下载文档原格式
药用植物次生代谢工程研究概况摘要高等植物的次生代谢产物是许多天然药物的重要来源，随着对药用植物次生代谢合成途径日渐全面的认识，采取有效的代谢工程策略对植物次生代谢途径进行遗传改良，已经取得了诸多研究成果。
本文介绍了黄酮类化合物 ( flavonoids )、萜类化合物( terpenoids )及生物碱( alkaloid )这三种重要药用植物次生代谢产物的结构及生物合成途径，说明了次生代谢工程在提取高质量药用植物活性物质中的研究现状，为今后药用植物次生代谢产物的大规模研究和利用提供借鉴。
关键词植物药；次生代谢产物；代谢工程高等植物的次生代谢产物是许多天然药物的重要来源，植物药在国际医药市场中占有重要的地位。
由于许多植物的天然活性物质的结构特殊，很难用化学方法完全合成，因此这类物质的生产必须依赖于天然植物资源。
针对植物天然药物可持续发展问题，药用植物次生代谢产物的应用吸引了国内外众多研究者的关注。
植物次生代谢的概念最早于1891年由Kossel 明确提出。
次生代谢产物(Secondary metabolites) 是由次生代谢(Secondary metablism) 产生的一类细胞生命活动或植物生长发育正常运行的非必需的小分子有机化合物，其产生和分布通常有种属、器官、组织以及生长发育时期的特异性。
次生代谢产物可分为苯丙素类、醌类、黄酮类、单宁类、萜类、甾体及其甙、生物碱七大类。
还有人根据次生产物的生源途径分为酚类化合物、萜类化合物、含氮化合物( 如生物碱) 等三大类。
代谢工程( Metabolic engineering )是生物工程的一个新的分支，通过基因工程的方法改变细胞的代谢途径，主要是针对提高某种重要的次生代谢物或其前体的含量，以期在较广范围内改善细胞性能，满足人类对生物体的特定需求。
随着现代生物工程技术的发展，充分利用基因组学的研究成果，解析和调控植物次生代谢的生物合成途径，进而利用代谢工程的方法大幅度提高药用植物中目标产物的含量，不仅具有理论上的可行性，而且已经成为改造物种的有力工具1. 植物次生代谢产物合成途径了解植物次生代谢合成途径是实施次生代谢工程的基础。
总论--习题第一章总论一、名词解释1．phytochemistry3．secondary metabolites二、选择题（一）A型题（每题有5个备选答案，备选答案中只有1个最佳答案）1. 高效液相色谱分离效果好的一个主要原因是( b ):A、压力高B、吸附剂的颗粒小C、流速快D、有自动记录2. 纸上分配色谱, 固定相是( b)A、纤维素B、滤纸所含的水C、展开剂中极性较大的溶剂D、醇羟基3. 利用较少溶剂提取有效成分，提取的较为完全的方法是( A )A、连续回流法B、加热回流法C、透析法D、浸渍法4. 某化合物用氯仿在缓冲纸色谱上展开, 其R f值随pH增大而减小这说明它可能是( A)A、酸性化合物B、碱性化合物C、中性化合物D、酸碱两性化合物5. 离子交换色谱法, 适用于下列( B )类化合物的分离A、萜类B、生物碱C、淀粉D、甾体类6. 碱性氧化铝色谱通常用于( B )的分离, 硅胶色谱一般不适合于分离( )A、香豆素类化合物B、生物碱类化合物C、酸性化合物D、酯类化合物7．用石油醚作为溶剂，主要提取出的中药化学成分是（D ）A．糖类 B．氨基酸 C．苷类 D．油脂 E．蛋白质8．用水蒸气蒸馏法，主要提取出的中药化学成分类型是（ B ）A．蜡 B．挥发油 C．氨基酸 D．苷类 E．生物碱盐9．用60％以上浓度的乙醇作为溶剂，不能提取出的中药化学成分类型是：CA．苷类 B．油脂 C．多糖类 D．单糖类 E．挥发油10．利用分子筛作用进行化合物分离的色谱是（ C ）A．硅胶柱色谱B．离子交换色谱C．凝胶过滤色谱D．大孔树脂色谱 E．纸色谱11．可以确定化合物分子量的波谱技术是（ C ）A．红外光谱B．紫外光谱C．质谱D．核磁共振光谱E．旋光光谱12、硅胶作为吸附剂用于吸附色谱时其为：BＡ．非极性吸附剂Ｂ．极性吸附剂Ｃ．两性吸附剂Ｄ．化学吸附剂Ｅ．半化学吸附剂13、下列溶剂极性最弱的AＡ．乙酸乙酯Ｂ．乙醇Ｃ．水Ｄ．甲醇Ｅ．丙酮14、一定亲水性但能和水分层BＡ．石油醚Ｂ．正丁醇Ｃ．甲醇Ｄ．乙醇Ｅ．水15、亲脂性最强AＡ．石油醚Ｂ．正丁醇Ｃ．甲醇Ｄ．乙醇Ｅ．水16、和水混溶，误食会伤害眼睛CＡ．石油醚Ｂ．正丁醇Ｃ．甲醇Ｄ．乙醇Ｅ．水17、可用于提取多糖、蛋白、鞣质、生物碱盐的溶剂EＡ．石油醚Ｂ．正丁醇Ｃ．甲醇Ｄ．乙醇Ｅ．水18、无毒性，可用于提取多数类型的中药成份的溶剂DＡ．石油醚Ｂ．正丁醇Ｃ．甲醇Ｄ．乙醇Ｅ．水19、两相溶剂萃取法的原理为：AＡ．根据物质在两相溶剂中的分配系数不同Ｂ．根据物质的熔点不同Ｃ．根据物质的沸点不同Ｄ．根据物质的类型不同Ｅ．根据物质的颜色不同20.从药材中依次提取不同极性的成分，应采取的溶剂顺序是（C ）A．乙醇、乙酸乙脂、乙醚、水B. 乙醇、乙酸乙脂、乙醚、石油醚C. 石油醚、乙醚、乙酸乙脂、水 D. 石油醚、乙酸乙脂、乙醚、乙醇21.从天然药物中提取活性成分始于1806年，最早提出成分为C （）A. 利血平B. 长春碱C. 吗啡D. 麻黄碱22．我国研制的第一个具有知识产权的中药是（ C ）A．穿心莲内酯 B．丹参素 C．青蒿素 D．冰片23.下列提取方法中，溶剂用量最省的是( A )A.连续回流提取法B.回流提取法C.渗漉法D.煎煮法（二）B型题（备选答案在前，试题在后。
