中藥資源的化學成分

關于中藥資源的化學成分第1頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三第一節(jié)中藥資源活性物質(zhì)的生物合成

根據(jù)藥用活性物質(zhì)的生物合成途徑，將生物中具有生物活性的主要化學物質(zhì)分為：脂肪酸和聚酮，芳香組氨基酸和苯丙素類，萜類和甾體，生物堿，肽和蛋白質(zhì)及其他氨基酸類衍生物，以及糖類。生物代謝與藥用活性成分的生物合成

代謝途徑：生物體內(nèi)有機化合物轉(zhuǎn)化和交換的生物化學過程所涉及的途徑。第2頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三初生代謝：除個別種類外，生物之間在修飾和合成糖類、蛋白質(zhì)、脂類以及核酸物質(zhì)的代謝途徑上基本相同，這些代謝過程代表了所有生物體最基本的共性過程，統(tǒng)稱為初生代謝。涉及的化合物成為初生代謝物。次生代謝：不同生物體之間存在著非共性的生物化學過程，其合成、降解和轉(zhuǎn)化的化學物質(zhì)不同，所形成的化合物為自然界中有限分布的化合物，他們僅在特定的生物體或生物群中合成，稱這類生物化學過程為次生代謝。所形成的化合物稱為次生代謝物。第3頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三

綠色植物初生代謝過程包括光合作用、呼吸作用，核酸和蛋白質(zhì)合成以及脂肪的合成和分解等生理活動。光合作用——為次生代謝奠定物質(zhì)基礎和能量；呼吸作用——形成的中間化合物為次生代謝的生物合成提供必要原料，并形成多條次生代謝途徑。第4頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三糖類苷類醌類化合物苯丙素類黃酮類萜類和揮發(fā)油三萜類生物堿甾體類鞣質(zhì)類中藥化學成分第二節(jié)藥用植物化學成分簡介第5頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三1.糖類(sugars)中藥中普遍存在，為多羥基醛或多羥基酮及其縮聚物，可分為單糖、低聚糖、多聚糖；第6頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三2.苷類(glycosides)糖或糖的衍生物與非糖通過糖的端基碳原子連接而成的化合物。第7頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三苷類(glycosides)第8頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三3.醌類化合物(quinoids）一類分子中具有醌式結(jié)構(gòu)的化合物。分子中多有酚羥基，有一定的酸性。第9頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三3.醌類化合物第10頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三4.苯丙素類（phenylpropanoids）是一類分子中以苯丙基為基本骨架的化合物。其中香豆素和木脂素為典型化合物。第11頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三香豆素結(jié)構(gòu)第12頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三木脂素結(jié)構(gòu)木脂素裂環(huán)和降碳木脂素新木脂素降碳新木脂素第13頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三5.黃酮類（flavonoids）泛指兩個苯環(huán)通過三個C原子互相連接而成的一系列化合物。C6-C3-C6第14頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三不同類型的黃酮及其關系第15頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三6.萜類和揮發(fā)油凡由甲戊二羥酸衍生、具有基本母核的分子式符合(C5H8)n通式的衍生物為萜類化合物(1)萜類（terpenoids）第16頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三萜類第17頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三揮發(fā)油又稱精油，是一類可隨水蒸氣蒸餾而蒸餾、與水不相混溶的油狀液體物質(zhì)。(2)揮發(fā)油（essentialoils）第18頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三7.三萜類（triterpenoids）是一類基本骨架由30個碳原子組成的萜類化合物。第19頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三8.甾體類（steroides）是一類具有環(huán)戊烷駢多氫菲的甾體母核的化合物。第20頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三9.生物堿（alkaloids）是一類存在于生物體類含氮的有機物，具有堿的性質(zhì)，能與酸成鹽。第21頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三生物堿第22頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三生物堿類結(jié)構(gòu)類型真生物堿即具有從氨基酸或生物胺衍生來的含N雜環(huán)母核，生物胺由氨基酸脫羧產(chǎn)生。原生物堿由氨基酸派生的，但N原子不在環(huán)內(nèi)，而在側(cè)鏈上。可能是真生物堿的前體。仿生物堿不是來源于氨基酸，而是由萜烯類、C21或C27甾體、脂肪酸、煙酸或嘌呤等衍生而來。第23頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三10.鞣質(zhì)（tannins）又稱單寧或鞣酸，是一類復雜的多元酚類化合物的總稱，可與蛋白質(zhì)結(jié)合形成致密、柔韌、不易腐敗又難于透水的化合物。老鸛草素(geraniin)第24頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三11.其它成分有機酸氨基酸和蛋白質(zhì)有機含硫化合物礦物質(zhì)第25頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)藥用動物化學成分簡介一、膽酸和脂肪酸類二、黏多糖類三、蛋白質(zhì)及肽類和非肽含氮類化合物四、酶類和甾體激素五、其他化合物第26頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三第四節(jié)礦質(zhì)元素與藥用礦物一、礦質(zhì)元素對人體的作用二、礦質(zhì)元素在生物體內(nèi)的分布三、藥用礦物組成鈣鹽類鈉鹽類鐵及化合物類銅及其化合物類第27頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三第五節(jié)藥用植物親緣學

