第4章有機(jī)小分子

1、第第4 4章章生命體中的有機(jī)小分子生命體中的有機(jī)小分子內(nèi)容內(nèi)容有機(jī)小分子的分類與簡(jiǎn)介有機(jī)小分子的分類與簡(jiǎn)介1有機(jī)小分子的來(lái)源有機(jī)小分子的來(lái)源2有機(jī)小分子的功能有機(jī)小分子的功能3 生物大生物大 分子分子生命體生命體 有機(jī)小有機(jī)小 分子分子 有機(jī)小分子有機(jī)小分子初級(jí)代謝物初級(jí)代謝物次級(jí)代謝物次級(jí)代謝物 指生物通過(guò)代謝活動(dòng)所產(chǎn)生的、自身生長(zhǎng)和繁指生物通過(guò)代謝活動(dòng)所產(chǎn)生的、自身生長(zhǎng)和繁殖所必需的物質(zhì)物質(zhì)。殖所必需的物質(zhì)物質(zhì)。如如氨基酸氨基酸、核苷酸核苷酸、多糖多糖、脂類脂類、維生素維生素等。等。初級(jí)代謝物初級(jí)代謝物 生長(zhǎng)到一定階段才產(chǎn)生的化學(xué)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜生長(zhǎng)到一定階段才產(chǎn)生的化學(xué)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的、對(duì)該生

2、物無(wú)明顯生理功能或非生長(zhǎng)和繁殖所的、對(duì)該生物無(wú)明顯生理功能或非生長(zhǎng)和繁殖所必需的物質(zhì)物質(zhì)。必需的物質(zhì)物質(zhì)。 如抗生素、色素、激素等。如抗生素、色素、激素等。次級(jí)代謝物次級(jí)代謝物自身功能不明自身功能不明 4.1.1 脂類化合物脂類化合物 難溶于水、易溶于非極性溶劑的生物有機(jī)分子。難溶于水、易溶于非極性溶劑的生物有機(jī)分子。包括脂肪、三酰甘油、磷脂、糖脂等；包括脂肪、三酰甘油、磷脂、糖脂等；有機(jī)小分子的分類與簡(jiǎn)介有機(jī)小分子的分類與簡(jiǎn)介4.1v存儲(chǔ)能量存儲(chǔ)能量 CO2+H2O+能量能量v作為細(xì)胞膜的組成成分作為細(xì)胞膜的組成成分v信號(hào)分子信號(hào)分子氧化氧化硬脂酸硬脂酸油酸油酸脂肪酸脂肪酸固醇固醇磷脂磷脂甘

3、油三脂甘油三脂脂質(zhì)分類脂質(zhì)分類v存儲(chǔ)脂質(zhì)存儲(chǔ)脂質(zhì) v結(jié)構(gòu)脂質(zhì)結(jié)構(gòu)脂質(zhì)v活性脂質(zhì)活性脂質(zhì)存儲(chǔ)脂質(zhì)存儲(chǔ)脂質(zhì) 三酰甘油和蠟三酰甘油和蠟 （1）存儲(chǔ)能量）存儲(chǔ)能量1克油脂克油脂 37KJ1克糖或蛋白克糖或蛋白 17KJ三酰甘油三酰甘油（2）御寒）御寒結(jié)構(gòu)脂質(zhì)結(jié)構(gòu)脂質(zhì)v 屏障，維持結(jié)構(gòu)和功能屏障，維持結(jié)構(gòu)和功能親水區(qū)親水區(qū)疏水區(qū)疏水區(qū)親水區(qū)親水區(qū)活性脂質(zhì)活性脂質(zhì)v 電子載體電子載體 質(zhì)體醌質(zhì)體醌 葉綠體中電子傳遞葉綠體中電子傳遞 v 酶的激活劑與輔因子酶的激活劑與輔因子 磷脂酰絲氨酸磷脂酰絲氨酸 凝血因子激活劑凝血因子激活劑v 糖基載體糖基載體v 細(xì)胞信號(hào)：細(xì)胞信號(hào)： e.g. 磷酸鞘氨醇磷酸鞘氨醇：鈣

4、的固定，細(xì)胞生長(zhǎng)和細(xì)胞凋亡：鈣的固定，細(xì)胞生長(zhǎng)和細(xì)胞凋亡 v 細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡 4.1.2 生物堿生物堿 天然有機(jī)化合物天然有機(jī)化合物 存在于生物體（主要為植物）中的一類含氮存在于生物體（主要為植物）中的一類含氮的堿性有機(jī)化合物，大多數(shù)有復(fù)雜的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，的堿性有機(jī)化合物，大多數(shù)有復(fù)雜的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，氮素多包含在環(huán)內(nèi)，有顯著的生物活性。氮素多包含在環(huán)內(nèi)，有顯著的生物活性。性質(zhì)性質(zhì)無(wú)色，結(jié)晶狀，少數(shù)為液體無(wú)色，結(jié)晶狀，少數(shù)為液體難溶于水，與酸可以形成鹽難溶于水，與酸可以形成鹽有一定的旋光性和吸收光譜有一定的旋光性和吸收光譜大多有苦味大多有苦味 中草藥中重要的有效成分中草藥中重要的有效成分 v嗎啡嗎啡

