第4章有机小分子

1、第第4 4章章生命体中的有机小分子生命体中的有机小分子内容内容有机小分子的分类与简介有机小分子的分类与简介1有机小分子的来源有机小分子的来源2有机小分子的功能有机小分子的功能3 生物大生物大 分子分子生命体生命体 有机小有机小 分子分子 有机小分子有机小分子初级代谢物初级代谢物次级代谢物次级代谢物 指生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁指生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质物质。殖所必需的物质物质。如如氨基酸氨基酸、核苷酸核苷酸、多糖多糖、脂类脂类、维生素维生素等。等。初级代谢物初级代谢物 生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂的、对该生

2、物无明显生理功能或非生长和繁殖所的、对该生物无明显生理功能或非生长和繁殖所必需的物质物质。必需的物质物质。 如抗生素、色素、激素等。如抗生素、色素、激素等。次级代谢物次级代谢物自身功能不明自身功能不明 4.1.1 脂类化合物脂类化合物 难溶于水、易溶于非极性溶剂的生物有机分子。难溶于水、易溶于非极性溶剂的生物有机分子。包括脂肪、三酰甘油、磷脂、糖脂等；包括脂肪、三酰甘油、磷脂、糖脂等；有机小分子的分类与简介有机小分子的分类与简介4.1v存储能量存储能量 CO2+H2O+能量能量v作为细胞膜的组成成分作为细胞膜的组成成分v信号分子信号分子氧化氧化硬脂酸硬脂酸油酸油酸脂肪酸脂肪酸固醇固醇磷脂磷脂甘

3、油三脂甘油三脂脂质分类脂质分类v存储脂质存储脂质 v结构脂质结构脂质v活性脂质活性脂质存储脂质存储脂质 三酰甘油和蜡三酰甘油和蜡 （1）存储能量）存储能量1克油脂克油脂 37KJ1克糖或蛋白克糖或蛋白 17KJ三酰甘油三酰甘油（2）御寒）御寒结构脂质结构脂质v 屏障，维持结构和功能屏障，维持结构和功能亲水区亲水区疏水区疏水区亲水区亲水区活性脂质活性脂质v 电子载体电子载体 质体醌质体醌 叶绿体中电子传递叶绿体中电子传递 v 酶的激活剂与辅因子酶的激活剂与辅因子 磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸 凝血因子激活剂凝血因子激活剂v 糖基载体糖基载体v 细胞信号：细胞信号： e.g. 磷酸鞘氨醇磷酸鞘氨醇：钙

4、的固定，细胞生长和细胞凋亡：钙的固定，细胞生长和细胞凋亡 v 细胞凋亡细胞凋亡 4.1.2 生物碱生物碱 天然有机化合物天然有机化合物 存在于生物体（主要为植物）中的一类含氮存在于生物体（主要为植物）中的一类含氮的碱性有机化合物，大多数有复杂的环状结构，的碱性有机化合物，大多数有复杂的环状结构，氮素多包含在环内，有显著的生物活性。氮素多包含在环内，有显著的生物活性。性质性质无色，结晶状，少数为液体无色，结晶状，少数为液体难溶于水，与酸可以形成盐难溶于水，与酸可以形成盐有一定的旋光性和吸收光谱有一定的旋光性和吸收光谱大多有苦味大多有苦味 中草药中重要的有效成分中草药中重要的有效成分 v吗啡吗啡

5、镇痛镇痛v麻黄碱麻黄碱 抗哮喘抗哮喘v长春碱长春碱 抗癌抗癌金鸡纳金鸡纳(1) 喹啉类喹啉类疟疾疟疾 奎宁奎宁喜树碱喜树碱p用于恶性肿瘤用于恶性肿瘤p银屑病银屑病p急慢性白血病急慢性白血病p血吸虫病引起的肝脾肿大血吸虫病引起的肝脾肿大 与与DNA拓扑异构酶拓扑异构酶结合，抑制结合，抑制蛋白合成和细胞分化蛋白合成和细胞分化，用于肠胃道和头颈部癌等有较好疗效。用于肠胃道和头颈部癌等有较好疗效。(2) 异喹啉类异喹啉类v吗啡：麻痹神经，镇痛消炎。吗啡：麻痹神经，镇痛消炎。v普罗托品：舒张血管。普罗托品：舒张血管。异喹啉环异喹啉环喹啉环喹啉环v莨菪碱莨菪碱 副交感神经抑制剂，止痛解痉功能，对坐骨神经副

