五、醌类化合物
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五、醌类化合物. 醌类化合物 — 具有不饱和酮结构 分布 — 分子中连接助色团,作为色素而存在。 应用 — 抗菌抗癌等生理活性; -- 染料和指示剂的母体。. 结构类型 : 四种类型基母核. 主要有 苯醌 萘醌 菲醌 蒽醌 。. 苯醌类 (benzoquinones). 对苯醌 P-quinone 邻苯醌 O-quinone. 辅酶 Q 10. 信筒子醌. 萘醌类(naphthoquinones). α -(1,4) 萘醌 β -(1,2) 萘醌 amphi-(2,6) 萘醌.

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五、醌类化合物

  • 醌类化合物—具有不饱和酮结构

  • 分布—分子中连接助色团,作为色素而存在。

  • 应用—抗菌抗癌等生理活性;

    --染料和指示剂的母体。


结构类型:四种类型基母核

  • 主要有

    苯醌

    萘醌

    菲醌

    蒽醌。


Benzoquinones
苯醌类(benzoquinones)

  • 对苯醌 P-quinone

  • 邻苯醌 O-quinone


辅酶Q10

信筒子醌


Naphthoquinones
萘醌类(naphthoquinones)

  • α-(1,4)萘醌 β-(1,2)萘醌 amphi-(2,6)萘醌


  • 胡桃醌juglon:存在于植物胡桃的叶及未成熟果实中。橙色针状结晶;具有抗菌、抗癌及中枢神经镇静作用。

  • 兰雪醌:具有抗菌、止咳、祛痰作用。

  • 紫草素:具有止血、抗炎、抗菌等作用

兰雪醌

胡桃醌

紫草素


Phenanthraquinones
菲醌类(phenanthraquinones)

  • 邻菲醌 对菲醌


  • 丹参醌类成分具有——抗菌及扩张冠状动脉的作用。临床上——治疗冠心病、心肌梗塞、治疗由金黄色葡萄球菌引起的疾病。

丹参新醌丙

丹参醌I


Anthraquinones
蒽醌类(anthraquinones)


依据其还原程度的不同,将其分成三类:

  • 1.蒽醌衍生物

  • 根据-OH在母核上分布的位置不同分两类:

  • 􀂾大黄素型(-OH在羰基的两侧)

  • 􀂾茜草素型(-OH在一侧苯环上)

大黄酸

茜草素


  • 2.蒽酚(或蒽酮)衍生物

  • 依其还原程度的不同而分为蒽酚和蒽酮。

蒽酚

蒽醌

蒽酮


  • 3.二蒽酮类衍生物

  • 依据聚合度分——二蒽酮类衍生物。

长时间贮存

蒽醌类

蒽酮游离基

二蒽酮


番泻苷A

泻下


醌类鉴别

  • Bornatrager’s反应:生药粉末0.1g置试管中,加碱液数毫升浸出,滤液显红色,加盐酸酸化,红色转为黄色,加乙醚2-3ml振摇,醚层显黄色,分取醚层,加碱液振摇,醚层褪为无色,水层显红色。

  • 该反应主要鉴别羟基蒽醌及具有游离羟基的蒽醌苷类化合物,而蒽酚、蒽酮、二蒽酮类化合物需要氧化成羟基蒽醌后才能呈色。


a-羟基蒽醌红色

b-羟基蒽醌 红色


  • 无色亚甲蓝显色试验:

    用于PPC和TLC的喷雾剂,苯醌类和萘醌类经显色后呈蓝色斑点。可借此与蒽醌类化合物区别。


与金属离子的反应

  • 蒽醌类化合物如果含有a-酚羟基或邻位二酚羟基结构时,可与Pb+、Mg2+等金属离子形成络合物。

  • 与Pb+形成的络合物在一定的pH值下可析出沉淀,可用于精制该类化合物。

  • 如果母核上有1个a-羟基或1个b-羟基,或二个OH不在同环时,显橙黄-橙色;