5、鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)痛v麻黃堿麻黃堿 抗哮喘抗哮喘v長(zhǎng)春堿長(zhǎng)春堿 抗癌抗癌金雞納金雞納(1) 喹啉類喹啉類瘧疾瘧疾 奎寧奎寧喜樹(shù)堿喜樹(shù)堿p用于惡性腫瘤用于惡性腫瘤p銀屑病銀屑病p急慢性白血病急慢性白血病p血吸蟲(chóng)病引起的肝脾腫大血吸蟲(chóng)病引起的肝脾腫大 與與DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶結(jié)合，抑制結(jié)合，抑制蛋白合成和細(xì)胞分化蛋白合成和細(xì)胞分化，用于腸胃道和頭頸部癌等有較好療效。用于腸胃道和頭頸部癌等有較好療效。(2) 異喹啉類異喹啉類v嗎啡：麻痹神經(jīng)，鎮(zhèn)痛消炎。嗎啡：麻痹神經(jīng)，鎮(zhèn)痛消炎。v普羅托品：舒張血管。普羅托品：舒張血管。異喹啉環(huán)異喹啉環(huán)喹啉環(huán)喹啉環(huán)v莨菪堿莨菪堿 副交感神經(jīng)抑制劑，止痛解痙功能，對(duì)坐骨神經(jīng)副

6、交感神經(jīng)抑制劑，止痛解痙功能，對(duì)坐骨神經(jīng)痛有較好療效，毒性較大，臨床應(yīng)用較少。痛有較好療效，毒性較大，臨床應(yīng)用較少。v阿托品阿托品 消旋莨菪堿消旋莨菪堿，從植物顛茄或莨菪等提出的生物堿從植物顛茄或莨菪等提出的生物堿, ,可人工合成，天然存在于植物中的左旋莨菪堿很不穩(wěn)可人工合成，天然存在于植物中的左旋莨菪堿很不穩(wěn)定。定。(3) 吡咯烷類吡咯烷類可卡因可卡因v中樞神系統(tǒng)興奮劑，中樞神系統(tǒng)興奮劑，抑制多巴胺抑制多巴胺的攝入，小劑量的攝入，小劑量時(shí)能興奮大腦皮層，產(chǎn)生欣快感時(shí)能興奮大腦皮層，產(chǎn)生欣快感 多巴胺：影響情緒多巴胺：影響情緒帕金森帕金森不足不足長(zhǎng)春堿長(zhǎng)春堿 雙吲哚型生物堿雙吲哚型生物堿 抑制

7、微管蛋白的聚合，妨礙紡錘體微管的形成抑制微管蛋白的聚合，妨礙紡錘體微管的形成; ;它也作用于細(xì)胞膜，干擾細(xì)胞膜對(duì)氨基酸的運(yùn)轉(zhuǎn)，使蛋白質(zhì)的它也作用于細(xì)胞膜，干擾細(xì)胞膜對(duì)氨基酸的運(yùn)轉(zhuǎn)，使蛋白質(zhì)的合成受抑制；合成受抑制；抑制抑制RNARNA綜合酶的活力而抑制綜合酶的活力而抑制RNARNA的合成，將細(xì)胞殺滅于的合成，將細(xì)胞殺滅于GlGl期。期。 v 利舍平利舍平 鎮(zhèn)靜降血壓鎮(zhèn)靜降血壓(4) 吲哚類吲哚類4.1.3 甾體甾體v甾體化合物廣泛存在于動(dòng)植甾體化合物廣泛存在于動(dòng)植物組織中，其種類極多。物組織中，其種類極多。 甾體激素甾體激素甾醇甾醇甾體皂甙甾體皂甙（1 1）甾體激素）甾體激素 腎上腺皮質(zhì)激素類

8、藥腎上腺皮質(zhì)激素類藥 有抗炎作用及免疫抑制、抗毒有抗炎作用及免疫抑制、抗毒 嚴(yán)重感染、自身免疫性疾病嚴(yán)重感染、自身免疫性疾病 過(guò)敏性疾病過(guò)敏性疾病 血液系統(tǒng)疾病血液系統(tǒng)疾病 氫化可的松氫化可的松v雌性激素雌性激素 黃體酮黃體酮 習(xí)慣性流產(chǎn)習(xí)慣性流產(chǎn)與雌激素聯(lián)合使用治療與雌激素聯(lián)合使用治療更年期綜合癥更年期綜合癥 v雄性激素雄性激素 睪酮睪酮 力量、免疫功能力量、免疫功能 對(duì)抗骨質(zhì)疏松等功效對(duì)抗骨質(zhì)疏松等功效 （2 2） 甾醇甾醇 膽固醇膽固醇 主要存在于動(dòng)物的血液、脂肪、主要存在于動(dòng)物的血液、脂肪、 腦髓及神經(jīng)組織中。腦髓及神經(jīng)組織中。 膽結(jié)石由膽固醇構(gòu)成膽結(jié)石由膽固醇構(gòu)成 作為細(xì)胞生物膜的構(gòu)

9、成成分；作為細(xì)胞生物膜的構(gòu)成成分； 類固醇類激素、膽汁酸及維生素類固醇類激素、膽汁酸及維生素D的前體物質(zhì)。的前體物質(zhì)。 生理作用生理作用“好膽固醇好膽固醇” 高密度膽固醇對(duì)血管有保護(hù)作用。高密度膽固醇對(duì)血管有保護(hù)作用?！皦哪懝檀?jí)哪懝檀肌?低密度膽固醇如果偏高，患冠心病的危險(xiǎn)因低密度膽固醇如果偏高，患冠心病的危險(xiǎn)因素會(huì)增加，通常把它稱為素會(huì)增加，通常把它稱為（2 2） 甾體皂苷甾體皂苷OORO123456789101112131415161718192021222324252627 抗生育：殺滅精子、抗早孕 主要用作合成甾體避孕藥和激素類藥物的原料。 降血糖 降低膽固醇和免疫調(diào)節(jié) 抗真菌、殺蟲(chóng)

