生物合成途径PPT课件

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生物合成途径

二、生物合成途径
精品课件
二、生物合成途径
薄荷叶为什么牛精品不课件吃、虫不咬？
Chemical Defenses
OH
Menthol
menthol broadcast a smell that warns
herbivores and insects that the plant is
toxic to them
精品课件
醌类和聚酮类化合物合成示意图：
CH3 CO SCoA ＋ 3 COOH CH2 CO SCoA
乙酰辅酶A
丙二酸单酰辅酶A
CH3 CO CH2 CO CH2 CO CH2 CO Enz
上述多酮环合则生成各种醌类化合物或聚酮类化合物。
精品课件
（二）甲戊二羟酸途径
该途径由乙酰辅酶A出发，生成甲戊二羟酸，再进一步生成：焦磷酸二甲烯丙酯
精品课件
hn
Photosynthesis
(daytime)
Respiration
(nighttime)
H2O
TRACE METALS
Na, Ca, K, Mg Fe, Cu, Co, Mo
A TYPICAL PLANT
Glycolysis
精品课件
CO2
O2 N2
bacteria
“N” NO2-/NO3-/NH4+ H2O
（DAPP）、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单位（异戊烯基单位）的化合物，如萜类及甾体化合物就是通过这个途径生成的。
精品课件
起始物质为MVA，在ATP作用下，按如下路线合成。
甲戊二羟酸（MVA）HOOC

合成生物学与基因回路PPT课件

基因回路的设计与构建
总结词
基因回路的设计与构建需要遵循一定的原则和方法，包括元件选择、元件组装、回路测试等步骤。
详细描述
基因回路的设计与构建是合成生物学中的重要技术之一。设计时需要选择合适的元件，并考虑它们之间的相互作用和调控机制。构建时需要将这些元件组装在一起，并测试回路的性能和功能。此外，还需要对构建的基因回路进行优化和改进，以提高其稳定性和调控精度。
应用
合成生物学在许多领域都有广泛的应用，如药物研发、生物能源、环境保护等。
合成生物学的研究领域
80%
基因回路
基因回路是合成生物学中的重要组成部分，它涉及基因表达的调控和信号转导等方面。
100%
人工细胞
人工细胞是合成生物学中的另一个重要领域，它涉及细胞结构和功能的重构和优化。
80%
系统生物学
特点
合成生物学具有跨学科性、工程化、模块化、可编程性和可预测性等特点，它通过将生物系统分解为可预测的组件，实现人工生物系统的设计和构建。
合成生物学的发展历程
起源
合成生物学起源于20世纪70年代，随着基因工程的兴起和分子生物学的深入研究，人们开始尝试设计和构建人工生物系统。
发展
随着计算机科学和工程学的进步，合成生物学逐渐形成了自己的理论体系和实践方法，并在近年来得到了快速的发展。
03
合成生物学在基因回路中的应用
基因回路的设计优化
总结词
通过优化基因回路的元件和连接方式，提高基因表达的准确性和稳定性。
总结词
利用计算机模拟和实验验证相结合的方法，对基因回路进行设计和优化。
详细描述
在合成生物学中，基因回路的设计是关键环节之一。通过对基因回路的元件进行优化，如增强启动子、优化转录因子等，可以提高基因表达的准确性和稳定性，从而更好地实现基因回路的功能。