  • 如已有1个a-OH,并有另一个OH在邻位时,显蓝色-蓝紫色,若在间位时显橙红-红色,在对位时则显紫红色-紫色。

  • 试验时可将羟基蒽醌衍生物的醇溶液滴在滤纸上,干燥后喷以0.5%的醋酸镁甲醇溶液,90℃加热5分钟即可显色。


橙黄~橙色

兰~兰紫

橙红~红

紫红~紫


六、香豆素类

  • 香豆素类化合物是苯丙素类化合物的一种衍生物,由苯丙酸经氧化、环合生成。邻羟桂皮酸的内酯。具有芳甜香气。

  • 分布:在高等植物中,芸香科和伞形科中含的多,还有豆科、兰科、木樨科、茄科、菊科等,少数发现于动物和微生物中。



羟基香豆素类

  • 指只有苯环上有取代基的香豆素。绝大多数香豆素在C7位都有含氧官能团存在,因此,7-羟香豆素可以认为是香豆素类成份的母体。


Furocoumarins
呋喃香豆素类(furocoumarins) (线型和角型)

  • 香豆素核上的异戊烯基常与邻位酚羟基(7-羟基)环合成呋喃或吡喃环,前者称为呋喃香豆素。

补骨脂内酯

线型:补骨脂内酯型

6,7-呋喃骈香豆素型

白芷内酯

角型:异补骨脂内酯型

7,8-呋喃骈香豆素型


Pyranocoumarins
吡喃香豆素类(pyranocoumarins) (线型和角型)

  • 香豆素C-6或C-8异戊烯基与邻酚羟基环合而成2,2-二甲基-α-吡喃环结构,形成吡喃香豆素。

花椒内酯

线型:6,7-吡喃骈香豆素型

邪蒿内酯

角型:7,8-吡喃骈香豆素型


香豆素类的生理功能

  • 植物激素样作用

  • 光敏作用——可引起皮肤色素沉着。如补骨脂内酯(psolalen)具有光敏活性作用,用于治疗白斑病。

  • 抗菌、抗病毒作用。奥斯脑(osthole)来源于蛇床子和毛当归具有抑制乙型肝炎表面抗原(HBsAg)的药理活性。

  • 平滑肌松弛作用。滨蒿内酯(scoparon)是生药茵陈蒿平肝利胆、松弛平滑肌的主要活性成分。

  • 抗凝血作用。海棠果内酯(callophylloide)具有很强的抗凝血作用。


奥斯脑补骨脂内酯海棠果内酯


香豆素类鉴别

  • 紫外光的照射下显蓝色荧光

  • 羟基香豆素在紫外光(365nm)下有强的荧光,呋喃香豆素较弱,但也能在紫外光下显示蓝、紫、棕、绿、黄等色。


七、黄酮类

  • 黄酮类化合物(flavonoids) ,是一类存在于天然界的、具有2-苯基色原酮(2-phenyl-chromone)结构的化合物。它们分子中有一个酮式羰基,第一位上的氧原子具碱性,能与强酸形成钅羊盐,其羟基衍生物多具黄色,故又称黄碱素或黄酮。


色原酮2-苯基色原酮C6-C3-C6


  • 目前已发现的天然黄酮类化合物约有目前此类化合物已远远超过这个范围,主要是指两个苯环中央通过三碳链连接形成2000余种,它们大多是由基本结构衍生的化合物,常有-OH与-OCH3等取代基。


B 2 3
根据中央三碳链的氧化程度,目前此类化合物已远远超过这个范围,主要是指两个苯环中央通过三碳链连接形成B-环连接位置(2-或3-位)以及三碳链是否构成环状等特点,将主要的天然黄酮类化合物分类如下:

黄酮类黄酮醇类二氢黄酮类二氢黄酮醇类花色素类双苯吡酮类

(flavones) (flavonol) (flavanones) (flavanonols) (anthocyanidins) (xanthones)