10、等4.1.4 萜類萜類 以以異戊二烯異戊二烯的碳架為單元，的碳架為單元，“首尾首尾”相聯(lián)而相聯(lián)而形成的形成的, ,按異戊二烯單位的多少進(jìn)行分類。按異戊二烯單位的多少進(jìn)行分類。 如如:單萜、倍半萜、二萜單萜、倍半萜、二萜 （1 1）單萜單萜 2 2個(gè)異戊二烯單位構(gòu)成、含個(gè)異戊二烯單位構(gòu)成、含1010個(gè)碳原子的化合物個(gè)碳原子的化合物類群類群，廣泛分布于高等植物的腺體、油室和樹(shù)脂道，廣泛分布于高等植物的腺體、油室和樹(shù)脂道等分泌組織中，是等分泌組織中，是植物揮發(fā)油的主要組成成分植物揮發(fā)油的主要組成成分，在，在昆蟲(chóng)激素及海洋生物中也有存在。昆蟲(chóng)激素及海洋生物中也有存在。 它們的含氧衍生物多具有較強(qiáng)的生物

11、活性和香氣，它們的含氧衍生物多具有較強(qiáng)的生物活性和香氣，是醫(yī)藥、化妝品和食品工業(yè)的重要原料。單萜以是醫(yī)藥、化妝品和食品工業(yè)的重要原料。單萜以苷苷的形式存在時(shí)，不具有揮發(fā)性，不能隨水蒸氣蒸餾的形式存在時(shí)，不具有揮發(fā)性，不能隨水蒸氣蒸餾出來(lái)。出來(lái)。 單萜類化合物可分為鏈狀型和單環(huán)、雙單萜類化合物可分為鏈狀型和單環(huán)、雙環(huán)等環(huán)狀型兩大類，其中以單環(huán)和雙環(huán)型兩種環(huán)等環(huán)狀型兩大類，其中以單環(huán)和雙環(huán)型兩種結(jié)構(gòu)類型所包含的單萜化合物最多。結(jié)構(gòu)類型所包含的單萜化合物最多。 C C H H2 2O O H HC C H H2 2O O H HC C H H2 2O O H HC C H H O OC C H H

12、O OC C H H O O香香葉葉醇醇 G Ge er ra an ni io ol l 橙橙花花醇醇 N Ne er ro ol l香香茅茅醇醇 C Ci it tr ro on ne el ll lo ol l香香葉葉醛醛 G Ge er ra an ni ia al l 橙橙花花醛醛 N Ne er ra al l香香茅茅醛醛 C Ci it tr ro on ne el ll la al l 開(kāi)鏈單萜開(kāi)鏈單萜O OH HH HH HH HO OH HH HH HH HH HO Ol-l-薄荷醇 l-menthol薄荷醇 l-menthold-d-新薄荷醇 d-neomenthol新薄

13、荷醇 d-neomenthol薄荷酮 methone薄荷酮 methoneO OH HO OH HO Ol-龍腦 l-borneoll-龍腦 l-borneold-龍腦 d-borneold-龍腦 d-borneol樟腦 camphor樟腦 camphor環(huán)狀單萜環(huán)狀單萜 芍藥苷芍藥苷 芍藥根中得到，對(duì)小鼠顯示有鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛及抗炎芍藥根中得到，對(duì)小鼠顯示有鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛及抗炎等藥理作用，防治老年性癡呆的生物活性。等藥理作用，防治老年性癡呆的生物活性。 O OO OH HO OH HO OC CH H2 2O OH HH HO OH HO OO OH HO OC CO OO OH H2 2C C芍芍藥

14、藥苷苷P Pa ae eo on ni if fl lo or ri in nO OO OH H扁扁柏柏素素t th hu uj ja ap pl li ic ci in n 梓醇苷梓醇苷 地黃中降血糖作用的主要有效成分。梓苷的藥理作地黃中降血糖作用的主要有效成分。梓苷的藥理作用與梓醇相似。桃葉珊瑚苷是車前草清濕熱、利尿的用與梓醇相似。桃葉珊瑚苷是車前草清濕熱、利尿的有效成分。有效成分。O OO Og gl lc cO OC CH H2 2O OH HO OH HO OO Og gl lc cC CH H2 2O OH HO OH HH HH HO OH HC CO OO OC CH H2 2

15、O OH HO Og gl lc cO OO O梓梓醇醇 c ca at ta al lp po ol l梓梓苷苷 c ca at ta al lp po os si id de e桃桃葉葉珊珊瑚瑚苷苷 a au uc cu ub bi in n12345678910 （2 2）倍半萜）倍半萜 3 3個(gè)異戊二烯單位構(gòu)成、含個(gè)異戊二烯單位構(gòu)成、含1515個(gè)碳原子的化合物個(gè)碳原子的化合物類類群。倍半萜主要分布在植物界和微生物界，多以群。倍半萜主要分布在植物界和微生物界，多以揮發(fā)揮發(fā)油油的形式存在。的形式存在。 揮發(fā)油又稱精油，揮發(fā)油又稱精油， 是一類具有芳香氣味的油是一類具有芳香氣味的油狀液體的總

