02植物次生代谢产物的主要类群

2 植物次生代谢产物的主要类群

2.1 萜类 (terpene)

2.2 甾体类 (steroid)

2.3 苯丙烷类 (phenylpropanoid) 2.4 醌类 (quinonoid)

2.5 黄酮类 (flavonoid) 2.6 鞣质 (tannin)

2.7 生物碱 (alkaloid)

2.8 氰苷、芥子油苷、非蛋白氨基酸 (cyanogenic glycoside, glucosinolate, nonprotein amino acid)

次生代谢产物的化学结构差异很大，通常归为萜类化合物（萜类、甾体类）、酚类化合物（苯丙烷类、醌类、黄酮类、鞣质）、含氮化合物（生物碱、氰苷、芥子油苷、非蛋白氨基酸）三大类

除以上三大类外，植物还产生多炔类、有机酸等次生代谢物质

多炔是植物体内发现的天然炔类，主要分布于菊科及伞形科植物，现已发现1000种左右

有机酸广泛分布于植物各部位，一些有机酸如茉莉酸在植物信号传递中起重要作用

根据结构特征和生理作用也可将次生代谢产物分为抗生素（植保素）、生长刺激素、维生素、色素、生物碱与毒素等不同类型

3.1 萜类 terpene

?萜类或类萜在植物界中广泛存在，由异戊二烯组成，有链状的，也有环状的，一般不溶于水

?萜类种类依异戊二烯数目而定，有单萜、倍半萜、双萜、三萜、四萜和多萜之分

?萜类的生物合成有两条途径：甲羟戊酸途径和丙酮酸/磷酸甘油醛途径，前者研究得比较清楚，后者仍有些未明，两条途径都是经过异戊烯基焦磷酸（IPP）进一步合成各种萜类化合物

3.1.1 单萜（monoterpene）

?单萜广泛存在于高等植物中，多分布于樟科、松科、伞形科、姜科、芸香科、桃金娘科、唇形科、菊科的植物中?单萜常温下一般是挥发性液体，沸点140-200℃。有的单萜与糖结合成苷，则不具有挥发性

?单萜依据碳架可分为链状、单环、双环和三环4个大类

3.1.1.1 链状单萜

?月桂烯（杨梅烯，myrcene）广泛存在于植物界，杨梅叶、松节油、黄柏果油、桂油、柠檬草油、啤酒花油和芫荽油等挥发油中含有；是香料工业中重要的反应中间体

?芳樟醇（linalool）(里哪醇、沉香醇)

化学名：3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇，具一个手性碳原子，有一对对映异构体。(-)-(R)-芳樟醇存在于香紫苏油、香柠檬油、芳樟油中， (+)-(S)-芳樟醇存在于芫荽油、桔油及素馨花挥发油中。芳樟醇具有抗菌、抗病毒和镇静等作用。芳樟醇对正常人体的心脏和呼吸功能具有较明显的抑制作用，具降压作用；具有优美而偷快的花香香气不同旋光性的芳樟醇具有不同的香气。用于多种香型的香精调配，如百合、丁香、橙花等各种香精。是合成芳樟醇类香料化合物和维生素E、A的重要原料。世界上每年耗用量数万吨，产值数亿美元。我国每年需要量达400吨，主要依靠进口（林耀红，1997）。西南化工研究院于1997年底投资1000余万元，建设年产1000t芳樟醇生产装置，该装置1999年已建成投产

芳樟醇与茶叶：茶叶中的芳樟醇具铃兰香气，系阿萨姆种及我国大叶种茶香气中含量最高的物质，其含量在新梢各部位的分布表现为芽>第一叶>第二叶>第三叶>茎，各季含量以春茶最高，夏茶最低，加工过程中，芳樟醇大量产生于揉捻及发酵工序

芳樟醇还有四种顺式和反式毗喃型及呋喃型氧化物。

?柠檬醇，顺式异构体称为橙花醇（nerol），反式异构体称香叶醇或牦牛儿醇（geraniol），均有玫瑰香气。橙花醇的香气更为柔和，常用于香水配方。

?柠檬醛（citral），反式的习称香叶醛（geranial），顺式的称橙花醛（neral）。柠檬醛通常为混合物，以橙花醛为主，具有柠檬香气

?香叶醇（ geraniol ）：香叶醇是玫瑰中的主体花香成分，是中小叶种茶叶中的主要香气成分，具典型玫瑰香型。祁门红茶中香叶醇含量极高。香叶醇在新梢各部分的含量分布及其季节和加工变化与芳樟醇相似。1990年，Yano 指出香叶醇的前体为香叶基-β葡糖甙；1993年，Guo相继在乌龙茶的研究中分离并鉴定出了香叶基-6-O-R-D-吡喃木糖-β-D-吡喃葡糖甙，第一次发现单萜烯醇配糖体的糖体部分存在非单糖结构。

3.1.1.2 单环单萜

?柠檬烯（limonene），(+)-柠檬烯在芸香科桔属植物果皮的挥发油中约含90%，(-)-柠檬烯存在于薄荷、土荆芥、缬草的挥发油中

?萜品醇（terpineol），也称松油醇，存在于樟脑油、八角茴香油及橙花油中，用于香料配制

?薄荷醇（menthol），又称薄荷脑。由于有3个不对称碳原子，应有4对不同的立体异构体

?天然薄荷油只含有(-)-薄荷醇和(+)-新薄荷醇2种立体异构体， (-)-薄荷醇是主要成分。薄荷醇具有防腐、杀菌、清凉作用

?紫罗兰酮（ionone）存在于千屈菜科指甲花（Lawsonia inermis）精油中，工业上由枸橼酸与丙酮缩合制备。紫罗兰酮是混合物，α-紫罗兰酮可作香料，β-紫罗兰酮可用于合成维生素A

3.1.1.3 双环单萜

?双环单萜的结构类型较多，常见的有侧柏烷、莰烷、蒈烷、蒎烷及葑烷

?蒎烯（pinene）是松节油的主要成分，α-蒎烯约70%，β-蒎烯约30%。

?蒎烯在柠檬、八角茴香、蓝桉叶、百里香、茴香、芫荽、薄荷精油中也广泛存在，是合成龙脑、樟脑的重要原料α-蒎烯

?α-蒎烯合成二氢月桂烯亦称香茅烯，利用二氢月桂烯可合成一系列香料产品

?α-蒎烯经热解后经真空精馏可得产物别罗勒烯。用别罗勒烯可合成艾兰醇(8)，乙酸艾兰酯( 9)，汉尼醇( l 0)，檀香醚(11)等。

?在酸性条件下加热搅拌进行异构化，然后在170一180℃和乙酸抓甲酸镍存在进行下歧化反应，可得伞花烃(19)和系列化合物。从伞花烃出发，可制备橙花酮(21)、枯茗醛 (22)、枯茗醇(23)、仙客来醛(24)、香芹酚(25)等香料。

?从α-蒎烯转化为莰烯，从莰烯出发，经甲酯异龙脑脂(或乙酸异龙脑酯)，异龙脑，制备樟脑。

?此外，还可制备一系列化合物。例如，萜烯酚， 3,3-二甲基-2-降冰片醛， 3 ,3-二甲基- 2-降冰片酯，萜烯醚,ω-甲酰基莰烯，ω-羟甲基莰烯。

?从ω-甲酰基莰烯出发，可制备3-(8-莰烯基)-2-甲基丙烯醛，4-(8-莰烯基)-2-丁酮，ω-梭基莰烯，3 ,3-二甲基- 2- （4-丁醛）-双环[2,2,1 ]庚烷，3 ,3-二甲基2-(4-己酮)-双环[2 ,2,1]庚烷等香料。

?α-蒎烯除通过中间体合成各种香料外，还可直接生产萜烯醇香料，美国SCM公司的化学部在佐治亚州布兰斯维克新建的工厂已开始直接用α-蒎烯生产萜烯醇

?马鞭草烯酮（verbenone）存在于马鞭草油中，曾应用于合成紫杉烷骨架

?龙脑（bornel）即中药“冰片”，能升华，其右旋体来自龙脑树（Dryobalanops camphola）的树干渗出物，左旋体从艾纳香全草和野菊花的花蕾精油中获得，消旋体则是合成品，均用于香料、清凉剂及中成药

?樟脑（camphor)，左旋体存在于菊蒿(Tanacetum vulgare）精油中，右旋体在樟树（Cinnamomum camphora）挥发油——樟脑油中约占50%，合成品为消旋体。樟脑有局部刺激作用和防腐作用，并可作为强心剂，其强心作用可能是由于在体内氧化成对-氧化樟脑（p-oxocamphor）和π-氧化樟脑（π-oxocamphor）所致

?茴香酮（fenchone）是樟脑的异构体，其右旋体存在于小茴香（Foeniculum vulgare）挥发油中，左旋体存在于侧柏油中

?莰烷衍生物(+)-angelicoidenol-2-O-β-D-glucopyranoside存在于生姜中，该化合物可用龙脑为原料制备得到?芍药苷（paeoniflorin），以芍药苷为代表的一系列蒎烷骨架衍生物是芍药科植物特有的化学成分，已发现近30个类似单萜苷成分来自该科植物，其中芍药苷在该科植物根中的含量高达1.8%-7.3%，是常用中药白芍（Paeonia lactiflora）、赤芍（P. obovata）根的主要活性成分，具镇痛、镇静、解痉、抗炎等药理作用

3.1.1.4 三环单萜

?比较少见，如檀油酸（teresantalic acid），含于檀香挥发油中，含量不高

3.1.2 倍半萜（sesquiterpene）

?倍半萜类化合物广泛存在于植物界，在菊科、唇形科、樟科、豆科、木兰科、桃金娘科、龙脑香科、芸香科及松科植物中最为丰富

?无论从数目上还是从结构骨架的类型上看，倍半萜类都是萜类中最多的，目前发现的结构骨架有200多种，化合物数量达数千种

?倍半萜具有广谱的生物活性，如驱蛔虫、强心、抗炎、镇痛、抗肿瘤、抗疟等，同时又是重要的香气成分，是医药、农药、食品、化妆品工业的重要原料

?按碳环数，可分为：无环、单环、双环、三环、四环；按环上碳原子数可分为：五元环、六元环、七元环，直到十二元大环

?倍半萜化合物是由法呢基焦磷酸（farnesyl pyrophosphate, FPP）衍生的含15个碳原子的化合物，常见的结构类型及其生物合成途径见图

?青蒿素（qinghaosu, artemisinin）是从中药青蒿（黄花蒿，Artemisia annua）中分离到的抗恶性疟疾的有效成分。以其为先导物，合成的二氢青蒿素（dihydroartemisinin）和蒿甲醚（artemether），抗疟活性强于母体化

合物

?青蒿琥酯（artesunate, ATS）是临床上抗疟新药，是目前唯一有效的青蒿素水溶性衍生物

?鹰爪甲素（yingzhaosu A）和鹰爪丙素（yingzhaosu C）是从民间治疗疟疾的有效草药鹰爪（Artabotrys uncinatus）根中分离出的抗疟有效成分

?没药烷型倍半萜 heliannuol H存在于向日葵叶中，具有化感作用

?藁本酮（ligustilone）和藁本酚（ligustiphenol）分离自中药藁本（Ligusticum sinense），后者有强的免疫抑制作用

?藁本，一种多年生草本植物，有中空而直立的茎,羽状复叶,小叶卵形,花白色,根状茎呈不规则块状。根和根状茎入中药,有散风寒、止痛等作用

?白果内酯（bilobalide）含于银杏（Ginkgo biloba）叶及根中，有抗炎、镇静、拒食等作用，是一种脑神经治疗剂

?除虫菊内酯（pyrethrosin），存在于杀虫植物除虫菊（Chysanthemum cinerariaefolium, Pyrethrum cinerariaefolium）

?白鲜苷（dictamnosides H～M）是芸香科植物白鲜（Dictamnus dasycarpus）根皮中所含的桉烷型倍半萜苷，对多种致病真菌有抑制作用，用于治疗黄疸、咳嗽、关节炎及一些皮肤病

?泽兰苦内酯（euparotin）是圆叶泽兰（Eupatorium rotundifolium）中抗癌活性成分

?大苞雪莲内酯（involucrato lactone）是从新疆雪莲（Saussurea involucrata）中得到的

?堆心菊内酯（helenalin）含于堆心菊（Helenium microcephalum）中，具细胞毒活性

?hydroxychillin是小叶艾菊（Tanacetum microphyllum）的活性成分，为抗炎、抗溃疡药

?脱落酸（abscisic acid, ABA）又称落叶酸，天然的植物生长抑制剂，Addicott等于1964年从未成熟将脱落的棉花果实中分离出，次年确定结构

?棉酚（gossypol）存在于棉籽中（约0.5%），棉的茎、叶也含，有较强的杀精子抗生育作用

3.1.3 二萜（diterpene）

?二萜类化合物广泛存在于植物界，松柏科植物较为普遍，也较多地分布于菊科、大戟科、豆科、唇形科、防己科、毛茛科、杜鹃花科、卫矛科及茜草科各属植物中

?许多二萜含氧衍生物如穿心莲内酯、丹参醌、闹羊花毒素、佛司可林、雷公藤素、甜菊苷等，具有较强的生物活性，如抗菌、消炎、抗肿瘤、杀虫、免疫抑制等，有的已是重要的药物，有的是食品添加剂

?按碳环数可分为链状二萜、单环二萜、双环二萜、三环二萜、四环二萜

?二萜化合物一般是由牻牛儿牻牛儿焦磷酸（geranylgeranyl pyrophosphate, GGPP）转化而成，常见的结构类型及其生物合成途径见图

3.1.3.1 链状二萜

?西红花为鸢尾科植物藏红花（番红花，Crocus sativus）的干燥柱头，具有活血化瘀、消肿止痛等疗效。提取物具有亮丽的黄色和特殊的香味，常用于食品添加剂、香料和丝绸及羊毛染料。西红花有效成分为西红花酸（crocetin）和西红花苷（crocin），西红花苷Ⅰ含量最高，作为标准品

3.1.3.2 单环二萜

?西松烷型化合物（cembranoid）是具有代表性的单环二萜，广泛分布于海洋生物，在植物如大戟科巴豆属、Echinodorus属、烟草中零星存在。泰国传统草药Croton oblongifolius用作泻药，从其茎皮中分离鉴定出2个西松烷型二萜crotocembraneic 和 neocrotocembraneic

3.1.3.3 双环二萜

?佛司可林（forskolin）及其类似物是从印度唇形科药用植物毛喉鞘蕊花（Coleus forskolin）中分离得到的劳丹烷型二萜化合物，有明显的降压、强心作用，其水溶性衍生物colforsin daproate在日本用于治疗心力衰竭、哮喘

