莽草酸途径
莽草酸途径 苯丙烷 特异木质素合成途径
一、莽草酸途径莽草酸途径，又称为莽草酸代谢途径，是一种生物合成途径，涉及到植物细胞壁的合成与代谢。
在这条途径中，莽草酸被转化为苯丙烷类化合物，进而参与植物细胞壁的合成。
莽草酸途径是植物细胞壁生物合成途径的重要组成部分，对于植物的生长发育具有重要意义。
1. 莽草酸的来源莽草酸是一种重要的中间代谢产物，由植物体内的糖代谢途径合成。
在植物细胞中，葡萄糖通过糖醇磷酸途径（PPP）转化为磷酸葡糖酸，接着经过一系列酶催化反应转化为莽草酸。
2. 莽草酸的转化莽草酸在细胞质中被转化为对羟基苯丙酸，接着通过酶催化反应，对羟基苯丙酸被还原为苯丙烷，参与到植物细胞壁的合成过程中。
3. 莽草酸途径在植物生长发育中的作用莽草酸途径是植物细胞壁合成途径的关键步骤，对于植物的生长发育具有重要意义。
植物细胞壁决定了植物的结构与形态，同时也与植物的适应环境能力息息相关。
莽草酸途径在植物生长发育过程中发挥着重要作用。
二、苯丙烷苯丙烷是一种重要的有机化合物，广泛存在于植物细胞壁中，并参与植物的生长发育过程。
在植物中，苯丙烷通过莽草酸途径合成，是植物细胞壁合成途径的重要产物。
1. 苯丙烷的结构与性质苯丙烷是一种具有芳香环的有机化合物，含有一个苯环和一个丙烷基团。
其结构稳定，化学性质活泼，是一种重要的合成原料。
2. 苯丙烷在植物细胞壁中的作用苯丙烷是植物细胞壁合成途径的重要中间产物，参与到植物细胞壁的合成过程中。
植物细胞壁决定了植物的形态与结构，同时也对植物的生长发育起着重要作用。
3. 苯丙烷的应用苯丙烷作为一种重要的有机合成原料，广泛应用于香料、染料、医药、农药等领域。
其稳定的化学结构和丰富的化学性质，使其成为了许多合成化合物的重要前体。
三、特异木质素合成途径特异木质素合成途径是植物细胞壁生物合成途径的重要组成部分，涉及到植物木质素合成的重要中间产物。
在这条途径中，各种酶催化反应将苯丙烷类化合物转化为木质素，参与植物细胞壁的合成。
1. 特异木质素合成途径的主要步骤在特异木质素合成途径中，苯丙烷类化合物首先经过酶催化反应转化为对前苯醇，随后再经过一系列酶催化反应转化为丙烯基酚。
各类中药化学成分的生物合成途径
各类中药化学成分的主要生物合成途径乙酸-丙二酸途径:脂肪酸类,酚类,醌类；甲戊二羟酸途径:萜类,甾类；莽草酸途径:即桂皮酸途径,苯丙素类,木脂素类,香豆素类；氨基酸途径 :生物碱类溶剂提取法（常用溶剂及极性）（1）溶剂按极性分类：三类，即亲脂性有机溶剂、亲水性有机溶剂和水。
溶剂按极性由弱到强的顺序如下：石油醚＜四氯化碳＜苯＜二氯甲烷＜氯仿＜乙醚＜乙酸乙酯＜正丁醇＜丙酮＜甲醇（乙醇）＜水。
甲醇（乙醇）是最常用的溶剂,能用水任意比例混合.分子大,C多,极性小,反之,大..按相似相溶原理,极性大的溶剂提取极性大的化合物提取方法①煎煮法：挥发性及加热易破坏,多糖类不宜用。
②浸渍法：不用加热，适用于遇热易破坏或挥发性成分，含淀粉或黏液质多的成分,但效率不高。
③渗漉法：效率较高。
④回流提取法:受热易破坏的成分不宜用。
⑤连续回流提取法：有机溶剂，索氏提取器或连续回流装置。
⑥水蒸气蒸馏法: 适于具挥发性，能随水蒸气蒸馏而不被破坏的。
挥发油、小分子生物碱、酚类、游离醌类等：⑥超临界萃取法:以CO2为溶剂.用于极性低的化合物，室温下工作,几乎不用有机溶剂,环保分离方法①吸附色谱：利用吸附剂对被分离化合物分子的吸附能力的差异，而实现分离的一类色谱。
硅胶用于大多数中药成分；氧化铝用于碱性或中性亲脂性成分如生物碱、萜、甾；活性炭用于水溶性物质如氨基酸、糖类和某些苷类；聚酰胺用于酚醌如黄酮、蒽醌及鞣质。
②凝胶色谱：主要是分子筛作用，根据凝胶的孔径和被分离化合物分子的大小而达到分离目的。
③离子交换色谱：基于各成分解离度的不同而分离。
主要用于生物碱、有机酸及氨基酸、蛋白质、多糖等水溶性成分的分离纯化。
④大孔树脂色谱：一类没有可解离基团，具有多孔结构，不溶于水的固体高分子物质。
它可以通过物理吸附有选择地吸附有机物质而达到分离的目的。
是反相的性质，一般被分离物质极性越大，越先被洗脱下来，极性越小，越后洗脱下来。
应用于中药有效部位或有效成分的分离富集。
23除草剂作用的种类和作用机理
抑制脂肪合成
主要是一些硫代氨基甲酸酯类化合物，如， 茵草敌（EPTC）、燕麦敌（diallate）、燕麦 畏（triallate）等。