6、交感神经抑制剂，止痛解痉功能，对坐骨神经痛有较好疗效，毒性较大，临床应用较少。痛有较好疗效，毒性较大，临床应用较少。v阿托品阿托品 消旋莨菪碱消旋莨菪碱，从植物颠茄或莨菪等提出的生物碱从植物颠茄或莨菪等提出的生物碱, ,可人工合成，天然存在于植物中的左旋莨菪碱很不稳可人工合成，天然存在于植物中的左旋莨菪碱很不稳定。定。(3) 吡咯烷类吡咯烷类可卡因可卡因v中枢神系统兴奋剂，中枢神系统兴奋剂，抑制多巴胺抑制多巴胺的摄入，小剂量的摄入，小剂量时能兴奋大脑皮层，产生欣快感时能兴奋大脑皮层，产生欣快感 多巴胺：影响情绪多巴胺：影响情绪帕金森帕金森不足不足长春碱长春碱 双吲哚型生物碱双吲哚型生物碱 抑制

7、微管蛋白的聚合，妨碍纺锤体微管的形成抑制微管蛋白的聚合，妨碍纺锤体微管的形成; ;它也作用于细胞膜，干扰细胞膜对氨基酸的运转，使蛋白质的它也作用于细胞膜，干扰细胞膜对氨基酸的运转，使蛋白质的合成受抑制；合成受抑制；抑制抑制RNARNA综合酶的活力而抑制综合酶的活力而抑制RNARNA的合成，将细胞杀灭于的合成，将细胞杀灭于GlGl期。期。 v 利舍平利舍平 镇静降血压镇静降血压(4) 吲哚类吲哚类4.1.3 甾体甾体v甾体化合物广泛存在于动植甾体化合物广泛存在于动植物组织中，其种类极多。物组织中，其种类极多。 甾体激素甾体激素甾醇甾醇甾体皂甙甾体皂甙（1 1）甾体激素）甾体激素 肾上腺皮质激素类

8、药肾上腺皮质激素类药 有抗炎作用及免疫抑制、抗毒有抗炎作用及免疫抑制、抗毒 严重感染、自身免疫性疾病严重感染、自身免疫性疾病 过敏性疾病过敏性疾病 血液系统疾病血液系统疾病 氢化可的松氢化可的松v雌性激素雌性激素 黄体酮黄体酮 习惯性流产习惯性流产与雌激素联合使用治疗与雌激素联合使用治疗更年期综合症更年期综合症 v雄性激素雄性激素 睾酮睾酮 力量、免疫功能力量、免疫功能 对抗骨质疏松等功效对抗骨质疏松等功效 （2 2） 甾醇甾醇 胆固醇胆固醇 主要存在于动物的血液、脂肪、主要存在于动物的血液、脂肪、 脑髓及神经组织中。脑髓及神经组织中。 胆结石由胆固醇构成胆结石由胆固醇构成 作为细胞生物膜的构

9、成成分；作为细胞生物膜的构成成分； 类固醇类激素、胆汁酸及维生素类固醇类激素、胆汁酸及维生素D的前体物质。的前体物质。 生理作用生理作用“好胆固醇好胆固醇” 高密度胆固醇对血管有保护作用。高密度胆固醇对血管有保护作用。“坏胆固醇坏胆固醇” 低密度胆固醇如果偏高，患冠心病的危险因低密度胆固醇如果偏高，患冠心病的危险因素会增加，通常把它称为素会增加，通常把它称为（2 2） 甾体皂苷甾体皂苷OORO123456789101112131415161718192021222324252627 抗生育：杀灭精子、抗早孕 主要用作合成甾体避孕药和激素类药物的原料。 降血糖 降低胆固醇和免疫调节 抗真菌、杀虫