?中药穿心莲（Andrographis paniculata）叶中含有穿心莲内酯（andrographolide)、新穿心莲内酯（neo- andrographolide)、14-去氧-11,12-脱氢穿心莲内酯(14-deoxy-11,12-dehydro-andrographolide)等，穿心莲内酯是其中主要的抗炎有效成分，临床上用于急性菌痢、胃肠炎、咽喉炎、感冒、发热等症的治疗

?银杏内酯A、B、C、J（ginkgolides A, B, C, J）是银杏根皮及叶的强苦味成分，为银杏制剂的主要有效成分，萜内酯含量6%是质量指标之一

?土荆皮酸乙（pseudolaric acid B）是由金钱松（Pseudolarix kaempferi）根皮中分离出的抗真菌、抗生育活性成分

3.1.3.4 三环二萜

?三环二萜中最具代表性的化合物有紫杉烷型和松香烷型衍生物，前者如紫杉醇，后者如丹参酮、雷公藤甲素、迷迭香酚等

?紫杉醇（taxol, paclitaxel）从红豆杉科植物如太平洋紫杉（Taxus brevifolia）、东北红豆杉（T. cuspidata）、云南红豆杉（T. yunnanensis）树皮、枝叶中分离得到，含量很低（0.1 mg/kg），用于治疗晚期乳腺癌、卵巢癌、非小细胞肺癌等

?紫杉醇水溶性差，目前临床用药只能靠植物直接提取，或由植物中含量较高的巴卡丁Ⅲ（baccatin Ⅲ）或10-去乙酰巴卡丁Ⅲ（10-deacetyl baccatin Ⅲ）半合成获得，也可使用类似半合成品多西紫杉醇（docetaxel, taxotere）

?丹参酮类化合物是活血化瘀中药丹参（Salvia miltiorrhiza）根中的活性成分，从中分离出的丹参酮ⅡA （ tanshinone ⅡA）的磺化产物丹参酮ⅡA磺酸钠，可溶于水，临床上治疗心绞痛效果显著，不良反应小，为治疗冠心病的新药

?迷迭香酚（rosmanol, A）、表迷迭香酚（epirosmanol, B）、鼠尾草酚（carnosol, C）是从迷迭香（Rosmarinus officinalis）中分离得到的，对人血 LDL 中的脂质过氧化和apo B 蛋白的氧化均有抑制作用，其抗氧化机制与其对脂自由基清除活性有关

?雷公藤甲素（triptolide, A）及16-羟基雷公藤内酯醇（16-hydroxytriptolide, B）是从雷公藤（Tripterygium wilfordii）的根中分离出的抗癌活性物质，前者对胃癌和乳腺癌细胞系集落形成有抑制作用，后者具有较强的抗炎、免疫抑制和雄性抗生育作用

3.1.3.5 四环二萜

?菊科植物甜叶菊（Stevia rebaudiana）叶中含有甜菊苷(stevioside, A)、甜菊苷A (rebaudiodide A, B)等一系列四环二萜甜味成分，后者甜味较强，但含量较低。总甜菊苷含量约6%，其甜度为蔗糖的250-300倍，而能量只是蔗糖的1/90，被广泛用作食品添加剂

?冬凌草甲素（oridonin）是由冬凌草（Rabdosia rubescens）及延命草（Isodon trichocupus）中得到的抗肿瘤有效成分

?作为抗HIV药物开发的先导化合物木瓣树酸（xylopinic acid）含于秘鲁产的番荔枝科植物Xylopia sp.果实中?澳杨亭(prostratin）来源于大戟科植物下垂澳杨(Homalanthus nutans）茎皮或瑞香科植物平卧稻花（Pimelea prostrata）的根、茎，具有镇静、镇痛、抗HIV及抗炎作用

?闹羊花毒素Ⅲ（rhodojaponin Ⅲ）是有毒植物黄杜鹃（Rhododendron molle）中的主要杀虫有效成分

3.1.3.6 二倍半萜类化合物（sesterterpene）

?二倍半萜类化合物多在菌类、地衣、海绵及某些某些昆虫的分泌物中发现，为数不多，约200多个，70%以上来自海绵。植物中报道较少，略见于唇形科植物Salvia mirzayanii和S. sahendica，如代表化合物salvimirzacolide (A)和 salvileucolide methylester (B)

3.1.4 三萜（triquiterpene）

?三萜类化合物在植物界中主要存在于被子植物，以石竹科、五加科、豆科、七叶树科、远志科、桔梗科、玄参科等植物中分布较为普遍，且含量较高

?许多重要的中草药如人参、甘草、柴胡、黄芪、桔梗等均含有三萜类化合物，并表现出多样化的生理活性，如人参皂苷能调节机体代谢、增强免疫功能，柴胡皂苷有抑制中枢神经系统和明显的抗炎症作用，对脑外伤及心血管病有较好的治疗作用

?三萜类化合物以游离、苷或酯的形式存在于植物体内，已发现的结构类型达30余种，除少数为无环三萜（鲨烯）、单环三萜、双环三萜及三环三萜外，主要是四环三萜和五环三萜两大类，其中最为常见的是三萜皂苷（triterpenoid saponin），有时也称为酸性皂苷

?从生源上看，三萜类化合物可看作是有鲨烯（squalene）通过不同方式环合而成的，而鲨烯则是由法呢基焦磷酸（farnesyl pyrophosphate, FPP）尾尾缩合生成

3.1.

4.1 四环三萜

?目前发现的四环三萜骨架类型主要有达玛烷（dammarane）型、羊毛甾烷（lanostane）型、葫芦烷（cucurbirtane）型、环阿吨烷（cycloartane）型、甘遂烷（tirucallane）型、大戟烷（euphane）型、原萜烷（protostane）型和降解四环三萜类等

?达玛烷型四环三萜皂苷是人参（Panax ginseng）、三七（P. notoginseng）等五加科药材的主要生物活性成分。人参含30余个人参皂苷（ginsenosides），三七中含40多个

?人参皂苷 Rb1(A)和Rg1(B)及其衍生物是人参属植物中主要成分三七根中的皂苷特别是Rb1和Rg1的含量比人参和

西洋参高得多，但目前为止三七中尚未发现齐墩果烷型三萜皂苷的存在，这是三七与其他人参属植物包括人参和西洋参的主要化学区别

?葫芦烷型四环三萜皂苷是葫芦科植物的主要特征性成分，茜草科、花葱科、梧桐科、瑞香科、杜英科、大戟科等少数植物中也有存在，主要有葫芦苦素类（cucurbitacins）和罗汉果甜素类

?葫芦科许多属植物所含的苦味成分总称为葫芦苦素类。由雪胆属植物曲莲（Hemsleya amabilis）根中分离得到的雪胆甲素和乙素（cucurbitacin Ⅱa、Ⅱb），临床用来治疗肠炎、菌痢、慢性气管炎

?罗汉果是重要的镇咳、清热中药，其主要成分为罗汉果甜素Ⅴ（mogroside Ⅴ），约占鲜果的0.5%，其0.02%水溶液的甜度大约是蔗糖的257倍，属天然食疗低热甜味剂

?降解三萜类主要有柠檬苦素和苦木素两类

?柠檬苦素类（limonoids）也称楝苦素类（meliacins），目前已从芸香目植物中分离出300多个该类化合物，具有显著的抑制昆虫进食、调节生长活性及抗癌、抗疟、抗菌、抗病毒、杀虫等作用

?鹅耳枥楝素（meliacarpinin E）存在于楝树（Melia azedarach）的根皮，抑制昆虫进食

3.1.

4.2 五环三萜

?已发现的五环三萜类化合物中，有15种以上结构类型，主要包括齐墩果烷（oleanane）型、乌苏烷（ursane）型、羽扇豆烷（lupane）型及木栓烷（friedelane）型等

?齐墩果酸（oleanolic acid）为齐墩果烷型的代表，在植物界分布较广，有降转氨酶作用，促进肝细胞再生，防止肝癌变，是柴胡、商陆、远志等许多中药的主要成分

?甘草（Glycyrrhiza uralensis）的主要成分是具有甜味的甘草甜素即甘草皂苷（glycyrrhizin），又称甘草酸，由甘草次酸（glycyrrhetinic acid）与2分子葡萄糖醛酸结合而成。如黄甘草（G. eurycarpa）中的黄甘草皂苷（glyeurysaponin, A）、甘草酸（B）、甘草次酸（C）

3.1.5 四萜（tetraterpene）

?四萜类化合物由牻牛儿牻牛儿焦磷酸（geranylgeranyl pyrophosphate, GGPP）尾尾缩合而成

?类胡萝卜素（carotenoid, carotinoid）是胡萝卜素（carotin）和胡萝卜醇（carotenol）等的总称，目前已知300种以上，颜色从黄、橙、红到紫都有，植物中除花以外，叶、根、果皮等部位都含有这类色素

3.1.6 多萜（polyterpene）

?橡胶是由橡胶树的乳汁管流出，对植物具有保护作用，如封闭伤口和防御食草动物取食

3.2 甾体类 steroid

?甾体类化合物又称为类固醇类化合物，结构上的共同特征是含有具A、B、C、D 4个稠合环的甾核，也称甾环，上有3个侧链：C-10、C-13位的2个角甲基和C-17位的8～10个碳的烃链

?甾体类化合物在动植物生命过程中起重要作用，被称为“生命的钥匙”

?目前用于治疗的甾体药物超过150种，正在进行安全性或临床研究的超过50种- 维生素D族- 强心苷类- 穿龙薯蓣，C-27甾体皂苷类化合物- 肾上腺皮质激素，可的松、氢化可的松

?芸苔素内酯（brassinolide）——甾醇类植物内源激素，20世纪70年代从油菜花粉中得到，已开发为商品推广应用

?甾体类化合物能够活化染色体（控制转录）、传递信息、调控性别，也能调控中枢神经系统的活动

?自然界的甾体都是右旋的，而人工合成的左旋体或消旋体没有生理活性

?根据侧链结构，甾体又划分为多种类型

?从生源上讲，甾体与三萜类似，在生物体内也是由鲨烯以不同方式环化而成，即通过甲羟戊酸途径衍生而来

3.2.1 C-27甾体皂苷类化合物

?甾体皂苷（steroidal saponins）是C-27甾体化合物与糖链结合的皂苷，在植物中广泛分布，已发现10 000多个，在百合科、薯蓣科、龙舌兰科、菝葜科植物中较普遍，许多常用中药如知母、麦冬、穿龙薯蓣、七叶一枝花、薤白等都含有大量的甾体皂苷

?甾体皂苷的主要用途是作为合成甾体激素及其相关药物的原料

?薯蓣皂苷(dioscin)在薯蓣属植物根茎中含量最高，苷元为合成避孕药、其他甾体激素药的原料

?洋菝葜皂苷（parillin）存在于百合科洋菝葜（Smilax aristolochiaefolia）根中

?重楼苷存在于延龄草科重楼属植物五指莲（Paris axialis）、海南重楼（P. dunniana）、滇重楼（P. polyphylla var. yunnanensis）中，有止血活性

3.2.2 强心苷类化合物

?强心苷（cardiac glycosides）由具有甾核的强心苷元（cardiac aglycones）与糖缩合而成的甾体苷类，主要

存在于百合科、萝摩科、十字花科、卫矛科、豆科、桑科、毛茛科、梧桐科、大戟科、玄参科、夹竹桃科等十几个科几百种植物中，特别以玄参科、夹竹桃科植物最普遍

?强心苷具强心作用，是治疗心力衰竭的重要药物

?强心苷甾体母核17位的侧链R是一个不饱和内酯环，依其结构将苷元分为甲型强心苷元（五环内酯）和乙型强心苷元（六环内酯）

?强心苷中的糖均与苷元的3-OH成苷，可多至5个糖单元，以直链连接。除葡萄糖、鼠李糖、6-去氧糖、6-去氧糖甲醚和五碳糖外，还有强心苷多特有的2,6-二去氧糖、2,6-二去氧糖甲醚

3.2.3 其他甾体化合物

?C-21甾体化合物，主要分布于萝摩科、夹竹桃科、玄参科、毛茛科植物，萝摩科鹅绒藤属（Cynanchum）、牛奶菜属（Marsdenia）和萝摩属（Metaplexis）中分布更为普遍

?蜕皮激素（ecdysterone, β-ecdysone, A），即蜕皮甾酮属于昆虫生长代谢调节激素。1954年，Butenandt 等从蚕蛹中分离出昆虫变态活性物质蜕皮酮（α-ecdysone, B）

?蜕皮激素广泛存在于植物界中(包括蕨类)，如中药牛膝、露水草、桑叶等，且一般含量较高，露水草中高达2%以上

?醉茄内酯类（withanolides）是具有高度氧化的C-28麦角甾烷骨架的甾体内酯，只存在于茄科，主要集中在叶片，含量一般占干重的0.001%～0.5%。具有多种药理活性，如抗微生物、抗病毒以及用于免疫调节剂和蜕皮激素拮抗剂

3.3 苯丙烷类 phenylpropanoid

?又称笨丙素类，是一类由一个或两个及两个以上的C6-C3结构单元连在一起构成的天然产物

?如苯丙烯、苯丙醇、苯丙酸及其缩合物木脂素和木质素、香豆素等

?苯丙烷类化合物多数由莽草酸经芳香氨基酸（苯丙氨酸、酪氨酸）、再通过脱氨、羟基化、偶合等反应而形成

?简单苯丙烷类、香豆素类、木脂素类、木质素

3.3.1 简单苯丙烷类

?有苯丙酸类、苯丙醇类

?常见的苯丙酸类有：对羟基桂皮酸（p-hydroxycinnamic acid）、桂皮酸（cinnamic acid）、咖啡酸（caffeic acid）、芥子酸（sinapic acid）、阿魏酸（ferulic acid）、异阿魏酸（isoferulic acid）等

?常以游离、酯或酰胺、苷的形式存在，很多具有较强的生理活性

?最常见的是咖啡酸衍生物。如绿原酸，含于杜仲、茵陈、金银花等中草药，是抗菌、利胆的主要成分

?云南苦丁茶（Ligustrum purpurascens）中的主要成分是阿克苷（acteoside），含量高达1%以上，具抗氧化、保肝、抑制HIV-1整合酶活性，能引起白血病细胞HL-60程序性死亡

?尾叶香茶菜（Isodon excisus）中所含的3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)-N-[2-(4-羟基苯基)-2-甲氧基乙基]丙烯酰胺、3-(3,4-二羟基苯基)丙烯酸-1-(3,4-二羟基苯基)-2-甲氧基羰基乙酯，是程序性细胞死亡的抑制剂

?丹参素为R-(+)-β-(3,4-二羟基苯基)-乳酸，又称丹参素甲，是丹参治疗冠心病的主要水溶性有效成分之一

?常见的苯丙醇类有松柏醇（coniferol）、芥子醇（sinapyl alcohol）、肉桂醇和对羟基肉桂醇（p-hydroxycinnamyl alcohol）及其苷类化合物，如从云南拟单性木兰嫩枝中的丁香苷（syringin）和云南普洱茶中的松柏苷（coniferin）