黄烷-3-醇类异黄酮类二氢异黄酮查耳酮类二氢查耳酮橙酮类

(flavan-3-ols) (isoflavones) (isoflavanones) (chalcones) (dihydrochalcones) (aurones)


  • 两分子黄酮按目前此类化合物已远远超过这个范围,主要是指两个苯环中央通过三碳链连接形成C—C或C—O—C键方式连接而成的双黄酮类化合物。


  • 黄酮类化合物的颜色与分子中是否存在交叉共轭体系及助色团黄酮类化合物的颜色与分子中是否存在交叉共轭体系及助色团(-OH,-CH3等)的类型、数目以及取代的位置有关

  • 黄酮、黄酮醇及其甙类多显灰黄至黄色;􀂾

  • 查耳酮为黄至橙黄色;􀂾

  • 而二氢黄酮、二氢黄酮醇、异黄酮类因不组成交叉共扼体系或共轭很少,故不显色或显微黄色。


  • 黄酮类成分普遍存在于植物界黄酮类化合物的颜色与分子中是否存在交叉共轭体系及助色团

  • 黄酮醇类最为常见,约占总数的三分之一,其次为黄酮类,约占总数的四分之一。

  • 黄酮类成分最集中的是被子植物,类型最全,结构最复杂,含量也高。主要分布于高等植物的水龙骨科、银杏科、小檗科、豆科、芸香科、唇形科、菊科和鸢尾科等植物中,在菌类、藻类、地衣类等低等植物中少见。


黄酮类化合物的生物活性:黄酮类化合物的颜色与分子中是否存在交叉共轭体系及助色团

  • 防治高血压、脑血管破裂及动脉硬化的辅助治疗剂。如芦丁、橙皮苷(hesperidin)具有维生素P样作用,能降低血管脆性,用于防治高血压、脑血管破裂和动脉硬化的辅助治疗剂。

  • 防治冠心病。银杏双黄酮(ginkgetin)、槲皮素、葛根黄素(puerarin)、芦丁(rutin)等均具有扩张血管作用,用于治疗冠心病。

  • 降低血脂及胆固醇的作用。如山楂黄酮、山奈酚(kaempferol)等具有降低血脂及胆固醇作用。


  • 保肝作用,用于治疗急、慢性肝炎、肝硬化及多种中毒性肝损伤等症。如黄芩苷保肝作用,用于治疗急、慢性肝炎、肝硬化及多种中毒性肝损伤等症。如黄芩苷(baicalin)、水飞蓟素(silybin)有很强的保肝作用,用于治疗急、慢性肝炎、肝硬化及多种中毒性肝损伤。

  • 解除平滑肌痉挛作用抗菌作用。如甘草苷元(isoliquiritigenin)及大豆素(daidzein)具有解除平滑肌痉挛作用。

  • 止咳平喘与祛痰作用

  • 雌性激素作用

  • 有一定的抗癌活性


  • 从南美产药用植物保肝作用,用于治疗急、慢性肝炎、肝硬化及多种中毒性肝损伤等症。如黄芩苷Verbena littoralis H. B. K. 分离到的verbenachalcone是一种由二分子二氢查耳酮通过C-O-C连接形成的双黄酮类化合物,具有增强脑神经成长因子(NGF)活性的药理作用,有望开发成治疗老年痴呆症的药物。


verbenachalcone 保肝作用,用于治疗急、慢性肝炎、肝硬化及多种中毒性肝损伤等症。如黄芩苷芦丁水飞蓟素


黄酮类鉴别反应保肝作用,用于治疗急、慢性肝炎、肝硬化及多种中毒性肝损伤等症。如黄芩苷

  • 1.盐酸-镁粉还原反应

    取生药粉末少许置于试管中,用乙醇或甲醇数毫升温浸,滤液加镁粉少许振摇,滴加数滴浓盐酸。黄酮类、二氢黄酮类、黄酮醇、二氢黄酮醇类显红~紫红色,异黄酮类、查耳酮类、花色素类及部分橙酮不显色。本反应机理为生成阳碳离子所致。


