第1部分化学成分与生物合成途径的关系

1、第一部分第一部分 天然药物化学成分的分类及天然药物化学成分的分类及其生物合成途径其生物合成途径1、乙酸乙酸-丙二酸（丙二酸（AA-MA）途径）途径2、甲戊二羟酸（甲戊二羟酸（MVA）途径途径3 3、莽草酸及桂皮酸途径、莽草酸及桂皮酸途径4 4、氨基酸途径、氨基酸途径 5、复合途径、复合途径一、一、天然药物化学成分的生物合成途径天然药物化学成分的生物合成途径 （一）（一） 乙酸乙酸-丙二酸（丙二酸（AA-MA）途径）途径 多以乙酰辅酶多以乙酰辅酶A A为起始物质，丙二酸单酰辅酶为起始物质，丙二酸单酰辅酶A A起延伸碳链的作起延伸碳链的作用。通过这一途径能生成脂肪酸类、酚类、醌类等化合物（聚酮类用

2、。通过这一途径能生成脂肪酸类、酚类、醌类等化合物（聚酮类化合物化合物 ）。）。 1.1.脂肪酸类脂肪酸类 乙酰辅酶乙酰辅酶A A为起始物质，丙二酸单酰辅酶为起始物质，丙二酸单酰辅酶A A起延伸起延伸碳链的作用。由缩合和还原两个反应交叉进行，生成各种长碳链的碳链的作用。由缩合和还原两个反应交叉进行，生成各种长碳链的脂肪酸，得到的饱和脂肪酸为偶数。如果起始物质为丙酰辅酶脂肪酸，得到的饱和脂肪酸为偶数。如果起始物质为丙酰辅酶A A则则产生碳链为奇数的脂肪酸。产生碳链为奇数的脂肪酸。 2. .酚类这类物质生物合成过程中只发生缩合反应。乙酰辅酶酚类这类物质生物合成过程中只发生缩合反应。乙酰辅酶A直线聚合

3、后再进行环合生成各种酚类化合物，其特点是具有间苯直线聚合后再进行环合生成各种酚类化合物，其特点是具有间苯酚样结构。酚样结构。 3.3.醌类在乙酸醌类在乙酸- -丙二酸途径中，由多酮环合生成各种醌类化丙二酸途径中，由多酮环合生成各种醌类化合物或聚酮类化合物。合物或聚酮类化合物。CH3COOHCOOHH2CCOOHCH3COSCoACOSCoAH2CCOOHCH3COACP乙酰CoA羧化酶ATPADP乙乙酰酰辅辅酶酶A丙丙二二酸酸单单酰酰辅辅酶酶ACOACPH2CCOOHCH3COCH2COACP缩缩合合NADPHNADPCH3CH2CH2COACPCOACPH2CCOOH还还原原+ +缩缩合合(

4、C4单单位位)CH3COCH2COCH2COACP(C6单单位位)CH3(CH2)nCOOH(Cn+2单单位位)还还原原缩缩合合脂脂肪肪酸酸缩缩合合COACPH2CCOOH+ +OHOHHOCH3OOOOCH3HOCH3COCH2COCH2CO-EnzOOOHOHHOCH3OOOOOCH3OOEnz乙乙酸酸丙丙二二酸酸酚酚类类醌醌类类（二）二） 甲戊二羟酸（甲戊二羟酸（MVA）途径途径 起始物质为起始物质为MVAMVA，在，在ATPATP作用下，按如下路线合成。作用下，按如下路线合成。萜类、甾类化合物均由这一途径生成。萜类、甾类化合物均由这一途径生成。 OPPCO22ATP2ADP(HMG C

5、oA)2NADPH2NADPCH3COSCoASCoAOOHOOCSCoAHOOHOOCOHHO(MVA)CH3COSCoACH3COSCoAHOOCOPPHOATPADPOPPOPP(IPP)(DMAPP)焦磷酸香叶酯GPP（C10）单单萜萜OPPOPPOPP焦磷酸香叶酯GPP（C10）+ +IPP+ +IPP焦磷酸金金合合欢欢酯FPP（C15）焦磷酸香叶基香叶酯（C20）GGPP（C20）焦磷酸香叶基金合欢酯GFPP（C25）OPP+ +IPP单单萜萜倍倍半半萜萜二二萜萜二二倍倍半半萜萜三三萜萜甾甾体体(三三) 莽草酸途径莽草酸途径 具有具有C6-C3及及C6-C1基本结构的化合物由这一途