3.3.2 香豆素类

?香豆素（coumarins）是具有α-吡喃酮结构骨架的次生代谢产物的总称，是由顺式邻羟基桂皮酸形成的内酯，绝大多数在7-位有羟基或烃基

?广泛分布于植物界，尤其在伞形科、芸香科、菊科、豆科、茄科中更为普遍，多以游离态或糖苷等形式存在于植物的花、果实、叶、茎中

?香豆素类由苯丙酸及其衍生物氧化、环合而成

?可分为简单香豆素、呋喃香豆素、吡喃香豆素、异香豆素和其他香豆素

?简单香豆素只在苯环上有取代基，除7-位上有含氧基团外，以C-6、C-8位连有异戊烯基者较多

?常见的有东莨菪内酯(scopoletin, 13)和东莨菪苷、七叶内酯和七叶内酯苷、当归内酯

?呋喃香豆素（furocoumarins）是指香豆素苯环上的异戊烯基与其邻位的酚羟基环合而成的香豆素类化合物

?如补骨脂内酯（psoralen, 20）及异补骨脂内酯（21）、花椒毒内酯（xanthotoxin, 22）

?吡喃香豆素类（pyranocoumarins）是由香豆素苯环上异戊烯基与其邻位酚羟基环合形成2,2-二甲基-α-吡喃环结构的化合物，如花椒内酯（xanthyletin）(+)-绵毛胡桐内酯A[(+)-calanolide A, 29]、(-)-绵毛胡桐内酯B[30]、(-)-7,8-二氢绵毛胡桐内酯B [(-)-7,8-dihydrocalanolide B, 31]存在于藤黄科植物南革绵毛胡桐（Calophyllum lanigerum）叶中，具HIV-1抑制活性，国外已进入二期临床试验

?异香豆素（isocoumarin）是香豆素的异构体，分布不同于香豆素，零散且局限在少数科属中

?岩白菜素（bergenin）最初得于岩白菜属（Bergenia）植物，是矮地茶（Ardisia japonica）的镇咳有效成分，落新妇（Astilbe chinensis）中含量达2.5%

?伞形科植物芫荽中所含的芫荽酮A、B、C（coriandrone A、B、C）也属于异香豆素类

?其他香豆素是指α-吡喃酮环上有取代基的香豆素类化合物，其C-3或C-4位上常有苯基、羟基、异戊烯基等取代基

?3-苯代香豆素的生源与异黄酮相似，如光果甘草（Glycyrrhiza glabra）所含的抑制HIV感染的甘草吡喃香豆素（licopyranocoumarin, 36）和甘草香豆素（glycycoumarin, 37）

?4-苯代香豆素类化合物较不常见，如红厚壳属植物Calophyllum dispar果实中的黄果木A/BC环F（mammea A/BC cyclo F, 38）和isodisparfuran A (39)，以及红厚壳内酯（inophyllolide, 40）

?还存在二聚体香豆素类化合物，例如苜蓿（Medicago sativa）、日本草木犀（Melillotus japonicus）、红车轴草（Trifolium peatense）叶中的紫苜蓿酚（dicoumarol），具抗凝血作用，用于防治血栓形成

3.3.3 木脂素类

?木脂素（lignans）是一类广泛存在于自然界，由苯丙烷类氧化聚合而成的天然产物，多数为二聚物，少数为三聚物和四聚物

?通常，两分子苯丙烷以侧链中β碳原子（8-8'）连接而成的称为木脂素，而以其他方式（8-3'、3-3'）相连的，称为新木脂素（neolignan）

?去甲木脂素(norlignan)，基本母核只有16～17个碳原子，比一般的木脂素少1～2个

?复合木脂素，由一分子苯丙烷与黄酮、香豆素或萜类等结合而成，又分为黄酮木脂素、香豆素木脂素等

?组成木脂素的单体主要有4种：肉桂醇、肉桂酸、丙烯酚、烯丙酚

?木脂素的两个苯环上常有含氧取代基，如单体为肉桂醇的木脂素苯丙烷单元包括对羟基肉桂醇(p-hydroxycinnamyl alcohol)、松柏醇(coniferol)和芥子醇(sinapyl alcohol)等

?蕨类、裸子植物中的木脂素主要由松柏醇组成；被子植物木脂素除松柏醇外，还有芥子醇；单子叶植物中木脂素则主要由对羟基肉桂醇组成

?少数木脂素可能由两种类型单体混合组成

?木脂素由双分子苯丙烷缩合形成各种碳架后，侧链γ碳原子上的含氧官能团如羟基、羰基、羧基等相互脱水缩合，相成半缩醛、内酯、四呋喃等环状结构，使得木脂素的结构类型更加多样化，通常分为以下类型：

二芳基丁烷类(dibenzylbutanes)：如蒺藜科植物Larrea divaricata中含有的优良食用天然抗氧化剂——去甲二氢愈创木酸(nordihydroguaiautic acid, NDGA, 44)、亚麻种子中的癌症化疗剂——裂异落叶松脂素二葡萄糖苷(secoisolariciresinol diglucoside, 45)

二芳基丁内酯类(dibenzyltyrolactones)：如日本扁柏(Chamaecyparis obtusa)心材和叶中的扁柏脂素(hinokinin, 46)，桧柏(Juniperus sabina)心材中的桧脂素(salvinin，也称为台湾脂素B, taiwanin B, 47) 芳基萘类(arylnaphthalides)：芳基萘类主要是芳基萘内酯类化合物，根据内酯环合方式分为 4-苯基-2,3-萘内酯如爵床脂素C (justicidin C, 48)和1-苯基-2,3-萘内酯如台湾脂素C (taiwanin C, 49) 芳基四氢萘(aryltetralins)：如代表化合物异落叶松脂素（58），远志科中药黄花山桂花根部中的黄花山桂花糖酯A (arillatose A, 59)

单四氢呋喃类 (monotetrahydrofurans)：如肉豆蔻 (Myristica argentea) 中的nectandrin B (60)，杜仲(Eucommia ulmoides) 皮中的(-)-橄榄素-4',4''-二葡萄糖苷 (olivil-4',4''-diglucoside, 61) 和(-)-橄榄素-4''-葡萄糖苷 (olivil, 62)

双四氢呋喃类 (bistetrahydrofurans)：如胡椒科植物Piper mullesua的主要成分d-芝麻脂素 (d-sesamin, 63)，具昆虫拒食活性；杜仲皮中的(+)-松脂醇葡萄糖苷 (64) 和(+)-丁香脂素 [(+)-syringaresinol, 65]，具降压作用

联苯环辛烯类(dibenzocyclooctenes)：主要存在于五味子科五味子属(Schizandra)和南五味子属(Kadsura)，如五味子(S. chinensis)果实中的五味子甲素[(+)-deoxyschizandrin, 66]、五味子乙素(-schizandrin, 67)、五味子丙素 (wuweizisu C, 68)，台湾产植物K. matsudai 茎中的schizarin B～E (69～72)

苯并呋喃类 (benzofurans)：如中药海风藤 (Piper kadsura) 藤茎和叶中的海风藤酮 (kadsurenone, 80) 和海风藤素M (kadsurenin M, 81)

苯并二氧六环类 (benzodioxanes)：是两分子苯丙烷通过氧桥连接，形成1,4-二氧六环结构的化合物，如中药木槿 (Hibiscus syriacus) 根皮中的 cleomiscosins A (82) 和 C (83) 及水飞蓟素 (silybin, 84) 联苯类 (biphenyls)：是由两分子苯丙烯的3-3'位直接或1-1'位通过醚键连接而成，如美国厚朴叶中的厚朴酚

(magnolol, 85) 和4,4'-二烯丙基-2,3'-二羟基联苯醚 (86)，厚朴酚是木兰科木兰属植物的特征成分

3.3.4 木质素

?木质素 (lignin) 是简单苯丙烷类的醇衍生物 (如香豆醇、松柏醇、芥子醇、5-羟基阿魏醇) 的聚合物

?木质素的成分因植物种类而异，如松柏木质素含有较多的松柏醇，还有少量的香豆醇和芥子醇；山毛榉木质素的松柏醇和芥子醇数量相近，而香豆醇则很少；单子叶植物的木质素则含有极多的香豆醇

?植物体中的木质素数量很大，仅次于纤维素而居有机物的第二位

?木质素的生物合成以苯丙氨酸和酪氨酸为起点，经过相应的酸、醛，形成4-香豆醇、松柏醇、5-羟基阿魏醇、芥子醇，再缩合为木质素

3.4 醌类 quinonoid

?醌类化合物 (quinonoids, quinones)广泛存在于自然界，源于植物的醌类主要集中于紫草科、茜草科、紫葳科、蓼科、胡桃科、鼠李科、紫金牛科、百合科

?醌类化合物的生物合成通过乙酰-丙二酸(acetate-malonate)、莽草酸-琥珀酰苯甲酸(shikimic acid-succinoylbenzoic acid)、芳香氨基酸等多种途径实现

?天然醌类化合物主要包括苯醌、萘醌、蒽醌、菲醌类化合物，母核上多具酚羟基、甲氧基、甲基、异戊烯基和脂肪侧链以及稠合氧杂环等，少数连有氯原子

3.4.1 苯醌类 benzoquinones

?紫金牛科、杜鹃花科、鹿蹄草科是富含苯醌类的植物类群。如紫金牛科植物Maesa lanceolata 果实中的杜茎山醌 (maesanin, 1)，牡丹科植物Miconia lepidota 叶中的细胞毒性成分2-甲氧基-6-庚基-1,4-苯醌 (2)

?又如白花酸藤 (Embelia ribes) 果实的驱虫有效成分信筒子醌 (embelin, 3)，新疆紫草 (Arnebeia euchroma) 根中的单萜苯醌 arnebinone (4) 和 arnebifuran (5)

?中药连翘 (Forsythia suspensa) 果实中的连翘苷A、B (forsythenside A、B, 6、7)

3.4.2 萘醌类 naphthoquinones

?萘醌类天然产物主要包括简单萘醌、呋喃萘醌、异呋喃萘醌、二萘醌、萘基萘醌、三萘醌、苝醌

?简单萘醌类：1,4-型比1,2-型分布广泛，富含于紫草科、柿树科和蓝雪科植物，代表化合物有胡桃醌 (juglone,

8) 和蓝雪醌 (plumbagin, 9)，紫葳科植物Tabebuia impetiginosa树皮中的拉帕醌 (lapachol,10) 和β-拉帕醌 (β-lapachone, 11) 具抗肿瘤活性

?呋喃萘醌与异呋喃萘醌类：呋喃萘醌类 (furanonaphthoquinones) 如钟花树 (Tabebuia cassinoides茎皮中的2-(1-羟乙基)萘[2,3-b]呋喃-4,9-二酮 (2-(1-hydroxyethyl)naphtho [2,3-b]furan-4,9-dione, 17)，炮弹果(Crescentia cujete) 中的(2R)-5,6-二甲氧基脱氢异-α-拉帕醌[(2R)-5,6-dimethoxydehydroiso-α-lapachone, 18]，Tabebuia impetiginosa树皮中的2-乙酰萘基[2,3-b]呋喃-4,9-二酮(2-acetylnaphtho[2,3-b]furan-4,9-dione, 19)

?呋喃萘醌与异呋喃萘醌类：异呋喃萘醌类 (isofuranonaphthoquinones) 较为罕见，目前仅在Asphodelaceae 科植物中发现18个，如1-乙酰氧甲基-8-羟基萘[2,3-c]呋喃-4,9-二酮(1-acetoxymethyl-8-hydroxynaphtho[2,3-c]furan-4,9-dione, 20)，具抗氧化作用

?二萘醌类 (dinaphthoquiones)：如马鞭草科植物Lippia sidoides中的lippsidoquinone (21)和 tecomaquinone

(22)，有明显抗白血病细胞株活性；中药凤仙草果实中的抗瘙痒有效成分balsaminas A和B (23和24)

?三萘醌类 (trimeric naphthoquiones)：仅见于澳大利亚西部产的山龙眼科 (Proteaaceae)植物Conosnermum incurvum根中，如内屈考诺酮 (conocurvone, 25)，具较强的抗HIV活性

?苝醌类 (perylenequiones)：是由一分子萘醌与一分子萘酮缩合而成的光敏色素，曾用于治疗皮肤病和皮肤癌，如云南箭竹寄生真菌竹红菌 (Shiraia bambusicola)中的竹红菌甲、乙、丙素 (hypocrellins A, B, C, 26～28, 其中26和27为混合物)，对恶性肿瘤细胞和艾滋病病毒具有抑制作用

3.4.3 蒽醌类 anthraquinones

?是广泛存在于自然界的重要天然色素，主要包括蒽醌及其二聚体、蒽酚、氧化蒽酚、蒽酮及蒽酮的二聚体等，其中蒽醌又可分为大黄素型和茜草素型两大类：

大黄素型：羟基分布在蒽醌两侧的苯环上，颜色多为棕至黄，广泛存在于中药中，如巴戟天(Morinda officinalis)、虎杖、血风藤、大黄中有致泻作用的1,8-二羟基蒽醌衍生物

茜草素型：羟基分布在蒽醌一侧的苯环上，颜色多为橙黄至橙红，如茜草 (Rubia cordifolia) 中的茜草素(alizarin, 35)、羟基茜草素 (purpurin, 36)、伪羟基茜草素 (pseudopurpurin, 37)

?二蒽醌类 (bisanthraquinones)

如源于血风藤茎、叶中的醌茜素 (skyrin, 38)，能组织肿瘤细胞增长；从贯叶连翘 (Hypericum perforatum) 地上部分提取的4个新双蒽醌糖苷 (39～42)，具抗抑郁作用

?蒽酮与蒽酚衍生物

蒽醌在酸性介质中被还原，生成蒽酚及其互变异构体蒽酮。蒽酮或蒽酚的羟基衍生物通常存在于新鲜植物中，可慢慢被氧化成蒽醌类，如鲜大黄中所含的蒽酚类成分，经几年存放就检不出蒽酚类化合物

?蒽酮与蒽酚衍生物

蒽酮类化合物柯桠素 (chrysarobin, 44) 提取于豆科植物柯桠木心材，为大黄酚的还原产物；鼠李科植物Rhamnus nepalensis果实中发现的蒽酮类化合物 prinoidin (45) 对KB细胞有极强的细胞毒性

?二蒽酮类衍生物：如大黄和番泻叶 (Cassia augustifolia)中致泻的主要有效成分番泻苷A、B、C、D

?二蒽酮类衍生物：金丝桃属植物中的金丝桃素 (hypericin, 50) 和伪金丝桃素 (pseudohypericin, 51)，乙基金丝桃素 (52) 为合成衍生物