  • 2保肝作用,用于治疗急、慢性肝炎、肝硬化及多种中毒性肝损伤等症。如黄芩苷.金属盐类试剂的络合反应

    具有下列结构单元的黄酮类化合物与铝盐、镁盐、铅盐、锆盐等试剂反应,生成有色络合物。常用的试剂有三氯化铝、醋酸铅、醋酸镁、二氯氧化锆等。


八、萜类和挥发油保肝作用,用于治疗急、慢性肝炎、肝硬化及多种中毒性肝损伤等症。如黄芩苷

  • (一)、萜类

    萜类化合物(terpenoids)是以异戊二烯(isoprene)为基本单位的聚合体及其衍生物。凡是由甲戊二羟酸(mevalonic acid)作为前体物生合成的,分子式的通式为(C5H8)n的衍生物均称为萜类化合物。萜类化合物种类繁多,自然界已经发现约22000种。


1 monoterpenes
1. 保肝作用,用于治疗急、慢性肝炎、肝硬化及多种中毒性肝损伤等症。如黄芩苷单萜类(monoterpenes)

  • 分子式为C10H16,其分子中含2个异戊二烯单位。有时为含氧衍生物(醇类、醛类、酮类等),多具较强的香气和生物活性。通常按其结构的碳环数分类,主要有直链型、单环型和双环型三类。

  • 单萜类化合物常存在于高等植物的腺体、油室和树脂道等分泌组织内,其沸点较低,可随水蒸气蒸馏出来。


香茅醇 香叶醛 保肝作用,用于治疗急、慢性肝炎、肝硬化及多种中毒性肝损伤等症。如黄芩苷l-薄荷醇 薄荷酮 樟脑 l-龙脑 斑毛素



2 sesquiterpenes
2. 龙脑生药称为冰片,具有发汗、兴奋、镇痉和防止虫蛀蚀等作用,它和苏合香脂配合制成苏冰滴丸代替冠心苏合丸治疗心绞痛、冠心病。倍半萜类(sesquiterpenes)

  • 分子式为C15H24,其分子中含3个异戊二烯单位。其含氧衍生物也常具较强的香气和生物活性。

  • 该类成分有挥发性,通常分为直链型、单环型、二环型和三环型等。

  • 有时可按倍半萜的含氧基分为倍半萜醇、醛、内酯等。


青蒿素龙脑生药称为冰片,具有发汗、兴奋、镇痉和防止虫蛀蚀等作用,它和苏合香脂配合制成苏冰滴丸代替冠心苏合丸治疗心绞痛、冠心病。双氢青蒿素a-山道年


  • 特别是倍半萜内酯具有抗炎、解痉、抑菌、强心、降血脂、抗原虫和抗肿瘤等活性。特别是倍半萜内酯具有抗炎、解痉、抑菌、强心、降血脂、抗原虫和抗肿瘤等活性。

  • 从黄花蒿Artemisia annua L.中分离到的青蒿素(qinghaosu, arteannin, artemisinin)具有很强的抗疟原虫的生物活性,临床上用于治疗恶性疟疾。

  • 其经结构改造的半合成衍生物双氢青蒿素(dihydroqinghaosu)、蒿甲醚(artemether)、青蒿琥珀酸单酯(artesunate)等具有抗疟效价高、原虫转阴快、速效、低毒等特点,现已制成多种制剂应用于临床。

  • 从菊科植物茴蒿Artemisiacina Berg.分离到的-山道年(-santonin)具有强力驱蛔虫作用,但服用过量可产生黄视疟毒性,已被临床淘汰。


3 diterpenes
3.特别是倍半萜内酯具有抗炎、解痉、抑菌、强心、降血脂、抗原虫和抗肿瘤等活性。二萜类(diterpenes)

