莽草酸途徑 劉延吉.ppt

1、植物次生物質(zhì)代謝：莽草酸途徑,植物次生代謝途徑框架,莽草酸途徑 （shikimic acid pathway） 以莽草酸為前體，最終可合成很多芳香化合物，包括芳香族氨基酸、肉桂酸和某些多酚化合物（如黃酮類化合物）。 莽草酸途徑在植物次生代謝途徑中起到了中心作用，為其它次生代謝途徑提供底物。,起始物是磷酸戊糖途徑 的中間產(chǎn)物4磷酸赤蘚糖（E4P）和糖酵解 的中間產(chǎn)物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）。 這兩者化合后經(jīng)幾步反應生成莽草酸, 莽草酸經(jīng)磷酸化形成5-磷酸莽草酸后，再與PEP反應，以后生成分支酸；分支酸可以合成色氨酸，也可以轉(zhuǎn)變?yōu)轭A苯酸，由預苯酸可生成苯丙氨酸和酪氨酸。,E4P,PEP,莽草酸,

2、分支酸,預苯酸,色氨酸,苯丙氨酸,酪氨酸,分支酸 是莽草酸途徑的重要樞紐物質(zhì)，將代謝分為色氨酸合成方向及苯丙氨酸和酪氨酸合成方向。,莽草酸,苯丙氨酸,鳥氨酸,酪氨酸,色氨酸,苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸這3種芳香族氨基酸只能由植物和微生物合成。而莽草酸途徑在哺乳動物中不存在，因而人類必須依靠外來的食物來獲取這幾種必須的氨基酸。,苯丙烷類代謝途徑,在高等植物體中，經(jīng)莽草酸途徑合成的芳香族氨基酸苯丙氨酸和酪氨酸為苯丙烷類化合物生物合成的起始分子。由苯丙氨酸解氨酶(PAL)催化苯丙氨酸脫氨形成肉桂酸，經(jīng)香豆酸、阿魏酸、芥子酸等酚類酸的中間產(chǎn)物，可進一步轉(zhuǎn)化為香豆素、綠原酸，也可以形成CoA酯、咖啡酸，再

3、進一步轉(zhuǎn)化為黃酮類化合物、木質(zhì)素等多酚類物質(zhì)。,由苯丙氨酸經(jīng)肉桂酸形成木質(zhì)素單體的一系列過程是苯丙烷類化合物代謝的中心途徑。 黃酮類化合物的生物合成都是通過苯丙烷類生物合成途徑，是苯丙烷代謝途徑的支路。由1分子香豆酰-CoA和3分子丙二酸單酰-CoA在查爾酮合成酶(CHS)催化下聚合生成查爾酮開始，是苯丙烷代謝反應中黃酮類產(chǎn)物合成支路中的初始反應。,苯丙烷化合物代謝的說明： 出發(fā)單位是苯丙氨酸； 經(jīng)PAL（苯丙氨酸脫氨酶）脫去氨后生成肉 桂酸； 兩分子苯丙烷類通過-位聚合可生成木質(zhì) 素類化合物； 苯丙烷類與丙二酸單酰輔酶A結(jié)合，可生成 黃酮類物質(zhì)；,產(chǎn)物： 苯丙烷類化合物(C6-C3)：是一類

4、分子中以苯丙基為基本骨架單位構(gòu)成的化合物。其中香豆素和木質(zhì)素為其典型化合物。 黃酮類化合物(C6-C3-C6)：泛指具有兩個苯環(huán)通過中間三碳鏈相互聯(lián)結(jié)而成的一類化學成分。多具有酚羥基，顯酸性。,酶及調(diào)控,之一：苯丙氨酸解氨酶(PAL) PAL是中心酶，它催化苯丙氨酸途徑中的第一步反應，不需要任何輔助因子參與，通過一個非氧化脫氨基作用把苯丙氨酸轉(zhuǎn)變成肉桂酸和氨，而當過量的氨存在時，它催化逆反應的進行。 PAL的抑制劑有許多種類，包括肉桂酸、對-香豆酸、以及某些氨基酸如組氨酸、色氨酸等。PAL是一種誘導酶，可受到多種因素的誘導，如低溫、機械損傷、病原菌感染、光、毒素處理、昆蟲取食等都可誘導PAL基因的表達。,之二：肉桂酸4-羥基化酶(C4H) C4H行使功能時需氧且依賴NADPH，它催化苯丙烷類代謝途徑的第二步反應，在肉桂酸的對位點上催化位置特異性的羥化反應，將反式肉桂酸催化生成對-香豆酸。 之三： 4-香豆酰-CoA-連接酶(4CL) 4CL作用于苯丙烷類代謝途徑中第三步反應，催化各種羥基肉桂酸生成相應的硫酯，這些硫酯處于苯丙烷類代謝途徑和各種末端產(chǎn)物特異合成途徑的分支點。,之四：查爾酮合成酶(CHS) CHS催化4-香豆酰-CoA與丙二酰-CoA的縮合反應，形成苯基苯乙烯酮，為其他黃酮類化合物提供了基本結(jié)構(gòu)。由于CHS是合成黃烷酮、黃酮、黃酮醇及花色素苷所必需的酶，因