6、径衍基本结构的化合物由这一途径衍化生成。如由此途径生成的苯丙氨酸，经脱氨及氧化反化生成。如由此途径生成的苯丙氨酸，经脱氨及氧化反应等分别生成桂皮酸，再由桂皮酸、苯甲酸生物合成各应等分别生成桂皮酸，再由桂皮酸、苯甲酸生物合成各种含种含C6-C3及及C6-C1结构的天然化合物如苯丙素类、木脂结构的天然化合物如苯丙素类、木脂素类、香豆素类等。素类、香豆素类等。 此途径由莽草酸通过苯丙氨酸，生成桂皮酸，再由此途径由莽草酸通过苯丙氨酸，生成桂皮酸，再由桂皮酸生成各种苯丙素类化合物。现也被称为桂皮酸途桂皮酸生成各种苯丙素类化合物。现也被称为桂皮酸途径径 。以香豆素生合成简图示意本途径如下：。以香豆素生合成

7、简图示意本途径如下：OHOHOHCOOHCOOHHNH2COOHOO香豆素香豆素莽草酸莽草酸苯丙氨酸苯丙氨酸桂皮酸桂皮酸OOCOOHOglcandcoumarinslignanslignansCOOHNH2COOHCOOHHOHOHOCOOHHOOHOHCH2OHHOHOCOOHHOHOCOOHHOOCH3CH2OHHOOCH3COOHHOHOOH (四四) 氨基酸途径氨基酸途径 大多数生物碱类成分由此途径生成。有些氨基酸，如鸟大多数生物碱类成分由此途径生成。有些氨基酸，如鸟氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸等，经脱羧成为胺氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸等，经脱羧成为胺类类, 再经

8、过一系列化学反应再经过一系列化学反应(甲基化、氧化、还原、重排等甲基化、氧化、还原、重排等) 生成生成各种生物碱。各种生物碱。 ( (五五) )复合途径复合途径 许多二级代谢产物由上述生物合成的复合途径生成。许多二级代谢产物由上述生物合成的复合途径生成。即分子中各个部分由不同的生物合成途径产生。如查耳酮即分子中各个部分由不同的生物合成途径产生。如查耳酮类、二氢黄酮类化合物的类、二氢黄酮类化合物的A A环和环和B B环分别由乙酸环分别由乙酸- -丙二酸途丙二酸途径和莽草酸途径生成，再在各种酶作用下生成黄酮。一些径和莽草酸途径生成，再在各种酶作用下生成黄酮。一些萜类生物碱分别来自甲戊二羟酸途径及莽

9、草酸途径或乙酸萜类生物碱分别来自甲戊二羟酸途径及莽草酸途径或乙酸- -丙二酸途径。丙二酸途径。 1、糖类：单糖、寡糖、多糖。、糖类：单糖、寡糖、多糖。2、醌类化合物：苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌。、醌类化合物：苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌。3、苯丙素类化合物：简单苯丙素、香豆素和木脂素。、苯丙素类化合物：简单苯丙素、香豆素和木脂素。4、黄酮类化合物：黄酮（醇），二氢黄酮（醇），异黄、黄酮类化合物：黄酮（醇），二氢黄酮（醇），异黄酮，二氢异黄酮；查尔酮，二氢查尔酮；橙酮；花色酮，二氢异黄酮；查尔酮，二氢查尔酮；橙酮；花色素；黄烷素；黄烷-3-醇，黄烷醇，黄烷-3,4-二醇；双黄酮，口山酮（双二醇；双黄酮，口

10、山酮（双苯吡酮），高异黄酮等。苯吡酮），高异黄酮等。5、鞣质：可水解鞣质、缩合鞣质和复合鞣质。、鞣质：可水解鞣质、缩合鞣质和复合鞣质。二、天然药物化学成分的结构分类二、天然药物化学成分的结构分类6、萜类和挥发油：单萜，倍半萜，二萜，二倍半萜；挥发油。、萜类和挥发油：单萜，倍半萜，二萜，二倍半萜；挥发油。8、三萜类化合物：四环三萜，五环三萜。、三萜类化合物：四环三萜，五环三萜。7、甾体类化合物：强心苷，甾体皂苷，、甾体类化合物：强心苷，甾体皂苷，C21载体，植物甾醇，载体，植物甾醇，胆汁酸，昆虫变态激素等。胆汁酸，昆虫变态激素等。9、生物碱：来源鸟氨酸，赖氨酸，苯丙氨酸、生物碱：来源鸟氨酸，赖氨