10、等4.1.4 萜类萜类 以以异戊二烯异戊二烯的碳架为单元，的碳架为单元，“首尾首尾”相联而相联而形成的形成的, ,按异戊二烯单位的多少进行分类。按异戊二烯单位的多少进行分类。 如如:单萜、倍半萜、二萜单萜、倍半萜、二萜 （1 1）单萜单萜 2 2个异戊二烯单位构成、含个异戊二烯单位构成、含1010个碳原子的化合物个碳原子的化合物类群类群，广泛分布于高等植物的腺体、油室和树脂道，广泛分布于高等植物的腺体、油室和树脂道等分泌组织中，是等分泌组织中，是植物挥发油的主要组成成分植物挥发油的主要组成成分，在，在昆虫激素及海洋生物中也有存在。昆虫激素及海洋生物中也有存在。 它们的含氧衍生物多具有较强的生物

11、活性和香气，它们的含氧衍生物多具有较强的生物活性和香气，是医药、化妆品和食品工业的重要原料。单萜以是医药、化妆品和食品工业的重要原料。单萜以苷苷的形式存在时，不具有挥发性，不能随水蒸气蒸馏的形式存在时，不具有挥发性，不能随水蒸气蒸馏出来。出来。 单萜类化合物可分为链状型和单环、双单萜类化合物可分为链状型和单环、双环等环状型两大类，其中以单环和双环型两种环等环状型两大类，其中以单环和双环型两种结构类型所包含的单萜化合物最多。结构类型所包含的单萜化合物最多。 C C H H2 2O O H HC C H H2 2O O H HC C H H2 2O O H HC C H H O OC C H H

12、O OC C H H O O香香叶叶醇醇 G Ge er ra an ni io ol l 橙橙花花醇醇 N Ne er ro ol l香香茅茅醇醇 C Ci it tr ro on ne el ll lo ol l香香叶叶醛醛 G Ge er ra an ni ia al l 橙橙花花醛醛 N Ne er ra al l香香茅茅醛醛 C Ci it tr ro on ne el ll la al l 开链单萜开链单萜O OH HH HH HH HO OH HH HH HH HH HO Ol-l-薄荷醇 l-menthol薄荷醇 l-menthold-d-新薄荷醇 d-neomenthol新薄

13、荷醇 d-neomenthol薄荷酮 methone薄荷酮 methoneO OH HO OH HO Ol-龙脑 l-borneoll-龙脑 l-borneold-龙脑 d-borneold-龙脑 d-borneol樟脑 camphor樟脑 camphor环状单萜环状单萜 芍药苷芍药苷 芍药根中得到，对小鼠显示有镇静、镇痛及抗炎芍药根中得到，对小鼠显示有镇静、镇痛及抗炎等药理作用，防治老年性痴呆的生物活性。等药理作用，防治老年性痴呆的生物活性。 O OO OH HO OH HO OC CH H2 2O OH HH HO OH HO OO OH HO OC CO OO OH H2 2C C芍芍药

14、药苷苷P Pa ae eo on ni if fl lo or ri in nO OO OH H扁扁柏柏素素t th hu uj ja ap pl li ic ci in n 梓醇苷梓醇苷 地黄中降血糖作用的主要有效成分。梓苷的药理作地黄中降血糖作用的主要有效成分。梓苷的药理作用与梓醇相似。桃叶珊瑚苷是车前草清湿热、利尿的用与梓醇相似。桃叶珊瑚苷是车前草清湿热、利尿的有效成分。有效成分。O OO Og gl lc cO OC CH H2 2O OH HO OH HO OO Og gl lc cC CH H2 2O OH HO OH HH HH HO OH HC CO OO OC CH H2 2

15、O OH HO Og gl lc cO OO O梓梓醇醇 c ca at ta al lp po ol l梓梓苷苷 c ca at ta al lp po os si id de e桃桃叶叶珊珊瑚瑚苷苷 a au uc cu ub bi in n12345678910 （2 2）倍半萜）倍半萜 3 3个异戊二烯单位构成、含个异戊二烯单位构成、含1515个碳原子的化合物个碳原子的化合物类类群。倍半萜主要分布在植物界和微生物界，多以群。倍半萜主要分布在植物界和微生物界，多以挥发挥发油油的形式存在。的形式存在。 挥发油又称精油，挥发油又称精油， 是一类具有芳香气味的油是一类具有芳香气味的油状液体的总