  • 分子式为C20H32,其分子中含4个异戊二烯单位。

  • 二萜类成分仅少数存在于挥发油中,如樟油中的樟二萜烯(camphorene) 。


紫杉醇特别是倍半萜内酯具有抗炎、解痉、抑菌、强心、降血脂、抗原虫和抗肿瘤等活性。银杏内酯A

  • 紫杉醇(taxol)是从红豆杉等植物中分离到的抗肿瘤化合物,临床上用于治疗卵巢癌、乳腺癌和肺癌。

  • 银杏内酯类化合物具有抑制血小板活化因子的药理作用。


(二)挥发油特别是倍半萜内酯具有抗炎、解痉、抑菌、强心、降血脂、抗原虫和抗肿瘤等活性。

  • 挥发油(volatile oils)又称精油(essential oils),是一种常温下具有挥发性、可随水蒸气蒸馏、与水不相混溶的油状液体。大多数挥发油具有芳香气味。



桂皮醛 茴香醚 甲基丁香酚


56 136 300
我国野生与栽培的芳香植物约有 甲基丁香酚56科、136属300种

  • 松科:油松、马尾松;

  • 柏科:侧柏叶;

  • 木兰科:厚朴、辛夷、五味子、八角茴香;

  • 樟科:肉桂、樟木、山苍子;

  • 芸香科:陈皮、橙皮、枳实、花椒、吴茱萸、香橼;

  • 桃金娘科:桉叶、丁香;

  • 伞形科:当归、小茴香、川芎、蛇床子、阿魏、防风

  • 唇形科:薄荷、留兰香、紫苏、广藿香、荆芥、香薷;

  • 败酱科:甘松、缬草、蜘蛛香;

  • 菊科:茵陈、白术、苍术、木香;

  • 姜科:砂仁、豆蔻、草果、莪术、姜、高良姜、益智。


挥发油理化特性 甲基丁香酚

  • 大多数挥发油为无色或淡黄色油状透明液体。

  • 比重为0.850~1.070。

  • 易溶于醚、氯仿、石油醚、二硫化碳和脂肪油等有机溶剂中,能完全溶于无水乙醇。

  • 挥发油的比旋光度在+97°~-117°之间,挥发油都具有强的折光性,折光率在1.430~1.610之间。折光率常因贮藏日久或不当而增高。当有杂质时,折光率就会改变。


挥发油的鉴别 甲基丁香酚

  • 挥发油的显色剂有:①10%硫酸(萜类化合物经脱水等作用而显荧光或呈色);②香草醛-浓硫酸(或盐酸)试剂(可使萜类化合物呈不同颜色);③二甲氨基苯甲醛试剂(可使萜类化合物呈蓝色)等。

  • 气相色谱气-质联用(GC-MS)则定性、定量均可使用。


生理活性 甲基丁香酚:

  • 精制的挥发油,如桉叶油、薄荷油等。

  • 挥发油具有发散解表、芳香开窍、理气止痛、祛风除湿、活血化瘀、祛寒温里、清热解毒、解暑祛秽、杀虫抗菌等作用。

  • 薄荷油用驱风健胃,当归油镇痛,柴胡油退热,土荆芥油驱肠虫,茵陈蒿油抗霉菌等。

  • 某些挥发油具抑制肿瘤作用,如莪术油。此外,挥发油还广泛应用于香料、食品与化妆品等的生产。。


九、其他成分 甲基丁香酚

(一)木脂素

木脂素(lignans)是由苯丙素氧化聚合形成的一类化合物,有二聚物、三聚物或四聚物。母核主要有以下构造:


木脂素生物活性 甲基丁香酚

  • 鬼臼毒素(podophyllotoxin)及其衍生物具抗肿瘤的活性

  • 生药五味子中含有的五味子素甲(schisantherin A)及其同系物是一类联苯环辛烯类木脂素,具有保肝、降低血清谷丙转氨酶的药理作用,临床上用于治疗慢性肝炎。五味子酚(schisanhenol)具有抗脂质过氧化和清除氧自游基作用,五味子素醇甲具有中枢神经镇静作用。 ;