（仅供参考）药学英语整理药学英语一、Physiology and Pathology（P9）生理学与病理学（一）概念1、Physiology is the scientific study of function in living systems.（ppt）the study of how living organisms work.(书里)2、Pathology is a significant component of the causal study of disease and a major field in modern medical practice and diagnosis.(ppt)the science of disease,which deal with the studies of etiology, pathogenesis, morphologic structures, changes in functions and metabolism in the living organisms by means of natural science.(书里) 3、Pathophysiology is the study of functional changes in the body which occur in response to disease or injury.a convergence of Pathology with Physiology4、etiology is the study of causation,or the origination of diseases.5、the pathogenesis of a disease is the mechanism that causes the disease.6、inflammation is a response of body tissues to injury or irritation; (刺激）characterized by pain and swelling and redness and heat. （红热胀痛）(二)思考题1.How do you understand pathology and pathophysiology?Pathology is the science of diseasePathophysiology is the study of functional changes in the body which occur in response to disease or injury.2. what is the difference between etiology and pathogenesis?Etiology is the study of causation, or the origination ofdiseases.the pathogenesis of a disease is the mechanism that causes the disease 3. Could you explain the symptoms and signs of a disease?symptoms of a disease(“症”): as certain biologic proce sses are encroached on(侵害) ,the patient begins to feel subjectively that something is wrong., These subjective feelings are called symptoms of disease.Symptoms are subjective and can be reported only by the patient to an observer.signs of a disease（“征”）：when manifestations of the disease can be objectively identified by an observer, these are terms signs of the disease.4、what is the pathogenesis of tuberculosis?the pathogenesis of tuberculosis would include the mechanisms whereby the invasion of the body by tubercle bacillus ultimately leads to the observed abnormalities Biochemistry is the study of chemical processes in living organisms.二、Medicinal Chemistry药物化学(一)概念1、Medicinal chemistry(药物化学)is the science that deal with the discovery or design of new therapeutic chemicals and the development of these chemicals into useful medicine.2、Medicine（药品drug, pharmaceutics) is a compound that interacts with a biological system, and produces a biological response (ideally desired and positive)3、Therapeutic index（治疗指数）sure of the ratio of undesirable to desirable drug effects. Therapeutic index=LD50/ED50The larger the Therapeutic index, the