次生代谢产物生物合成:原理与应用

第1章 生物合成基本原理/1

1.1基本概念1

1.1.1生物合成概念1

1.1.2次生代谢产物2

1.1.3次生代谢产物基本生物合成途径7

1.2生物合成基本要素10

1.2.1小分子前体10

1.2.2生物能13

1.2.3还原力14

1.2.4酶的种类15

1.3生物合成基本反应类型23

1.3.1C—C共价键的断裂与生成23

1.3.2基团转移反应24

1.3.3重排及烃化反应28

1.3.4氧化还原反应30

1.4生物合成基本调控原理32

1.4.1生物固有的调控机制32

1.4.2人工干预生物合成的作用原理37

参考文献41

第2章 次生代谢产物生物合成研究方法/43

2.1研究生物合成途径的一般方法43

2.1.1前体饲喂法43

2.1.2无细胞体系酶法44

2.1.3同位素示踪法45

2.1.4诱导剂或抑制剂添加法46

2.1.5突变株法46

2.1.6基于分子生物学的研究方法47

2.2研究次生代谢调控的一般方法50

2.2.1转录水平调控方法50

2.2.2翻译水平调控方法51

2.3基于网络的系统生物学研究方法53

2.3.1基因组学方法54

2.3.2转录组学方法54

2.3.3蛋白质组学方法54

2.3.4代谢组学方法55

2.3.5基于网络的代谢途径分析方法57

2.4基于次生代谢产物的分析方法58

2.4.1目标代谢物分析法58

2.4.2代谢轮廓法59

参考文献60

第3章 次生代谢产物生物合成途径/63

3.1生物碱63

3.1.1生物碱定义,分布与分类63

3.1.2生物碱生物合成途径64

3.1.3长春花生物碱生物合成分子生物学研究概述72

3.2萜类75

3.2.1萜类分布与分类75

3.2.2萜类生物合成途径76

3.2.3萜类生物合成分子生物学研究概述82

3.3黄酮类85

3.3.1黄酮类分布与分类85

3.3.2黄酮类生物合成途径86

3.3.3黄酮类生物合成分子生物学研究概述88

3.4香豆素与木脂素90

3.4.1香豆素与木脂素结构类型和分布90

3.4.2香豆素与木脂素生物合成途径92

3.5蒽醌类94

3.5.1蒽醌类分布,结构类型与分类94

3.5.2蒽醌类物质合成途径95

3.5.3蒽醌生物合成分子生物学概述96

3.6皂苷类98

3.6.1皂苷类结构类型,分类及分布98

3.6.2植物皂苷生物合成分子生物学概述100

3.7聚酮类101

3.7.1源于聚酮途径的次生代谢产物101

3.7.2聚酮类生物合成途径102

3.7.3聚酮的模块化生物合成及多酶复合物105

3.8β-内酰胺类107

3.8.1β-内酰胺类抗生素化学结构概要107

3.8.2β-内酰胺类生物合成途径108

3.8.3β-内酰胺类生物合成途径中的相关酶类108

3.9氨基糖苷类生物合成途径111

3.10非核糖体途径多肽类112

3.10.1非核糖体途径多肽类的存在与应用概述112

3.10.2NRPs生物合成机制113

3.10.3NRPSs模块化合成的结构域114

参考文献116

第4章 植物次生代谢产物生物合成调控原理及应用/117

4.1植物次生代谢产物概述117

4.2植物次生代谢产物生物合成调控118

4.2.1植物次生代谢调控特点118

4.2.2个体水平的调控及应用119

4.2.3细胞水平的调控及应用121

4.2.4分子水平的调控及应用126

4.3植物次生代谢产物的药源途径128

4.3.1药用植物人工种植128

4.3.2化学全合成与半合成130

4.3.3植物细胞大规模培养130

4.3.4毛状根培养137

4.3.5植物内生真菌138

4.4植物次生代谢产物合成调控原理举例141

4.4.1紫杉醇生物合成的代谢调控141

4.4.2人参皂苷生物合成的代谢调控145

参考文献149

第5章 微生物次生代谢产物合成调控原理及应用/152

5.1微生物次生代谢产物及其生物合成特点152

5.1.1微生物次生代谢产物概述152

5.1.2微生物次生代谢的特点160

5.2微生物合成次生代谢产物的调控原理162

5.2.1微生物次生代谢酶的调控163

5.2.2分解代谢物对次生代谢的调节167

5.2.3环境因子对次生代谢的调控171

5.2.4基于代谢网络的次生代谢调控176

5.3微生物次生代谢产物合成调控策略180

5.3.1基于目标次生代谢产物生理作用的调控策略180

5.3.2 基于目标次生代谢产物合成代谢网络的调控策略181

5.3.3优化微生物细胞环境的调控策略，促进目标次生代谢产物合成184

5.4微生物次生代谢产物生物合成调控应用187

5.4.1超表达紫杉醇合成关键酶基因，促进紫杉醇合成187

5.4.2 构筑新的合成途径，促进ARA和EPA油脂合成192

5.4.3优化控制红法夫酵母培养基，促进虾青素产物大量积累194

参考文献200

第6章 代谢网络调控研究方法及应用/203

6.1代谢网络的概念203

6.1.1代谢网络的基本属性203

6.1.2代谢网络结构与层次204

6.2代谢网络的定量分析206

6.2.1代谢物流分析207

6.2.2代谢控制分析210

6.2.3生化系统理论211

6.2.4代谢网络优化212

6.3代谢网络调控在次生代谢研究中的应用214

6.3.1代谢网络调控研究的意义214

6.3.2植物次生代谢网络与环境胁迫219

6.3.3调控实例——青蒿素生物合成代谢网络及其环境因子的研究223

6.3.4网络调控在微生物代谢工程研究中的应用227

6.3.5复杂代谢网络调控实例230

参考文献232

第7章 次生代谢产物生物合成研究新进展/234

7.1代谢工程及其在次生代谢产物生物合成中的应用进展234

7.1.1代谢工程概念234

7.1.2聚酮类化合物代谢工程进展235

7.1.3黄酮类化合物代谢工程进展237

7.1.4萜类化合物代谢工程进展238

7.2合成生物学及其在次生代谢产物生物合成中的应用242

7.2.1合成生物学概念242

7.2.2合成生物学研究思路243

7.2.3合成生物学在次生代谢产物合成中的应用前景244

参考文献247