16、称。状液体的总称。 在常温下能挥发，可随水蒸气蒸馏。挥发油类成分在常温下能挥发，可随水蒸气蒸馏。挥发油类成分主要存在种子植物，尤其是芳香植物中。主要存在种子植物，尤其是芳香植物中。净化空气、消毒、杀菌净化空气、消毒、杀菌预防一些传染性疾病预防一些传染性疾病功功 效效 由由4 4个异戊二烯单位构成、含个异戊二烯单位构成、含2020个碳原子。个碳原子。 植物分泌的乳汁、树脂等均以二萜类衍生物植物分泌的乳汁、树脂等均以二萜类衍生物为主。为主。许多二萜的含氧衍生物具有多方面的生物许多二萜的含氧衍生物具有多方面的生物活性，如紫杉醇、穿心莲内酯、雷公藤内酯、甜活性，如紫杉醇、穿心莲内酯、雷公藤内酯、甜菊苷

17、等都具有较强的生物活性。菊苷等都具有较强的生物活性。 除植物外，菌类代谢产物中也发现有二萜，除植物外，菌类代谢产物中也发现有二萜，从海洋生物中也有为数较多的二萜衍生物。从海洋生物中也有为数较多的二萜衍生物。（3 3） 二萜二萜链状二萜链状二萜 链状二萜类化合物在自然界存在较少，常见的只链状二萜类化合物在自然界存在较少，常见的只有广泛存在于叶绿素的植物醇有广泛存在于叶绿素的植物醇(phytol)，与叶绿素分与叶绿素分子中的卟啉结合成酯的形式存在于植物中，曾作为合子中的卟啉结合成酯的形式存在于植物中，曾作为合成维生素成维生素E、K1的原料。的原料。C CH H2 2O OH H植物醇植物醇Phyt

18、olPhytol环状二萜环状二萜 维生素维生素A(vitamin A)是一种重要的脂溶性维生素，主要存是一种重要的脂溶性维生素，主要存在于动物肝中，特别是在于动物肝中，特别是鱼肝鱼肝中含量较丰富。中含量较丰富。 维生素维生素A 与眼睛的视网膜内的蛋白质结合，形成光敏感色与眼睛的视网膜内的蛋白质结合，形成光敏感色素，是保持正常夜间视力的必需物质，而且维生素素，是保持正常夜间视力的必需物质，而且维生素A也是哺乳也是哺乳动物生长必不可缺少的物质。动物生长必不可缺少的物质。C C H H2 2O O H H维维生生素素 A AV Vi it ta am mi in n A A 穿心莲内酯穿心莲内酯 穿

19、心莲中抗菌消炎作用的活性成分，临床用于治疗穿心莲中抗菌消炎作用的活性成分，临床用于治疗急性菌痢、胃肠炎、咽喉炎等。急性菌痢、胃肠炎、咽喉炎等。关附甲素关附甲素 中药关白附中的具抗心律失常的活性成分，已进入国中药关白附中的具抗心律失常的活性成分，已进入国家家I类新药研制的类新药研制的III期临床研究。期临床研究。紫杉醇紫杉醇 红豆杉中活性成分，新型天然抗肿瘤药物，对红豆杉中活性成分，新型天然抗肿瘤药物，对于卵巢癌、乳腺癌和肺癌疗效好。于卵巢癌、乳腺癌和肺癌疗效好。积累微管积累微管（4） 其他萜类其他萜类v角鲨烯角鲨烯 三萜三萜 由由6 6个异戊二烯组成的三萜，为淡黄色不溶于个异戊二烯组成的三萜，