O NCSCH 2CH3 (CH3)2CH (CH3)2CH O NCSCH 2CCl diallate (CH3)2CH (CH3)2CH O NCSCH 2CCorodifen）的 作用位点（受体）被证实位于光系统Ⅱ（PS Ⅱ ）和质体醌（plastoquinone, PQ）之间。 该受体浸没于脂蛋白膜内。 除草剂分子与受体发生作用后改变了后者的电 位，使电子传递无法进行。
三氟消草醚（fluorodifen）
光合磷酸化是由ADP和Pi生成ATP的过程。如果 电子传递及由此形成的跨膜电位不存在，磷酸化 反应就不能发生。 已证实胺类除草剂中的perfluidone和二苯醚类除 草剂中的除草醚（nitrofen）和精吡氟草灵 （fluazifop-butyl）能够渗入类囊体膜，使氢离 子浓度梯度消失，光合磷酸化无法进行。
CF3
N
NH NH2
N
difunon
fluometuron
aminot riazole
类胡罗卜素合成
类胡罗卜素有双重功能：一是为光合作 用吸收光能；二是作为光保护剂，防止 激发态的三体叶绿素和由其产生的单体 氧。 用氟草敏（metflurazon）处理过的植物， 胡罗卜素前体八氢番茄红素 （phytoene）出现积累。
NO2
OH CH C2H5 CH3 NO2 dinoseb
NO2
OH
CH3
CN Cl Cl
NO2 DNOC
O S O
dichlobenil
CN
CN
莽草酸途径 ppt课件
这两者化合后经几步反应生成莽草酸, 莽 草酸经磷酸化形成5-磷酸莽草酸后，再与 PEP反应，以后生成分支酸；分支酸可以合
成色氨酸，也可以转变为预苯酸，由预苯酸 可生成苯丙氨酸和酪氨酸。
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Байду номын сангаас E4P PEP
莽草酸
分支酸 预苯酸
色氨酸 苯丙氨酸 酪氨酸
分支酸 是莽草酸途径的重要枢纽物质，将代谢分为
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苯丙烷化合物代谢的说明：
①出发单位是苯丙氨酸；
②经PAL（苯丙氨酸脱氨酶）脱去氨后生成肉 桂酸；
③两分子苯丙烷类通过β-位聚合可生成木质 素类化合物；
④苯丙烷类与丙二酸单酰辅酶A结合，可生成 黄酮类物质；
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产物：
苯丙烷类化合物(C6-C3)：是一类分子
中以苯丙基为基本骨架单位构成的化合物。 其中香豆素和木质素为其典型化合物。
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由苯丙氨酸经肉桂酸形成木质素单体的 一系列过程是苯丙烷类化合物代谢的中心途 径。
黄酮类化合物的生物合成都是通过苯丙 烷类生物合成途径，是苯丙烷代谢途径的支 路。由1分子香豆酰-CoA和3分子丙二酸单酰 -CoA在查尔酮合成酶(CHS)催化下聚合生成 查尔酮开始，是苯丙烷代谢反应中黄酮类产 物合成支路中的初始反应。
黄酮类化合物(C6-C3-C6)：泛指具有两
个苯环通过中间三碳链相互联结而成的一类 化学成分。多具有酚羟基，显酸性。
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酶及调控
之一：苯丙氨酸解氨酶(PAL)
PAL是中心酶，它催化苯丙氨酸途径中的 第一步反应，不需要任何辅助因子参与，通过 一个非氧化脱氨基作用把苯丙氨酸转变成肉桂 酸和氨，而当过量的氨存在时，它催化逆反应 的进行。
葡萄果实中莽草酸途径与多酚积累的关系
葡萄果实中莽草酸途径与多酚积累的关系摘要概述了莽草酸途径及其在植物次生代谢中的重要作用、葡萄果实类黄酮代谢与调控的研究现状,并对莽草酸代谢与葡萄多酚积累的关系进行探讨和展望。
关键词莽草酸途径;类黄酮代谢;多酚积累葡萄果实RelationshipbetweenShikimateAcidPathwayandPolyphenolAccumulationinGrap eBerriesLI Chun-lan(College of Biolgical Science and Technology,Beijing Forestry University,Beijing 100083)AbstractIn this paper,shikimate acid pathway and its role in plant secondary metabolism were