总论生物合成省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

天然药品化学天然药品化学 Nature Medicinal chemistry 第1页第一章第一章 总论总论第一节第一节 绪论绪论第二节第二节 生物合成生物合成第三节第三节 提取分离方法提取分离方法第四节第四节 结构研究方法结构研究方法第2页Morphine 吗啡罂粟(Papaver Somniferum L.)果实止痛，麻醉 第3页Rutin 芦丁芦丁（槐花（槐花Sophora japonica 花蕾）花蕾）降低血管脆性防高血压和降低血管脆性防高血压和动脉硬化辅助治疗动脉硬化辅助治疗第4页光合作用光合作用糖糖糖代谢糖代谢ATPNADPH丙酮酸丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸赤藓糖赤藓糖-4-4-磷酸磷酸核糖核糖乙酰辅酶乙酰辅酶A丙二酸单酰辅酶丙二酸单酰辅酶A AMVAMVA小分子有机酸小分子有机酸核酸核酸三羧酸循环三羧酸循环脂族氨基酸脂族氨基酸萜类萜类甾体类甾体类脂质脂质莽草酸莽草酸芳族氨基酸芳族氨基酸肽类肽类蛋白质蛋白质脂肪酸脂肪酸酚类酚类蒽醌蒽醌生物碱生物碱桂皮酸桂皮酸苯丙素类苯丙素类木脂素木脂素木质素木质素黄酮类黄酮类CO2 H2O第5页一、基本概念一、基本概念 1.1.一次代谢产物：一次代谢产物：糖、蛋白质、脂质、核酸糖、蛋白质、脂质、核酸等对植物机体生命活动来说不可缺乏物质。等对植物机体生命活动来说不可缺乏物质。也叫营养成份。也叫营养成份。作用：作用：1 1）植物营养物质；）植物营养物质；2 2）人类赖以生存物质基础。）人类赖以生存物质基础。第6页 2.2.二次代谢产物：二次代谢产物：由一次代谢产物代谢所由一次代谢产物代谢所生成物质，次生代谢是植物特有代谢方式，生成物质，次生代谢是植物特有代谢方式，次生成份是植物起源天然药品主要有效成份。次生成份是植物起源天然药品主要有效成份。作用：作用：1 1）维持植物特征与特征；维持植物特征与特征；2 2）主要药品资源。）主要药品资源。第7页二、天然化合物主要生物合成路径二、天然化合物主要生物合成路径 醋酸醋酸-丙二酸路径（丙二酸路径（AA-MAAA-MA）脂肪酸类、酚类、蒽醌类脂肪酸类、酚类、蒽醌类甲戊二羟酸路径（甲戊二羟酸路径（MVAMVA）萜类、甾体类萜类、甾体类桂皮酸路径和莽草酸路径桂皮酸路径和莽草酸路径 含有含有C6-C3C6-C3骨架化合物骨架化合物氨基酸路径氨基酸路径(AA)(AA)生物碱类生物碱类复合路径复合路径 甾体生物碱、黄酮木质素甾体生物碱、黄酮木质素第8页脂肪酸类生物合成路径脂肪酸类生物合成路径1.1.醋酸醋酸-丙二酸路径（丙二酸路径（AA-MAAA-MA路径）路径）脂肪酸类、酚类、蒽酮类脂肪酸类、酚类、蒽酮类等由此路径生成。等由此路径生成。苯酚、苯醌、蒽酮和蒽醌类生物合成路径苯酚、苯醌、蒽酮和蒽醌类生物合成路径第9页 2.2.甲戊二羟酸路径（甲戊二羟酸路径（MVAMVA路径）：路径）：该路径由乙酰辅酶该路径由乙酰辅酶A A出发，生成甲戊二羟出发，生成甲戊二羟 酸，再深入生成：焦磷酸二甲稀丙酯（酸，再深入生成：焦磷酸二甲稀丙酯（DAPPDAPP）、）、焦磷酸异戊稀酯（焦磷酸异戊稀酯（IPPIPP）等异戊稀基单位，经）等异戊稀基单位，经过相互连接及氧化、还原、脱羧、环合或重排过相互连接及氧化、还原、脱羧、环合或重排等反应，最终生成含有等反应，最终生成含有C5C5单位化合物，如单位化合物，如萜类萜类及及甾体化合物甾体化合物。