  • 厚朴酚(magnolol)和和厚朴酚(honokiol)具有镇静和肌肉松弛作用。

  • 牛蒡子甙(arctiin)对风热感冒有效等。


五味子素甲 甲基丁香酚R=CH3厚朴酚

五味子酚R=H


(二)环烯醚萜类 甲基丁香酚

  • 环烯醚萜(iridoids)是由二个异戊二烯构成的含有10个碳原子的一类单萜化合物,具有环戊烷环烯醚萜(iridoid)和环戊烷开裂的环烯醚萜(secoiridoid)两种基本骨架的单萜类化合物。

环烯醚萜骨架 裂环环烯醚萜骨架 京尼平苷 梓醇


环烯醚萜类生物活性 甲基丁香酚

  • 龙胆苦苷(gentiopicrin)具利胆、抗炎、促进胃液分泌及抗真菌等活性,可用于治疗黄疸等。

  • 生药山栀子主要成分栀子苷(gardenoside)和京尼平苷(geniposide)具有显著的生物活性,京尼平苷具有泻下作用和促进胆汁分泌的利胆作用。

  • 地黄的降血糖的活性成分为梓醇,该化合物还具有利尿和缓下功效。


(三)奥类衍生物 甲基丁香酚

  • 奥类(Azulenoids)是具有五元环与七元环并合形成的芳环骨架的倍半萜类化合物。植物中的倍半萜奥类化合物主要是其氢化衍生物。

  • 新疆雪莲Saussurea involucrate含有的大苞雪莲内酯(involucratolactone),圆叶泽兰Eupatorium rotundifolium中的抗癌活性成分泽兰苦内酯(euparotin)等都属于奥类衍生物。

泽兰苦内酯 大苞雪莲内酯


(四)氨基酸、肽与蛋白质 甲基丁香酚

  • 氨基酸(amino acids):是广泛存在于动植物中的一种含氮有机物质。

  • 多肽类(peptides):一般指由2~20个氨基酸组成的物质,具直链或环状结构。20个以上氨基酸组成的多肽与蛋白质无明显界限。

  • 蛋白质(proteins) :是一类由20个以上的氨基酸通过肽键结合而成的大分子化合物,广泛分布于生物界,是一切生命活动的物质基础。


脂类 甲基丁香酚

  • 脂肪酸及其酯类称为脂类


生药学 甲基丁香酚

第八讲

主讲教师:王广树       学时56


第三节 甲基丁香酚植物化学成分的生源与生物合成

  • 一、概述

  • 二、生源与生物合成研究的基本方法

  • 三、基本生源生物合成途径


抗癌药物 甲基丁香酚——紫杉醇

  • 紫杉醇:二萜类化合物

  • 最早由太平洋红豆杉Taxusbrevifolia的树皮中分离􀂓

  • 广泛用于治疗卵巢癌、乳腺癌、非小细胞肺癌等十几种癌症􀂓

  • 目前主要来源于红豆杉属植物


紫杉醇研发过程 甲基丁香酚

被认为过去15年中开发的最好的抗癌药物

20世纪90年代抗肿瘤药的三大成就之一

汤姆森科技桂冠奖


药源问题 甲基丁香酚

  • 红豆杉

    主要原料植物

    国家一级保护野生植物,全球十大濒危物种之一

  • 生长缓慢分布有限Taxol含量低树皮中Taxol含量:0.00001-0.069% 3000棵树=10吨树皮=1kg Taxol=500病人


药源问题解决办法(一) 甲基丁香酚

  • 人工栽培

    采用种子繁殖、扦插等无性繁殖方法快速、大面积人工繁育红豆杉幼苗。􀂓

  • 寻找红豆衫的替代物

    从红豆杉非树皮部位提取,产紫杉醇的非红豆杉植物。􀂓

  • 化学合成􀂓

    全合成1994年获得成功现有六种途径

    半合成 以10-DABⅢ和Baccatin Ⅲ作为半合成原料获 得紫杉醇


药源问题解决办法(二) 甲基丁香酚

  • 生物方法􀂓

    组织和细胞培养􀂓

    微生物发酵􀂓

    生物合成

    研究阶段:

    红豆杉生物合成途径基本明确

    10种相关酶基因被克隆表达

    利用基因工程手段改造红豆杉提高紫杉醇产


代谢产物在生物体内是由何种物质,经过什么新陈代谢途径形成的?代谢产物在生物体内是由何种物质,经过什么新陈代谢途径形成的?