16、稱。狀液體的總稱。 在常溫下能揮發(fā)，可隨水蒸氣蒸餾。揮發(fā)油類成分在常溫下能揮發(fā)，可隨水蒸氣蒸餾。揮發(fā)油類成分主要存在種子植物，尤其是芳香植物中。主要存在種子植物，尤其是芳香植物中。凈化空氣、消毒、殺菌凈化空氣、消毒、殺菌預(yù)防一些傳染性疾病預(yù)防一些傳染性疾病功功 效效 由由4 4個(gè)異戊二烯單位構(gòu)成、含個(gè)異戊二烯單位構(gòu)成、含2020個(gè)碳原子。個(gè)碳原子。 植物分泌的乳汁、樹(shù)脂等均以二萜類衍生物植物分泌的乳汁、樹(shù)脂等均以二萜類衍生物為主。為主。許多二萜的含氧衍生物具有多方面的生物許多二萜的含氧衍生物具有多方面的生物活性，如紫杉醇、穿心蓮內(nèi)酯、雷公藤內(nèi)酯、甜活性，如紫杉醇、穿心蓮內(nèi)酯、雷公藤內(nèi)酯、甜菊苷

17、等都具有較強(qiáng)的生物活性。菊苷等都具有較強(qiáng)的生物活性。 除植物外，菌類代謝產(chǎn)物中也發(fā)現(xiàn)有二萜，除植物外，菌類代謝產(chǎn)物中也發(fā)現(xiàn)有二萜，從海洋生物中也有為數(shù)較多的二萜衍生物。從海洋生物中也有為數(shù)較多的二萜衍生物。（3 3） 二萜二萜鏈狀二萜鏈狀二萜 鏈狀二萜類化合物在自然界存在較少，常見(jiàn)的只鏈狀二萜類化合物在自然界存在較少，常見(jiàn)的只有廣泛存在于葉綠素的植物醇有廣泛存在于葉綠素的植物醇(phytol)，與葉綠素分與葉綠素分子中的卟啉結(jié)合成酯的形式存在于植物中，曾作為合子中的卟啉結(jié)合成酯的形式存在于植物中，曾作為合成維生素成維生素E、K1的原料。的原料。C CH H2 2O OH H植物醇植物醇Phyt

18、olPhytol環(huán)狀二萜環(huán)狀二萜 維生素維生素A(vitamin A)是一種重要的脂溶性維生素，主要存是一種重要的脂溶性維生素，主要存在于動(dòng)物肝中，特別是在于動(dòng)物肝中，特別是魚(yú)肝魚(yú)肝中含量較豐富。中含量較豐富。 維生素維生素A 與眼睛的視網(wǎng)膜內(nèi)的蛋白質(zhì)結(jié)合，形成光敏感色與眼睛的視網(wǎng)膜內(nèi)的蛋白質(zhì)結(jié)合，形成光敏感色素，是保持正常夜間視力的必需物質(zhì)，而且維生素素，是保持正常夜間視力的必需物質(zhì)，而且維生素A也是哺乳也是哺乳動(dòng)物生長(zhǎng)必不可缺少的物質(zhì)。動(dòng)物生長(zhǎng)必不可缺少的物質(zhì)。C C H H2 2O O H H維維生生素素 A AV Vi it ta am mi in n A A 穿心蓮內(nèi)酯穿心蓮內(nèi)酯 穿

19、心蓮中抗菌消炎作用的活性成分，臨床用于治療穿心蓮中抗菌消炎作用的活性成分，臨床用于治療急性菌痢、胃腸炎、咽喉炎等。急性菌痢、胃腸炎、咽喉炎等。關(guān)附甲素關(guān)附甲素 中藥關(guān)白附中的具抗心律失常的活性成分，已進(jìn)入國(guó)中藥關(guān)白附中的具抗心律失常的活性成分，已進(jìn)入國(guó)家家I類新藥研制的類新藥研制的III期臨床研究。期臨床研究。紫杉醇紫杉醇 紅豆杉中活性成分，新型天然抗腫瘤藥物，對(duì)紅豆杉中活性成分，新型天然抗腫瘤藥物，對(duì)于卵巢癌、乳腺癌和肺癌療效好。于卵巢癌、乳腺癌和肺癌療效好。積累微管積累微管（4） 其他萜類其他萜類v角鯊烯角鯊烯 三萜三萜 由由6 6個(gè)異戊二烯組成的三萜，為淡黃色不溶于個(gè)異戊二烯組成的三萜，

20、為淡黃色不溶于水的油狀液體。具有抗腫瘤、抑制心血管疾病和水的油狀液體。具有抗腫瘤、抑制心血管疾病和增強(qiáng)免疫力的功能。自然界分布很廣，鯊魚(yú)肝含增強(qiáng)免疫力的功能。自然界分布很廣，鯊魚(yú)肝含量較高。量較高。 功效功效1. 1. 改善免疫系統(tǒng)改善免疫系統(tǒng) ，增強(qiáng)免疫力，預(yù)防感冒、預(yù)防肝炎和肝硬增強(qiáng)免疫力，預(yù)防感冒、預(yù)防肝炎和肝硬化病變?；∽?。 2. 2. 抗氧化，改善皮膚色澤抗氧化，改善皮膚色澤, , 緩解牛皮癬和皮炎這類皮膚疾患。緩解牛皮癬和皮炎這類皮膚疾患。 3. 3. 對(duì)人類免疫系統(tǒng)有神奇療效。有助于治療心臟病，高血壓，對(duì)人類免疫系統(tǒng)有神奇療效。有助于治療心臟病，高血壓，糖尿病，胃病，腎病。糖尿