3.4.4 菲醌类 phenanthraquinones

?包括对醌和邻醌两种结构类型。分类学上，菲醌类是唇形科鼠尾草属(Salvia)植物特征性成分

?丹参醌 (tanshinoneⅠ, 60) 存在于丹参 (Salvia miltiorrhiza) 中，同属植物S. blepharochlaena 根中含有荷茗草醌 (horminone, 55) 和乙酰荷茗草醌 (acetylhorminone, 56)

?伊朗产同科分药花属植物分药花(Perovskia abrotanoides) 的丹参醌含量达 1.5%，还含有隐丹参醌(cryptotanshinone, 57)、1β-羟基隐丹参醌 (1β-hydroxytanshinone, 58)、1-氧隐丹参醌等

3.4.5 其他类

?主要是醌-亚甲基 (quinone-methide) 三萜型，即三萜型醌类，集中存在于卫矛科美登木属植物，通常多具有去甲三萜骨架，如南美药用植物盾状美登木 (Maytenus scutioides) 根皮中有细胞毒性的卫矛酮 (tingenone)

?含氮醌类，如番荔枝科植物瓜馥木 (Fissistigma balansae) 嫩枝中的瓜馥木醌 (fissilandione, 65) 和去甲瓜馥木醌 (norfissilandione, 66)，芸香科九里香属植物 (Murraya euchrestifolia) 根皮中的九里香醌

2.5 黄酮类 flavonoids

●黄酮类化合物是色原烷 (chromane) 或色原酮 (chromone) 的2-或3-苯基衍生物，泛指由两个芳香环 (A和B) 通过中央三碳链相互连接而成的一系列化合物，一般具有C6-C3-C6的基本骨架特征

●黄酮类化合物是两个芳香环被三碳桥连起来的15碳化合物，其结构来自两个不同的生物合成途径。芳香环 A 来自丙二酸途径，芳香环 B 和三碳桥则来自莽草酸途径产生的苯丙氨酸

●黄酮类化合物由苯丙氨酸、对-香豆酰CoA和3个丙二酰CoA分子在查耳酮合酶催化下缩合而成，查耳酮和其异构体二氢黄酮是重要中间体，在各种酶催化下进一步转化衍生出各种结构类型的黄酮类化合物

●自1814年发现第一个黄酮类化合物——白杨素(chrysin) 以来，至2000年总数已超过8000个

●黄酮类化合物主要分布于高等植物中，藻类、菌类等较低等植物中很少见

●在被子植物中分布很广，且各种结构类型均有存在，尤其富集于豆科、芸香科、伞形科、唇形科、玄参科、蓼科、鼠李科和姜科等植物中

●双黄酮类多局限于裸子植物，是裸子植物的特征性成分，尤其在松柏纲、银杏纲和凤尾纲等植物中普遍存在

●黄酮类化合物在植物体内常与糖结合成苷类或以游离的形式存在，大多有颜色。在花、叶和果实等器官中多以苷类形式存在，而在木质部则多以游离态存在，对植物的生长发育、开花结果以及防御侵害具有重要作用

●黄酮类化合物具有多种多样的生物活性，且毒性较低，是药用植物中的主要活性成分

●根据三碳桥的氧化程度、成环与否以及与B环的连接位置 (2-位或3-位) 等特点，可将黄酮类化合物分为以下主要结构类型：黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、二氢黄酮醇、花色素、黄烷醇、异黄酮、二氢异黄酮、查耳酮、噢哢或橙酮、酮类、双黄酮类、高异黄酮

●天然黄酮类化合物多为上述基本结构的衍生物，环上常见的取代基有羟基、甲氧基、异戊烯基侧链、单萜基侧链

●还有诸如生物碱黄酮、木脂素黄酮等特殊类型

●代表性黄酮化合物有木犀草素 (luteolin, 8)、芹菜素 (apigenin, 9)、白杨素 (chrysin, 10) 及其苷类，如忍冬苷

●代表性黄酮醇化合物有槲皮素 (quercetin, 14)、山柰酚 (kaempferol, 15)、杨梅素 (myricetin, 16) 异鼠李素 (isorhamnetin, 17) 及其苷类，如芸香苷 (芦丁, rutin, 18)

●如，从大戟科植物Macaranga tanarius落叶中分离得到的两个异戊烯基二氢黄酮成分 tanariflavanones A

(28) 和 B (29)，具有化感作用

●如，黄柏叶中的黄柏素-7-O-葡萄糖苷 (26) 以及水飞蓟中的次水飞蓟素 (silychvistin, 27)

●花色素常以苷类形式存在于植物液泡中，是使花、叶、果、茎等器官呈现各种颜色的色素，如矢车菊素 (cyanidin,

42)、飞燕草素 (delphinidin, 43)、天竺葵素 (pelargonidin, 44) 以及它们的苷类

●儿茶素为黄烷-3-醇的衍生物，是黄烷醇类的代表性化合物，在植物体中主要存在两种异构体，d-儿茶素和l-表儿茶素

●如豆科植物葛根中的大豆素 (daidaein, 33)、大豆苷 (daidzin, 34) 和葛根素 (puerarin, 35)，金雀花异黄素或染料木黄酮 (genistein, 36)，染料木素苷 (genistin, 37) 以及鹰嘴豆芽素A (biochanin A, 38) 等

●鱼藤酮类化合物为非洲山毛豆 (Tephrosia vogelii) 的主要成分，鱼藤酮 (rotenone, 39) 含量最丰，具杀虫和毒鱼作用。篱笆毒鼠豆 (Gliricidia sepium) 树皮中的毒鼠豆醇 (gliricidol, 40) 和12-甲氧基毒鼠豆醇(12-methoxygliricidol, 41) 为12a-羟基鱼藤酮类似物，可灭杀海虾幼虫

●2'-羟基查耳酮与二氢黄酮互为异构体，酸性条件下为五色的二氢黄酮，碱化后转化为深黄色的2'-羟基查耳酮。如红花开花初期，主要含无色的新红花苷和为量的红花苷，呈淡黄色；开花中期以红花苷为主，呈深黄色；后期或采收干燥时，受酶的作用氧化为红色的醌式红花苷

●如，存在于藤黄科植物近椭圆藤黄 (Garcinia subelliptica) 根皮中的近椭圆藤黄酮，对拓扑异构酶Ⅰ和Ⅱ呈显著抑制作用，有望作为抗肿瘤先导化合物

●由两分子黄酮、两分子二氢黄酮或者一分子黄酮与一分子二氢黄酮以C-C键或C-O-C键连接而成，常见的是由芹菜素或其甲醚衍生物构成的，如银杏叶中的阿曼托黄酮 (amentoflavone, 20)、白果素、银杏素和异银杏素

2.6 鞣质 tannin

●又称单宁，是一类广泛存在于植物中的复杂多元酚类化合物，具有涩味和收敛性

●能使生皮成革的多元酚必须有合适的相对分子质量和足够的酚羟基，以使生皮的胶原链间形成交联，生成不溶于水的化合物。小于500的酚羟基数量不足，大于3000的则难于进入胶原内部，只在表面鞣化

●Bate-Smith于1962年将鞣质定义为：相对分子质量在500～3000范围内的能沉淀生物碱、明胶及其他蛋白质的水溶性多酚类化合物

●1981年haslam将植物鞣质及与鞣质有生源关系的化合物统称为植物多酚 (plant polyphenols)

●鞣质广泛分布于种子植物。裸子植物的松科、柏科，被子植物的蓼科、槭树科、蔷薇科、豆科、胡桃科、红树科、桃金娘科、茜草科、杨柳科、漆树科、壳斗科、杨梅科、石榴科、大戟科等都含丰富的鞣质，少数蕨类植物也富含

●鞣质在中药材中广泛存在，如芍药、龙芽草、山楂、黄连、乌药、石榴皮、虎杖、仙鹤草、老鹳草、何首乌、麻黄、大黄、地榆等

●1920年，Freudenberg 按照鞣质的化学结构特征将其分为水解鞣质 (hydrolysabie tannin) 和缩合鞣质(condensed tannin) 两大类

●水解鞣质是棓酸或与棓酸有生源关系的酚酸与多元醇形成的酯，属于C1-C6型酚类。水解鞣质分子内具有酯键或苷键，在稀酸、碱或鞣酶的作用下易水解，产生多元醇和酚酸

●缩合鞣质是羟基黄烷类单体组成的聚合物，具C6-C3-C6结构特征，分子中的芳香环均以C-C键相连，不易水解，强酸下聚合，成暗红色沉淀

2.6.1 水解鞣质

●依水解后产生的多元酚酸，水解鞣质分为：棓酸鞣质 (没食子鞣质，gallotannin)，水解后产生棓酸 (即3,4,5-三羟基苯甲酸，也称没食子酸，1) 或与棓酸有生源关系的酚酸鞣花酸鞣质 (ellagitannin)，水解后产生鞣花酸(ellagic acid, 2) 或其他与六羟基联苯二甲酸 (hexahydroxydiphenolic acid, HHDP, 3) 有生源关系的化合物●水解鞣质水解时产生的多元醇种类很多，如金缕梅糖、莽草酸、奎宁酸、原栎醇、甘油、scyllo-栎醇及葡萄糖、木糖、果糖，以及甲基葡萄糖苷、毛柳苷等各种不同的葡萄糖苷等

●最常见的是 D-葡萄糖，特别是鞣花酸鞣质，其水解产生的多元醇基本上全是 D-葡萄糖

●棓酸鞣质在植物界的分布极为广泛，主要是由β-D-葡萄糖与棓酰基 (也称没食子酰基, 9) 或缩酚酰基 (10) 连接成的酯，即分子结构中含有棓酸或其缩合物结构单元。常见的棓酸缩合物有间-双没食子酸 (11)、对-双没食子酸 (12) 等

●通常将只含有棓酰基的鞣质称为简单棓酸鞣质，如玫瑰 (Rosa rugosa) 中的1,2,3-三-O-棓酰基-β-D-葡萄糖

(13)、 1,2,6-三-O-棓酰基-β-D-葡萄糖 (14)，粗叶悬钩子 (Rubus aleaefolius) 中的1,2,3,6-四-O-棓酰基-β-D-吡喃葡萄糖苷 (15) 和1,2,3,4,6-五-O-棓酰基-β-D-吡喃葡萄糖苷 (16)

●含有缩酚酰基的鞣质则称为缩酚酸型鞣质，如塔拉 (Caesalpinia spinosa) 豆荚内的塔拉鞣质 (tara tannin)，它是棓酸与 D-奎宁酸的酯化产物，典型的不含葡萄糖基的没食子酸鞣质，完全水解后产生1分子奎宁酸和4～5分子棓酸

●五倍子是五倍子蚜(虫)寄生在漆树科植物盐肤木叶翅上所形成的虫瘿或其他蚜虫寄生在同属植物的小叶背上所

形成的虫瘿

●五倍子鞣质是一种典型的水解鞣质，是五倍子的主要成分，含量约50%～70%。因我国盛产五倍子，故国际上又将五倍子鞣质称为中国鞣质，而在我国药典上则称为鞣酸

●药用五倍子鞣质是混合物，是葡萄糖上羟基与棓酸所形成的酯类化合物，典型结构多为2-多-O-棓酰基-1,3,4,6-四-O-棓酰基-β-D-葡萄糖

●鞣花酸鞣质是六羟基联苯二甲酸或与其有生源关系的酚酸与多元醇(以葡萄糖为主)形成的酯

●鞣花酸 (A) 本身并不是构成鞣花酸鞣质的结构单元，它是鞣花酸鞣质水解过程中由其他结构单元发生内酯化的产物，如六羟基联苯二甲酸 (B) 和黄没食子酸失水后均可生成鞣花酸

●较棓酸鞣质而言，鞣花酸鞣质在自然界中分布更广，化学结构更复杂，种类更繁多。鞣花酸鞣质糖基上常连有六羟基联苯二甲酰基 (19)、脱氢二棓酰基 (20)、橡棓酰基等基团 (21)

●木麻黄宁 (casuarinin, 23)、旌节花素 (stachyurin, 24) 属于鞣花酸鞣质。近年来也发现新的，如柳叶菜属植物中的 oenothein A

2.6.2 缩合鞣质

●组成缩合鞣质最重要的单体是黄烷-3-醇，其中最常见的是儿茶素，依2,3位的构型分为(2R,3S)-(+)-儿茶素

(34)、 (2S,3R)-(-)-儿茶素(35)、 (2S,3S)-(+)-表儿茶素 (36)、 (2R,3R)-(-)-表儿茶素 (37)

●B环有3个邻位羟基则为棓儿茶素，有(2R,3S)-(+)-棓儿茶素 (38)、(2R,3R)-(-)-表棓儿茶素 (39)

●组成缩合鞣质的单体还有黄烷-4-醇 (40) 、黄烷-3,4-二醇 (41)

●大部分缩合鞣质等同于原花色素，聚原花青定 (polymer procyanidin) 是分布最广、数量最多的原花色素，研究较多的是原花青定二聚体，结构单元为 (+)-儿茶色及 (-)-表儿茶素，如原花青定 B-1 (42)、原花青定 A-7 (43)

●缩合鞣质可分为二聚体、三聚体……六聚体等，如肉桂树皮中的原花青定 B-6 (44)、肉桂鞣质 A1 (45)

2.6.3 复合鞣质 complex tannins

●兼有水解鞣质和缩合鞣质的结构特征 (含有C1-C6及C6-C3-C6结构单元) 和性质的鞣质

●20世纪80年代以来，日本学者陆续在壳斗科植物窄叶青冈、麻栎、蒙古栎、番石榴等中发现了一类含黄酮基 (黄烷醇、黄酮醇) 的黄酮类-鞣花酸鞣质 (flavono-ellagitannin)，如蒙古栎素 B (mongolicin B)

2.7 生物碱 alkaloid

重要的天然含氮有机化合物

中国，17世纪初，从乌头中提炼出箭毒 (乌头碱)

欧洲，1806年，德国药剂师F. W. Sertüner，从鸦片中得到结晶的吗啡碱，首次发现生物碱类化合物，开始了生物碱研究的新时代

迄今为止，从自然界分离出的生物碱超过 1 万种

生物碱大多具有生物活性，往往是许多药用植物 (包括中草药) 的有效成分

- 鸦片，镇痛成分吗啡；- 麻黄，抗哮喘成分麻黄碱；- 长春花，抗癌成分长春新碱；- 黄连，抗菌消炎成分黄连素

对于有毒性的生物碱，通过结构修饰、改造，作为先导化合物可衍生出低毒高效的合成药物，如合成杜冷丁具有和吗啡相似的镇痛作用，但不良反应和成瘾性比吗啡小

生物碱主要分布于植物界，约50多个科，集中在裸子植物尤其是被子植物中

裸子植物：红豆杉科、松柏科、三尖杉科等；单子叶植物：百合科、石蒜科、百部科等；双子叶植物：毛茛科、罂粟科、豆科、小檗科、防己科、番荔枝科、芸香科、龙胆科、夹竹桃科、马钱科、茜草科、茄科、紫草科等