11、酸，苯丙氨酸/酪氨酸，色氨酸，酪氨酸，色氨酸，组氨酸，邻氨基苯甲酸，萜类，甾体的生物碱等。组氨酸，邻氨基苯甲酸，萜类，甾体的生物碱等。10、苷类化合物：氧苷、氮苷、硫苷、碳酐。、苷类化合物：氧苷、氮苷、硫苷、碳酐。11、其他成分：脂肪酸，有机含硫化合物，氨基酸、多肽、蛋白、其他成分：脂肪酸，有机含硫化合物，氨基酸、多肽、蛋白质，非核糖体肽。质，非核糖体肽。（一）糖类化合物 糖是多羟基醛或多羟基酮及其衍生物、聚合物的总称。 1、单糖：不能再被简单地水解成更小分子的糖。掌握知识：相对构型，绝对构型。 2、寡糖（低聚糖）：29个单糖分子通过苷键聚合而成的糖。 3、多聚糖：又称多糖，是由10个以上的单

12、糖分子通过苷键聚合而成，分子量较大，一般由几百个甚至几万个单糖分子组成 （二）醌类化合物（二）醌类化合物 具有不饱和环二酮结构（醌式结构）的一类化学成具有不饱和环二酮结构（醌式结构）的一类化学成分的总称。要包括分的总称。要包括:苯醌、萘醌、菲醌、蒽醌。苯醌、萘醌、菲醌、蒽醌。OOOMeMeOOO对苯醌邻苯醌OOCH3(CH2-CH=C-CH2)n-HMeOMeOCH3辅酶Q10（n=10）苯苯 醌：醌：OOOHOOOO胡桃醌（胡桃醌（-萘醌）萘醌） -萘醌萘醌 amphi - 萘醌萘醌萘萘 醌醌 ： （1 1，4 4）萘醌）萘醌 （1 1，2 2）萘醌）萘醌 amphiamphi（2 2，6

13、6）萘醌）萘醌举例：举例：CHCH2CH=OOOHOHRCCH3CH3OOCH3Hn 维生素K1（n=3）紫草素R=OH菲菲 醌醌: 邻菲醌、对菲醌邻菲醌、对菲醌OOOHRROOOCHCH3CH2OH丹参醌A R1=CH3 丹参醌B R1=CH2OH 丹参新醌甲R=丹参新醌乙R= 丹参新醌丙R= CHCH3CH3 CH321367854OO1091、4、5、8 位2、3、6、7 位9、10 meso位，中位蒽蒽 醌：醌：OOH蒽酮蒽酚HOOHOOHOOHCOOHCOOHglcglc（三）苯丙素类化合物（三）苯丙素类化合物 苯丙素类是指基本母核具有一个或几个苯丙素类是指基本母核具有一个或几个C6

14、-C3单元单元的天然有机化合物类群。的天然有机化合物类群。 狭义苯丙素类化合物是指简单苯丙素类、香豆素类、狭义苯丙素类化合物是指简单苯丙素类、香豆素类、木脂素类。木脂素类。 广义苯丙素类化合物包括简单苯丙素类、香豆素类、广义苯丙素类化合物包括简单苯丙素类、香豆素类、木脂素和木质素类、黄酮类，甚至缩合鞣质等多数天然木脂素和木质素类、黄酮类，甚至缩合鞣质等多数天然芳香族化合物。芳香族化合物。OCH3OCH3OCH3H3COHOH3COH3COH3COOCH3H3COHOCH2OHH3COCH2OHOCH3glc(1-6)glc-OCHOH3COHOHOHOCOOHCOOHCOOHHOHOOH简单苯

15、丙素简单苯丙素 简单苯丙素结构上属苯丙烷衍生物，依简单苯丙素结构上属苯丙烷衍生物，依C3侧链的结构侧链的结构变化，可分为苯丙烯、苯丙醇、苯丙醛、苯丙酸等类型。变化，可分为苯丙烯、苯丙醇、苯丙醛、苯丙酸等类型。OOOOOOHOOHglc-O12345678香香 豆豆 素素OOOOOOOOOOOOOOOCH3OOOOOOglcOOCOH 香豆素类是一类具有苯骈香豆素类是一类具有苯骈-吡喃酮母核的天然产物的总吡喃酮母核的天然产物的总称，在结构上可以看成是顺式邻羟基桂皮酸脱水而形成的内称，在结构上可以看成是顺式邻羟基桂皮酸脱水而形成的内酯类化合物。酯类化合物。 木木 脂脂 素素 木脂素是一类由两分子苯

