2011執(zhí)業(yè)藥師考試輔導(dǎo)之植物化學(xué)成分的生源學(xué)說(shuō)

　　植物中眾多的化學(xué)成分有許多已闡明了它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)和藥理作用，其中不少已用于臨床。這些成分中有的已可用化學(xué)的或生物的方法進(jìn)行合成。

　　但尚存在的問(wèn)題是：這些成分在植物體內(nèi)是怎樣形成的?是由何種物質(zhì)、經(jīng)過(guò)什么新陳代謝途徑形成的?為了解決這個(gè)問(wèn)題，許多植物學(xué)、生物學(xué)、植物化學(xué)、生化學(xué)的研究工作者從可能的新陳代謝過(guò)程，生物化學(xué)反應(yīng)等多方面地進(jìn)行推測(cè)這些成分在植物體內(nèi)的形成過(guò)程，這就是植物化學(xué)成分的生源學(xué)說(shuō)(Biogenesis Biogenetic Origin)。

　　植物化學(xué)成分的生源研究主要是研究各類(lèi)成分在體內(nèi)生物合成的途徑，各種酶在過(guò)程中所起的作用以及過(guò)程中所產(chǎn)生的各種中間產(chǎn)物的化學(xué)并測(cè)定它們的結(jié)構(gòu)。生源的研究有多種設(shè)想與途徑，因而也形成了多種學(xué)說(shuō)，如異戊二烯法則、醋酸學(xué)說(shuō)等已普遍應(yīng)用于研究藥用植物有效成分的生物合成及其途徑。隨著同位素示蹤技術(shù)和化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生源研究的進(jìn)展也更為迅速。

　　1. 了解了各類(lèi)成分的生物合成途徑以及某種成分最初由何種物質(zhì)(這種物質(zhì)稱(chēng)為前體 Precursors)形成和各種中間產(chǎn)物后，就可以人為地于植物中注入前體或中間產(chǎn)物來(lái)增加所需成分的積累和產(chǎn)量。達(dá)到人工控制、定向培育的目的。例如于枸椽酸的新陳代謝途徑中加入烏頭酶(Aconilase)就可以增加枸椽酸在植物體內(nèi)的積累，因枸椽酸的生成過(guò)程中必須有此種酶的存在。這是研究植物生源最主要的目的。但是，前體并非一成不變，例如熊果甙在不同科時(shí)它們的生源就有可能不同。

　　2.從生源關(guān)系密切的成分中來(lái)擴(kuò)大生物活性物質(zhì)的資源。如三萜類(lèi)與許多甾體衍生物類(lèi)在生源上具密切關(guān)系，甾體衍生物類(lèi)常具多種生物活性，三萜類(lèi)成分在植物界分布廣泛，故有可能從三萜類(lèi)成分來(lái)尋找具廣泛生物活性的物質(zhì)。

　　3.從生源學(xué)說(shuō)來(lái)確定某類(lèi)成分的結(jié)構(gòu)類(lèi)別。如四環(huán)三萜類(lèi)成分原分類(lèi)不屬于三萜，以后通過(guò)生源關(guān)系的探討，才明確地將它們劃在三萜范圍內(nèi)。

　　4.了解某類(lèi)成分在植物體內(nèi)的原始狀態(tài)與代謝途徑后，就可以為進(jìn)行植物成分的生物合成提供理論規(guī)律，這將能更好地對(duì)生產(chǎn)與實(shí)踐(如生藥的采收時(shí)間與部位，有效成分的合成等)起指導(dǎo)作用。