20、为淡黄色不溶于水的油状液体。具有抗肿瘤、抑制心血管疾病和水的油状液体。具有抗肿瘤、抑制心血管疾病和增强免疫力的功能。自然界分布很广，鲨鱼肝含增强免疫力的功能。自然界分布很广，鲨鱼肝含量较高。量较高。 功效功效1. 1. 改善免疫系统改善免疫系统 ，增强免疫力，预防感冒、预防肝炎和肝硬增强免疫力，预防感冒、预防肝炎和肝硬化病变。化病变。 2. 2. 抗氧化，改善皮肤色泽抗氧化，改善皮肤色泽, , 缓解牛皮癣和皮炎这类皮肤疾患。缓解牛皮癣和皮炎这类皮肤疾患。 3. 3. 对人类免疫系统有神奇疗效。有助于治疗心脏病，高血压，对人类免疫系统有神奇疗效。有助于治疗心脏病，高血压，糖尿病，胃病，肾病。糖尿

21、病，胃病，肾病。 4. 4. 有助于吃大量油腻食品的人士恢复血液中有助于吃大量油腻食品的人士恢复血液中胆固醇胆固醇的正常水平。的正常水平。 5. 5. 健身滋补品。健身滋补品。 四萜四萜v胡萝卜素胡萝卜素v番茄红素番茄红素v叶黄素叶黄素1 1、形态、形态 单萜和倍半萜类多为具有特殊香气的单萜和倍半萜类多为具有特殊香气的油状液体油状液体，在常温下，在常温下可以挥发，或为低熔点的固体。采用分馏的方法将它们分离开可以挥发，或为低熔点的固体。采用分馏的方法将它们分离开来。来。二萜和二倍半萜多为二萜和二倍半萜多为结晶性固体结晶性固体。萜类化合物的理化性质萜类化合物的理化性质2、味、味 萜类化合物多具有萜

22、类化合物多具有苦味苦味，有的味极苦，所以萜类化合物，有的味极苦，所以萜类化合物又称苦味素。但有的萜类化合物具有强的甜味，如具甜菊苷的又称苦味素。但有的萜类化合物具有强的甜味，如具甜菊苷的甜味是蔗糖的甜味是蔗糖的300倍。倍。3、旋光性、旋光性 大多数萜类具有不对称碳原子，具有大多数萜类具有不对称碳原子，具有光学活性光学活性。4、溶解度、溶解度 萜类化合物萜类化合物亲脂性强亲脂性强，随着含氧官能团的增加或成，随着含氧官能团的增加或成苷的萜类，则水溶性增加。萜类的苷有一定的亲水性。苷的萜类，则水溶性增加。萜类的苷有一定的亲水性。萜的苷亲水较强，苷元脂溶性较强。萜的苷亲水较强，苷元脂溶性较强。1 1

23、、溶剂提取法、溶剂提取法2 2、碱提取酸沉淀法、碱提取酸沉淀法3 3、活性炭吸附法、活性炭吸附法 4 4、大孔树脂吸附法、大孔树脂吸附法 萜类化合物的提取分离萜类化合物的提取分离 分子内具有不饱和环己二酮结构的天然有机分子内具有不饱和环己二酮结构的天然有机化合物。化合物。参与体内氧化还原，起传递电子作用。参与体内氧化还原，起传递电子作用。 主要分为主要分为 苯醌，萘醌，菲醌和苯醌，萘醌，菲醌和蒽醌蒽醌四种类型四种类型 4.1.5 醌类醌类对苯醌对苯醌邻菲醌邻菲醌蒽醌蒽醌-1,4萘醌萘醌植物分布植物分布 1 蓼科的大黄蓼科的大黄,何首乌何首乌,虎杖虎杖. 2 茜草科的茜草茜草科的茜草 3 豆科的

24、决明子豆科的决明子,番泻叶番泻叶. 4 鼠李科的鼠李鼠李科的鼠李. 5 百合科的芦荟百合科的芦荟. 6 唇形科的丹参。唇形科的丹参。 生物活性生物活性 v致泻作用（番泻叶中的番泻苷类化合物）致泻作用（番泻叶中的番泻苷类化合物） v抗菌作用（大黄中蒽醌类化合物）抗菌作用（大黄中蒽醌类化合物） v止血作用（茜草中的茜草素类成分）止血作用（茜草中的茜草素类成分） v扩张冠状动脉的作用扩张冠状动脉的作用,用于治疗冠心病用于治疗冠心病,心肌梗死心肌梗死v抗病毒、抗氧化、抗肿瘤抗病毒、抗氧化、抗肿瘤 辅酶辅酶Q10 脂溶性抗氧化剂，能激活人体细胞和细胞能脂溶性抗氧化剂，能激活人体细胞和细胞能量的营养量的营