summarized,as well as the research status offlavonoid metabolism and regulation in grape berries. Finally,the relationship between shikimate acid metabolism and polyphenol accumulation wasdiscussed.Key wordsshikimate acid pathway;flavonoid metabolism;polyphenol accumulation grape berry1莽草酸途径的简介莽草酸途径是存在于植物、真菌和微生物中重要的代谢途径,是连接糖代谢和次生代谢的主要桥梁。
糖酵解途径(EMP)产生的磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)和戊糖磷酸途径(PPP)产生的赤藓糖-4-磷酸(E4P)进入莽草酸途径(Shikimate pathway),经过7个步骤的反应形成分支酸(Chorismate)。
莽草酸代谢
莽草酸（shikimic acid）是一种化学物质，广泛存在于植物中，尤其是杜鹃花科、爵床科、豆科、苦苣苔科、马鞭草科、唇形科、大戟科等植物中。
莽草酸是一种重要的化工原料和药物中间体，可用于合成多种药物，如抗流感药物达菲（Tamiflu）、抗病毒药物金刚烷胺（Amantadine）等。
此外，莽草酸还具有抗菌、抗氧化、抗炎等多种生物学活性。
莽草酸的代谢途径主要包括以下几个步骤：1. 莽草酸在细胞质中被酶催化水解，生成莽草酸-7-磷酸（shikimic acid-7-phosphate）。
2. 莽草酸-7-磷酸在细胞质中被磷酸酶催化脱去磷酸基，生成莽草酸-7-羟基酸（shikimic acid-7-hydroxy acid）。
3. 莽草酸-7-羟基酸在细胞质中被还原酶催化还原，生成莽草酸-7-醛（shikimic acid-7-aldehyde）。
4. 莽草酸-7-醛在细胞质中被氧化酶催化氧化，生成莽草酸-7-酮（shikimic acid-7-one）。
5. 莽草酸-7-酮在细胞质中被还原酶催化还原，生成莽草酸-7-羟基酸。
6. 莽草酸-7-羟基酸在细胞质中被转酮酶催化脱羧，生成莽草酸-3-羧酸（shikimic acid-3-carboxylic acid）。
7. 莽草酸-3-羧酸在细胞质中被转氨酶催化脱氨，生成莽草酸-3-酮（shikimic acid-3-one）。
8. 莽草酸-3-酮在细胞质中被氧化酶催化氧化，生成莽草酸。
莽草酸的代谢途径涉及多个酶的参与，其中莽草酸-7-磷酸合成酶、莽草酸-7-羟基酸还原酶、莽草酸-7-醛氧化酶、莽草酸-7-酮还原酶等是关键的酶。
莽草酸的代谢途径是植物代谢的一个重要组成部分，对于植物的生长发育、防御反应等具有重要的作用。
同时，莽草酸的代谢途径也为合成药物提供了重要的原料和途径。
一种莽草酸的合成方法
一种莽草酸的合成方法
莽草酸是一种具有重要生物活性的天然产物，其合成方法有多种，其中一种常用的方法如下：
1. 将苯甲醛和乙酰乙酸乙酯以摩尔比1:1.2混合，加入氢氧化钠水溶液，反应过程中加入甲醇作溶剂，将反应混合物搅拌，控制反应温度不超过25℃，使反应完全进行。
2. 将反应得到的产物过滤并洗涤干净，用正己烷提取，然后用无水氢氯酸处理，得到莽草酸乙酯。
3. 最后，用硫酸钠水溶液将莽草酸乙酯水解，得到莽草酸。
以上就是一种较为常用的莽草酸合成方法，虽然有点麻烦，但可以得到纯度较高的产品，适合用于实验室合成。
莽草酸合成途径
莽草酸合成途径
莽草酸有三种合成途径：
1.莽草酸主要来源于生物提取，尤其是植物和微生物细胞。
例如，木兰科植物八角茴香的果实是工业上获得莽草酸的主要来源，其莽草酸含量为10%以上。
由于八角茴香属于木兰科东方小型树种结出的果实，分布在全球极少数地区，产量受气候等自然环境影响较大，严重限制了莽草酸的产量。
2.化学合成莽草酸有多种途径，但产率不高，例如Diels-Alder 反应合成法的产率都只有15%左右，且工艺复杂。
3.利用经过改造的微生物大规模发酵生产莽草酸。
即以经过基因修饰得到的大肠杆菌为生产菌株，以葡萄糖为原料大规模发酵合成莽草酸。
以上信息仅供参考，如果还想了解更多信息，建议咨询专业人士。
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补骨脂素类
