天然產(chǎn)物提取與分離第一章總論2節(jié)

1、第一章 總 論,第二節(jié) 植物生物合成,一、植物一次代謝及二次代謝,綠色植物及藻類，含有葉綠素，通過光合作用將二氧化碳和水合成為糖類，通過固氮反應(yīng)，得到氨基酸。植物通過不同的生物途徑生成糖、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸等植物機(jī)體不可缺少的物質(zhì)的過程，稱為植物的一次代謝。 糖、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸等稱為植物的一次代謝產(chǎn)物（primary metabolites),在特定的條件下（天氣、土壤等），植物體內(nèi)的一些重要一次代謝產(chǎn)物如乙酰輔酶A、丙二酸單酰輔酶A、莽草酸及一些氨基酸等，在植物體內(nèi)作為原料或前體，又進(jìn)一步通過不同的代謝過程生成如生物堿、萜類等化合物的過程，稱為植物的二次代謝。 生物堿、萜類等化合物稱為植

2、物的二次代謝產(chǎn)物（secondary metabolites),植物二次（次生）代謝,并不是所有的植物都發(fā)生植物的二次代謝，植物中的二次代謝產(chǎn)物，結(jié)構(gòu)多樣富于變化，其中不少具有生理活性，是天然產(chǎn)物化學(xué)的主要研究對(duì)象。,二、生物合成假說,生物合成假說：根據(jù)從天然產(chǎn)物中分離出的化合物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，推測(cè)其生物合成起源，以利于對(duì)植物化學(xué)進(jìn)行分類，尋找新的天然藥物資源。,植物一次代謝產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成二次代謝物,植物一次代謝產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成二次代謝物,三、主要生物合成途徑,雖然從自然界得到的化合物總數(shù)非常多，結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，但多數(shù)由一定的基本結(jié)構(gòu)單位按不同方式組合而成。,常見基本結(jié)構(gòu)單位 1. C2（醋酸）單位：如脂肪酸、

3、酚類、苯醌等聚酮類（polyketide)化合物 2. C5單位（異戊烯單位）：如萜類、甾類等。 3C6單位：如香豆素、木脂素等苯丙素類單位 4氨基酸單位：如生物堿類化合物 5復(fù)合單位：由上述單位復(fù)合構(gòu)成,（一）醋酸-丙二酸途徑（acetate-malonate pathway, AA-MA）,脂肪酸類 酚類 蒽醌類,1. 飽和 脂肪 酸生 物合 成途 徑,不飽和脂肪酸生物合成途徑,2. 酚類 生物 合成 途徑,決明子的部分成分生物合成過程,（二）甲戊二羥酸途徑(mevalonic acid pathway, MVA 途徑）,甲戊二羥酸途徑生成植物體內(nèi)的萜類、甾體類化合物。,甲 戊 二 羥 酸

4、 途 徑,-H2O,-CO2,(三)桂皮酸途徑,天然化合物中C6-C3骨架的苯丙素類、香豆素類、木質(zhì)素類、木脂體類及C6-C3-C6骨架的黃酮類，經(jīng)桂皮酸途徑得來。,（四）氨基酸途徑（生成天然生物堿）,小 結(jié),生物合成是天然產(chǎn)物化學(xué)的一個(gè)重要領(lǐng)域，了解生物合成，對(duì)天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)分類或推測(cè)天然化合物結(jié)構(gòu)、植物化學(xué)分類學(xué)及仿生合成有重要意義。 對(duì)采用組織培養(yǎng)的方法進(jìn)行物質(zhì)的生產(chǎn)具有實(shí)際意義。例如：在人參組織培養(yǎng)時(shí)，為了提高皂苷含量，加入甲戊二羥酸及金合歡醇時(shí)，皂苷含量可增加兩倍。,四、植物化學(xué)成分,糖和苷 苯丙素類 醌類化合物 黃酮類化合物 萜類和揮發(fā)油 三萜及其苷類 甾體及其苷類 生物堿類,1糖及

5、其苷類,植物光合作用的初生產(chǎn)物，在中草藥中分布極廣,常常占植物干重的80%-90%。一些具有營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)壯作用的藥，如山藥、何首烏、黃精、地黃、白木耳、大棗等均含有大量糖類。 糖類與核酸、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)一起合稱生命運(yùn)動(dòng)所必需的四大類化合物，許多中草藥的活性與糖及其衍生物，或糖與非糖結(jié)合的苷類密切相關(guān)。,2苯丙素類,指天然成分中的一類苯環(huán)和3個(gè)直碳鏈在一起為單位（C6-C3)構(gòu)成的骨架，統(tǒng)稱為苯丙素類（phenylpropanoids). 苯丙素類化合物有單獨(dú)存在的，也有以2個(gè)、3個(gè)或4個(gè)等多個(gè)單位聚合存在的。 苯丙素類化合物多數(shù)由桂皮酸途徑得來。,3醌類化合物,醌類是天然產(chǎn)物中比較重要的活性成分，主要

6、分為苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌四種類型。,4黃酮類化合物,廣泛存在于自然界，其不同的顏色為天然色素家族添加了更多色彩。該類化合物生理活性多種多樣，多存在于高等植物中，在藻類、微生物、細(xì)菌中沒有發(fā)現(xiàn)黃酮類化合物。,5萜類及其揮發(fā)油,Terpenoids,是一類骨架龐雜、種類繁多、數(shù)量巨大、結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，具有廣泛生物活性的一類重要天然藥物化學(xué)成分。它是異戊二烯的聚合體及其衍生物，其骨架一般以五個(gè)碳為單位，但也有例外。 甲戊二羥酸是萜類化合物生源途徑中最關(guān)鍵的前體化合物。,香葉醇,橙花醇,香茅醇,芳樟醇,香葉醛,橙花醛,香茅醛,6甾體及其苷類,甾體化合物是天然廣泛存在的一類化學(xué)成分，種類很多。例如強(qiáng)心苷類化合物即屬于甾體化合物。,五元內(nèi)酯環(huán)強(qiáng)心苷類，4-乙?；幽么舐檐?，,五元內(nèi)酯環(huán)強(qiáng)心苷類，毛地黃苷,六元環(huán)強(qiáng)心苷類：海蔥苷元,7生物堿類（Alkaloids),生物堿是一類重要的天然有機(jī)化合物。自從1806年從鴉片中分離出嗎啡堿（morphine)以后，目前已從自然界中分出10000多