《生物合成PHA》课件

《生物合成PHA》PPT课件
本课件将介绍生物合成PHA的概念、合成过程、应用领域、相关研究以及结论。通过精美的图片和清晰的内容，带您了解生物合成PHA的各个方面。
概念介绍
PHA是什么？
生物合成PHA是指生物体通过代谢途径合成可降解的聚羟基脂肪酸聚合物。
PHA的特点
PHA具有良好的生物降解性、可再生性和多样性，在环保和医药领域具有广阔的应用前景。
在塑料替代和可降解材料领域具有广
P少塑料垃圾的对
环境造成的影响。
3
PHA在医药领域的应用
可用于制备医用材料、药物缓释系统和组织工程材料等。
相关研究
生物合成PHA的研究现状
目前，科学家们正在研究如何提高PHA的合成效率和改善生产过程。
生物合成PHA的发展趋势
合成过程
生物合成PHA的原理
通过微生物将有机物转化为 PHA，包括采集原料、培养菌株、培养基条件等。
生物合成PHA的具体流程
通过发酵、提取、纯化等步骤，从培养基中获取纯度较高的PHA。
化学合成PHA的方法
通过合成化学方法，如聚酯化反应，制备具有PHA结构的聚合物。
应用领域
1
PHA的应用前景
未来的研究方向包括基因工程、代谢工程以及新型生物反应器的开发。
未来展望
随着技术的进步和应用领域的扩大，生物合成PHA 将有更广阔的发展前景。
结论
1 PHA的优点和缺点
PHA具有良好的生物降解性和可再生性，但生产成本较高。
2 PHA的发展前景
随着环境保护意识的提高，PHA作为环保材料的需求将会增加。
3 PHA的应用价值
作为可降解材料，PHA在环境保护和医药领域有着重要的应用价值。

化学成分与生物合成途径的关系

O O
O
O O
OH
O
胡桃醌（ａ-萘醌）
β-萘醌
amphi - 萘醌
举例：
OH O CH3 CH3
CHCH2CH= C OH O R
紫草素R=OH
O CH3
n
维生素K1（n=3）
H
O
菲醌: 邻菲醌、对菲醌
O O O
OH O R O
R
丹参醌ⅡA R1=CH3 丹参醌ⅡB R1=CH2OH
2ATP 2ADP HO
CO2
HOOC
OPP ATP ADP
OPP
OPP
(IPP)
(DMAPP)
单萜
OPP
焦磷酸香叶酯GPP（C10）
OPP
焦磷酸香叶酯GPP（C10）
单萜
+IPP
OPP
焦磷酸金合欢酯FPP（C15）
倍半萜
三萜甾体
+IPP
OPP
二萜
焦磷酸香叶基香叶酯（C20）GGPP（C20）
+IPP
HO
lignans
CH2OH
lignans
COOH
COOH H NH 2 COOH
HO OH
OH
O
O
莽草酸
苯丙氨酸
桂皮酸
香豆素
(四) 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
氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸等，经脱羧成为胺类, 再经过一系列化学反应(甲基化、氧化、还原、重排等) 生成各种生物碱。
（二）醌类化合物
具有不饱和环二酮结构（醌式结构）的一类化学成分的总称。要包括:苯醌、萘醌、菲醌、蒽醌。
O

合成生物学(共10张PPT)

合成生物学的基本研究思路
利用生物零件(parts)，如启动子、核糖体结合位点、核糖核酸(RNA)、酶编码基因等组装成装置 (devices)，即代谢途径或调解环路，并将装置进一步组建成生命系统(systems)，包括根据人类的意愿从头设计合成新的生命过程或生命体，以及对现有生物体进行重新设计。
利用微生物自身已有的代谢途径的前提下引入外源模块；
②再将来自大肠杆菌、酵母、青蒿多种基因及其代谢途径组装与精密调控；
2了0第21一年个5月具，有文人特造尔基成因功组地的来将活人自细工胞青合。蒿成的的支细原体胞基色因组素转入到除原基因组的山羊支原体细胞内，获得了具有自我复制和生存能力的新菌株，制造出
引入植物青蒿的amorphadiePne4合5成0酶氧(AD化S)还基因原，克酶隆青蒿类植物转化amorphadiene为青蒿酸的细胞色素P450氧化还原酶等
群模块合成、模块组装)以及人造细胞合成，它们能在从分子到细胞、从组织到机体的多个水平上参与包括遗传与进化在内的复杂生物学。
2000年Kool在美国化学学会年会上重新提出合成生物学概念；
来自青蒿
合成生物学的两个基本方向
1911年7月8日，在著名医学刊物《柳叶刀》发表的一篇书评中合成生物学一词首次出现“合成生物学”；
③最后执行所需功能的途径生产出青蒿酸；
其能够杀伤大肠杆菌以前及时转化为Amorphadiene，
2000年Kool在美国化学学会年会上重新提出合成生物学概念；
Keasling利用合成生物学的手段，
合成生物学是以生命科学理论为指导，以工程学原理进行遗传设计、基因组改造(重组染色体)和(或)合成(包括赋予各种复杂生物功能为单位的基因
例：青蒿素的生产
来自青蒿