生物碱一般来源于前体氨基酸、甲戊二羟酸和醋酸酯等

与生物碱合成有关的氨基酸主要有鸟氨酸、脯氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、邻氨基苯甲酸、组氨酸等

生物合成的研究不仅可以提示生物碱在植物体中形成、转化及其相互关系的本质，而且对生物碱的化学关联、结构改造、仿生合成具有重要的指导意义

生物碱的种类繁多、结构复杂，分类方法不一

- 按植物来源：如麻黄碱、喜树碱、小檗碱等

- 按化学结构：如吲哚类、异喹啉等

比较合理的是化学结构结合生源的分类方法，既能反映生物碱的生源和化学本质及相互关系，又能使化合物结构明确，易于辨识

根据生物碱中氮原子所处的状态分为六类：

- 盐类，大多数生物碱的存在形式，形成盐的酸有柠檬酸、酒石酸、草酸、硫酸、盐酸等，特殊的酸有乌头酸、罂粟酸、奎宁酸 (鸡纳酸)

- 仅少数碱性极弱的生物碱以游离形式存在

- 酰胺类，如喜树碱，美登木碱

- 以N-氧化物及亚胺 (C==N)、烯胺 (N—C==C)等形式存在，其中以 N-氧化物的形式最多

- 苷类，分为氮苷和氧苷，尤以吲哚类和甾体类生物碱较多

- 与其他杂原子如 S、Cl、Br 结合的，如美登素

根据合成生物碱的氨基酸和起始原料不同，可分为七大类，每类又分若干组

- 鸟氨酸衍生的生物碱

- 赖氨酸衍生的生物碱

- 邻氨基苯甲酸衍生的生物碱

- 苯丙氨酸和酪氨酸衍生的生物碱

- 色氨酸衍生的生物碱

- 萜类生物碱

- 甾类生物碱

2.7.1 鸟氨酸衍生的生物碱

主要包括吡咯类、吡咯里西啶类和托品烷类

吡咯类 (pyrrolidines) 生物碱结构简单、数量少，如红古豆碱(cuskohygrine, 1)、古豆碱(hygrine, 2)、米仔兰碱(odorine, 3)、黄皮酰胺(clausenamide, 4)、构树碱 (brous-sonetine G, 5)

吡咯里西啶类 (pyrrolizidines) 生物碱

又称双稠吡咯啶生物碱或千里光生物碱，结构骨架是两个吡咯啶环稠合共用一个氮原子。主要分布于菊科千里光属 (Senecio)、豆科猪屎属 (Cro-talaria)、紫草科天芥菜属 (Heliotropium)、毛束草属 (Trichodesma) 和聚合草属 (Symphytun)，如一野百合碱 (monocrotaline, 6)、1,7a-二表阿莱克辛碱 (1,7a-diepialexine, 7)

托品烷类 (tropanes) 生物碱

又称莨菪烷类生物碱，目前已知100多种，主要分布于茄科颠茄属、天仙子属、蔓陀罗属、莨菪属等植物中，如莨菪碱(hyoscyamine, 11)、可卡因(cocaine, 12) 以及含于旋花(Calystegia sepium) 根及天仙子(Hyoscyamus niger) 中的打碗花素A3 (calystegin A3, 13)

2.7.2 赖氨酸衍生的生物碱

包括哌啶类、吡啶类、喹诺里西啶类、吲哚里西啶类，可能的生源关系如下：

哌啶类 (piperidins) 生物碱

结构简单，分布广泛，生源上关键的中间体是哌啶亚胺盐类，如异石榴皮碱 (isopelletierine, 14)、槟榔碱(arecoline, 15) 以及由巴西植物Siphocam- pylus verticillatus 得到的 8,10-di-n-propyllobelidiol (16) 等

吡啶类 (pyridins) 生物碱

在植物中分布极少，多见于真菌和海洋生物中。如烟碱 (nicotine, 17)、毒藜碱 (anabasine, 18) 及从治疗慢性肝炎的中药Mallotus apelta根中得到的具有抗 HIV 活性的 malloapeltine (19)

喹诺里西啶类 (quinolizidines) 生物碱

又称羽扇豆类生物碱 (lupin alkaloids)，存在于豆科 20 多个属中，目前发现 150 多种，具抗癌、心率失调等活性。苦参碱 (matrine, 20)、金雀花碱 (cytisine, 21)、奥豆碱 (anagyrine, 22)、羽扇豆碱 (lupinine, 23) 代表了羽扇豆类生物碱的4个主要结构类型

吲哚里西啶类 (indolizidines) 生物碱

代表物有：大戟科一叶萩属 (Securinega) 植物的一叶萩碱 (securinine, 26)，印度草药Pergularia pallida 中的 tylophorinidine (27)，萝摩科鹅绒藤属有毒植物牛心朴子草 (Cynanchum komarovii) 中的7-去甲氧娃儿藤碱 (antofiine, 28)

2.7.3 邻氨基苯甲酸衍生的生物碱

包括喹啉类、喹唑酮类、吖啶酮类，主要分布于芸香科植物中，可能的生源关系如下：

喹啉类 (quinolines) 生物碱

又细分为简单喹啉、喹诺酮、呋喃喹啉、喹啉-奎宁和喹啉-咪唑型

- 简单喹啉 (quinoline) 类生物碱，如长叶图腊树(Galipea longiflora) 叶中具抗寄生虫和抗疟作用的奇曼碱B (chimanines B, 29)、奇曼碱 D (chimanines D, 30)、克斯巴林 (cusparine, 31)

- 喹诺酮(quinolone) 类生物碱，如美丽茵芋(Skimmia laureola) 中的ptelefoliarine (32)、

acetoxyptelefoliarine (33)，中药吴茱萸果实中的吴茱萸卡品碱 (evocarpine, 34)、二氢吴茱萸卡品碱(dihydroevocarpine, 35)

- 呋喃喹啉 (furoquinoline) 类生物碱，如白藓碱 (dictamnine, 36)，Haplophyllum perforatum 植物中的acetyhaplophyllidine (37) 和中草药Acronychia haplophylla 中具有抗无节律作用的喹唑酮类 (quinazolone) 生物碱数目较少，如抗疟中药常山 (Dichroa febrifuga) 根中的常山碱乙 (febrifugine, 39)、常山碱甲(isofebrifugine, 40)，常山碱乙的抗疟效价为奎宁的 100 倍

吖啶酮类 (acridones) 生物碱

主要分布于芸香科植物中，如海南产民间草药酒饼勒 (Atalantia buxifolia) 根皮中的 buxifolia- dines B (42)，单叶酒饼勒 (A. monophylla) 根中的酒饼勒宁 (atalaphyllinine, 43)，二者均有细胞毒活性

2.7.4 苯丙氨酸和酪氨酸衍生的生物碱

数量多、结构类型复杂、药用价值大，分类方法多样。根据生源上管家前体的骨架分为15类

秋水仙碱 (colchicine) 类生物碱：氮原子在环外成酰胺结构，分子中存在两个骈合的七元环，且具环庚三烯酮结构特点。主要存在于百合科植物中，如抗有丝分裂剂秋水仙碱 (colchicine)，临床上用于治疗癌症

麻黄碱类 (ephedrines) 生物碱

又称苯丙胺类生物碱，植物中不多见，结构特点是氮原子在环外侧链上，属于有机胺类。重要化合物有兴奋剂 (-)-麻黄碱 [(-)-ephedrine, 44]、无活性的 (+)-伪麻黄碱 [(+)-pseudoephedrine, 45]、不成瘾的致幻剂墨斯卡林(mescaline, 46) 及中药紫菀根中有钙拮抗活性的 asperglaucide (47)

简单异喹啉类 (isoquinolines) 生物碱

异喹啉核上只有简单取代基，数量少，分布零散。如有降压作用的鹿尾草碱 (salsoline, 49)、鹿尾草啶(salsolidine, 50)，存在于鹿尾草 (Salsola richteri) 中

苄基异喹啉类 (benzylisoquinolines) 生物碱

一般在异喹啉核或四氢异喹啉核的C-1位连有一苄基。集中分布于毛茛目、木兰目，如乌头的强心成分去甲乌药碱 (demethylcoclaurine, 51)，具解痉作用的罂粟碱 (papaverine, 52) 以及广泛存在的d-网状番荔枝碱(d-reticuline, 53)

双苄基异喹啉类 (bisbenzylisoquinolines) 生物碱

由两个苄基异喹啉分子经酚氧化偶联、以醚键方式相连，主要分布于较原始的双子叶植物类群如毛茛目、木兰目、罂粟目等，主要是木兰科、防己科、樟科、番荔枝科、小檗科、毛茛科，如汉防己甲素 (tetrandrine, 54)、防己诺林 (fangchinoline, 55)

萘基异喹啉类 (naphthylisoquinolines) 生物碱

在异喹啉的苯环上接有一个萘基，分为单取代和二聚体萘基异喹啉。地奥考非林碱 A (dion-cophylline A, 56) 是钩枝藤属 (Ancistrocladus) 植物的主要成分，可作杀虫剂；米歇尔胺 B (mic-hellamine B, 57) 来自科鲁普钩枝藤 (A. korupen-sis) 的茎、叶，有抗HIV活性

苯酞异喹啉类 (phthalide-isoquinolines) 生物碱

大多在异喹啉核C-1位连有一个苯酞酯单元，重要的化合物为北美黄连碱 (hydrastine) 衍生物，如罂粟科紫堇属植物Corydalis stricta 根中的(+) -β-北美黄连碱 (58)，毛茛科植物Hydrastis ca-nadensis及小檗科植物Berberis laurina 根中的 (-)-β-北美黄连碱 (59)

吗啡类 (morphines) 生物碱

主要存在于大戟科、樟科、马钱科、防己科、罂粟科等植物中，常见的有蒂巴因 (thebaine, 61)、可待因 (codeine, 62)、吗啡 (moephine, 63) 以及来自粉绿藤属植物Pachygone dasycanpa的 14-hydroxyisote-phodline (64) 和多种千金藤属 (Stephania) 植物所含具抗肿瘤作用的中国木防己碱 (sinococuline, 65) 等

阿朴啡型类 (aporphines) 生物碱

具有菲类或二氢菲骨架，数量很多，主要分布在番荔枝科、马兜铃科、小檗科、大戟科、樟科、防己科、香材树科、罂粟科、毛茛科、芸香科等植物中，如镇痛剂紫堇碱 (bullbocapnine, 66)、artabonatine A (67)、taliglazine (68)

原小檗碱类 (protoberberines) 生物碱

主要分布在防己科、番荔枝科、小檗科、罂粟科、毛茛科等植物中，如三棵针 (Berberis poiretii) 和黄连 (Coptis chinensis) 等植物中的抗菌消炎成分黄连素，又称小檗碱(berberine, 77)，其还原产物为原小檗碱(protoberberine, 78)

普罗托品类 (protopines) 生物碱，又称原鸦片碱或原托品类生物碱，含十元氮杂环，且多在C-14位酮基，与小檗碱类的区别是7,14位的C—N键裂解，主要存在于小檗科、罂粟科、马兜铃科等植物中，如延胡索 (Corydalis turtshaninovii) 中的原鸦片碱 (protopine, 79)、缢缩马兜铃碱 (constrictosine, 80)、5,6-二氢缢缩马兜铃

碱 (5,6-dihydroconstrictosine, 81)

苯并菲啶类 (benzophenanthridines) 生物碱

又称α-萘菲啶 (α-naphthaphenanthridine) 生物碱，为数不多，主要存在于罂粟科和芸香科等植物中，常见的有血根碱 (sauguinarine, 82)、白屈菜碱 (chelidonine, 83)

刺桐碱类 (erythroidines) 生物碱

又可细分为刺桐碱型、高刺桐碱型、粗榧碱型，主要分布于三尖杉科、豆科等植物中，如绿刺桐碱 (erythraline, 84)、α-刺桐碱 (α-erythroi-dine, 85)、10,11-双氧代绿刺桐碱 (10,11-dioxo-erythraline, 86)

刺桐碱类 (erythroidines) 生物碱

高刺桐碱是刺桐碱的同系物，结构特征是一个七元氮杂环并合一个五元环，如三尖杉 (Cephalotaxus fortunei) 中的三尖杉碱 (fortunine, 87)；而粗榧碱则是高刺桐碱的异构体，如抗白血病药物三尖杉酯碱 (harringtonine, 88) 和高三尖杉酯碱 (homo-harringtonine, 89)

石蒜科 (Amaryllidaceae) 类生物碱

已发现200余种，分布于石蒜科30多属约200种植物中，如加兰他敏 [(-)-galanthamine, 90]、石蒜碱 (lycorine, 91)、9-O-去甲基高石蒜碱 (9-O-demethylhomolycorine,92)，表现出昆虫拒食和细胞毒活性

吐根碱类 (emetines) 生物碱

结构特征是由一个苯并喹诺里西啶和一个异喹啉环组成，主要分布于茜草科和八角枫科植物中，如l-吐根碱(l-emetine, 93)、2'-N-(1-deoxy-β-D-fructopyranosyl) cephaeline (94)

2.7.5 色氨酸衍生的生物碱

由色氨酸衍生的吲哚类 (indoles) 生物碱，是最大、最复杂的一类生物碱，约占已知生物碱的1/4。此类生物碱的结构、立体化学、有机合成及生物学等方面研究一直是具有挑战性的领域

此类生物碱生物合成的研究已相当透彻。基于生源关系，将此类生物碱分为三大类：

- 非单萜吲哚类生物碱

- 单萜吲哚类生物碱

- 生源上与喹啉有关的生物碱

非单萜吲哚类(non-monoterpenoid indoles)生物碱又分为简单吲哚类、麦角碱类、β-咔波啉碱类、咔唑类、毒扁豆碱类生物碱

- 简单吲哚类 (simple indoles) 生物碱，结构中除吲哚核外别无杂环，分布广泛，主要在禾本科和豆科植物中，如5-羟色胺 (serotonin, 95)、2-甲氧基-3-(3-吲哚基)-丙酸 (96)、2-羟基-3-[3-(1-N-甲基)-吲哚基]-丙酸(97)

非单萜吲哚类(non-monoterpenoid indoles)生物碱

- 麦角碱 (ergotine) 类生物碱，由一个吲哚环并合一个喹啉环组成四环体系，源自麦角菌，如麦角酰胺 (ergine, 98) 以及半合成类似物卡麦角林(cabergoline, 99) 和 terguride (100)，后二者用于治疗精神分裂症和帕金森病

非单萜吲哚类(non-monoterpenoid indoles)生物碱-简单β-咔波啉类 (simpleβ-carbolines) 生物碱，又称骆驼蓬生物碱，由吲哚和吡啶组成三环体系，在夹竹桃科、马钱科、山矾科、苦木科、芸香科、豆科、茜草科、紫葳科等12科21属药用植物中均有分布，如普遍存在的生物碱哈满(harman, 101)，有抑制H9淋巴细胞HIV复制活性，并以哈满为先导结构合成较强活性的衍生物102