21、病，胃病，腎病。 4. 4. 有助于吃大量油膩食品的人士恢復(fù)血液中有助于吃大量油膩食品的人士恢復(fù)血液中膽固醇膽固醇的正常水平。的正常水平。 5. 5. 健身滋補(bǔ)品。健身滋補(bǔ)品。 四萜四萜v胡蘿卜素胡蘿卜素v番茄紅素番茄紅素v葉黃素葉黃素1 1、形態(tài)、形態(tài) 單萜和倍半萜類多為具有特殊香氣的單萜和倍半萜類多為具有特殊香氣的油狀液體油狀液體，在常溫下，在常溫下可以揮發(fā)，或?yàn)榈腿埸c(diǎn)的固體。采用分餾的方法將它們分離開(kāi)可以揮發(fā)，或?yàn)榈腿埸c(diǎn)的固體。采用分餾的方法將它們分離開(kāi)來(lái)。來(lái)。二萜和二倍半萜多為二萜和二倍半萜多為結(jié)晶性固體結(jié)晶性固體。萜類化合物的理化性質(zhì)萜類化合物的理化性質(zhì)2、味、味 萜類化合物多具有萜

22、類化合物多具有苦味苦味，有的味極苦，所以萜類化合物，有的味極苦，所以萜類化合物又稱苦味素。但有的萜類化合物具有強(qiáng)的甜味，如具甜菊苷的又稱苦味素。但有的萜類化合物具有強(qiáng)的甜味，如具甜菊苷的甜味是蔗糖的甜味是蔗糖的300倍。倍。3、旋光性、旋光性 大多數(shù)萜類具有不對(duì)稱碳原子，具有大多數(shù)萜類具有不對(duì)稱碳原子，具有光學(xué)活性光學(xué)活性。4、溶解度、溶解度 萜類化合物萜類化合物親脂性強(qiáng)親脂性強(qiáng)，隨著含氧官能團(tuán)的增加或成，隨著含氧官能團(tuán)的增加或成苷的萜類，則水溶性增加。萜類的苷有一定的親水性。苷的萜類，則水溶性增加。萜類的苷有一定的親水性。萜的苷親水較強(qiáng)，苷元脂溶性較強(qiáng)。萜的苷親水較強(qiáng)，苷元脂溶性較強(qiáng)。1 1

23、、溶劑提取法、溶劑提取法2 2、堿提取酸沉淀法、堿提取酸沉淀法3 3、活性炭吸附法、活性炭吸附法 4 4、大孔樹(shù)脂吸附法、大孔樹(shù)脂吸附法 萜類化合物的提取分離萜類化合物的提取分離 分子內(nèi)具有不飽和環(huán)己二酮結(jié)構(gòu)的天然有機(jī)分子內(nèi)具有不飽和環(huán)己二酮結(jié)構(gòu)的天然有機(jī)化合物?；衔铩⑴c體內(nèi)氧化還原，起傳遞電子作用。參與體內(nèi)氧化還原，起傳遞電子作用。 主要分為主要分為 苯醌，萘醌，菲醌和苯醌，萘醌，菲醌和蒽醌蒽醌四種類型四種類型 4.1.5 醌類醌類對(duì)苯醌對(duì)苯醌鄰菲醌鄰菲醌蒽醌蒽醌-1,4萘醌萘醌植物分布植物分布 1 蓼科的大黃蓼科的大黃,何首烏何首烏,虎杖虎杖. 2 茜草科的茜草茜草科的茜草 3 豆科的

24、決明子豆科的決明子,番瀉葉番瀉葉. 4 鼠李科的鼠李鼠李科的鼠李. 5 百合科的蘆薈百合科的蘆薈. 6 唇形科的丹參。唇形科的丹參。 生物活性生物活性 v致瀉作用（番瀉葉中的番瀉苷類化合物）致瀉作用（番瀉葉中的番瀉苷類化合物） v抗菌作用（大黃中蒽醌類化合物）抗菌作用（大黃中蒽醌類化合物） v止血作用（茜草中的茜草素類成分）止血作用（茜草中的茜草素類成分） v擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈的作用擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈的作用,用于治療冠心病用于治療冠心病,心肌梗死心肌梗死v抗病毒、抗氧化、抗腫瘤抗病毒、抗氧化、抗腫瘤 輔酶輔酶Q10 脂溶性抗氧化劑，能激活人體細(xì)胞和細(xì)胞能脂溶性抗氧化劑，能激活人體細(xì)胞和細(xì)胞能量的營(yíng)養(yǎng)量的營(yíng)