25、养。作用作用 v线粒体中的能量转换剂，特别是心脏细胞的代谢线粒体中的能量转换剂，特别是心脏细胞的代谢功能下降；功能下降；v强抗氧化剂强抗氧化剂 ，防止，防止DNADNA的氧化损伤，减少自由基的氧化损伤，减少自由基的生成，延缓衰老的生成，延缓衰老 ；v为心肌提供充足氧气，预防突发性心脏病，特别为心肌提供充足氧气，预防突发性心脏病，特别是心肌缺氧。是心肌缺氧。v能减轻放疗、化疗不良反应。能减轻放疗、化疗不良反应。 美国美国 每天约有每天约有600万万名消费者平均补充名消费者平均补充82毫克的毫克的辅酶辅酶Q10。 生产方法生产方法 1. 全合成法全合成法 合成线性不饱和侧链存在一定难度合成线性不饱

26、和侧链存在一定难度.以及以及合成条件苛刻。合成条件苛刻。 2. 微生物发酵法微生物发酵法 最有前途的合成工艺最有前途的合成工艺 ，近几年，近几年来微生物发酵法成为国内外开发的热点。来微生物发酵法成为国内外开发的热点。 3. 醇一碱皂化制造法醇一碱皂化制造法 新鲜猪心，这是国内普遍采新鲜猪心，这是国内普遍采 用用工艺。成本高，规模化生产受到了一定的限制。工艺。成本高，规模化生产受到了一定的限制。 4.1.6 聚酮类聚酮类 由细菌、真菌、植物、动物所生产出来的由细菌、真菌、植物、动物所生产出来的二级代谢产物，通过低级羧酸的连续缩合反应二级代谢产物，通过低级羧酸的连续缩合反应产生的天然产物。产生的天

27、然产物。 作用作用抗生素抗生素 抗真菌素抗真菌素天然杀虫剂天然杀虫剂 具有商业价值。具有商业价值。 FK506 强效免疫抑制剂，日本研究者于强效免疫抑制剂，日本研究者于1984年从链年从链霉菌属分离得到。霉菌属分离得到。钙调素钙调素 CaFK506Ca钙调素钙调素 Fk506阻碍钙离子依赖的信号转导阻碍钙离子依赖的信号转导抑制抑制Ca2+依赖性的依赖性的T细胞的活化细胞的活化抑制抑制B细胞激活细胞激活抑制移植物抗宿主反应抑制移植物抗宿主反应4.1.7 非核糖体合成多肽非核糖体合成多肽v定义：定义：从多种生物体内分离出的含有从多种生物体内分离出的含有N-N-甲基化骨甲基化骨架和非天然氨基酸的天然

28、多肽类化合物。架和非天然氨基酸的天然多肽类化合物。v不由核糖体合成，不需要不由核糖体合成，不需要mRNA模板，由非核糖模板，由非核糖体多肽合成酶而来体多肽合成酶而来. .万古霉素万古霉素 药力较强，在其他抗生素对病菌无效时使用。药力较强，在其他抗生素对病菌无效时使用。 最后一线药物，由于抗生素过于滥用。最后一线药物，由于抗生素过于滥用。 4.2.1 生物来源生物来源 酶催化酶催化 生物合成生物合成生物合成应用最多的基本结构生物合成应用最多的基本结构 乙酰辅酶乙酰辅酶A 莽草酸莽草酸 甲羟戊酸酯甲羟戊酸酯有机小分子的来源有机小分子的来源4.2葡萄糖葡萄糖糖酵解糖酵解丙酮酸丙酮酸 乙酰辅酶乙酰辅酶