16、丙素衍生物聚合而成的天然化木脂素是一类由两分子苯丙素衍生物聚合而成的天然化合物，主要存在于植物的木部和树脂中，多数呈游离状态，合物，主要存在于植物的木部和树脂中，多数呈游离状态，少数与糖结合成苷。少数与糖结合成苷。 123456789987234561O77O99O79OOOOOOOOArArArHHArArArArArHH12345678HHHHH3COH3COH3COH3COORORCH3OHCH3OOOO12344321OOOOOOOOOOOO（四）黄酮类化合物（四）黄酮类化合物 黄酮类化合物主要是指基本母核为黄酮类化合物主要是指基本母核为2-苯基色原酮的苯基色原酮的一系列化合物。现在泛

17、指两个苯环（一系列化合物。现在泛指两个苯环（A与与B环）通过三个环）通过三个碳原子相互联结而成的一系列化合物。碳原子相互联结而成的一系列化合物。 OO12345678OO12345678123456O12345678123456ABC色原酮2-苯基色原酮C6-C3-C6OOOOOHOOOHOOOOOHO黄 酮黄酮醇二氢黄酮二氢黄酮醇异黄酮查耳酮O+OHOOHOOHOH花色素黄烷三醇黄烷3,4-二醇123456123456OOOHO二氢异黄酮二氢查耳酮OCHOO山 酮橙酮(奥弄)OO高异黄酮OOHOOHOHOOHOOHOOOHOOHOHOOHOOHOHO3, 8-双芹菜素型双黄酮双苯醚型双黄酮1

18、234567123456（五）萜类化合物和挥发油（五）萜类化合物和挥发油 萜类化合物是一类由甲戊二羟酸（萜类化合物是一类由甲戊二羟酸（MVA）衍生而）衍生而成，基本碳架多具有成，基本碳架多具有2个或个或2个以上异戊二烯单位（个以上异戊二烯单位（C5单单位）结构特征的化合物。位）结构特征的化合物。 挥发油也称精油，是存在于植物体内的一类具有挥发油也称精油，是存在于植物体内的一类具有挥发性、可随水蒸气蒸馏、与水不相混溶的油状液体。挥发性、可随水蒸气蒸馏、与水不相混溶的油状液体。 HCH2OHHCHO香叶醇柠檬醛OOH卓酚酮OH薄荷醇OH龙脑OOH环烯醚萜OOOHHHOO青蒿素O苍术酮OOOOOHH

19、HHOHOO银杏内酯A紫杉醇AcOOOOHHOAcOOOOOHNHOHOHOCH2OHHOOHO穿心莲内酯冬凌草素HOHOOHOOHOHHHOHOCHO OHOHCHOOHOH棉 酚OH龙脑OHCOCH3OCH3OHH3CO百里香酚花椒油素CHOOOCHO苯甲醛原白头翁素桂皮醛CH3CH(OH)(C C)2CH2CHCH(CH2)6H2C CH人参炔醇CH2CNH2C CHS异硫氰酸烯丙酯CHO桂皮醛HOH3CO丁香酚（六）三萜类化合物（六）三萜类化合物 三萜类化合物是一类基本母核由三萜类化合物是一类基本母核由30个碳原子组成的个碳原子组成的萜类化合物，其结构根据异戊二烯定则可视为六个异戊萜类

20、化合物，其结构根据异戊二烯定则可视为六个异戊二烯单位聚合而成。二烯单位聚合而成。COOHHOHHH（七）甾体类化合物（七）甾体类化合物 甾体类化合物是结构中都具有环戊烷骈多氢菲的甾甾体类化合物是结构中都具有环戊烷骈多氢菲的甾体母核的一类天然化学成分，包括强心苷、甾体皂苷、体母核的一类天然化学成分，包括强心苷、甾体皂苷、植物甾醇、植物甾醇、 C21甾类、胆汁酸、昆虫变态激素、甾体生甾类、胆汁酸、昆虫变态激素、甾体生物碱等。物碱等。R167891011121314151617ABCD4532181920OOHOHOHOOOHOCOOHOHHOHHHHRO1724OHROHOOHOHOHHOHOHO