25、養(yǎng)。作用作用 v線粒體中的能量轉(zhuǎn)換劑，特別是心臟細(xì)胞的代謝線粒體中的能量轉(zhuǎn)換劑，特別是心臟細(xì)胞的代謝功能下降；功能下降；v強(qiáng)抗氧化劑強(qiáng)抗氧化劑 ，防止，防止DNADNA的氧化損傷，減少自由基的氧化損傷，減少自由基的生成，延緩衰老的生成，延緩衰老 ；v為心肌提供充足氧氣，預(yù)防突發(fā)性心臟病，特別為心肌提供充足氧氣，預(yù)防突發(fā)性心臟病，特別是心肌缺氧。是心肌缺氧。v能減輕放療、化療不良反應(yīng)。能減輕放療、化療不良反應(yīng)。 美國(guó)美國(guó) 每天約有每天約有600萬(wàn)萬(wàn)名消費(fèi)者平均補(bǔ)充名消費(fèi)者平均補(bǔ)充82毫克的毫克的輔酶輔酶Q10。 生產(chǎn)方法生產(chǎn)方法 1. 全合成法全合成法 合成線性不飽和側(cè)鏈存在一定難度合成線性不飽

26、和側(cè)鏈存在一定難度.以及以及合成條件苛刻。合成條件苛刻。 2. 微生物發(fā)酵法微生物發(fā)酵法 最有前途的合成工藝最有前途的合成工藝 ，近幾年，近幾年來(lái)微生物發(fā)酵法成為國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。來(lái)微生物發(fā)酵法成為國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。 3. 醇一堿皂化制造法醇一堿皂化制造法 新鮮豬心，這是國(guó)內(nèi)普遍采新鮮豬心，這是國(guó)內(nèi)普遍采 用用工藝。成本高，規(guī)?；a(chǎn)受到了一定的限制。工藝。成本高，規(guī)模化生產(chǎn)受到了一定的限制。 4.1.6 聚酮類聚酮類 由細(xì)菌、真菌、植物、動(dòng)物所生產(chǎn)出來(lái)的由細(xì)菌、真菌、植物、動(dòng)物所生產(chǎn)出來(lái)的二級(jí)代謝產(chǎn)物，通過(guò)低級(jí)羧酸的連續(xù)縮合反應(yīng)二級(jí)代謝產(chǎn)物，通過(guò)低級(jí)羧酸的連續(xù)縮合反應(yīng)產(chǎn)生的天然產(chǎn)物。產(chǎn)生的天

27、然產(chǎn)物。 作用作用抗生素抗生素 抗真菌素抗真菌素天然殺蟲(chóng)劑天然殺蟲(chóng)劑 具有商業(yè)價(jià)值。具有商業(yè)價(jià)值。 FK506 強(qiáng)效免疫抑制劑，日本研究者于強(qiáng)效免疫抑制劑，日本研究者于1984年從鏈年從鏈霉菌屬分離得到。霉菌屬分離得到。鈣調(diào)素鈣調(diào)素 CaFK506Ca鈣調(diào)素鈣調(diào)素 Fk506阻礙鈣離子依賴的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)阻礙鈣離子依賴的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制抑制Ca2+依賴性的依賴性的T細(xì)胞的活化細(xì)胞的活化抑制抑制B細(xì)胞激活細(xì)胞激活抑制移植物抗宿主反應(yīng)抑制移植物抗宿主反應(yīng)4.1.7 非核糖體合成多肽非核糖體合成多肽v定義：定義：從多種生物體內(nèi)分離出的含有從多種生物體內(nèi)分離出的含有N-N-甲基化骨甲基化骨架和非天然氨基酸的天然

28、多肽類化合物。架和非天然氨基酸的天然多肽類化合物。v不由核糖體合成，不需要不由核糖體合成，不需要mRNA模板，由非核糖模板，由非核糖體多肽合成酶而來(lái)體多肽合成酶而來(lái). .萬(wàn)古霉素萬(wàn)古霉素 藥力較強(qiáng)，在其他抗生素對(duì)病菌無(wú)效時(shí)使用。藥力較強(qiáng)，在其他抗生素對(duì)病菌無(wú)效時(shí)使用。 最后一線藥物，由于抗生素過(guò)于濫用。最后一線藥物，由于抗生素過(guò)于濫用。 4.2.1 生物來(lái)源生物來(lái)源 酶催化酶催化 生物合成生物合成生物合成應(yīng)用最多的基本結(jié)構(gòu)生物合成應(yīng)用最多的基本結(jié)構(gòu) 乙酰輔酶乙酰輔酶A 莽草酸莽草酸 甲羥戊酸酯甲羥戊酸酯有機(jī)小分子的來(lái)源有機(jī)小分子的來(lái)源4.2葡萄糖葡萄糖糖酵解糖酵解丙酮酸丙酮酸 乙酰輔酶乙酰輔酶

29、A 氧化脫羧氧化脫羧脂肪酸脂肪酸-氧化氧化CH3-CO-CoA 3分子乙酰輔酶分子乙酰輔酶A 甲羥戊酸酯甲羥戊酸酯甾萜類化合物甾萜類化合物其他基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)單元其他基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)單元氨基酸氨基酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)肽肽生物堿生物堿抗生素抗生素聚酮化合物生物合成聚酮化合物生物合成v在聚酮合酶（在聚酮合酶（PKS）催化下，經(jīng)過(guò)一系列重復(fù)的）催化下，經(jīng)過(guò)一系列重復(fù)的羥醛縮合形成的一定長(zhǎng)度的聚酮鏈骨架，后經(jīng)過(guò)羥醛縮合形成的一定長(zhǎng)度的聚酮鏈骨架，后經(jīng)過(guò)環(huán)化或芳香化等結(jié)構(gòu)單位連接的過(guò)程。環(huán)化或芳香化等結(jié)構(gòu)單位連接的過(guò)程。O=SEnzO=SEnzO=SEnzO=SEnzO=SEnzO=SEnzHO HO HO O=O=HO H

