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專業(yè): 微生物資源與分類學(xué)

[交流] 藥用天然產(chǎn)物生源合成研究

藥用天然產(chǎn)物生源合成研究
  盡管人們已經(jīng)注意到天然產(chǎn)物在化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物合成途徑方面的復(fù)雜性，但早期的研究認(rèn)為它們沒有什么生物學(xué)意義，所以沒有引起植物學(xué)家的足夠重視。然而有機化學(xué)家卻一直對這些奇異的天然產(chǎn)物很感興趣，從19世紀(jì)50年代起就對它們的化學(xué)特性開展了廣泛的研究。天然產(chǎn)物的研究促進了分離技術(shù)、結(jié)構(gòu)分析的光譜方法以及合成方法等的發(fā)展，這些技術(shù)和方法奠定了當(dāng)代有機化學(xué)的基礎(chǔ)。對天然產(chǎn)物的研究，不僅僅是因為它們的學(xué)術(shù)價值，更主要是它們巨大的實用價值，如染料、多聚體、纖維、黏合劑、油、蠟、調(diào)味劑、香精香料和藥物等天然產(chǎn)物在人類生產(chǎn)生活中起著重要的作用。
近年來，隨著生命科學(xué)領(lǐng)域的相互滲透，對天然產(chǎn)物高度廣泛在的生物學(xué)效應(yīng)有了越來越多的認(rèn)識，使生物學(xué)家對這些分子在植物體內(nèi)（特別是在生態(tài)相互作用的大環(huán)境中）可能扮演的角色重新進行評價，發(fā)現(xiàn)許多天然產(chǎn)物都有極其重要的適應(yīng)性作用，可以協(xié)助植物抵抗食草動物、抵御微生物侵染、吸引授粉昆蟲和種子傳播者，以及作為種間抑制劑（種間感應(yīng)化合物，影響植物間的相互作用競爭）。
  另外，在植物內(nèi)生菌的研究中，內(nèi)生菌與植物的生態(tài)關(guān)系，促使了一些新的二次代謝產(chǎn)物和次生代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生。如，1885年從八角屬植物果實中分離到一個當(dāng)時未料想會如此重要的化合物莽草酸。經(jīng)過研究證明它是植物和微生物中芳香氨基酸L-苯丙氨酸、L-酪氨酸或L-色氨酸生物合成的一個關(guān)鍵中間體（動物體不能進行這一生源途徑合成），這三個芳香氨基酸本身是許多重要二次代謝產(chǎn)物的前體。從莽草酸到芳香族氨基酸的生物合成途徑叫莽草酸途徑。它本身是通過碳水化合物代謝產(chǎn)生，……。而當(dāng)從某種被子植物中分離出頂級的、內(nèi)生的微生物群落，這就意味著微生物生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)技術(shù)的誕生。在特定環(huán)境條件下，這一群落能與許多宿主藥用植物的外植體，構(gòu)成某一新的生態(tài)系統(tǒng)，通過各種生物合成途徑去合成藥用天然產(chǎn)物，或通過生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)生新的藥用活性成分。例如，定性的可知，當(dāng)某種中藥材主要是使用其根部時，而且根部上有明顯的菌根菌的花紋時，這樣的中藥材對治療某一疾病有較好療效。
天然產(chǎn)物的生物合成主要是探討生物體中二次代謝產(chǎn)物的生源途徑，研究從前體經(jīng)各個中間體直至形成最終產(chǎn)物的歷程以及有關(guān)的反應(yīng)機制。雖然從自然界得到的化合物總數(shù)非常多，其結(jié)構(gòu)也千變?nèi)f化，非常復(fù)雜，但如果仔細(xì)加以分析，則不難看出它們均由一定的基本結(jié)構(gòu)單位按不同方式組合而成。另外，生物合成假說的提出都是先從結(jié)構(gòu)開始，即將一次代謝產(chǎn)物與二次代謝產(chǎn)物比較，從復(fù)雜多樣的結(jié)構(gòu)中找出其共性，在天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)隱藏著的一次代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)，從而推測它們的生物合成途徑及來源。因此，生物合成理論有助于結(jié)構(gòu)的推導(dǎo)，當(dāng)推定結(jié)構(gòu)有困難時，生物合成的假說是非常有幫助的，還有，核磁共振技術(shù)在天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)解析中的應(yīng)用，尤其是X射線衍射對結(jié)構(gòu)的測定已普遍應(yīng)用，可以對天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進行精確的解析。
  正是沿著上述的這樣一種發(fā)展，藥用天然產(chǎn)物生源合成研究已經(jīng)滲透到了植物學(xué)，植物化學(xué)、生物化學(xué)和生物工程以及微生物生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)技術(shù)等領(lǐng)域。

參考文獻：《藥用天然產(chǎn)物》徐筱杰、康文藝主編

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1樓 2011-07-31 21:44:27

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