　　植物體內(nèi)各種成分的生源基本上可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是植物本身必須的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如糖類(lèi)，脂肪、蛋白質(zhì)等成分的新陳代謝途徑，一類(lèi)是植物次生物質(zhì)，如生物堿、甙類(lèi)、萜類(lèi)等成分的新陳代謝途徑。有關(guān)這些代謝途徑的學(xué)說(shuō)很多，其中不少還是設(shè)想，例如認(rèn)為醋酸酯一丙二酸酯(Acetate-Melonate)途徑合成脂肪酸、酚性化合物、蒽醌等成分，3，5-羥基一3-甲基戊酸酯(Mevalonate)途徑合成萜類(lèi)、甾類(lèi)等成分，莽草酸(shikimicacid)途徑合成芳香族氨基酸、有機(jī)酸及其他化合物;氨基酸途徑合成生物堿等成分。

　　1.植物體內(nèi)各類(lèi)成分的生源關(guān)系

　　2.各類(lèi)植物次生物的生源學(xué)說(shuō)，列舉數(shù)例說(shuō)明它們的生物合成途徑

　　(1)有機(jī)酸類(lèi)： 有14C可以說(shuō)明許多較復(fù)雜的有機(jī)酸類(lèi)由 CH3COOH形成，如上所述6-甲基不楊酸的生物合成途徑;

　　(2)生物堿： 生物堿的生源學(xué)說(shuō)曾有多種路線(xiàn)的設(shè)想，但目前己主要集中一種學(xué)說(shuō)，即生物堿是由醋酸、單萜和多種簡(jiǎn)單氨基酸如苯丙氨酸(Phenylalanine)、色氨酸(TrYptophan)、蛋氨酸(Meih1onine)，鳥(niǎo)氨酸(Ornithine)等作為前體而形成的。這些理論因?yàn)闃?biāo)記化合物的發(fā)展已可用實(shí)驗(yàn)證實(shí)。方法是給予植株以一定的具標(biāo)記元素的化合物為前體，(常用的為具14C的化合物)，待植株經(jīng)過(guò)一定時(shí)期的生長(zhǎng)后，分離生物堿，從前體與生成物標(biāo)記元素的位置來(lái)確定二者之間的關(guān)系。由于應(yīng)用了這種技術(shù)，許多生物堿如煙堿(Nicoitine)、)嗎啡(Morphine)、莨菪堿(Hyoscyamine)、秋水仙堿(Col一chicine)、罌粟堿(Papaverine)、蘆竹堿(Gramine)等已證明是由氨基酸形成。有些簡(jiǎn)單的生物堿已可按生源學(xué)說(shuō)途徑在實(shí)驗(yàn)室里用氨基酸進(jìn)行人工合成。目前關(guān)于生物堿的生源研究有一較大的突破，即認(rèn)為除了上述各種前體外，還有許多特殊的中間物質(zhì)參與了生物合成過(guò)程。

　　(3)香豆精類(lèi)

　　(4)蒽醌類(lèi)： 許多蒽醌類(lèi)成分在植物體內(nèi)的前體至今未完全確定。有的學(xué)者認(rèn)為苔蘚酸(Orsellinic acid，廣泛分布于地衣和真菌)為一前體。由其形成蒽醌類(lèi)成分的生源學(xué)說(shuō)路線(xiàn)。

　　(5)萜類(lèi)： 一般認(rèn)為由CH3COOH與輔酶A(CoenzymeA，簡(jiǎn)作：CO.A)縮合成酯，再經(jīng)過(guò)脫水、氧化-還原、環(huán)化、分子重排等反應(yīng)形成C5-C10-C15-C20-C30-C40……的各種萜類(lèi)。

　　以上僅列舉了部分植物化學(xué)萬(wàn)分的生源學(xué)說(shuō)，由于大家對(duì)此項(xiàng)工作的意義日益重視，有關(guān)生源研究的科研工作日益增多，原來(lái)的一些設(shè)想也得到了實(shí)驗(yàn)證實(shí)。但由于植物成分的本身種類(lèi)和結(jié)構(gòu)變化多樣，加上在這些成分生物合成過(guò)程中所產(chǎn)生的各種中間產(chǎn)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)以及它們之間關(guān)系的復(fù)雜性，植物成分的生源研究還需要進(jìn)行大量的深入的工作。

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