30、O O=赤霉烯酮赤霉烯酮 玉米赤霉烯酮玉米赤霉烯酮 v其產(chǎn)毒菌主要是鐮刀菌，主要污染玉米。其產(chǎn)毒菌主要是鐮刀菌，主要污染玉米。v玉米赤霉烯酮具有雌激素作用。玉米赤霉烯酮具有雌激素作用。v妊娠期的動(dòng)物食用含玉米赤霉烯酮的食物可引起妊娠期的動(dòng)物食用含玉米赤霉烯酮的食物可引起流產(chǎn)，死胎和畸胎。流產(chǎn)，死胎和畸胎。v食用含赤霉病麥面粉制作的各種面食也可引起中食用含赤霉病麥面粉制作的各種面食也可引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)的中毒癥狀。樞神經(jīng)系統(tǒng)的中毒癥狀。4.2.2 有機(jī)小分子的化學(xué)來(lái)源有機(jī)小分子的化學(xué)來(lái)源v天然提取生物活性成分，耗時(shí)，步驟繁瑣；天然提取生物活性成分，耗時(shí)，步驟繁瑣；v有些物質(zhì)豐度低，大量提取破壞生態(tài)

31、。有些物質(zhì)豐度低，大量提取破壞生態(tài)。v20世紀(jì)初發(fā)展初全合成方法，使用小分子為原料世紀(jì)初發(fā)展初全合成方法，使用小分子為原料構(gòu)建復(fù)雜分子的化學(xué)過(guò)程。構(gòu)建復(fù)雜分子的化學(xué)過(guò)程。紫杉醇紫杉醇VB12馬錢子堿馬錢子堿“生物黃金生物黃金”紫杉紫杉 世界珍稀樹(shù)種，瀕臨滅絕的珍稀抗癌植物，屬世界珍稀樹(shù)種，瀕臨滅絕的珍稀抗癌植物，屬國(guó)家一級(jí)保護(hù)植物國(guó)家一級(jí)保護(hù)植物，是集觀賞和藥用于一身的珍，是集觀賞和藥用于一身的珍貴樹(shù)種。貴樹(shù)種。 從植株中提取的從植株中提取的紫杉醇紫杉醇是世界公認(rèn)的抗癌藥，是世界公認(rèn)的抗癌藥，價(jià)格昂貴。每?jī)r(jià)格昂貴。每100克克4萬(wàn)美元以上。萬(wàn)美元以上。 卵巢癌治愈率卵巢癌治愈率30%v野生紅豆

32、杉一般散生在海拔野生紅豆杉一般散生在海拔2500-3000米的深山密米的深山密林中，成材需林中，成材需50-250年年v1千克千克100年樹(shù)齡的樹(shù)皮，僅能獲得年樹(shù)齡的樹(shù)皮，僅能獲得50mg-100mg。1棵樹(shù)治療棵樹(shù)治療1個(gè)病人。個(gè)病人。v1994年年Nicolau在在Nature發(fā)表，全合成紫杉醇。共發(fā)表，全合成紫杉醇。共39個(gè)步驟，產(chǎn)率個(gè)步驟，產(chǎn)率0.09% 天然產(chǎn)物合成的用途天然產(chǎn)物合成的用途v確定天然產(chǎn)物精確化學(xué)結(jié)構(gòu)；確定天然產(chǎn)物精確化學(xué)結(jié)構(gòu)；v進(jìn)行天然產(chǎn)物修飾，設(shè)計(jì)新藥物分子。進(jìn)行天然產(chǎn)物修飾，設(shè)計(jì)新藥物分子。 調(diào)節(jié)生理過(guò)程調(diào)節(jié)生理過(guò)程 易實(shí)現(xiàn)時(shí)間上的精確控制；易實(shí)現(xiàn)時(shí)間上的精確控制

33、；與大分子的作用可逆；與大分子的作用可逆；藥物學(xué)劑量容易控制；藥物學(xué)劑量容易控制；可應(yīng)用于多種類型的有機(jī)體和生物體；可應(yīng)用于多種類型的有機(jī)體和生物體；作為探針研究細(xì)胞靶蛋白的功能。作為探針研究細(xì)胞靶蛋白的功能。小分子的優(yōu)勢(shì)小分子的優(yōu)勢(shì)有機(jī)小分子的功能有機(jī)小分子的功能4.34.3.1 有機(jī)小分子與蛋白質(zhì)互作有機(jī)小分子與蛋白質(zhì)互作v生物體內(nèi)功能通過(guò)蛋白質(zhì)互作生物體內(nèi)功能通過(guò)蛋白質(zhì)互作v有機(jī)小分子干擾蛋白互作，對(duì)蛋白功能調(diào)控。有機(jī)小分子干擾蛋白互作，對(duì)蛋白功能調(diào)控。作用：作用：共價(jià)作用共價(jià)作用靜電作用、氫鍵、疏水作用、范德華力靜電作用、氫鍵、疏水作用、范德華力激活激活抑制抑制（1） 對(duì)蛋白質(zhì)的抑制作