3 生物合成途径

氨基酸途径
甲戊二羟酸
饱和酚类脂肪酸蒽醌萘醌焦磷酸二甲烯丙酯萜类甾体

生物碱
●指导植物化学分类学；
●指导仿生合成；
●指导组织培养生物活性物质；
●定向寻找生物活性成分；
●生物调控，提高活性成分的含量。
植物光合作用
CO2 H 2O hn /叶绿素葡萄糖 O2
乙酰辅酶Ａ莽草酸
小结
醋酸—丙二酸途径：
甲戊二羟酸途径：
桂皮酸途径苯丙氨酸（酪氨酸）香豆素黄酮木脂素
醌类和聚酮类化合物合成示意图：
CH3 CO SCoA ＋ 3 COOH CH2 CO SCoA
乙酰辅酶A
CH3 CO CH2
丙二酸单酰辅酶A
CO CH2 CO CH2 CO Enz
上述多酮环合则生成各种醌类化合物或聚酮类化合物。
（二）甲戊二羟酸途径
该途径由乙酰辅酶A出发，生成甲戊二羟酸，再进一步生成：焦磷酸二甲烯丙酯（DAPP）、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单位（异戊烯基单位）的化合物，如萜类及甾体化合物就是通过这个途径生成的。
赖氨酸
（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。
OH A O B
O A O
B
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。
（六）生物合成的意义
●有利于天然化合物的结构分类；
●有利于天然化合物的结构推测；
植物生长
二级代谢

绪论第二章生物合成课件

研究阐明中药药效以及毒副作用物质基础是上述工作的前提与基础。
5）从天然药物中研制高质量的保健品
★ 提供中药炮制的现代科学根据
1）炮制的目的：增强疗效，降低毒副作用、便于贮藏和运输；
2）研究炮制前后成分的变化，以利于阐明炮制原理； 3）改进传统炮制方法
例：黄芩，清热解毒南方：黄芩有小毒，必须以冷水浸泡至色变绿去毒后，再切制成饮片北方：黄芩遇冷水变绿影响质量，必须用热水煮后切成片，以色黄为佳
第一章绪论
1.7 天然药物化学成分的类别（自学）
1）化学结构分类法：
依据分子的骨架结构（skeleton sructure）分类
2）生理活性分类法：
依据生理活性分类，如：激素、强心苷、维生素等
3）来源分类法：
依据植物来源分类，如：鸦片生物碱、人参皂苷等
4）生源分类法：
依据生物合成来源分类
5）生源结合化学分类法
OCH3
2）具有一定的理化常数
3）具有明确治疗作用
2）有效部位（Effective fraction，or part）
指天然药物中具有治疗作用的一类或数类化学成分的总称，如：总生物碱、总皂苷、或某个极性部分等。
3）无效成分（Ineffective fraction，or part）
与有效成分共存的无药效作用或其他毒副作用。
3.1 国际发展史
1）天然药物化学的建立与形成
舍勒 (K. W. Sheller)
1769 1775 1778
1785
酒石酸(酒石) 苯甲酸(安息香) 乳酸(酸乳)
苹果酸(苹果)
观点1: “植物中只有酸性物质”
卢勒 (Rouelle) 柏格曼 (Bargmann)