greater the margin of safety of drug!4、LD50（半数致死量）:the lethal dose for 50% of the test animals5、ED50（半数有效量）:the effective dose that produces the maximum therapeutic effect in 50% of the test animals.6、Log P（脂水分配系数）is the base-ten logarithm of the partition coefficients (分配系数)7、Chirality（手征性）: a molecule is considered chiral if there exists another molecule that is of identical composition ,but which is arranged in a non-superposable mirror image.8、Bioisosteres(生物电子等排体): are substituents or groups that havechemical or physical similarities ,and which produce broadly similar biological properties.9、Bioisosterism(生物电子等排性) is a lead modification approach that has been shown to be useful to attenuate toxicity （降低毒性）,modify the activity of a lead （修饰活性）and may have a significant role in the alteration of metabolism of the lead.10、Prodrug（前药）is drug which is given (taken) in an inactive form. Once administered ,the prodrug is metabolized by the body into the biologically active compound.（二）知识点1、The difference of “good” and “bad” drugs:Depend on dosage and chronic exposure. and therapeutic index can be the measure of safety of drugs2、classification of drugsFour main groups:（1）B y biological effect---varied assortment of drugsanalgesics（止痛剂）,anti-asthmatics（平喘药）,antipsychotics（抗精神病药）etc.（2）B y chemical structure---common skeletonPenicillin （青霉素类）,opiates(阿片类药物) etc.（3）B y target system（靶向系统）----affect a target system(synthesis, release, receptor)antihistamine (抗组胺药)etc.（4）B y target site of action(作用靶点)—target enzyme or receptor Anti-cholinesterase (抗胆碱酯酶)3、Medicinal chemistry involves:(1)synthesis (2)structure-activity relationships(SAR)(3)receptor interactions(4)absorption, distribution, metabolism and excretion (ADME)4、Medicinal chemistry cover 3 critical steps:● A discovery step●An optimization step● A development step5、important functional groups on drugs:(1)Alkanes&alkenes(烷烃和烯烃) (2)alcohol 醇（3）phenols 酚（4）ethers 醚（5）aromatic hydrocarbons 芳香化合物6、a drug usually has 3 names:（1）chemical (化学名)Mostly following rules by chemical abstracts service(CAS)One compound can only have one name（2）international non-proprietary names(INN,通用名)Convenient to remember ,needed when apply for registration, cannot be trade marked（商标）or patented(取得专利权)One compound can only have one name（3）commercial (商品名)Named by manufactures ,can be trade marked to protect thebrand. One compound can have many different names7、prodrug strategies