非单萜吲哚类(non-monoterpenoid indoles)生物碱- 咔唑类 (carbazoles) 生物碱，属于苯并吲哚类，仅分布于芸香科植物中，如山小橘属 (Glycosm- is) 植物受伤后产生的防卫素咔唑卫素A (carba- lexin A, 103)，抗肿瘤的黄皮胺A (clausamine A, 104)，玫瑰树碱 (ellipticine, 105) 等

非单萜吲哚类(non-monoterpenoid indoles)生物碱- 毒扁豆碱型 (physostigmine) 生物碱，由四氢吡咯与吲哚稠合而成的衍生物，如毒扁豆碱 (ese- rine, 106)。有的是二聚体甚至多聚体，如腊梅啶 (calycanthidine, 107)。在夹竹桃科、腊梅科、豆科、茜草科等植物中均有分布

单萜类吲哚 (monoterpenoid indoles) 生物碱

又称裂环烯醚萜吲哚类 (secoiridoid indoles) 生物碱，是最重要的来源于色氨酸的生物碱，既是吲哚类生物碱中最大一类，也是目前发现最多的一类生物碱

生物合成：①乙酰CoA→甲羟戊酸→异戊烯基焦磷酸(IPP) →次番木鳖苷(secologanin)；②次番木鳖苷与色胺(来自莽草酸途径的分支酸)在异胡豆苷合成酶催化下缩合产生异胡豆苷；③异胡豆苷转化生成多种类型的吲哚生物碱。异胡豆苷是1200多种吲哚生物碱以及喜树碱的关键前体物

单萜类吲哚(monoterpenoid indoles) 生物碱根据骨架特点将单萜类吲哚生物碱大体分为11种- 士的宁类(strychnines)生物碱，又称马钱子碱，主要分布于夹竹桃科和马钱科植物中，常见的有临床上用做中枢兴奋剂

的士的宁 (strychnine, 113) 和阿枯米辛 (akuammicine, 114)

单萜类吲哚 (monoterpenoid indoles) 生物碱- 育亨宾、柯南因与蛇根碱类(yohimbine, coryn-antheine and serpentine)，如“降压灵”利血平 (re- serpine, 108)；柯南因(109) 和 7-α-hydroxy-7H- mitagynine (110)；蛇根碱 (111)和利血匹啉(reserpiline, 112)

单萜类吲哚 (monoterpenoid indoles) 生物碱

- 长春花碱与依博格胺类 (catharanthine and iboga- mine) 生物碱，主要分布于夹竹桃科植物中，如依博格胺类(ibogamine, 115)、依博格碱(ibogaine, 116)、长春花碱 (catharanthine, 117)

单萜类吲哚 (monoterpenoid indoles) 生物碱-白坚木碱类 (aspidospermine) 生物碱，是植物界最多的一类吲哚生物碱，主要分布在夹竹桃科植物中，如白坚木碱 (118)、(-)-mehranine (119) 及由白坚木碱基本骨架衍生的白坚木宾 (aspi- doalbine, 120)

单萜类吲哚 (monoterpenoid indoles) 生物碱- 长春胺类 (vincamine) 生物碱，仅分布在夹竹桃科几个属中，如重要的药用成分长春胺(vincamine, 121)、cuanzine (122) 等

单萜类吲哚 (monoterpenoid indoles) 生物碱- 蛇根精类 (sarpagine) 生物碱，此类生物碱在柯南因碱骨架的 C 环和 D 环之间形成一个碳桥，存在于夹竹桃科萝芙木属 (raulfolia)、马钱科Gardneria属等植物中，如蛇根精 (123)、蓬莱藤碱 (gardnerine, 124)、11-methoxystrictamine(125)

单萜类吲哚 (monoterpenoid indoles) 生物碱- 波里芬类 (perivine) 生物碱，从结构上看是蛇根精类骨架中C 环上C—N 键断裂产物，主要分布在夹竹桃科植物中，如老刺木碱(vobasine, 126)、山辣椒碱(tabernaemontanine, 127)

单萜类吲哚 (monoterpenoid indoles) 生物碱- 阿马啉类 (ajmaline) 生物碱，除在柯南因碱骨架的C、D环之间有碳桥外，C环内还有一个碳桥，在夹竹桃科萝芙木属、蔓长春花属中有分布，如抗高血压药和镇静剂阿马啉 (128) 及其衍生物17-乙酰阿马啉 (17-acetylajmaline, 129) 和阿马啉胺(ajmalimine, 130)，吐楞宁(vomilenine, 131)

单萜类吲哚 (monoterpenoid indoles) 生物碱- 钩藤碱类 (rhynchophylline) 生物碱，结构特点是吲哚核的C-2位有羰基，并有一个β-甲氧基丙烯酸酯单元，主要分布于夹竹桃科、马钱科及茜草科植物中，如有降压作用的钩藤碱 (132)、柯若星 (corynoxeine, 133)、钩藤碱 A (uncarine A, 134)

单萜类吲哚(monoterpenoid indoles) 生物碱- 双吲哚类 (bis-indole) 生物碱，由不同类单萜吲哚生物碱经分子间缩合而成，夹竹桃科植物中较多，典型例子是长春花 (Catharanthus roseus) 中抗癌有效成分长春碱(vinblastine, VLB, 137)、长春新碱 (vincristine, VCR, 138)

生源上与喹啉有关的生物碱

主要包括金鸡宁和喜树碱两个类型 - 金鸡宁类 (cinchoninee) 生物碱，生源上源于柯南因-士的宁类碱，惟色胺部分成喹啉核结构，分布于茜草科Cinchona和Remijia 两属植物中，如最早用于治疗疟疾的金鸡宁 (140)、奎宁(quinine, 141)、奎宁丁 (quinidine, 142)

生源上与喹啉有关的生物碱

- 喜树碱类 (cinchoninee) 生物碱，是一类特殊的生物碱，结构特点是喹啉核稠合δ-内酰胺与δ- 内酯形成五环体系，无一般的生物碱反应。如珙桐科植物喜树 (Camptotheca acuminata) 中的喜树碱 (camptothecin, 143) 和10-羟基喜树碱 (10-hydroxy-camptothecin, 144)

2.7.6 萜类生物碱 terpenoidal alkaloids

基本符合异戊二烯法则，但生源并不统一，没有氨基酸参与生物合成

单萜类 (monoterpenoids) 生物碱

主要为环烯醚萜衍生的生物碱，主要分布于龙胆科植物，常与单萜吲哚类生物碱共存，如猕猴桃碱 (actinidine, 145)、龙胆碱 (gentianine, 146)、角蒿碱 (incarvillateine, 147)

倍半萜类 (sesquterpenoids) 生物碱

代表化合物有石斛碱 (dendropbine, 148)，还有含于台湾产的番荔枝科草药依兰 (Cananga odorata) 果实中的依兰碱 (cananodine, 149)

二萜类 (diterpenoids) 生物碱主要存在于毛茛科乌头属和翠雀属，化学分类上十分重要C19-去甲二萜生物碱，主要存在于乌头属植物，大多数为剧毒的酯，如高乌头碱(lappaconitine, 150)、3-乙酰乌头碱(3-avetylaconitine, 151)

二萜类 (diterpenoids) 生物碱主要存在于毛茛科乌头属和翠雀属，化学分类上十分重要C20-二萜生物碱，代表性化合物如黄花乌头 (Aconitum koreanum) 中的关附甲素 (guan fu base A, 152) 及 Lepenine N-oxide (153) 2.7.7 甾类生物碱 steroidal alkaloids

系天然甾体含氮的简单衍生物，通常与萜类生物碱统称为伪生物碱

C-27 胆甾烷类生物碱：茄碱属此类，主要存在于茄科，个别在夹竹桃科，百合科也有，如辣椒茄碱(solanocapsine, 154)、闭联茄啶二烯二醇 (etioline, 155)，后者具保肝作用

C-24 黄杨类 (buxus) 生物碱：通常在 C-3 和 C-20 位各有一个氮原子，仅分布于黄杨科植物中，代表化合物有 buxasamarine (156)、16α-hydroxy-Nα-benzylbuxadene (157)

异甾类生物碱：基本骨架为 D 环并合喹诺里西啶核构成六环体系，主要存在于百合科，如贝母属 (Fritillaria) 植物中的梭砂贝母碱 (delavine, 158)，豆科植物中的 zygadenine glucoside (159)

C-21 孕甾烷类生物碱：代表化合物有锥丝碱 (conessine, 160)、夹竹桃科植物的 homamide (161) 和pubescinine (162)，后两个成分对血压过低的小鼠有活性

2.8 氰苷、芥子油苷、非蛋白氨基酸cyanogenic glycoside, glucosinolate and nonprotein amino acid 2.8.1 氰苷 cyanogenic glycoside

氰苷类是醛或酮的氰醇类 (cyanhiarine) 分子中的羟基与糖结合而成的一类苷

氰苷类广泛分布于植物界，主要存在于蔷薇科、忍冬科、豆科、禾本科、亚麻科、大风子科等70余科1000多种植物中，尤其蔷薇科李属 (Prunus) 植物如杏、桃、郁李、樱桃等种子中含量最高，其他如虎耳草科的红醋栗、豆科的荚豆、百扁豆等含量也较高

氰苷被糖苷酶(glycosidase)或稀酸水解后，生成的苷元——氰醇(cyanohydrin)不稳定，在羟基腈裂解酶(hydroxynitrile lyase) 作用下或自发分解，产生酮和微量的氢氰酸 (HCN)。木薯的块茎要经磨碎、浸泡、干燥等过程，除去或分解大部分木薯毒苷(anihotoxin)后才能食用

如毛茛科和蔷薇科植物种子中所含的野樱苷 (pru-nasin, 42)、苦杏仁苷 (amygdalin, 43)，后者可释放少量氢氰酸，抑制呼吸中枢，因而有镇咳平喘作用，但食用过多会引起氢氰酸中毒。亚麻种子中的亚麻氰苷 (linamanin, 44)、百脉根茎中的百脉根苷 (lo-taustralin, 45) 毒性更大

十字花科植物 Alliaria petiolata 叶中的烯丙氰苷(cyanoallyl glucoside, 46)是一种昆虫取食阻制剂。垂盆草苷 (sarmentosin, 47) 则是垂盆草 (Sedum sarmentosum) 中降低血清谷丙转氨酶的有效成分，为无色透明胶状物，遇稀碱能定量地转变成无生理活性的异垂盆草苷 (48)

2.8.2 芥子油苷 glucosinolate

芥子油苷 (mustard oil glycoside) 属于硫苷，存在于十字花科植物如甘蓝、萝卜、花椰菜等。如黑芥子(Brassia nigra) 中的黑芥子苷(sinigrin)

芥子油苷经硫葡萄糖苷酶 (thioglucosidase) 水解为糖苷配基 (aglycone)，然后自发分解为异硫氰酸(isothiocyanate) 和腈 (nitrile)，这些产物对草食动物有毒

2.8.3 非蛋白氨基酸 non-protein amino acid

非蛋白氨基酸是植物中不掺入蛋白质的氨基酸，结构与普通氨基酸非常类似，如刀豆氨酸-精氨酸，铃兰氨酸-脯氨酸，有些非蛋白氨基酸阻止蛋白氨基酸的合成或吸收，有些错误地被掺入到蛋白质

植物次生代谢产物造福人类的研究

植物次生代谢产物造福人类的研究 1.植物次生代谢产物的作用 次生代谢过程被认为是植物在长期进化中对生态环境适应的结果，它在处理植物与生态环境的关系中充当着重要的角色。许多植物在受到病原微生物的侵染后，产生并大量积累次生代谢产物，以增强自身的免疫力和抵抗力。 2.植物次生代谢产物分类 这些次生代谢产物可分为苯丙素类、醌类、黄酮类、单宁类、类萜、甾 体及其甙、生物碱七大类。还有人根据次生产物的生源途径分为酚类化 合物、类萜类化合物、含氮化合物(如生物碱)等三大类，其中像单宁类、类黄酮又都属于酚类化合物，酚类化合物占植物次生代谢产物的70%。 3.植物次生代谢产物研究成果 对于植物次生代谢产物，多数专家教授都对此做过深入的研究，研究成果广泛用于人类生活。造福人类的最显著成果，当属诺贝尔奖获得 者：屠呦呦女士，屠呦呦女士研究的抗击疟疾的青蒿素，为我国赢得了 荣誉、为世界的医学研究以及疟疾治疗都做出了突出贡献。也让我国的 其他研究专家和研究成果受到了世界瞩目，其中通过特定的提取技术， 将植物的次生代谢产物也就是植物在生命活动中受到威胁而产生的抗体 运用到人类生活各个方面的研究是未来重点研究课题，这个利用植物代 谢抗体做研究的已有开发立项，可换称之为一种植物抗生素及其应用， 已列为国家发明专利。 4.植物次生代谢产物对人类的可用之处 一篇植物酚类物质研究文献中提到酚类物质在人和动物中的营养功能，

由于酚类物质结构中含有较多的羟基，因此表现出很强的抗氧化作用，在流行病学上发现类黄酮投入的量和心脏病、中风、肺癌、胃癌发生率成反比，所以有所谓的“法兰西困惑”现象，法国人经常饮用葡萄酒，而红葡萄酒中含有大量的多酚类物质如原花色素、儿茶素等，这些物质能预防冠心病，抑制血管动脉粥样硬化，从而延长人的寿命。而此研究专利利用植物次生代谢产物中：酮类、醌类的杀菌复合机理，酚酸的杀菌作用以及祛味、滋阴功效，类黄酮的抗炎症、抗变性、抗肿瘤、抗病毒的作用已运用于生物医学板块抗击HPV病毒、子宫癌、宫颈与阴道炎症等女性生殖道疾病，滋养保护女性生殖道。 多聚体单宁类与蛋白质发生聚合反应产生收敛作用可使粗大毛孔收缩、绷紧而减少细纹，单宁对紫外线光区有强烈的吸收作用，对紫外线的吸收达98%以上，是天然防晒佳品，单宁有它特有的分子结构及功能集保湿、除皱、美白、防腐作用于一体运用于化妆品板块皮肤护理，缓解因环境及敏感肌自身问题带来的各种皮肤问题。 5.展望 植物的次生代谢产物，由于其具有的多种活性，在医药化工，农家肥，化妆品等领域都得到了广泛的应用。随着基因组学，蛋白质组学等现代生物技术的快速发展，植物中各种次生代谢产物的种类、结构、含量以及他们的代谢途径、互作方式等研究将逐步得以深入，有助于未来各种植物代谢产物的定向合成和利用。进而使植物代谢产物呈现出更加广阔的应用前景。 以下是国家发明专利： 专利号：zl200610044372.x