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4.2 桂皮酸（Cinnamic Acid)：C6H3
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桂皮酸: PAL
苯丙氨酸解氨酶（phenylalanin ammonialyase， PAL），是催化直接脱掉L-苯丙氨酸上的氨而生成 反式肉桂酸的酶，于1961年由J．Koukol，E．Conn 在大麦中发现。存在于高等植物、酵母、菌类的可 溶性部分。推测分子量为30万。这是一个可把苯丙 氨酸用于酚类化合物合成的酶。在很多情况下，其 反应成为酚类化合物合成的有步骤的速率阶段。在 组织中的活性可随外界因素而发生显著变化，用光 照，病伤害，植物激素处理等会使活性显著增加。 另外有时还受光敏色素所支配。
几乎没有细胞毒性
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4.4 苯丙烯
桂皮醛：桂皮油的主要成分，香料和调味品 丁子香酚：肉桂叶含大量，丁香油成分，牙齿麻醉剂 肉豆蔻醚：调味品，曾作为轻度致幻剂
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苯丙烯的形成
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主要含芳香化合物的挥发油
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4.5 来自C6C3化合物的安息香酸
苯甲酸又称安息香酸，是苯环上的一个氢被羧基取 代形成的化合物。一般常作为药物或防腐剂使用， 有抑制真菌、细菌、霉菌生长的作用，药用时通常 涂在皮肤上，用以治疗癣类的皮肤疾病。用于合成 纤维、树脂、涂料、橡胶、烟草工业。 最初苯甲酸是由安息香胶干馏或碱水水解制得，也 可由马尿酸水解制得。工业上苯甲酸是在钴、锰等 催化剂存在下用空气氧化甲苯制得；或由邻苯二甲 酸酐水解脱羧制得。
分支酸经其异构体异分支酸衍生 2，3-二羟基苯甲酸是肠菌素(Fe3+载体） 的组成单元,
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叶酸（folic acid,Vitamin B9)
PABA是叶酸（二氢喋呤磷酸酯衍生）的构成单元
谷氨酸
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叶酸—C1的传递
一碳单位以甲基、亚甲基、次甲基或甲酰基等 形式传递，并与氨基酸和核苷酸的代谢有关
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双香豆素
双香豆素具有显著的抗凝血活性，可引起家畜体内出 血，导致死亡。动物误食草木樨后出血毙命。口服抗 凝血剂，用于溶栓。药用抗凝血剂华法林的合成模版。
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香豆素衍生物
灭鼠药
更强灭鼠药
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角型香豆素
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补骨脂素
线型呋喃香豆素（补骨脂素psoralens）能引起人体对 紫外线的光敏作用，导致晒斑或严重的皮肤疱疹。 能刺激皮肤色素沉着，用于治疗牛皮癣。 色素沉着是人体皮肤由于种种原因而致皮肤呈现不同 颜色、不同范围及不同深浅的色素变化。
THE SHIKIMATE PATHWAY: Aromatic Amino Acids and Phenylpropanoids 莽草酸途径： 芳香族氨基酸和苯丙素类化合物
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本章内容
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Recall: 构造单元
初级代谢过程：
光合作用 糖酵解途径 Krebs循环
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莽草酸途径