29、A 氧化脱羧氧化脱羧脂肪酸脂肪酸-氧化氧化CH3-CO-CoA 3分子乙酰辅酶分子乙酰辅酶A 甲羟戊酸酯甲羟戊酸酯甾萜类化合物甾萜类化合物其他基础结构单元其他基础结构单元氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质肽肽生物碱生物碱抗生素抗生素聚酮化合物生物合成聚酮化合物生物合成v在聚酮合酶（在聚酮合酶（PKS）催化下，经过一系列重复的）催化下，经过一系列重复的羟醛缩合形成的一定长度的聚酮链骨架，后经过羟醛缩合形成的一定长度的聚酮链骨架，后经过环化或芳香化等结构单位连接的过程。环化或芳香化等结构单位连接的过程。O=SEnzO=SEnzO=SEnzO=SEnzO=SEnzO=SEnzHO HO HO O=O=HO H

30、O O=赤霉烯酮赤霉烯酮 玉米赤霉烯酮玉米赤霉烯酮 v其产毒菌主要是镰刀菌，主要污染玉米。其产毒菌主要是镰刀菌，主要污染玉米。v玉米赤霉烯酮具有雌激素作用。玉米赤霉烯酮具有雌激素作用。v妊娠期的动物食用含玉米赤霉烯酮的食物可引起妊娠期的动物食用含玉米赤霉烯酮的食物可引起流产，死胎和畸胎。流产，死胎和畸胎。v食用含赤霉病麦面粉制作的各种面食也可引起中食用含赤霉病麦面粉制作的各种面食也可引起中枢神经系统的中毒症状。枢神经系统的中毒症状。4.2.2 有机小分子的化学来源有机小分子的化学来源v天然提取生物活性成分，耗时，步骤繁琐；天然提取生物活性成分，耗时，步骤繁琐；v有些物质丰度低，大量提取破坏生态

31、。有些物质丰度低，大量提取破坏生态。v20世纪初发展初全合成方法，使用小分子为原料世纪初发展初全合成方法，使用小分子为原料构建复杂分子的化学过程。构建复杂分子的化学过程。紫杉醇紫杉醇VB12马钱子碱马钱子碱“生物黄金生物黄金”紫杉紫杉 世界珍稀树种，濒临灭绝的珍稀抗癌植物，属世界珍稀树种，濒临灭绝的珍稀抗癌植物，属国家一级保护植物国家一级保护植物，是集观赏和药用于一身的珍，是集观赏和药用于一身的珍贵树种。贵树种。 从植株中提取的从植株中提取的紫杉醇紫杉醇是世界公认的抗癌药，是世界公认的抗癌药，价格昂贵。每价格昂贵。每100克克4万美元以上。万美元以上。 卵巢癌治愈率卵巢癌治愈率30%v野生红豆

32、杉一般散生在海拔野生红豆杉一般散生在海拔2500-3000米的深山密米的深山密林中，成材需林中，成材需50-250年年v1千克千克100年树龄的树皮，仅能获得年树龄的树皮，仅能获得50mg-100mg。1棵树治疗棵树治疗1个病人。个病人。v1994年年Nicolau在在Nature发表，全合成紫杉醇。共发表，全合成紫杉醇。共39个步骤，产率个步骤，产率0.09% 天然产物合成的用途天然产物合成的用途v确定天然产物精确化学结构；确定天然产物精确化学结构；v进行天然产物修饰，设计新药物分子。进行天然产物修饰，设计新药物分子。 调节生理过程调节生理过程 易实现时间上的精确控制；易实现时间上的精确控制

33、；与大分子的作用可逆；与大分子的作用可逆；药物学剂量容易控制；药物学剂量容易控制；可应用于多种类型的有机体和生物体；可应用于多种类型的有机体和生物体；作为探针研究细胞靶蛋白的功能。作为探针研究细胞靶蛋白的功能。小分子的优势小分子的优势有机小分子的功能有机小分子的功能4.34.3.1 有机小分子与蛋白质互作有机小分子与蛋白质互作v生物体内功能通过蛋白质互作生物体内功能通过蛋白质互作v有机小分子干扰蛋白互作，对蛋白功能调控。有机小分子干扰蛋白互作，对蛋白功能调控。作用：作用：共价作用共价作用静电作用、氢键、疏水作用、范德华力静电作用、氢键、疏水作用、范德华力激活激活抑制抑制（1） 对蛋白质的抑制作