21、HOHOOHOHH（七）生物碱（七）生物碱 生物碱指来源于生物界（主要是植物界）的一类含氮有生物碱指来源于生物界（主要是植物界）的一类含氮有机化合物。大多有较复杂的环状结构，氮原子结合在环内；机化合物。大多有较复杂的环状结构，氮原子结合在环内；多呈碱性，可与酸成盐；多具有显著的生理活性。多呈碱性，可与酸成盐；多具有显著的生理活性。OMeOMeNMeOMeONNOOOMeOMeOH12345678910111213+-NNH2HNNNOCH3HNHNNCH3CH3ONCOOCH3CH3OCONCH3CHCH2OH+_1234567NCH3COOHNHNOOONCH3COOCH3NONOMeNOH

22、NOOCH3OMeNNNOCH3ONCH3HNOONCH3CH3CH3OOCH3NHCH3OHHNHCH3NOHOHHH（八）苷类化合物（八）苷类化合物 苷类是糖或糖的衍生物与另一非糖物质通过糖的端基碳苷类是糖或糖的衍生物与另一非糖物质通过糖的端基碳原子连接而成的一类化合物，又称为配糖体。苷中的非糖部原子连接而成的一类化合物，又称为配糖体。苷中的非糖部分称为苷元或配基。分称为苷元或配基。 按苷键原子分类苷可分为氧苷、硫苷、氮苷和碳苷。按苷键原子分类苷可分为氧苷、硫苷、氮苷和碳苷。 （1）氧苷）氧苷 苷元通过氧原子和糖相连接而成的苷称为氧苷。苷元通过氧原子和糖相连接而成的苷称为氧苷。根据形成苷键

23、的苷元羟基的不同又分为醇苷、酚苷、酯苷和根据形成苷键的苷元羟基的不同又分为醇苷、酚苷、酯苷和氰苷等。氰苷等。糖OH+HOR糖OR糖OH+HOR- H2OH+ H2O苷元苷苷元 醇苷醇苷 是苷元的醇羟基与糖缩合而成的苷。是苷元的醇羟基与糖缩合而成的苷。 酚苷酚苷 苷元的酚羟基与糖脱水而成的苷。苯酚苷、蒽苷元的酚羟基与糖脱水而成的苷。苯酚苷、蒽醌苷、香豆素苷等多为酚苷。醌苷、香豆素苷等多为酚苷。 酯苷酯苷 苷元中羧基与糖的半缩醛羟基缩合而成的苷。苷元中羧基与糖的半缩醛羟基缩合而成的苷。酯苷键既有缩醛性质又有酯的性质，易为稀酸和稀碱所水酯苷键既有缩醛性质又有酯的性质，易为稀酸和稀碱所水解。三萜皂苷中

24、酯苷较常见。解。三萜皂苷中酯苷较常见。 氰苷氰苷 主要是指一类具有主要是指一类具有-羟基腈的苷。氰苷易水解，羟基腈的苷。氰苷易水解，在有稀酸和酶催化时水解更快，生成的苷元在有稀酸和酶催化时水解更快，生成的苷元-羟腈不稳定，羟腈不稳定，立即分解为醛（酮）和氢氰酸；在浓酸作用下苷元中的立即分解为醛（酮）和氢氰酸；在浓酸作用下苷元中的-CN氧化成氧化成-COOH基，并产生基，并产生NH4+；在碱性条件下苷元发生；在碱性条件下苷元发生异构化而生成异构化而生成-羟基羧酸盐。如苦杏仁苷。羟基羧酸盐。如苦杏仁苷。 （2）硫苷）硫苷 是糖的半缩醛羟基与苷元上巯基缩合而成的苷。这是糖的半缩醛羟基与苷元上巯基缩合而成的苷。这类苷较少，常存在于十字花科植物中，萝卜中的萝卜苷，黑芥子类苷较少，常存在于十字花科植物中，萝卜中的萝卜苷，黑芥子中的黑芥子苷等都是硫苷。中的黑芥子苷等都是硫苷。 （3）氮苷）氮苷 糖上的端基碳与苷元上氮原子相连接而成的苷称为糖上的端基碳与苷元上氮原子相连接而成的苷称为氮苷。氮苷在生物化学中是十分重要的物质，腺苷、