第2章天然药物活性成分的生物合成

第二章天然药物活性成分的生物合成一、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、蒽醌等第一节天然药物活性成分一次代谢过程：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。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。二次代谢产物归类二次代谢产物苷类非苷类（苷元）

+糖挥发油脂肪族萜类芳香酚类酸性物质碱性物质中性物质脂肪族芳香族香豆素类木脂素类木质素类苯丙素类黄酮类醌类鞣质植物甾醇强心苷皂苷单萜倍半萜二萜二倍半萜三萜多萜甾族萜类生物碱N族油脂二、天然药物化学成分分类糖类有机酸醌类苯丙素类黄酮类萜类和挥发油甾体类三萜皂苷鞣质生物碱(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D-葡萄糖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（Organicacids）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（Caffelcacid）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。(三)醌类化合物(四)苯丙素类化合物香豆素伞形花内酯daphnin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(五)黄酮类化合物(六)萜类和挥发油薄荷醇

龙脑穿心莲内酯

(七)三萜类化合物

三萜皂苷酸性皂苷

(八)甾体类化合物(九)生物碱原小檗碱小檗碱延胡索乙素(十)鞣质单宁或鞣酸(+)儿茶素（+）表儿茶素一、基本结构单位氨基酸萜

类甾

醇生物碱类香豆素木质素木脂体黄酮类脂肪族类苯酚、苯醌、蒽醌等聚酮类异戊烯单元糖单元氨基酸单元第二节主要的生物合成途径绿色植物含有叶绿素，光合作用将葡萄糖代谢醋酸-丙二酸途径：AAMA乙酰辅酶Ａ莽草酸甲戊二羟酸途径：MVA桂皮酸途径氨基酸途径脂肪酸酚类醌类甲戊二羟酸焦磷酸二甲烯丙酯萜类、三萜、甾体苯丙氨酸（酪氨酸）生物碱苯丙素类、黄酮鞣质类二、生物合成途径（一）乙酸-丙二酸途径（acetate-malonatepathway,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：乙酸-丙二酸途径

——脂肪酸生物合成乙酸丙二酸途径

——酚类生物合成乙酸丙二酸途径

——蒽醌类生物合成（二）甲戊二羟酸途径（mevalonicacidpathway,MVA途径）和脱氧木酮糖磷酸酯途径（deoxyxylulose-5-Ppathway,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：

甲戊二羟酸途径（三）莽草酸途径（shikimicacidpathway）

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。桂皮酸途径（四）氨基酸途径（aminoacidpathway）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。石榴皮碱

赖氨酸氨基酸途径（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，即分子中各个部分由不同的生物合成途径产生。查耳酮

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。常见的复合生成途径有以下几种：

1.乙酸-丙二酸-莽草酸途径2.乙酸-丙二酸-甲戊二羟酸途径3.氨基酸-甲戊二羟酸途径4.氨基酸-乙酸—丙二酸途径5.氨基酸-莽草酸途径

三、生物合成的研究意义天然药物各类有效成分源于生物体的生物合成，研究其合成机制目的在于：