《合成生物学》课件

发展
近年来，随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，合成生物学的发展非常迅速。未来，合成生物学将在医药、能源、环境、农业等领域发挥越来越重要的作用。
02
合成生物学基础知识
基因与DNA
基因
基因是生物体内携带遗传信息的最小单位，负责编码蛋白质或 RNA分子。
DNA
DNA是生物体的主要遗传物质，由四种不同的脱氧核糖核苷酸按照特定序列组成。
伦理、法律与社会影响
伦理问题合成生物学可能引发基因歧视和基因操纵问题。
合成生物学可能对生物多样性产生威胁。
伦理、法律与社会影响
• 合成生物学可能引发人类对自身定义的挑战。
伦理、法律与社会影响
法律问题需要明确合成生物学研究成果的产权归属和利益分配。
缺乏针对合成生物学的相关法律法规和监管机制。需要制定针对合成生物学技术的安全评估和审查标准。
生物燃料的生产
总结词
合成生物学技术可以用于设计和构建高效的生产菌株，以生产生物燃料，如生物柴油、乙醇等。
详细描述
通过合成生物学技术，可以设计和构建能够高效转化原料的微生物菌株，以生产生物燃料。这些生物燃料具有可再生、环保、高效等优点，可以替代传统的化石燃料。
环境污染治理
总结词
合成生物学技术可以用于设计和构建能够降解污染物、净化环境的微生物菌株。
《合成生物学》课件
• 合成生物学简介 • 合成生物学基础知识 • 合成生物学的应用 • 合成生物学的挑战与前景 • 实验与实践
01
合成生物学简介
定义与特点
定义
合成生物学是一门跨学科的领域，它结合了生物学、工程学和计算机科学的知识，通过设计和构建人工生物系统来进行研究和应用。

氨基酸生物合成ppt课件

（2）作用机理：
含Mo、Fe和S
还原剂铁蛋白钼铁蛋白 N2
（3）特点：是一种多功能酶
a、氧化还原酶：不仅能催化N2还原，还可催化N2O化合物等还原。
b、ATP酶活性：能催化ATP分解，从中获取能量推动电子向还原底物上转移。
亚硝酸还原酶
a、铁氧还蛋白——亚硝酸还原酶
NO-2 + 6Fd还原态 + 8H+
第10章氨基酸生物合成
氨的同化及氨基酸的生物合成
一、氮素循环二、生物固氮（自学）三、氨的同化（自学）四、氨基酸的生物合成五、氨基酸与一碳基团代谢
自然界的氮素循环
大气固氮
大气氮素
岩浆源的固定氮
工业固氮
固氮生物
火成岩
生物固氮
动植物
动植物废物死的有机体
蛋白质
硝酸盐还原反硝化作用氧化亚氮
氮亚硝酸
硝酸盐
入地下水
生物固氮
1、生物固N的化学本质 2、固N酶 3、固N条件
生物固N的化学本质
6e-
N2 + 3H2
2NH3
固N条件
（1）电子供体：氧化底物（MH2）、丙酮酸、H2 （2）ATP供能（3）厌氧环境
固N 酶
铁蛋白：二聚体、含Fe和S，
（1）结构组成
形成[Fe4S4]簇
钼铁蛋白：四聚体（α2β2），
的前体及相互关系
_x0
00b
_
丝氨酸族
His 和芳香族
丙氨酸族
天代谢
1、一碳基团（一碳单位）的概念
2、一碳基团和氨基酸代谢
Gly、Ser、Thr、His都可以作为一碳基团的供体。

1天然药物化学-第三节生物合成

起始物质为MVA，在ATP作用下，按如下路线合成。
O
甲戊二羟酸（MVA） HOOC
2ATP
OH
2ADP ADP O P2O5H2 O P2O5H2 CO2 ATP HOOC HO O P2O5H2
焦磷酸二甲烯丙酯
焦磷酸异戊烯酯
甲戊二羟酸-5-焦磷酸
桂皮酸途径（cinnamic
acid pathway）及莽草酸途径（shikimic acid pathway）
第三节生物合成
一次代谢及二次代谢植物体（绿色植物）以二氧化碳及水为
原料，通过光合作用、三羧酸循环、固氮反应等一系列物质代谢与生物合成途径，生成糖、蛋白质、脂质、核酸等植物体生命活动必需物质的过程称为一次代谢。
一次代谢产物：糖、蛋白质、脂质、核酸等对植物有机体生命活动不可缺少的物质此外，一次代谢产物还包括乙酰辅酶A、丙二酸单酰辅酶A、莽草酸及一些氨基酸等。
二次代谢产物和一次代谢产物的联系、区别 1) 一次代谢存在于所有植物中，二次代谢过程并非所有植物均发生； 2) 一次代谢产物是维持植物体不可或缺的物质，二次代谢产物对维持植物生命活动不起重要作用； 3) 一次代谢产物对于各种生物来说基本相同，二次代谢产物结构富于变化，瑰丽多彩； 4)二次代谢产物的生成与生物所处的外界环境（生长期、季节、温度、光照、海拔、产地等）密切相关。