植物次生代谢物质种类及结构

植物次生代谢物质种类及结构 次生代谢产物的化学结构差异很大，通常归为萜类化合物（萜类、甾体类）、酚类化合物（苯丙烷类、醌类、黄酮类、鞣质）、含氮化合物（生物碱、氰苷、芥子油苷、非蛋白氨基酸）和其他次生代谢产物四大类。 （1）酚类 广义的酚类分为黄酮类、简单酚类和黄酮类。黄酮类是以一大类苯色同环为基础，具有C3、C6、CH6结构的酚类化合物，其生物合成的前体是苯丙氨酸和乌龙基辅酶A。根据在B环上的连接位置的不同可分为2-苯基衍生物（黄酮、黄酮醇类）3-苯基衍生物（异黄酮）和4-苯基衍生物（新黄酮），很多黄酮类成分用于心血管疾病的治疗，如槐树槐米中的芦丁是用于治疗毛细血管脆性引起的出血症及辅助治疗高血压，许多异黄酮是植保素。 简单酚类是含有一个被烃基取代苯环的化合物，某些成分有调节植物生长的作用，有些是植保素的重要成分。 醌类化合物是有苯式多环烃氢化合物（如萘、蒽等）的芳香二氧化物。醌类的存在是植物成色的主要原因之一，有些醌类是抗菌、抗癌的主要成分，如胡桃醌和紫草宁。 举例 （1）苦荞麦中含有黄酮类物质，主要成分是芦丁。芦丁含量占总黄酮的70～90%，芦丁又名芸香甙、维生素P，具有降低毛细血管脆性和异常通透性，改善微循环的作用，在临床上主要用于糖尿病、高血压、高血糖等的辅助治疗。而芦丁在其它谷物中几乎没有。 （2）胡桃醌作为氢化胡桃醌（三羟基萘）的苷存在于胡桃科植物胡桃及其同属植物黑核桃的未成熟的外果皮（青皮）中。可从天然物质中分离，也可化学合成。桃醌具有止血和抗菌活性，也曾用于治疗湿疹、牛皮和发癣。 （2）萜类化合物

萜类化合物是由异戊二烯单元（5碳）组成的化合物，通过异戊二烯途径（又称甲羟戊酸途径），由2个、3个或4个异戊二烯单元分别组成产生的单萜、倍半萜和二萜称为低等萜类。单萜和倍半萜是植物挥发油的主要成分，也是香料的主要成分，许多倍半萜和二萜化合物是植保素。一些萜类成分具有重要的药用价值，如倍半萜成分青蒿素是治疗疟疾的最佳药物，抗癌药物紫杉醇是二萜类生物碱，存在于裸子植物红豆杉中。 甾类化合物和三萜的合成前体都是含30个碳原子的鲨烯，高等萜类。甾类化合物由1个环戊烷并多氢菲母核和3个侧链基本骨架组成植物体内三萜皂苷元和甾体皂苷元分别与糖类结合形成三萜皂苷如人参皂苷和薯蓣皂苷等。 举例 （1）青蒿素来源主要是从青蒿中直接提取得到；或提取青蒿中含量较高的青蒿酸，然后半合成得到。除青蒿外，尚未发现含有青蒿素的其它天然植物资源。主要用于间日疟、恶性疟的症状控制，以及耐氯喹虫株的治疗，也可用以治疗凶险型恶性疟，如脑型、黄疸型等。亦可用以治疗系统性红斑狼疮与盘状红斑狼疮。 （2）紫杉醇是红豆杉属植物中的一种复杂的次生代谢产物, 也是目前所了解的惟一一种可以促进微管聚合和稳定已聚合微管的药物。通过Ⅱ-Ⅲ临床研究，紫杉醇主要适用于卵巢癌和乳腺癌，对肺癌、大肠癌、黑色素瘤、头颈部癌、淋巴瘤、脑瘤也都有一定疗效。 （3）含氮有机物 含氮有机化合物中最大的一类次生代谢物质是生物碱,是一类含氮的碱性天然产物,已知的达5500种以上。按其生源途径可分为真生物碱、伪生物碱和原生物碱。真生物碱和原生物碱都是氨基酸衍生物,但后者不含杂氮环。伪生物碱不是来自氨基酸,而是来自萜类、嘌呤和甾类化合物。许多生物碱是药用植物的有效成分,如小檗碱、莨菪碱等,还有些是植保素。 含氮有机化合物还有胺类、是NH3中的氢的不同取代产物;非蛋白氨基酸,即蛋白质氨基酸类似物;生氰苷,即植物生氰过程中产生HCN的前体物质如苦杏仁苷和亚麻苦苷。 举例

02植物次生代谢产物的主要类群

2 植物次生代谢产物的主要类群 2.1 萜类 (terpene) 2.2 甾体类 (steroid) 2.3 苯丙烷类 (phenylpropanoid) 2.4 醌类 (quinonoid) 2.5 黄酮类 (flavonoid) 2.6 鞣质 (tannin) 2.7 生物碱 (alkaloid) 2.8 氰苷、芥子油苷、非蛋白氨基酸 (cyanogenic glycoside, glucosinolate, nonprotein amino acid) 次生代谢产物的化学结构差异很大，通常归为萜类化合物（萜类、甾体类）、酚类化合物（苯丙烷类、醌类、黄酮类、鞣质）、含氮化合物（生物碱、氰苷、芥子油苷、非蛋白氨基酸）三大类 除以上三大类外，植物还产生多炔类、有机酸等次生代谢物质 多炔是植物体内发现的天然炔类，主要分布于菊科及伞形科植物，现已发现1000种左右 有机酸广泛分布于植物各部位，一些有机酸如茉莉酸在植物信号传递中起重要作用 根据结构特征和生理作用也可将次生代谢产物分为抗生素（植保素）、生长刺激素、维生素、色素、生物碱与毒素等不同类型 3.1 萜类 terpene ?萜类或类萜在植物界中广泛存在，由异戊二烯组成，有链状的，也有环状的，一般不溶于水 ?萜类种类依异戊二烯数目而定，有单萜、倍半萜、双萜、三萜、四萜和多萜之分 ?萜类的生物合成有两条途径：甲羟戊酸途径和丙酮酸/磷酸甘油醛途径，前者研究得比较清楚，后者仍有些未明，两条途径都是经过异戊烯基焦磷酸（IPP）进一步合成各种萜类化合物 3.1.1 单萜（monoterpene） ?单萜广泛存在于高等植物中，多分布于樟科、松科、伞形科、姜科、芸香科、桃金娘科、唇形科、菊科的植物中?单萜常温下一般是挥发性液体，沸点140-200℃。有的单萜与糖结合成苷，则不具有挥发性 ?单萜依据碳架可分为链状、单环、双环和三环4个大类 3.1.1.1 链状单萜 ?月桂烯（杨梅烯，myrcene）广泛存在于植物界，杨梅叶、松节油、黄柏果油、桂油、柠檬草油、啤酒花油和芫荽油等挥发油中含有；是香料工业中重要的反应中间体 ?芳樟醇（linalool）(里哪醇、沉香醇) 化学名：3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇，具一个手性碳原子，有一对对映异构体。(-)-(R)-芳樟醇存在于香紫苏油、香柠檬油、芳樟油中， (+)-(S)-芳樟醇存在于芫荽油、桔油及素馨花挥发油中。芳樟醇具有抗菌、抗病毒和镇静等作用。芳樟醇对正常人体的心脏和呼吸功能具有较明显的抑制作用，具降压作用；具有优美而偷快的花香香气不同旋光性的芳樟醇具有不同的香气。用于多种香型的香精调配，如百合、丁香、橙花等各种香精。是合成芳樟醇类香料化合物和维生素E、A的重要原料。世界上每年耗用量数万吨，产值数亿美元。我国每年需要量达400吨，主要依靠进口（林耀红，1997）。西南化工研究院于1997年底投资1000余万元，建设年产1000t芳樟醇生产装置，该装置1999年已建成投产 芳樟醇与茶叶：茶叶中的芳樟醇具铃兰香气，系阿萨姆种及我国大叶种茶香气中含量最高的物质，其含量在新梢各部位的分布表现为芽>第一叶>第二叶>第三叶>茎，各季含量以春茶最高，夏茶最低，加工过程中，芳樟醇大量产生于揉捻及发酵工序 芳樟醇还有四种顺式和反式毗喃型及呋喃型氧化物。 ?柠檬醇，顺式异构体称为橙花醇（nerol），反式异构体称香叶醇或牦牛儿醇（geraniol），均有玫瑰香气。橙花醇的香气更为柔和，常用于香水配方。 ?柠檬醛（citral），反式的习称香叶醛（geranial），顺式的称橙花醛（neral）。柠檬醛通常为混合物，以橙花醛为主，具有柠檬香气 ?香叶醇（ geraniol ）：香叶醇是玫瑰中的主体花香成分，是中小叶种茶叶中的主要香气成分，具典型玫瑰香型。祁门红茶中香叶醇含量极高。香叶醇在新梢各部分的含量分布及其季节和加工变化与芳樟醇相似。1990年，Yano 指出香叶醇的前体为香叶基-β葡糖甙；1993年，Guo相继在乌龙茶的研究中分离并鉴定出了香叶基-6-O-R-D-吡喃木糖-β-D-吡喃葡糖甙，第一次发现单萜烯醇配糖体的糖体部分存在非单糖结构。 3.1.1.2 单环单萜 ?柠檬烯（limonene），(+)-柠檬烯在芸香科桔属植物果皮的挥发油中约含90%，(-)-柠檬烯存在于薄荷、土荆芥、缬草的挥发油中 ?萜品醇（terpineol），也称松油醇，存在于樟脑油、八角茴香油及橙花油中，用于香料配制 ?薄荷醇（menthol），又称薄荷脑。由于有3个不对称碳原子，应有4对不同的立体异构体

植物次生代谢产物在生产生活中的应用

植物次生代谢产物在生产生活中的应用 作者：唐璐(2011015292) 地址：西北农林科技大学创新生技113 导教师：韩锋 摘要：次生代谢是植物重要的生命活动, 与植物的生长发育及其对环境的适应密切相关。同时次生代谢产物也是重要的药物和化工原料来源。植物次生代谢物的种类繁多,与初生代谢物相比虽不是植物生长发育所必需的,但其在植物防御、作物改良、医药生产及人类疾病的防治等方面具有重要意义. 关键词：次生代谢，研究意义，类型，功能，应用。 １.植物次生代谢产物 植物次生代谢产物是植物对环境的一种适应，是在长期进化过程中植物与生物和非生物因素相互作用的结果。在对环境胁迫的适应、植物与植物之间的相互竞争和协同进化、植物对昆虫的危害、草食性动物的采食及病原微生物的侵袭等过程的防御中起着重要作用。次生代谢过程被认为是植物在长期进化中对生态环境适应的结果，它在处理植物与生态环境的关系中充当着重要的角色。许多植物在受到病原微生物的侵染后，产生并大量积累次生代谢产物，以增强自身的免疫力和抵抗力。植物次生代谢途径是高度分支的途径，这些途径在植物体内或细胞中并不全部开放，而是定位于某一器官、组织、细胞或细胞器中并受到独立的调控。它们是细胞生命活动或植物生长发育正常运行的非必需的小分子化合物，其产生和分布通常有种属、器官、组织以及生长发育时期的特异性。这些次生代谢产物可分为苯丙素类、醌类、黄酮类、单宁类、类萜、甾体及其甙、生物碱七大类。还有人根据次生产物的生源途径分为酚类化合物、类萜类化合物、含氮化合物(如生物碱)等三大类，据报道每一大类的已知化合物都有数千种甚至数万种以上。 ２. 植物次生代谢研究的意义 植物和微生物能够合成大量次生代谢产物 (secondary metabolites) , 又称天然产物。这些小分子有机物在植物类群中特异性分布, 往往不是细胞正常生命活动所必需的。据估计,植物次生代谢产物在10 万种以上, 包括萜类、酚类( 黄酮类、花色苷) 、生物碱、多炔等, 它们都是由初生代谢途径衍生而来的。次生代谢是在植物长期演化过程中产生的,与植物对环境的适应密切相关, 并非可有可无。从功能上看, 许多物种的生存已离不开这些天然产物。例如虫媒植物的生长并不需要昆虫, 但离开了昆虫授粉则无法完成世代交替。而吸引昆虫的往往就是这些次生代谢产物) ) ) 具有气味的挥发性物质或表现出颜色的花色苷类或胡萝卜素类。由此可见, 植物天然产物在功能上并不总是处于次要地位。越来越多的工作显示, 次生代谢与植物的抗性与品质紧密相关, 植物对病害和虫害的抗性在很大程度上取决于细胞内植保素的合成调控。 ３.代谢产物在生产生活中的应用 植物次生代谢是植物在长期进化中对生态环境适应的结果。产物其代谢产物具有多种复杂的生物学功能，在提高植物对物理环境的适应性和种间竞争力、抵御天敌的侵袭，增强抗药病性等方面起着重要作用。植物次生代谢物也是人类生活、生产中不可缺少的重要物质。为医药、轻工、化工、食品及农药等工业提供了宝

植物细胞培养生产次生代谢产物的研究进展

植物细胞培养生产次生代谢产物的研究进展

植物细胞培养生产次生代谢产物的研究进展 . 利用植物细胞培养生产代谢产物具有十分广阔的前景。文章就植物细胞培养生产次生代谢产物过程中各种理化条件优化以及植物细胞培养过程相关模型建立的研究进行了综述。 . 植物细胞培养条件优化模型 植物细胞培养始于本世纪初，并不可争议地具有工业化潜力。目前植物细胞培养生产的化合物很多，包括糖类、酚类、脂类、蛋白质、核酸以及帖类和生物碱等初生和次生代谢产物，植物细胞培养的应用主要包括以下3个方面：有用物质（次生代谢产物）的生产；植物无性系的快速繁殖和遗传突变体的筛选；植物细胞遗传、生理、生化和病毒方面的深入研究。但是由于植物细胞大规模培养技术的局限性使得植物细胞仍难以实现大规模工业化生产，迫切需要进一步研究和发展细胞培养条件的优化控制及其工艺。目前，世界上众多研究工作集中在优化细胞培养环境、改变细胞特性、提高目标产物的产率并保证其生产稳定性上。 1 植物细胞悬浮培养条件的优化 1.1 植物细胞培养过程中物理因素的优化控制对于植物细胞培养来说，环境中的许多物理因素对细胞的生长以及目标次生代谢产物的合成具有很大的影响。如通过温度、光照、电场、磁场电磁辐射、机械力以及超声波等对于植物细胞培养过程都有着十分重要的作用。植物细胞的生长、繁殖和次生代谢物的生产需要一定的温度条件，在一定的温度范围内细胞才能正常生长、繁殖和维持正常的新陈代谢，植物细胞培养的最适温度一般为25℃，但不同的植物种类略有差异，而且植物细胞生长和次生代谢产物的合成所需的温度并不一致，因此选择合理的培养温度并进行相应的调控对于细胞生长以及产物合成十分关键，H.J.G.ten Hoopen等［1］曾对Catharanthus roseus细胞的培养过程、Toshiya Takeda等［2］对Strawberry细胞的培养过程分别进行温度的阶段性调控，结果都在很大程度上提高了产物的产率；培养基的pH值与细胞生长繁殖以及次生代谢产物的生产关系密切，与培养温度相似，细胞的生长繁殖与次生代谢产物合成时所需的pH值通常并不一致，需要在不同的阶段控制不同的pH值；目前关于电场的作用机理膜周电泳学说，该学说认为对细胞施加稳定的电场能够导致膜中带电物质的重新分配，最终导致原生质体生长和分化效应。石贵玉等［3］曾对银杏细胞培养细胞施加一定的高压电场进行刺激，结果发现对细胞的相关指标产生了较大的影响；而磁场的作用机理使它加速了细胞内的氧化磷酸化过程，从而促进ATP的合成，最终使得有丝分裂指数增高。王曼丝等［4］和洪丽萍等［5］分别研究过磁场对滇紫草细胞培养过程的影响；有研究表明［6］宇宙中的电磁波对生物体都会产生巨大的影响；超声波的运用主要是有利于细胞次生代谢物向细胞外释放。目前在这些方面的一些研究主要还是停留在机理的探讨上，而如何在细胞大量培养时综合利用并对这些因素进行调控还有待进一步的研究。 1.2 植物细胞培养过程中化学因素的优化控制植物细胞培养过程中的一些化学因素如培养基组成、溶氧、其它添加物等对于细胞的生长也具有十分重要的意义。合理的培养基组分、适当的溶氧以及其它诱导子及其前体等物质的有效调控能够在很大程度上促进细胞的生长以及次生代谢物的合成。培养基中的碳源、氮源及其一些微量的金属离子以及一些有机物质不仅是细胞生长以及合