第10页 3.3.桂皮酸路径和莽草酸路径桂皮酸路径和莽草酸路径 该路径由苯丙酸经脱氨酶作用生成桂该路径由苯丙酸经脱氨酶作用生成桂皮酸，进而生成含有皮酸，进而生成含有C6-C3C6-C3骨架骨架苯丙素类、苯丙素类、香豆素类、木质素类、木质体类。香豆素类、木质素类、木质体类。莽草酸经过苯丙氨酸生成桂皮酸，是莽草酸经过苯丙氨酸生成桂皮酸，是桂皮酸前体物质，所以过去一直把桂皮酸桂皮酸前体物质，所以过去一直把桂皮酸路径命名为莽草酸路径。路径命名为莽草酸路径。第11页 4.4.氨基酸路径（氨基酸路径（AAAA）：）：该路径是氨基酸脱羧为胺类，再经过甲该路径是氨基酸脱羧为胺类，再经过甲基化、氧化、还原、重排等一系列化学反基化、氧化、还原、重排等一系列化学反应转变为应转变为生物碱生物碱过程。大多数生物碱类成过程。大多数生物碱类成份由该路径生成。份由该路径生成。第12页 5.5.复合路径：复合路径：许多二次代谢产物由上述生许多二次代谢产物由上述生物合成复合路径生成物合成复合路径生成常见复合生成路径有以下几个：常见复合生成路径有以下几个：1 1、醋酸、醋酸-丙二酸丙二酸-莽草酸路径莽草酸路径2 2、醋酸、醋酸-丙二酸丙二酸-甲戊二羟酸路径甲戊二羟酸路径3 3、氨基酸、氨基酸-甲戊二羟酸路径甲戊二羟酸路径4 4、氨基酸、氨基酸-醋酸醋酸-丙二酸路径丙二酸路径5 5、氨基酸、氨基酸-莽草酸路径莽草酸路径第13页第一第一阶阶段：以化学成份段：以化学成份发觉发觉和分离和分离为为主主 1806，阿片，阿片吗吗啡（啡（morphine）1820，金，金鸡纳树鸡纳树皮皮奎宁奎宁(quinine)1828,烟草烟草烟碱（烟碱（nicotine）1885，麻黄，麻黄麻黄碱（麻黄碱（ephedrine）吐根碱、士宁、小檗碱，阿托品、可卡因等吐根碱、士宁、小檗碱，阿托品、可卡因等三、生物合成路径意义三、生物合成路径意义第14页第二阶段：结构判定以化学方法为主第二阶段：结构判定以化学方法为主 氧化、还原等降解反应氧化、还原等降解反应推导结构推导结构 碎片合成、全合成碎片合成、全合成证实结构证实结构第三阶段：生源合成路径、本质揭示第三阶段：生源合成路径、本质揭示生源前体识别：萜类生源前体识别：萜类MVAMVA；生物碱；生物碱AA AA 生源合成本质揭示：生物细胞内多步酶促反应生源合成本质揭示：生物细胞内多步酶促反应 有机反应理论来解释机制有机反应理论来解释机制第15页 例：例：青蒿素青蒿素 抗疟疾作用，含有过氧化结构抗疟疾作用，含有过氧化结构倍半萜类化合物。倍半萜类化合物。在水和油中溶解度都不好，在水和油中溶解度都不好，将青蒿素结构中羰基还原成羟基，在制备成水溶将青蒿素结构中羰基还原成羟基，在制备成水溶性青蒿琥珀单酯钠和油溶性蒿甲醚，就处理了问性青蒿琥珀单酯钠和油溶性蒿甲醚，就处理了问题。题。第16页青蒿素 Qinghaosu 黄花蒿 Artemisia annua L.抗恶性疟疾第17页 对天然化合物结构分类，结构推测；植对天然化合物结构分类，结构推测；植物化学分类学；仿生合成及组织培养等有物化学分类学；仿生合成及组织培养等有指导意义。指导意义。了解目标物质生物合成路径，在植物组了解目标物质生物合成路径，在植物组织培养中有意织培养中有意“喂养喂养”关键前体物质，能关键前体物质，能够大大提升目标物质收率。够大大提升目标物质收率。第18页Taxol 紫杉醇太平洋红豆杉 Taxus brevifolia树皮治疗肺癌、卵巢癌、乳腺癌第19页