中药化学相关知识（一）——植物化学成分的生源学说

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植物化学成分的生物起源理论
植物中的许多化学成分早已明确其化学结构和药理作用，其中许多已用于临床。这些成分中的一些已经通过化学或生物方法合成。但剩下的问题是:这些成分是如何在植物中形成的？是由什么样的物质和代谢途径形成的？为了解决这个问题，许多植物学、生物学、植物化学和生物化学的研究者从可能的代谢过程、生化反应等方面推测植物中这些成分的形成过程，即植物化学成分的生物发生。
植物化学成分的生物起源研究主要是研究各种成分在体内的生物合成途径，过程中各种酶的作用，过程中产生的各种中间产物的化学并确定其结构。研究药用植物来源的思路和方法很多，因此形成了很多理论，如异戊二烯法则、醋酸理论等，被广泛用于研究药用植物有效成分的生物合成和途径。随着同位素示踪技术和化学技术的发展，生物起源的研究进展更加迅速。
基本上，生物起源研究的意义可以概括为:
1。知道了各种成分的生物合成途径，以及形成某种成分是用什么样的物质(这种物质称为前体前体)和各种中间体，我们就可以人为地将前体或中间体注入植物，增加所需成分的积累和产量。达到手动控制定向培养的目的。例如，在柠檬酸的代谢途径中加入乙酰胆碱酯酶，可以增加植物体内柠檬酸的积累，因为这种酶必须存在于柠檬酸的生产过程中。这是研究植物来源的主要目的。然而，前体不是一成不变的，例如熊果苷在不同的家族中可能有不同的起源。
2。从生物来源相近的成分中拓展生物活性物质的来源。例如，三萜类化合物与许多甾体衍生物密切相关，甾体衍生物往往具有多种生物活性。三萜类化合物在植物界分布广泛，因此有可能从三萜类化合物中寻找具有广泛生物活性的物质。
3。从生源说确定某一类成分的结构范畴。比如四环三萜最初的分类并不属于三萜类，只有经过生物源关系的探讨，才能明确归类为三萜类。
4。了解植物中某些成分的原始状态和代谢途径，可以为植物成分的生物合成提供理论规律，从而更好地指导生产和实践(如生药的采收时间和地点、有效成分的合成等)。).
植物中各种成分的来源基本可以分为两类。一是糖、脂肪、蛋白质等必需营养物质的代谢途径，二是生物碱、苷类、萜类等植物次生物质的代谢途径。有许多关于这些代谢途径的理论，其中许多仍然是假设的。比如乙酸-香豆酸途径可以合成脂肪酸、酚类化合物、蒽醌等成分，3，5-羟基-3-甲基戊酸途径可以合成萜类、甾体等成分，莽草酸途径可以合成芳香族氨基酸、有机酸等化合物。氨基酸合成生物碱和其他成分。
1。植物中各种成分的生源关系:
2。各种植物次生生物的生物起源理论，用几个例子来说明它们的生物合成途径:
(1)有机酸:14C可以表明许多更复杂的有机酸是由CH3COOH形成的，如上所述，6-甲基丁酸的生物合成途径:
(2)生物碱:
生物碱的生物起源理论已经有许多设想，但目前主要集中在一个理论上，即生物碱由乙酸、单萜和许多简单的氨基酸如苯丙氨酸组成由于标记化合物的发展，这些理论可以通过实验得到证实。方法是给植物某种带有标记元素的化合物作为前体(通常是带有14C的化合物)。植物生长一定时间后，生物碱被分离出来，产物的前体和标记元素的关系是由它们的位置决定的。由于这项技术的应用，许多生物碱如烟酸、吗啡、莨菪胺、鹰嘴豆碱、罂粟碱和芦竹碱已被证明是由氨基酸形成的。一些简单的生物碱可以根据生物发生途径在实验室中由氨基酸人工合成。目前，生物碱的生物起源研究有一个很大的突破，即除了上述前体外，还有许多特殊的中间体参与生物合成过程。
例:由鸟氨酸等形成的生物碱。
(3)香豆素类:
(4)蒽醌类:植物中许多蒽醌类成分的前体至今尚未完全确定。有学者认为地衣酸(广泛分布于地衣和真菌中)是前体。蒽醌成分的生物成因途径由此形成。
(5)萜类:
一般认为CH3COOH与CoA(辅酶a，简写为CO.A)缩合成酯，再经过脱水、氧化还原、环化、分子重排形成C5—C10—C15—C20—C30—C4。
上面只列出了一些植物化学的生物起源理论。随着人们越来越重视这项工作的意义，关于生物起源研究的科学研究日益增多，一些独到的见解已经被实验所证实。然而，由于植物成分的种类和结构，以及这些成分生物合成过程中产生的各种中间体的化学结构及其相互关系的复杂性，植物成分的生物发生研究仍需要大量深入的工作。