植物组织细胞培养技术生产次生代谢产物的应用

重庆文理学院 植物组织细胞培养技术生产次生代谢产物的应用摘要：植物组织细胞培养是现代生物技术应用最重要的一个方面，它是一个应用广泛和快 速发展的技术。植物组织细胞培养技术已应用于植物次生代谢产物的生产，并取得很大成 效。本文讲述组织细胞培养技术在药物、食品、化妆品等方面的次生代谢产物生产的一些 应用，以及总结了现在主要植物组织培养技术、植物组织培养技术在实践中的应用。 关键词：次生代谢产物细胞培养代谢产物 植物的次生代谢产生的活性物质成分已被人类广泛应用，主要集中在研究制药(如如抗癌药物紫杉醇、疗伤药物紫草宁、保健药物人参皂甙等)、食品添加剂(如生姜、香子兰等)、调味剂(如胡椒、留兰香等)、食用色素(如花青素等)、油料(如如豆寇油、春黄菊油等)、饮料(如咖啡、可可等)、树胶(如阿拉伯胶等)、化妆品、生物杀虫剂和农用化学品等方面。尽管有些植物次生代谢物质并不是很多，但它们与人类健康密切相关，已成为当前生物领域研究关注的重点。因此许多植物代谢产物以组织细胞培养技术的方法开发利用，进行大规模生产，使植物次生代谢物质产量和活性提高。 1 植物组织培养技术在实践中的应用[1] 21世纪是生物技术迅速发展的世纪，而植物组织培养技术是生物技术中的重要内容，可以用于： 1.1植物育种 已被越来越广泛的用于扦插难生根植物、引种材料少的植物。除常规的用器官进行培养，也可以用花药进行花粉单倍体植株育种，这种方法技术简单，对一些植物种来说易于诱导未成熟花粉的分裂，可以进行大群体研究，可以迅速而大量的产生单倍体，具有迅速纯合、选择效率高、排除杂种优势干扰、突变体筛选、消除致死基因等优点。1.2用于脱毒和离体快繁 获得脱除病毒的材料和用于植物材料快速繁殖这方面是目前植物细胞组织培养应用最多最有效的一方面. 世界上受病毒危害的植物很多，而园艺植物受病毒危害更为严重，当植物被病毒侵染后，常常造成生长迟缓、品质变劣、产量大幅度降低等危害，目前，已经在马铃薯、甘薯、草莓、大蒜、苹果、香蕉等多种作物上大规模应用;离体培养的优点就是快速，而且材料来源单一，遗传背景一致，不受季节和地区的限制，重复性好，所以离体快速繁殖已经广泛应用于果树，中药材等的栽培。 1.3在次生代谢产物生产中的应用 用单细胞或细胞团在培养基上进行培养，此方法操作简单、重复性好、群体大等优点，

植物次生代谢产物讲解

2015年春季学期植物生理学课程论文 植物次生代谢产物的研究应用概况 系别： 专业： 姓名： 学号： —2015.6.18—

一、植物次级代谢产物概况 植物次生代谢产物是植物的次生代谢产生的各种小分子有机化合物。次生代谢由初生代谢衍生而来。初生代谢是生物共有的代谢途径合成糖类、脂类、核酸和蛋白质等初生代谢产物。初生代谢产物经一系列味促反应转化成为结构复杂的次生代谢产物其产生和分布通常具有种属、器官、组织和生长发育期的特异性。次生代谢产物广泛参与植物的生长、发育和防御等生理过程在植物生命活动过程中发挥着重要作用。植物次生代谢产物种类丰富、来源多样根据其基本结构特点可分为萜类、酚类和含氮化合物三大类。植物次生代谢产物是天然药物和工业原料的重要来源。中国是世界上使用和出口中药材最多的国家，而其中80% 以上的中药材来自药用植物。本文介绍一些重要植物次生代谢产物的生理功能及应用。 植物次生代谢产物被广泛应用于药物、香料、化妆品、染料等领域，但它在植物中的含量一般较低。通过对植物次生代谢产物合成途径的解析，在体外可通过化学合成法或半合成法对其有效成分进行合成，但在实际工业生产中仍存在各种各样的问题，如工艺流程复杂、成本高昂、排放物对环境造成污染等，因此研究植物次生代谢产物的代谢工程成为生命科学领域的热点问题之一。 二、萜类化合物的应用 萜类化合物是植物界中广泛存在的一类次级代谢产物，一般不溶于水。萜类是由异戊二烯组成的，萜类化合物的结构有链状的，也有环状的。萜类化合物的种类是根据异戊二烯的数目二确定的：有单萜、倍半萜、双萜、三萜、四萜和多萜之分，是自然界分布广泛、种类最多的一类植物天然产物，具有重要的生理学和社会学功能。迄今已从动物、植物和微生物中分离了4 万多种萜类化合物。在植物细胞中，低相对分子质量的萜类是挥发油，相对分子质量增高就成为树脂、胡萝卜素等较复杂的化合物，更大相对分子质量的萜则形成橡胶等高分子化合物。 植物中的萜类化合物按其在植物体内的生理功能可分为初生代谢物和次生代谢物两大类。初生代谢萜类化合物包括赤霉素、甾体、胡萝卜素、植物激素、多聚萜醇、醌类等。这些化合物在保证生物膜系的完整性、光保护、植物生长发育进程及细胞膜系统上的电子传递等功能方面具有重要作用。次生代谢萜类化合物通常具有重要的商业价值，常被用作食品添加剂、农药和药物等。 2.1除虫菊酯 除虫菊酯是单萜类的髙效天然杀虫剂，存在于菊科植物除虫菊的根、茎、叶和花等部位。天然除虫菊酯最主要的杀虫成分为除虫菊酯和除虫菊酯图对蚜虫、菜靑虫、棉铃虫等几乎所有农业害虫均有极强的触杀作用并且易分解不污染环境对人畜等哺乳动物安全无毒。用除虫菊的花、叶做成蚊香可以杀蚊驱蝇对奥虫、虱子及跳蚤均有特效

植物次生代谢产物

植物次生代谢产物

2015年春季学期植物生理学课程论文 植物次生代谢产物的研究应用概况 系别： 专业： 姓名： 学号： —2015.6.18—

一、植物次级代谢产物概况 植物次生代谢产物是植物的次生代谢产生的各 种小分子有机化合物。次生代谢由初生代谢衍生而来。初生代谢是生物共有的代谢途径合成糖类、脂类、核酸和蛋白质等初生代谢产物。初生代谢产物 经一系列味促反应转化成为结构复杂的次生代谢产物其产生和分布通常具有种属、器官、组织和生长发育期的特异性。次生代谢产物广泛参与植物的生长、发育和防御等生理过程在植物生命活动过程中发挥着重要作用。植物次生代谢产物种类丰富、来源多样根据其基本结构特点可分为萜类、酚类和含氮化合物三大类。植物次生代谢产物是天然药物和工业原料的重要来源。中国是世界上使用和出口中药材最多的国家，而其中80% 以上的中药材来自药用植物。本文介绍一些重要植物次生代谢产物的生理功能及应用。 植物次生代谢产物被广泛应用于药物、香料、化妆品、染料等领域，但它在植物中的含量一般较低。通过对植物次生代谢产物合成途径的解析，在体外可通过化学合成法或半合成法对其有效成分进行合成，但在实际工业生产中仍存在各种各样的问题，如工艺流程复杂、成本高昂、排放物对环境造成污染等，因此研究植物次生代谢产物的代谢工程成为生命科学领域的热点问题之一。 二、萜类化合物的应用 萜类化合物是植物界中广泛存在的一类次级代谢产物，一般不溶于水。萜类是由异戊二烯组成的，萜类化合物的结构有链状的，也有环状的。萜类化合物的种类是根据异戊二烯的数目二确定的：有单萜、倍半萜、双萜、三萜、四萜和多萜之分，是自然界分布广泛、种类最多的一类植物天然产物，具有重要的生

植物次生代谢物的研究进展

植物次生代谢物的种类、合成途径及应用研究进展 摘要：植物次生代谢是植物在长期进化过程中与环境相互作用的结果。由初生代谢派生。萜类、生物碱类、苯丙烷类为植物次生代谢物的主要类型，其代谢途径多以代谢频道形式存在，具有种属、生长发育期等特异性。本文综述了植物次生代谢物的主要类型、合成途径及应用价值，同时对合理开发植物次生代谢资源做了展望。 关键词：次生代谢;生理功能 ; 应用进展 The Type,Biosynthesis and Application Progress of the Secondary metabolism in Plants Abstract: Plant secondary metabolism result from the process that plant is of long-term evolution and the environment interaction,Derived from primary metabolism.Terpenoids, alkaloids, benzene propane classes are the main kind of plant secondary metabolites.Its metabolic pathway mainly depend on metabolic channels and has the specificity of such as species, growth development period.Main types of plant secondary metabolites is reviewed in this paper, the synthesis methods and application value, at the same time of plant secondary metabolism resources reasonable development were discussed. Keywords: secondary metabolism ; physiological functions ; application progress 0 前言 植物次生代谢(secondary metabolism)的概念最早于1991年由Kossel明确提出，是由初生代谢(primary metabolite)派生的一类特殊代谢所产生的物质。与初生代谢物相比，次生代谢物不是细胞生命活动或植物生长发育所必需的。其在已知的光合作用、呼吸、同化物运输以及生长分化等过程中没有明显的或直接的作用[1]。但随着研究的不断深入，表明植物次生代谢物的形成多与植物的抗病、抗逆有关，在处理植物与生态环境关系上充当着重要的角色。随着次生代谢产物在医药、食品、轻化工等领域的广泛应用，其物质的种类、代谢途径，以及代谢机理等相关问题亦倍受研究者关注。 1 植物次生代谢物的主要种类及合成途径 植物次生代谢物的产生和分布通常有种属、器官组织和生长发育期的特异性。目前其分类方法主要有如下三种：①根据化学结构不同，分为酚类、萜类和含氮有机物等[2]；②根据结构特征和生理作用不同，分为抗生素(植保素)、生长刺激素、维生素、色素、生物碱与植物毒素等；③根据其生物合成的起始分子不同，分为萜类、生物碱类、苯丙烷类及其衍生物等三个主要类型。

植物次生代谢产物——单宁酸

植物次生代谢

次生代谢产物——单宁酸 摘要：相对于植物初生代谢，主要合成生物正常生理活动必须物质，植物次生代谢合成的是一些对植物细胞没有直接作用，甚至对自身没有直接益处的化合物，但这些化合物在植物生活中有着重要的意义。在抵御虫害、调控自身、提高繁殖能力等方面有着重要作用。 1.植物次生代谢简介 生物体中用于合成生物体生存所必需的化合物如糖类、脂肪酸类、核酸类的代谢叫初生代谢，而有些生物体以一些初生代谢产物为原料，在一系列酶的催化作用下，形成一些对植物体没有直接助益的特殊物质，这一过程称为次生代谢。 次生代谢是一类特殊而且复杂的代谢类型，人们已知某些次生代谢物与植物的抗病、抗逆相关，有的作为植物逆境传递信号，有的增强植物的抗病性等。次生代谢在植物和许多微生物的整个代谢活动中具有重要作用。在植物发育期或某个器官组织中，次生代谢甚至成为代谢的主要成分。 植物和微生物能够合成大量次生代谢产物(secondary metabolites),又称天然产物。这些小分子有机物在植物类群中特异性分布,往往不是细胞正常生命活动所必需的。据估计,植物次生代谢产物在10万种以上,包括萜类、酚类(黄酮类、花色苷)、生物碱、多炔等,它们都是由初生代谢途径衍生而来的。 2.次生代谢的意义

次生代谢是在植物长期演化过程中产生的,与植物对环境的适应密切相关,并非可有可无。从功能上看,许多物种的生存已离不开这些天然产物。例如虫媒植物的生长并不需要昆虫,但离开了昆虫授粉则无法完成世代交替。而吸引昆虫的往往就是这些次生代谢产物，具有气味的挥发性物质或表现出颜色的花色苷类或胡萝卜素类。由此可见,植物天然产物在功能上并不总是处于次要地位。越来越多的工作显示,次生代谢与植物的抗性与品质紧密相关,植物对病害和虫害的抗性在很大程度上取决于细胞内植保素的合成调控。 2.1对植物生存的意义 植物次生代谢物对植物的生存有着重要的作用，为植物抵御不良环境，防止动物采食，取得竞争优势有着重要的作用，具体表现如下： 1、抵御不良物理环境，提高适应能力 植物想要在某种特定环境中生存，就必须适应其中的温度、水分、光照、大气、盐分、养分等各种因素。而次生代谢产物为植物适应不同环境甚至是极端环境提供了物质基础。在干旱环境下，植物组织中某些次生代谢产物的浓度常常很高，包括生氰苷、其他硫化物、萜类化合物、生物碱、单宁和有机酸。在苹果、山梨、石榴中发现了与抗低温有关的多元醇如甘油、山梨醇、甘露醇等。许多盐生植物体内有甜菜碱和脯氨酸。这些都是它们适应各自环境的利器。 2、阻止捕食者大量采食，提高植物体或种子生存率 植物是自然界一切动物的最终能量来源，但如果任由动物采食，