  • 许多植物学、生物学、药学、生物化学等研究工作者,根据各种天然产物的化学结构和生物化学反应,来推测构成这些物质的最初的结构单位(building block)或称为前体(precursor)以及形成途径,再用实验方法加以证实。


  • 生源代谢产物在生物体内是由何种物质,经过什么新陈代谢途径形成的?(bigenesis):探讨次生代谢物在生物体内的合成前体, 即由哪些基本的结构单元所产生。

  • 生物合成(biosynthesis):研究次生代谢物在生物体内的合成途径,即阐明从前体经一系列中间体直至形成最终产物的过程。


生物假说的提出代谢产物在生物体内是由何种物质,经过什么新陈代谢途径形成的?

  • 多数情况下,结构相似意味它们在生物合成上可能为同一起源,这对开展植物化学分类学研究,寻找新的药用资源很有好处。人们就很早注意到天然化合物结构之间的联系以及它们与重要一次代谢产物之间的关系。


  • Wallach代谢产物在生物体内是由何种物质,经过什么新陈代谢途径形成的?,Ruzicka

    异戊烯单元 萜类化合物􀂙

  • Winterstein,Trier

    α-氨基酸 生物碱


生物合成研究的意义代谢产物在生物体内是由何种物质,经过什么新陈代谢途径形成的?

  • 有助于天然产物的结构鉴定

  • 有助于天然产物的仿生合成

    仿生合成(biomimeticsynthesis):在一个天然产物的体内生物合成途径被阐明后,按照其生源合成途径,模仿生物合成步骤对其进行化学合成的方法称之为仿生合成。

  • 有利于定向合成所需的天然产物

  • 与植物化学分类的关系


生物合成研究的基本方法代谢产物在生物体内是由何种物质,经过什么新陈代谢途径形成的?

  • 二次代谢产物是从一些一次代谢产物通过生物合成途径,其中包括有机化学中最简单的反应及一些重排而形成。大多数二次代谢产物是由一到二个简单的重复单位而形成。􀂾

  • 在研究生物合成前先根据现有理论提出一个假设,然后通过各种实验证实。


  • (一)同位素示踪技术代谢产物在生物体内是由何种物质,经过什么新陈代谢途径形成的?

    放射性同位素

    稳定性同位素

  • (二)分离器官和组织方法􀂓

  • (三)突变系和生物合成抑制剂的使用􀂓

  • (四)催化酶及其基因的研究



􀂓最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。同位素示踪技术

  • 标记方法有两种,即放射性同位素标记(14C、3H)和稳定同位素标记(13C、15N、18O、2H)。

  • 放射性同位素标记采用高灵敏度的闪烁计数器测定;

