莽草酸途径-刘延吉

植物次生物质代谢：莽草酸途径2/h22OOHCO葡萄糖叶绿素醋酸——丙二酸途径：AAMA乙酰辅酶Ａ莽草酸葡萄糖初生代谢甲戊二羟酸途径：MVA莽草酸途径氨基酸途径饱和脂肪酸酚类蒽醌萘醌甲戊二羟酸焦磷酸二甲烯丙酯萜类甾体苯丙氨酸（酪氨酸）生物碱香豆素黄酮木质素初生代谢与次生代谢的关系——植物次生代谢途径框架——莽草酸途径（shikimicacidpathway）以莽草酸为前体，最终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（如黄酮类化合物）。莽草酸途径在植物次生代谢途径中起到了中心作用，为其它次生代谢途径提供底物。起始物是磷酸戊糖途径的中间产物4－磷酸赤藓糖（E4P）和糖酵解的中间产物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）。这两者化合后经几步反应生成莽草酸,莽草酸经磷酸化形成5-磷酸莽草酸后，再与PEP反应，以后生成分支酸；分支酸可以合成色氨酸，也可以转变为预苯酸，由预苯酸可生成苯丙氨酸和酪氨酸。E4PPEP莽草酸分支酸预苯酸色氨酸苯丙氨酸酪氨酸分支酸是莽草酸途径的重要枢纽物质，将代谢分为色氨酸合成方向及苯丙氨酸和酪氨酸合成方向。COOHOHOHOHCOOHNH2COOHNH2OHNHCOOHNH2NH2COOHNH2莽草酸苯丙氨酸鸟氨酸酪氨酸色氨酸苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸这3种芳香族氨基酸只能由植物和微生物合成。而莽草酸途径在哺乳动物中不存在，因而人类必须依靠外来的食物来获取这几种必须的氨基酸。苯丙烷类代谢途径在高等植物体中，经莽草酸途径合成的芳香族氨基酸——苯丙氨酸和酪氨酸为苯丙烷类化合物生物合成的起始分子。由苯丙氨酸解氨酶(PAL)催化苯丙氨酸脱氨形成肉桂酸，经香豆酸、阿魏酸、芥子酸等酚类酸的中间产物，可进一步转化为香豆素、绿原酸，也可以形成CoA酯、咖啡酸，再进一步转化为黄酮类化合物、木质素等多酚类物质。由苯丙氨酸经肉桂酸形成木质素单体的一系列过程是苯丙烷类化合物代谢的中心途径。黄酮类化合物的生物合成都是通过苯丙烷类生物合成途径，是苯丙烷代谢途径的支路。由1分子香豆酰-CoA和3分子丙二酸单酰-CoA在查尔酮合成酶(CHS)催化下聚合生成查尔酮开始，是苯丙烷代谢反应中黄酮类产物合成支路中的初始反应。苯丙烷化合物代谢的说明：①出发单位是苯丙氨酸；②经PAL（苯丙氨酸脱氨酶）脱去氨后生成肉桂酸；③两分子苯丙烷类通过β-位聚合可生成木质素类化合物；④苯丙烷类与丙二酸单酰辅酶A结合，可生成黄酮类物质；产物：苯丙烷类化合物(C6-C3)：是一类分子中以苯丙基为基本骨架单位构成的化合物。其中香豆素和木质素为其典型化合物。黄酮类化合物(C6-C3-C6)：泛指具有两个苯环通过中间三碳链相互联结而成的一类化学成分。多具有酚羟基，显酸性。酶及调控之一：苯丙氨酸解氨酶(PAL)PAL是中心酶，它催化苯丙氨酸途径中的第一步反应，不需要任何辅助因子参与，通过一个非氧化脱氨基作用把苯丙氨酸转变成肉桂酸和氨，而当过量的氨存在时，它催化逆反应的进行。PAL的抑制剂有许多种类，包括肉桂酸、对-香豆酸、以及某些氨基酸如组氨酸、色氨酸等。PAL是一种诱导酶，可受到多种因素的诱导，如低温、机械损伤、病原菌感染、光、毒素处理、昆虫取食等都可诱导PAL基因的表达。之二：肉桂酸4-羟基化酶(C4H)C4H行使功能时需氧且依赖NADPH，它催化苯丙烷类代谢途径的第二步反应，在肉桂酸的对位点上催化位置特异性的羟化反应，将反式肉桂酸催化生成对-香豆酸。之三：4-香豆酰-CoA-连接酶(4CL)4CL作用于苯丙烷类代谢途径中第三步反应，催化各种羟基肉桂酸生成相应的硫酯，这些硫酯处于苯丙烷类代谢途径和各种末端产物特异合成途径的分支点。之四：查尔酮合成酶(CHS)CHS催化4-香豆酰-CoA与丙二酰-CoA的缩合反应，形成苯基苯乙烯酮，为其他黄酮类化合物提供了基本结构。由于CHS是合成黄烷酮、黄酮、黄酮醇及花色素苷所必需的酶，因此被认为是黄酮类化合物生物合成过程中的一个关键酶，该酶基因的表达也会受到病原菌的诱导，其活性受到植物激素、营养水平、光照、病原菌及机械损害等的影响。