are used to overcome a variety of problems by:(1)Altering solubility 改变溶解度(2)Improving membrane permeability 提高细胞膜通透性(3)Slow release of the active agent 缓慢释放活性(4)Masking drug toxicity or side effects 掩蔽药物毒副作用三、Phytochemistry and Natural Products 天然药物化学和天然产物(一)概念1、Phytochemistry（天然药物化学）is in the strict sense of the study of phytochemicals, which are derived from plants. In a narrower sense the terms are often used to describe the large number of secondary metabolic compounds found in plants.2、Primary metabolites(初级代谢产物): compounds that are common to many types of organisms, that fulfill basic biological functions(e.g.respiration 呼吸,photosynthesis光合作用,DNA replication ＤＮＡ复制)3、Secondary metabolites（次级代谢产物）：compounds that are not essential to daily ,common metabolism of cells and individual organisms. Instead, these compounds are unique to certain taxa and fulfill secondary functions ,often involved in signaling between organisms (e.g.mate recognition配偶识别, chemical defense化学防御, chemotaxis 趋化作用)4、natural products: a natural product is a chemical compound or substance produced by a living organism found in nature.（Primary metabolites & Secondary metabolites）（二）知识点1、summary:●natural products are compounds synthesized by living organisms,usually organic molecules with 5-100 carbons●natural products can be primary or secondary metabolites●secondary metabolites are produced via enzymatic pathways fromprimary metabolic building-blocks2、how to get natural products?/the process to purify natural products?(1)Plant collection植物采集(2)Extraction萃取(3)Fractionation分馏(4)Isolation分离(5)Structural determination 结构测定（UV，IR，MS,NMR）3、Journals in Phytochemistry and Natural Products Chemistry:●Journal of Natural Products 天然产物杂志●Phytochemistry●Journal of Ethnopharmacology 民族药物学杂志●Planta Medica 天然药物学会志（欧洲）●Phytochemical Analysis 植物化学分析●Chemical &Pharmaceutical Bulletin 化学与药学通报（日本）Review journals 综述期刊●Natural P roduct Reports 天然产物报告●Phytochemistry Review四、biochemistry 生物化学1、What is the goal of biochemistry？The basic goal of the science of biochemistry is to determine how the collections of inanimate molecules （无生命的分子）that constitute living organisms interact with each other to maintainand perpetuate life.