指4-磷酸赤藓糖和磷酸烯醇式丙酮酸化合后经几步 反应生成莽草酸，再由莽草酸生成芳香氨基酸和其 他多种芳香族化合物的途径。
5
4.1 芳香族氨基酸和简单苯甲酸
莽草酸途径首先有磷酸烯醇式PEP和D-赤藓糖-4-磷酸缩合成七碳 化合物DAHP
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没食子酸（ Gallic acid) 衍生物
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分支酸（Chorismic acid)
重要的莽草酸途径化合
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2,3-二羟基苯甲酸和水杨酸 （salicylic acid)
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莽草酸途径
莽草酸途径是存在于植物、真菌和微生物中的一条 重要的代谢途径，该途径有7个酶化过程。脱氢奎尼 酸（DHQ）和莽草酸脱氢酶（SDH）促进了莽草酸途 径中的第3,4个阶段。在大多数微生物中，DHQ和SDH 是单功能的，但是在植物中DHQ和SDH可以融合，形 成具有两种功能的酶。DHQ-SDH双功能酶的优点就是 在莽草酸途径中通过限制中间物在竞争途径中的质 量而增加代谢物流通的效率。
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从C6C3到安息香酸
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水杨酸甲酯的生物合成
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阿司匹林
应用最早，最广和最普通解热镇痛药抗风湿药。 历史悠久，诞生于1899年3月6日。用于治感冒、发热、 头痛、牙痛、关节痛、风湿病，还能抑制血小板聚集， 用于预防和治疗缺血性心脏病、心绞痛、心肺梗塞、 脑血栓形成。 最初水杨酸是从柳树皮中获得，故其又叫做“柳酸”。 老药“立新功”：降低糖尿病并发心脏病的危险；长 期服用小剂量阿司匹林，有防治结肠癌、食道癌及胃 癌等肿瘤的作用。
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4.6 香豆素（Coumarins）
香豆素有类似香草精的愉快香味。存在于零陵香豆、 薰衣草油等中;荧光是香豆素一个特有的物理性质，在 紫外光下，常显蓝色荧光。 常用作定香剂、脱臭剂，配制香水和香料，也用作饮 料、食品、香烟、塑料制品、橡胶制品等的增香剂。 医药上加入药剂中作为矫味剂。
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4.6 香豆素（Coumarins）
基于叶酸的衍生物
哺乳动物必须从食物中获得四氢叶酸酯 微生物能自己合成
抗菌剂
抗疟剂
抗肿瘤
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经预苯酸的苯丙氨酸和酪氨酸的合成
该过程包括三类反应：脱羧芳构化、转氨基反应和氧化
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苯丙氨酸到多巴、儿茶酚胺、黑色素
儿茶酚胺：去甲肾上腺和激素肾上腺素前体 多巴：神经递质 黑色素：生物色素，聚合物
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氯霉素的生物合成
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4.3 木脂素和木质素（lignin)
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新木脂素
木脂素 20
木脂素和木质素（lignin)
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重要木脂素：鬼臼毒素 鬼臼是鬼臼草Ppodoodpohpyhluymllheoxtaondxriunm 或美洲鬼臼P
peltatum的干燥茎和根 鬼臼毒素：泻药、细胞毒性药、抗肿瘤药
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鬼臼毒素碱性异构化