上世紀60年代，藥用植物化學分類學的興起→化學成分與植物親緣關系的研究→藥用植物化學成分在植物界中的分布規(guī)律的探索如：黃酮、萜類、生物堿在被子、裸子和蕨類植物間存在著明顯的差異。第28頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三黃酮被子植物含大量黃酮，但雙黃酮少見裸子植物黃酮含量高，且主要為雙黃酮蕨類植物黃酮結(jié)構(gòu)簡單。生物堿多心皮類主要是芐基異喹啉類生物堿、三萜皂苷、二萜生物堿，主要有抗炎、抗菌、鎮(zhèn)痛作用。百合科的生物堿主要為秋水仙堿，主要是抗腫瘤。托品類生物堿主要分布在茄科植物的天仙子亞族和曼陀羅族，主要是解痙、平喘作用。一、背景第29頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三國內(nèi)外許多類群植物的化學成分的分布規(guī)律已有研究中國藥用植物中可大致歸納出一些具重要生物活性成分（生物堿、黃酮類、萜類、香豆精等）的分布規(guī)律問題：植物系統(tǒng)化學成分藥理作用傳統(tǒng)療效指導藥用植物研發(fā)？怎樣有機結(jié)合第30頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三研究植物親緣關系-化學成分-療效（藥理活性及傳統(tǒng)療效）間的相關性二、概念第31頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三（一）目的研究各植物類群的化學成分，包括初生代謝及次生代謝產(chǎn)物，確定其結(jié)構(gòu)，并應考慮其含量。探討植物化學成分在植物界的存在和分布規(guī)律，分析他們在分類學和系統(tǒng)學的意義。了解植物化學成分的生理作用，合成、轉(zhuǎn)化、積累動態(tài)及于個體發(fā)育和系統(tǒng)發(fā)育的關系。在以往科學研究的基礎上，綜合各方面的信息，從植物化學的角度探討物種形成、種下變異和植物界的系統(tǒng)演化。三、目的及應用

第32頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三1.擴大藥用植物資源1)美登堿2)紫杉醇（Taxol）全球11個紅豆杉品種，紫杉醇含量一般在0.004--0.01%之間，而曼地亞紅豆杉的紫杉醇含量則高達0.03--0.06%（二）應用美登木Maytanusovatus巴昌納美登木M.buchananii波特衛(wèi)矛Putterlickiaverrucosa美登堿Maytansine1X10-5-2X10-5%7X10-5%1.2X10-3%第33頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三2.尋找進口藥國產(chǎn)資源第34頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三3.中草藥的質(zhì)量控制、鑒別和擴大藥源第35頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三第36頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三4.幫助預測中草藥中的化學成分或有效成分以及協(xié)助成分的鑒定或結(jié)果測定如瑞香科芫花屬均含有瑞香素和瑞香苷祖師麻（Daphnegiraldii）歐亞芫花（D.mezereum）長白瑞香（D.koreana碳－甲基化黃酮局限分布于杜鵑花科、松科松屬和水龍骨科貫眾屬第37頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三5.在整理總結(jié)中草藥的經(jīng)驗和指導新藥尋找方面的應用歐山楂

Crataegusmonogyna，C.laevigata

用于心血管病癥總狀升麻

Cimicifugaracemosa

更年期癥狀丹酚酸類化合物，對心血管類疾病有很好作用，但集中分布于唇形科和紫草科中第38頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三原始類群中的重要藥用植物類群多心皮類（毛茛科，五味子科），唇形科，百合科（狹義）收集、整理現(xiàn)代研究信息及文獻資料明確各植物類群中特征化學成分群和療效群上述研究重點的綜合研究化學、藥理、分子系統(tǒng)學及信息分析技術探索重要藥用植物類群的親緣關系-化學成分-療效間的相關性及內(nèi)在規(guī)律四、方法手段第39頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三在中國有30屬約220種植物可供藥用，其中黃連、附子、升麻、川木通等是有悠久歷史的中藥。毛茛科分類系統(tǒng)的2種觀點按蓇葖果或瘦果分2亞科，即廣義的金蓮花亞科和毛茛亞科，以下再分為5族；Tamura和Takhtajan主張分為5到6個亞科，本研究以此系統(tǒng)為基礎進行論述。該科植物的主要特點就是具有多心皮等原始形狀。生物堿、毛茛苷、皂苷是其主要化學特征和分類依據(jù)1毛茛科：五、重要藥用植物類群的親緣學研究及舉例第40頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三將有關本草的植物化學、療效等信息數(shù)據(jù)與植物親緣關系進行綜合的研究分析，發(fā)現(xiàn)本科的化學成分可以劃分為幾大類型：芐基異喹啉類生物堿，毛茛苷類，三萜皂苷，二萜生物堿等。毛茛苷和木蘭堿同時存在于鐵線蓮屬Clematis,鐵筷子屬