（延长生命）2、Macromolecules（生物大分子）that constitute living organisms include proteins, nucleic acid (DNA and RNA), and polysaccharides.3、20种氨基酸：1、丙氨酸Alanine/Ala/A2、半胱氨酸Cysteine/Cys/C3、天冬氨酸Asparticacid/ Asp /D4、谷氨酸Glutamic acid/Glu/E5、苯基丙氨酸Phenylalanine/Phe/F6、甘氨酸glycine/Gly/G7、组氨酸Histidine/His/H 8、异亮氨酸Isoleucine/Ile/I9、赖氨酸Lysine/Lys/K 10、亮氨酸Leucine/leu/L11、蛋氨酸Methionine/Met/M 12、天冬酰胺Asparagine/Asn/N 13、脯氨酸Procine/pro/P 14、谷氨酰胺Glutamine/Gln/Q 15、精氨酸Arginine/Arg/R 16、丝氨酸Serine/Ser/S17、苏氨酸Threonine/Thr/T 18、缬氨酸Valine/Val/V19、色氨酸Tryptophan/Try/W 20、酪氨酸Tyrosine/Tyr/Y五、Microbiology 微生物学1、Microbiology is the study of microscopic organisms such as bacteria, fungi, protozoa,virus and some types of algae, which encompass various sub-disciplines including virology, mycology, parasitology, bacteriology, and other branches.2、几位科学家的成就Bacteriology was found in the 19th century by Ferdinand CohnCohn was also the first to formulate the scheme for the taxonomic classification of bacterial and discover spores 费迪南德?科恩, Ferdinand Cohn德国博物学家和植物学家，以研究藻类、细菌和蕈类著称，被视为细菌学的创始者之一。
真菌次级代谢产物研究报告
真菌次级代谢产物研究报告
1. 引言
真菌是一类生物体，它们通过次级代谢产物（secondary metabolites）的产生来适应自身的环境，并与其它生物体进行
交流。
真菌次级代谢产物具有广泛的生物活性和潜在的药用价值，因此对其研究具有重要意义。
本报告旨在综述真菌次级代谢产物的研究进展和应用前景。
2. 主要内容
2.1 真菌次级代谢产物的分类
根据化学结构和生物活性，真菌次级代谢产物可分为多个类别，如生物碱、多糖类、萜类化合物等。
这些化合物在药物研究和生物农药研发等领域具有广阔的应用前景。
2.2 真菌次级代谢产物的生物活性
真菌次级代谢产物具有多种生物活性，如抗菌、抗肿瘤、抗氧化等。
其中一些化合物已经被用于开发新药，并取得了显著的临床效果。
2.3 研究技术和方法
研究真菌次级代谢产物常用的技术和方法包括高效液相色谱-
质谱联用技术、核磁共振技术、基因工程技术等。
这些技术手段的运用为真菌次级代谢产物的研究提供了有力的支持。
2.4 应用前景
真菌次级代谢产物具有丰富的结构多样性和生物活性，对于药物研究和农药研发领域具有广泛的应用前景。
其中一些次级代谢产物已经被应用于抗菌、抗肿瘤、抗氧化等方面的临床治疗。
3. 结论
真菌次级代谢产物的研究进展为开发新药和生物农药提供了新的途径和思路。
未来的研究应重点关注真菌次级代谢产物的活性成分鉴定、药理学研究和生产方法的改进，以推动这些化合物在医药和农业领域的应用。
Biotechnology生物技术：是以生命科学为基础，利用生物体系和工程学原理生产生物制品和创造新物种的一门综合技术。
Cell engineering细胞工程：应用细胞生物学和分子生物学的方法，通过类似于工程学的步骤在细胞整体水平或细胞器水平上，遵循细胞的遗传和生理活动规律，有目的地制造细胞产品的一门生物技术。
Cell culture细胞培养：是指动植物细胞在体外条件下的存活或生长，此时细胞不再形成组织。
Tissue culture组织培养：是指从机体内取出组织或细胞，模拟机体内生理条件，在体外进行培养，使之生存或生长成组织。
In vitro体外：用器官灌注、组织培养、组织匀浆、细胞培养、亚细胞组分、生物材料的粗提取物等在生物体外进行实验的模式。
In vivo体内：用整体动物、整体植物或微生物细胞等在生物整体内进行实验的模式。
Disinfection消毒：消毒是在某些方法杀死或灭活物质或物质中所有病原微生物的一种措施，可以起到防止感染或传播的作用。
Disinfectant消毒剂：具有消毒作用的化学物质称为消毒剂，一般消毒剂在常用浓度下只能杀死微生物的营养体，对芽孢则无杀灭作用。
Sterilization灭菌：指利用某种方法杀死物体中包括芽孢在内的所有微生物的一种措施，灭菌后的物体内不再有存活的微生物。
Antisepsis防腐：在某种化学物质或物理因子作用下，能防止或抑制微生物生长的一种措施，能防止食物腐败或者其他物质霉变。
Bacteriostasis抑菌作用：抑制细菌和真菌的生长繁殖的方法。
常用的抑菌剂（bacteriostat）是一些抗生素，能可逆性抑制细菌的繁殖，但不直接杀死细菌。
Bacteriostatic抑菌剂：能抑制细菌生长的物质。
抑菌剂可能无法杀死细菌，但它可以抑制细菌的生长，阻止细菌滋生过多、危害健康。
Asepsis and antiseptic technology无菌和无菌技术：无菌就是指在细胞培养过程中，操作环境、实验器皿和试剂要经过消毒灭菌。
次生代谢产物简介次生代谢产物(Secondary metabolites)是由次生代谢(Secondary metablism)产生的一类细胞生命活动或植物生长发育正常运行的非必需的小分子有机化合物，其产生和分布通常有种属、器官、组织以及生长发育时期的特异性。