34、用對(duì)蛋白質(zhì)的抑制作用 有機(jī)小分子競(jìng)爭(zhēng)性的與蛋白質(zhì)結(jié)合，抑制其有機(jī)小分子競(jìng)爭(zhēng)性的與蛋白質(zhì)結(jié)合，抑制其功能功能.受限程度取決于受限程度取決于蛋白質(zhì)之間的接觸面蛋白質(zhì)之間的接觸面。 熱點(diǎn)（熱點(diǎn)（hot spot） 相互作用中起決定性作用的區(qū)域。相互作用中起決定性作用的區(qū)域。 多個(gè)蛋白的結(jié)合多個(gè)蛋白的結(jié)合白細(xì)胞介素白細(xì)胞介素-2 （I L-2）v T-helper細(xì)胞免疫應(yīng)答反應(yīng)的主要調(diào)控者。細(xì)胞免疫應(yīng)答反應(yīng)的主要調(diào)控者。IL2v 可用于調(diào)節(jié)器官移植免疫排斥反應(yīng)可用于調(diào)節(jié)器官移植免疫排斥反應(yīng)IL-2v四個(gè)四個(gè)螺旋螺旋v雙親性雙親性親水性親水性 酸性酸性 疏水性疏水性 堿性堿性有機(jī)小分子嵌入有機(jī)小分子嵌

35、入多肽類結(jié)構(gòu)類似物多肽類結(jié)構(gòu)類似物Ro26-4550v與與IL2結(jié)合結(jié)合作為抑制細(xì)胞因子和受體結(jié)合的抑制劑作為抑制細(xì)胞因子和受體結(jié)合的抑制劑嵌入嵌入IL-2的疏水端的疏水端 結(jié)構(gòu)改變結(jié)構(gòu)改變Ro26-4550（2） 對(duì)蛋白質(zhì)的激活作用對(duì)蛋白質(zhì)的激活作用v蛋白酶、磷酸化酶通過(guò)翻譯后修飾激活蛋白酶、磷酸化酶通過(guò)翻譯后修飾激活v有機(jī)小分子有機(jī)小分子 激活劑激活劑蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)抑制抑制激活激活確定目標(biāo)蛋白在生物表現(xiàn)型中是否必須確定目標(biāo)蛋白在生物表現(xiàn)型中是否必須定量確定目標(biāo)蛋白在生物表現(xiàn)型的影響定量確定目標(biāo)蛋白在生物表現(xiàn)型的影響是否足夠是否足夠v表現(xiàn)型（表現(xiàn)型（phenotype） 具有特定具

36、有特定基因型基因型的個(gè)體，在一定環(huán)境條件下，的個(gè)體，在一定環(huán)境條件下，所表現(xiàn)出來(lái)的性狀特征的總和。所表現(xiàn)出來(lái)的性狀特征的總和。基因型基因型+環(huán)境環(huán)境 表現(xiàn)型表現(xiàn)型 基因型基因型+環(huán)境環(huán)境+突變突變 表現(xiàn)型表現(xiàn)型突變引入表型的變化突變引入表型的變化vIC （inhibitory concentration） 抑制劑濃度抑制劑濃度90-95% vAC10 激活劑濃度激活劑濃度10%v小分子激活劑小分子激活劑 調(diào)節(jié)蛋白水解酶、激酶、磷酸化酶和核酶的功能。調(diào)節(jié)蛋白水解酶、激酶、磷酸化酶和核酶的功能。 有機(jī)小分子對(duì)蛋白質(zhì)激活作用包括四種主要作有機(jī)小分子對(duì)蛋白質(zhì)激活作用包括四種主要作用途徑。用途徑。Mec

37、hanisms of small-molecule-induced enzyme activation. （1）小分子結(jié)合到蛋白質(zhì)催化結(jié)構(gòu)域的變構(gòu)部位）小分子結(jié)合到蛋白質(zhì)催化結(jié)構(gòu)域的變構(gòu)部位 蛋白質(zhì)構(gòu)象變化蛋白質(zhì)構(gòu)象變化 激活蛋白激活蛋白（2）小分子結(jié)合到蛋白質(zhì)催化結(jié)構(gòu)域的變構(gòu)部位）小分子結(jié)合到蛋白質(zhì)催化結(jié)構(gòu)域的變構(gòu)部位 翻譯后修飾翻譯后修飾激活激活（3）B1小分子結(jié)合到蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)亞基小分子結(jié)合到蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)亞基 間接激活蛋白質(zhì)的催化域間接激活蛋白質(zhì)的催化域（4）B2小分子結(jié)合到蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)亞基小分子結(jié)合到蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)亞基 蛋白質(zhì)寡聚化蛋白質(zhì)寡聚化葡萄糖激酶（葡萄糖激酶（GK） 葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞后首先發(fā)生的反應(yīng)是磷酸化，葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞后首先發(fā)生的反應(yīng)是磷酸化，磷酸化后葡萄糖不能自由通過(guò)細(xì)胞膜而逸出細(xì)胞。磷酸化后葡萄糖不能自由通過(guò)細(xì)胞膜而逸出細(xì)胞。催化此反應(yīng)的是己糖激酶。催化此反應(yīng)的是己糖激酶。 葡萄糖葡萄糖6磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖激酶（葡萄糖激酶（GK） GK存在于細(xì)胞核內(nèi)存在于細(xì)胞核內(nèi) 受受GK調(diào)節(jié)蛋白（調(diào)節(jié)蛋白（GKRP）限制）限制 GK與與GKRP結(jié)合受代謝物的影響結(jié)合受代謝物的影響高通量篩選高通量篩選