Helleborus，驢蹄草屬Caltha。第41頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三升麻屬，類葉升麻屬，鐵破鑼屬，黃三七屬形成一個自然類群以三萜皂苷為主要成分，其他成分很少，未發(fā)現(xiàn)木蘭堿和毛茛苷支持成立升麻亞科的觀點。毛茛族和銀蓮花族有一定聯(lián)系化學特征非常相似，不含/少含芐基異喹啉生物堿(鐵線蓮屬有微量存在);有氰苷(毛茛屬有些不含，鼠尾巴屬，鐵線蓮屬，銀蓮花屬可能不含)均含皂苷耬斗菜亞科可能是各亞科親緣過渡類群含有皂苷成分與毛茛亞科聯(lián)系含芐基異喹啉生物堿和雙芐基異喹啉生物堿和原小檗堿唐松草亞科和黃連亞科以生物堿為主的類群（唐松草亞科以芐基異喹啉和雙芐基異喹啉生物堿為主，黃連亞科以原小檗堿類為主）唐松草亞科中也含三萜皂苷部分，表明與其他類群的親緣聯(lián)系。第42頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三通過探索多心皮類毛茛科的植物親緣關系、化學成分與療效間存在的聯(lián)系性，完成了毛茛科藥用親緣學的研究。從藥用親緣學的角度來觀察，贊同Tamura的主張，將毛茛科劃分為6個亞科，金蓮花亞科Helleboroideae毛茛亞科Ranunculoideae升麻亞科Cimicifugoideae扁果草亞科Isopyroideae唐松草亞科Thalictroideae黃連亞科Coptidoideae支持成立升麻亞科的觀點。第43頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三毛茛科植物大多數(shù)有清熱解毒，抗菌消炎的功效，但它們的起效成分可能不一樣。毛茛苷及其原白頭翁素類內(nèi)酯、三萜皂苷、芐基異喹啉生物堿、原小檗堿都有抗菌的作用。許多皂苷成分具有抗腫瘤活性，具有這類成分的植物大多具有消腫止痛功效，用于治療癰腫瘡毒；該類植物是尋找抗癌活性成分的重要資源。升麻亞科具有散風解毒、透疹等方面作用，藥理作用主要有雌激素作用，顯示了與其他類群的差距。翠雀族富含獨特的二萜生物堿，在療效方面主要為止痛、祛風濕作用。唐松草亞科和黃連亞科富含芐基異喹啉生物堿，是尋找抗菌、抗病毒、抗癌活性成分主要資源；唐松草植物含的雙芐基異喹啉，具有清熱涼血的功效，在藥理學上表現(xiàn)為具有降血壓和治療心血管疾病。第44頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三在“毛茛目的系統(tǒng)發(fā)育和分類系統(tǒng)”的研究中，我們選取毛茛目7科99屬植物，利用四個DNA片段（rbcL、matK、trnL-F和26SrDNA）和65個廣義形態(tài)學性狀重建毛茛目的系統(tǒng)發(fā)育關系，使用最大簡約法和貝葉斯法，在屬的水平上構(gòu)建了毛茛目的系統(tǒng)發(fā)育關系。根據(jù)所建立的高置信度的系統(tǒng)發(fā)育框架，重新界定了毛茛目及科內(nèi)亞科或族,為毛茛科的美花草屬Callianthemum建立了一新族Callianthemeae。該研究成果對我們理解毛茛目進化的大格局和進化的脈絡，以及理解整個被子植物，特別是真雙子葉植物的多樣性和花部式樣的演化規(guī)律有重要意義。毛茛目親緣學的形態(tài)學（廣義）和分子系統(tǒng)學證據(jù)第45頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三烏頭屬二萜生物堿的化學分類及其分布討論了國產(chǎn)烏頭屬植物親緣關系、化學成分和療效及毒性之間的相關性，亦即藥用親緣學的初步研究。特征性二萜生物堿及其分類價值二萜生物堿的生源關系及其分類學意義二萜生物堿的毒性和療效2烏頭屬烏頭屬是被子植物中分類上十分困難的類群，至今沒有一個比較完善的屬下分類系統(tǒng)。我們總結(jié)了前人對該屬的植物化學研究結(jié)果，從植物化學和藥用植物親緣學方面探討了該屬的一些系統(tǒng)學問題第46頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三二萜生物堿是一類結(jié)構(gòu)復雜而又頗具分類價值的特征性化合物。迄今，報告的天然產(chǎn)二萜生物堿己逾900個，其中80％以上分自毛茛科烏頭屬、翠雀屬和飛燕草屬植物中第47頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三

二萜生物堿的生源關系及其分類學意義第48頁，講稿共54頁，2023年5月2日，星期三

特征性二萜生