植物次生代谢的概念最早于1891年由Kossel明确提出。
次生代谢产物可分为苯丙素类、醌类、黄酮类、单宁类、萜类、甾体及其甙、生物碱七大类。
还有人根据次生产物的生源途径分为酚类化合物、类萜类化合物、含氮化合物(如生物碱)等三大类。
植物次生代谢产物植物次生代谢产物是植物对环境的一种适应，是在长期进化过程中植物与生物和非生物因素相互作用的结果。
在对环境胁迫的适应、植物与植物之间的相互竞争和协同进化、植物对昆虫的危害、草食性动物的采食及病原微生物的侵袭等过程的防御中起着重要作用。
次生代谢过程被认为是植物在长期进化中对生态环境适应的结果，它在处理植物与生态环境的关系中充当着重要的角色。
许多植物在受到病原微生物的侵染后，产生并大量积累次生代谢产物，以增强自身的免疫力和抵抗力。
植物次生代谢途径是高度分支的途径，这些途径在植物体内或细胞中并不全部开放，而是定位于某一器官、组织、细胞或细胞器中并受到独立的调控。
它们是细胞生命活动或植物生长发育正常运行的非必需的小分子化合物，其产生和分布通常有种属、器官、组织以及生长发育时期的特异性。
分类这些次生代谢产物可分为苯丙素类、醌类、黄酮类、单宁类、类萜、甾体及其甙、生物碱七大类。
还有人根据次生产物的生源途径分为酚类化合物、类萜类化合物、含氮化合物(如生物碱)等三大类，据报道每一大类的已知化合物都有数千种甚至数万种以上。
在植物的某个发育时期或某个器官中，次生代谢产物可能成为代谢库的主要成分，比如橡胶树产生大量橡胶和甜菊叶中甜菊甙的含量可达干重的10%以上。
Unit 1 Production of DrugsDepending on their production or origin pharmaceutical agents can be split into three groups:I .Totally synthetic materials (synthetics)，Ⅱ.Natural products，andⅢ.Products from partial syntheses (semi-synthetic products).The emphasis of the present book is on the most important compounds of groups I and Ⅲ一thus Drug synthesis. This does not mean，however，that natural products or other agents are less important. They can serve as valuable lead structures，and they are frequently needed as starting materials or as intermediates for important synthetic products.Table 1 gives an overview of the different methods for obtaining pharmaceutical agents.1单元生产的药品其生产或出身不同药剂可以分为三类：1。
完全（合成纤维）合成材料，Ⅱ。
天然产物，和Ⅲ。
产品从（半合成产品）的部分合成。
本书的重点是团体的最重要的化合物Ⅰ和Ⅲ一所以药物合成。
这并不意味着，但是，天然产品或其他代理人并不太重要。
它们可以作为有价值的领导结构，他们常常为原料，或作为重要的合成中间体产品的需要。
第一章总论第一部分绪论（天然产物化学）定义:《天然药物化学》是一门运用现代化科学理论与方法研究天然药物中化学成分的一门学科。
内容：内容包括各类天然产物的化学成分(主要是生理活性成分或药效成分)的结构类型，物理化学性质、提取分离方法，以及主要类型化学成分的鉴定和生物合成途径等名词解释：1）生物活性成分（bioactive components)：是经过不同程度药效学试验或生物学活性试验，证明对机体具有一定生理作用的成分。
包括有益的和有害的。
（2）有效成分(active components) :具有生物活性且能起到防治疾病作用的化学成分（3）无效成分：没有生物活性和防病治病作用的化学成分。
（4）有效部位(active fraction)：在中药化学中，常将含有一种主要有效成分或一组结构相近的有效成分的提取分离部分，称为有效部位。
如人参总皂苷、苦参总生物碱、银杏总黄酮等。
（5）有效部位群：含有两类或两类以上有效部位的中药提取或分离部分。
（6）单体：即化合物,指具有一定分子量、分子式、理化常数和确定的化学结构式的化学物质第二部分生物合成一次代谢绿色植物→光合作用→将CO2与H2O合成为糖类→代谢出ATP、NADPH、核糖、丙酮酸等→代谢成核酸、蛋白质、脂质类等一次代谢产物（primary metabolites）【又称为初级代谢产物】糖、蛋白质、脂质、核酸等对生物机体生命活动来说不可缺少的物质。
二次代谢生物在一定的生长时期，以初级代谢产物为前体，合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质的过程二次代谢产物（secondary metabolites）生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂，对该微生物无明显生理功能，或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质，如抗生素，毒素，萜类，激素，色素等【二次代谢过程并非在所有的生物中都能发生】生物合成途径（一）、常见的生物合成基本结构单元：C1单元多来源于L-蛋氨酸的S-甲基。