氨基酸途径（amino
acid pathway）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。大多数生物碱类成分由此途径生成。
O N H
N H2 NH2
COOH
石榴皮碱
赖氨酸
复合途径

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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。
OH B
A
O B
A
O
查耳酮
O
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。
（六）生物合成的意义
●有利于天然化合物的结构分类； ●有利于天然化合物的结构推测； ●指导植物化学分类学； ●指导仿生合成； ●指导组织培养生物活性物质； ●定向寻找生物活性成分； ●生物调控，提高活性成分的含量。
CORN LEAF BIGHT (VIRUS)
CITRUS CANKER (BACTERIUM)
MAIZE RUST (FUNGUS)
POTATO LEAFHOPPER (INSECT)
Physical Defenses
二、生物合成途径
一级代谢
植物生存必需成分
葡萄糖(能量) 纤维素(生长)
醌类和聚酮类化合物合成示意图：
CH3 CO SCoA ＋
COOH 3
CH2 CO SCoA
乙酰辅酶A
丙二酸单酰辅酶A
CH3 CO CH2 CO CH2 CO CH2 CO Enz
上述多酮环合则生成各种醌类化合物或聚酮类化合物。
（二）甲戊二羟酸途径
该途径由乙酰辅酶A出发，生成甲戊二羟酸，再进一步生成：焦磷酸二甲烯丙酯（DAPP）、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单位（异戊烯基单位）的化合物，如萜类及甾体化合物就是通过这个途径生成的。
二、生物合成途径
二、生物合成途径
薄荷叶为什么牛不吃、虫不咬？
Chemical Defenses
OH Menthol
menthol broadcast a smell that warns herbivores and insects that the plant is toxic to them
Thinking In Other People‘S Speeches，Growing Up In Your Own Story
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
Thank You
在别人的演说中思考，在自己的故事里成长
起始物质为MVA，在ATP作用下，按如下路线合成。
甲戊二羟酸（MVA） HOOC
O
OH 2ATP
O P2O5H2
焦磷酸二甲烯丙酯
2ADP
ADP ATP
O P2O5H2
焦磷酸异戊烯酯
CO2
HO HOOC
O P2O5H2
甲戊二羟酸-5-焦磷酸
（三）桂皮酸途径莽草酸途径
该途径由苯丙氨酸经脱氨酶作用生成桂皮酸，进而生成具有C6-C3骨架的苯丙素类、香豆素类、木质素类、木脂体类。
二次代谢
以一次代谢产物（如乙酰辅酶A 、丙二酸单酰辅酶A、莽草酸及一些氨基酸等）为原料和前体，经历不同的代谢途径，生成生物碱、萜类等化合物的过程称为二次代谢过程。二次代谢产物很多都具有明显的生理活性，是中药化学的主要研究对象。
主要的生物合成途径
（一）醋酸-丙二酸途径
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。这一途径主要生成脂肪酸类、酚类、醌类、聚酮类等化合物。
Photosynthesis
(daytime)
Respiration
(nighttime)
H2O
TRACE METALS
Na, Ca, K, Mg Fe, Cu, Co, Mo
A TYPICAL PLANT
Glycolysis
H2O
CO2
O2 N2
bacteria
“N” NO2-/NO3-/NH4+
植物生长
（中药化学成分的来源）
二级代谢
一次代谢
绿色植物以二氧化碳及水为原料，通过光合作用、固氮反应等生成糖、蛋白质、脂质、核酸等植物体生命活动必需物质的过程称为一次代谢过程。生成的产物为一次代谢产物。
此外，一次代谢产物还包括乙酰辅酶A，丙二酸单酰辅酶A，莽草酸及一些氨基酸等。
hn
以香豆素为例：
COOH
HO
OH
OH
莽草酸
COOH H
NH2
苯丙氨酸
COOH
桂皮酸
OO
香豆素
（四）氨基酸途径
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。大多数生物碱类成分由此途径生成。Βιβλιοθήκη O N H石榴皮碱
COOH N H2 NH2
赖氨酸
（五）复合途径

生物合成途径PPT课件

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