34、用对蛋白质的抑制作用 有机小分子竞争性的与蛋白质结合，抑制其有机小分子竞争性的与蛋白质结合，抑制其功能功能.受限程度取决于受限程度取决于蛋白质之间的接触面蛋白质之间的接触面。 热点（热点（hot spot） 相互作用中起决定性作用的区域。相互作用中起决定性作用的区域。 多个蛋白的结合多个蛋白的结合白细胞介素白细胞介素-2 （I L-2）v T-helper细胞免疫应答反应的主要调控者。细胞免疫应答反应的主要调控者。IL2v 可用于调节器官移植免疫排斥反应可用于调节器官移植免疫排斥反应IL-2v四个四个螺旋螺旋v双亲性双亲性亲水性亲水性 酸性酸性 疏水性疏水性 碱性碱性有机小分子嵌入有机小分子嵌

35、入多肽类结构类似物多肽类结构类似物Ro26-4550v与与IL2结合结合作为抑制细胞因子和受体结合的抑制剂作为抑制细胞因子和受体结合的抑制剂嵌入嵌入IL-2的疏水端的疏水端 结构改变结构改变Ro26-4550（2） 对蛋白质的激活作用对蛋白质的激活作用v蛋白酶、磷酸化酶通过翻译后修饰激活蛋白酶、磷酸化酶通过翻译后修饰激活v有机小分子有机小分子 激活剂激活剂蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质抑制抑制激活激活确定目标蛋白在生物表现型中是否必须确定目标蛋白在生物表现型中是否必须定量确定目标蛋白在生物表现型的影响定量确定目标蛋白在生物表现型的影响是否足够是否足够v表现型（表现型（phenotype） 具有特定具

36、有特定基因型基因型的个体，在一定环境条件下，的个体，在一定环境条件下，所表现出来的性状特征的总和。所表现出来的性状特征的总和。基因型基因型+环境环境 表现型表现型 基因型基因型+环境环境+突变突变 表现型表现型突变引入表型的变化突变引入表型的变化vIC （inhibitory concentration） 抑制剂浓度抑制剂浓度90-95% vAC10 激活剂浓度激活剂浓度10%v小分子激活剂小分子激活剂 调节蛋白水解酶、激酶、磷酸化酶和核酶的功能。调节蛋白水解酶、激酶、磷酸化酶和核酶的功能。 有机小分子对蛋白质激活作用包括四种主要作有机小分子对蛋白质激活作用包括四种主要作用途径。用途径。Mec

37、hanisms of small-molecule-induced enzyme activation. （1）小分子结合到蛋白质催化结构域的变构部位）小分子结合到蛋白质催化结构域的变构部位 蛋白质构象变化蛋白质构象变化 激活蛋白激活蛋白（2）小分子结合到蛋白质催化结构域的变构部位）小分子结合到蛋白质催化结构域的变构部位 翻译后修饰翻译后修饰激活激活（3）B1小分子结合到蛋白质调节亚基小分子结合到蛋白质调节亚基 间接激活蛋白质的催化域间接激活蛋白质的催化域（4）B2小分子结合到蛋白质调节亚基小分子结合到蛋白质调节亚基 蛋白质寡聚化蛋白质寡聚化葡萄糖激酶（葡萄糖激酶（GK） 葡萄糖进入细胞后首先发生的反应是磷酸化，葡萄糖进入细胞后首先发生的反应是磷酸化，磷酸化后葡萄糖不能自由通过细胞膜而逸出细胞。磷酸化后葡萄糖不能自由通过细胞膜而逸出细胞。催化此反应的是己糖激酶。催化此反应的是己糖激酶。 葡萄糖葡萄糖6磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖激酶（葡萄糖激酶（GK） GK存在于细胞核内存在于细胞核内 受受GK调节蛋白（调节蛋白（GKRP）限制）限制 GK与与GKRP结合受代谢物的影响结合受代谢物的影响高通量筛选高通量筛选