物學、藥學、生物化學等研究工作者，根據(jù)各種天然產(chǎn)物的化學結(jié)構(gòu)和生物化學反應，來推測構(gòu)成這些物質(zhì)的最初的結(jié)構(gòu)單位(building block)或稱為前體(precursor)以及形成途徑，再用實驗方法加以證實。,,生源(bigene

39、sis):探討次生代謝物在生物體內(nèi)的合成前體, 即由哪些基本的結(jié)構(gòu)單元所產(chǎn)生。生物合成(biosynthesis):研究次生代謝物在生物體內(nèi)的合成途徑，即闡明從前體經(jīng)一系列中間體直至形成最終產(chǎn)物的過程。,生物假說的提出,多數(shù)情況下，結(jié)構(gòu)相似意味它們在生物合成上可能為同一起源，這對開展植物化學分類學研究，尋找新的藥用資源很有好處。人們就很早注意到天然化合物結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系以及它們與重要一次代謝產(chǎn)物之間的關系。,,Wallach，Ruzic

40、ka 異戊烯單元 萜類化合物􀂙Winterstein，Trier α-氨基酸 生物堿,,,生物合成研究的意義,有助于天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)鑒定有助于天然產(chǎn)物的仿生合成 仿生合成（biomimeticsynthesis）：在一個天然產(chǎn)物的體內(nèi)生物合成途徑被闡明后，按照其生源合成途徑，模仿生物合成步驟對其進行化學合成的方法稱之為仿生合

41、成。有利于定向合成所需的天然產(chǎn)物與植物化學分類的關系,生物合成研究的基本方法,二次代謝產(chǎn)物是從一些一次代謝產(chǎn)物通過生物合成途徑，其中包括有機化學中最簡單的反應及一些重排而形成。大多數(shù)二次代謝產(chǎn)物是由一到二個簡單的重復單位而形成。􀂾在研究生物合成前先根據(jù)現(xiàn)有理論提出一個假設，然后通過各種實驗證實。,,（一）同位素示蹤技術 放射性同位素 穩(wěn)定性同位素（二）分離器官和組織方法

42、048723;（三）突變系和生物合成抑制劑的使用􀂓（四）催化酶及其基因的研究,,最主要的方法是飼喂一個假設前體到有機體，然后分離代謝產(chǎn)物，觀察這一前體是否已經(jīng)結(jié)合到代謝產(chǎn)物中。一般是比較最后代謝產(chǎn)物的相對得率來斷定前體是否被結(jié)合。為了可靠地確定前體是否被結(jié)合，前體最好要被標記。,􀂓同位素示蹤技術,標記方法有兩種，即放射性同位素標記（14C、3H）和穩(wěn)定同位素標記（13C、15N、18O、2H）。

43、放射性同位素標記采用高靈敏度的閃爍計數(shù)器測定；穩(wěn)定同位素標記采用質(zhì)譜和核磁共振測定，后者靈敏度低于前者。,放射性同位素標記,3H和14C是最常使用的放射性同位素，他們被廣泛地利用來追蹤前體是否進入代謝產(chǎn)物，決定一個前體的各個氫或碳原子的歸宿。,穩(wěn)定同位素標記,穩(wěn)定同位素的天然豐度為13C：1.1％，2H：0.015％，15N：0.36％，18O：0.2％。穩(wěn)定同位素在有機分子中按天然豐度存在，使得此標記方法必須標記超過天然豐度足夠

44、量才能得到可靠結(jié)果。,分離器官和組織方法,從植物分離出器官或組織后進行培養(yǎng)可以消除來自植物其他部分的干擾。這種方法不僅可以用于思維標記化合物的試驗，還可以測定特殊化合物的合成部位。條件易控不受季節(jié)的限制可重復,突變系和生物合成抑制劑的使用,突變系: 缺乏某種特定酶的微生物突變體系。 由于某種催化酶的缺乏, 某一特殊階段的代謝將被阻斷。,催化酶及其基因的研究,任何生物合成途徑的有力證據(jù)及有關反應細節(jié)的了解，最后可通過分離、純化

45、和鑒定催化生物合成各個階段的酶來實現(xiàn)。克隆催化酶基因，體外催化底物實驗,基本生源生物合成途徑,常見的基本單位大概有以下幾種類型:C2單位(醋酸單位)：如脂肪酸,酚類,苯醌等聚酮類化合物。C5單位(異戊烯單位)：如萜類、甾類等。C6單位：如香豆素、木脂體等苯丙素類化合物。氨基酸單位：如生物堿類化合物。復合單位：由上述單位復合構(gòu)成,,莽草酸(shikimicacid)途徑多酮(polyketides)途徑甲瓦龍酸(meval

46、onicacid, MVA)途徑,莽草酸(shikimicacid)途徑,生成芳香族氨基酸——色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸以及生物堿、香豆精、木脂素、酚羥酸等化合物。,,4磷酸-赤蘚糖,磷酸烯醇式丙酮酸,7-碳中間體產(chǎn)物,5-脫氫奎尼酸,5-脫氫莽草酸,莽草酸,分支酸,鄰氨基苯甲酸,預苯酸,對-羥基苯丙酮酸,色氨酸,苯丙氨酸,酪氨酸,,苯丙氨酸,酪氨酸,肉桂酸,對-香豆酸,鄰-香豆酸,鄰-香豆酸,鄰-香豆酸b-葡萄糖苷,,反式,順式,香豆

47、素,,碳水化合物代謝,檸檬酸循環(huán),脂肪族氨基酸,生物堿,莽草酸,芳香族氨基酸,,,,,,,,,,生物堿生物合成前體,,,,鳥氨酸,醋酸,乙酰乙酸輔酶A,莨菪酸,莨菪醇,莨菪堿,莨菪堿的生物合成,生藥學,第九講,主講教師：王廣樹　　　　　　　學時56,多酮(polyketides)途徑,許多天然產(chǎn)物由次生代謝中基本的前體之一——乙酰輔酶A產(chǎn)生，而乙酰輔酶A是由乙酸形成的。,,丙酰輔酶A,肉桂酰輔酶A,查耳酮,黃酮,雙氫黃酮,黃酮醇,花青素

48、,雙氫黃酮醇,黃酮類的生物合成,甲瓦龍酸(mevalonicacid, MVA)途徑,通過這一途徑形成的主要物質(zhì)是萜類和甾體類化合物。,甲戊二羥酸途徑(mevalonicacid pathway),脂肪酸類,自然界不飽和脂肪酸類主要生物合成途徑為:,酚類,蒽酮類,氨基酸途徑(amino acid pathway),復合途徑,生物合成研究的應用前景,1. 前體追加生物合成法 在生物體系中追加前體以提高所期望代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量。2.