  • 稳定同位素标记采用质谱和核磁共振测定,后者灵敏度低于前者。


放射性同位素标记最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。

  • 3H和14C是最常使用的放射性同位素,他们被广泛地利用来追踪前体是否进入代谢产物,决定一个前体的各个氢或碳原子的归宿。


稳定同位素标记最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。

  • 稳定同位素的天然丰度为13C:1.1%,2H:0.015%,15N:0.36%,18O:0.2%。

  • 稳定同位素在有机分子中按天然丰度存在,使得此标记方法必须标记超过天然丰度足够量才能得到可靠结果。


分离器官和组织方法最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。

  • 从植物分离出器官或组织后进行培养可以消除来自植物其他部分的干扰。这种方法不仅可以用于思维标记化合物的试验,还可以测定特殊化合物的合成部位。

  • 条件易控

  • 不受季节的限制

  • 可重复


突变系和生物合成抑制剂的使用最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。

  • 突变系: 缺乏某种特定酶的微生物突变体系。

    由于某种催化酶的缺乏, 某一特殊阶段的代谢将被阻断。


催化酶及其基因的研究最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。

  • 任何生物合成途径的有力证据及有关反应细节的了解,最后可通过分离、纯化和鉴定催化生物合成各个阶段的酶来实现。

  • 克隆催化酶基因,体外催化底物实验


基本生源生物合成途径最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。

常见的基本单位大概有以下几种类型:

  • C2单位(醋酸单位):如脂肪酸,酚类,苯醌等聚酮类化合物。

  • C5单位(异戊烯单位):如萜类、甾类等。

  • C6单位:如香豆素、木脂体等苯丙素类化合物。

  • 氨基酸单位:如生物碱类化合物。

  • 复合单位:由上述单位复合构成


  • 莽草酸最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。(shikimicacid)途径

  • 多酮(polyketides)途径

  • 甲瓦龙酸(mevalonicacid, MVA)途径


Shikimicacid
莽草酸最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。(shikimicacid)途径

  • 生成芳香族氨基酸——色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸以及生物碱、香豆精、木脂素、酚羟酸等化合物。


4最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。磷酸-赤藓糖

磷酸烯醇式丙酮酸

7-碳中间体产物

5-脱氢奎尼酸

5-脱氢莽草酸

莽草酸

分支酸

邻氨基苯甲酸

预苯酸

对-羟基苯丙酮酸

色氨酸

酪氨酸

苯丙氨酸


苯丙氨酸最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。

酪氨酸

肉桂酸

对-香豆酸

邻-香豆酸

邻-香豆酸

b-葡萄糖苷

邻-香豆酸

香豆素

反式

顺式


碳水化合物代谢最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。

柠檬酸循环

莽草酸

脂肪族氨基酸

芳香族氨基酸

生物碱


生物碱生物合成前体最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。


莨菪碱的生物合成最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。

鸟氨酸

醋酸

乙酰乙酸辅酶A

莨菪醇

莨菪酸

莨菪碱


生药学 最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。

第九讲

主讲教师:王广树       学时56


Polyketides
多酮最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。(polyketides)途径

  • 许多天然产物由次生代谢中基本的前体之一——乙酰辅酶A产生,而乙酰辅酶A是由乙酸形成的。


黄酮类的生物合成最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。

肉桂酰辅酶A

丙酰辅酶A

查耳酮

黄酮

双氢黄酮醇

双氢黄酮

黄酮醇

花青素


Mevalonicacid mva
甲瓦龙酸最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。(mevalonicacid, MVA)途径

  • 通过这一途径形成的主要物质是萜类和甾体类化合物。


甲戊二羟酸途径最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。(mevalonicacid pathway)


脂肪酸类最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。


自然界不饱和脂肪酸类主要生物合成途径为最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。:


酚类最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。


蒽酮类最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。


氨基酸途径最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。(amino acid pathway)


复合途径最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。


生物合成研究的应用前景最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。

  • 1. 前体追加生物合成法

    在生物体系中追加前体以提高所期望代谢产物的产量。

  • 2. 植物细胞培养的生物转化

    利用植物细胞培养,实现有机化合物的特定生化反应,实现生物转化目的。


  • 3. 最主要的方法是饲喂一个假设前体到有机体,然后分离代谢产物,观察这一前体是否已经结合到代谢产物中。酶促生物合成

    利用分离所得生物体中的酶催化特定反应。如色氨酸的细菌酶促生物合成,小檗碱的植物细胞悬浮培养合成。

  • 4. 细胞培养和遗传工程

    应用遗传工程方法,通过大规模植物细胞培养实现二次代谢产物的工业化生产。