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次生代謝產物2



1.1.3次生代謝產物基本生物合成途徑7



1.2生物合成基本要素10



1.2.1小分子前體10



1.2.2生物能13



1.2.3還原力14



1.2.4酶的種類15



1.3生物合成基本反應類型23



1.3.1C—C共價鍵的斷裂與生成23



1.3.2基團轉移反應24



1.3.3重排及烴化反應28



1.3.4氧化還原反應30



1.4生物合成基本調控原理32



1.4.1生物固有的調控機制32



1.4.2人工干預生物合成的作用原理37



參考文獻41



第2章 次生代謝產物生物合成研究方法/43



2.1研究生物合成途徑的一般方法43



2.1.1前體飼喂法43



2.1.2無細胞體繫酶法44



2.1.3同位素示蹤法45



2.1.4誘導劑或抑制劑添加法46



2.1.5突變株法46



2.1.6基於分子生物學的研究方法47



2.2研究次生代謝調控的一般方法50



2.2.1轉錄水平調控方法50



2.2.2翻譯水平調控方法51



2.3基於網絡的繫統生物學研究方法53



2.3.1基因組學方法54



2.3.2轉錄組學方法54



2.3.3蛋白質組學方法54



2.3.4代謝組學方法55



2.3.5基於網絡的代謝途徑分析方法57



2.4基於次生代謝產物的分析方法58



2.4.1目標代謝物分析法58



2.4.2代謝輪廓法59



參考文獻60



第3章 次生代謝產物生物合成途徑/63



3.1生物堿63



3.1.1生物堿定義,分布與分類63



3.1.2生物堿生物合成途徑64



3.1.3長春花生物堿生物合成分子生物學研究概述72



3.2萜類75



3.2.1萜類分布與分類75



3.2.2萜類生物合成途徑76



3.2.3萜類生物合成分子生物學研究概述82



3.3黃酮類85



3.3.1黃酮類分布與分類85



3.3.2黃酮類生物合成途徑86



3.3.3黃酮類生物合成分子生物學研究概述88



3.4香豆素與木脂素90



3.4.1香豆素與木脂素結構類型和分布90



3.4.2香豆素與木脂素生物合成途徑92



3.5蒽醌類94



3.5.1蒽醌類分布,結構類型與分類94



3.5.2蒽醌類物質合成途徑95



3.5.3蒽醌生物合成分子生物學概述96



3.6皂苷類98



3.6.1皂苷類結構類型,分類及分布98



3.6.2植物皂苷生物合成分子生物學概述100



3.7聚酮類101



3.7.1源於聚酮途徑的次生代謝產物101



3.7.2聚酮類生物合成途徑102



3.7.3聚酮的模塊化生物合成及多酶復合物105



3.8β-內酰胺類107



3.8.1β-內酰胺類抗生素化學結構概要107



3.8.2β-內酰胺類生物合成途徑108



3.8.3β-內酰胺類生物合成途徑中的相關酶類108



3.9氨基糖苷類生物合成途徑111



3.10非核糖體途徑多肽類112



3.10.1非核糖體途徑多肽類的存在與應用概述112



3.10.2NRPs生物合成機制113



3.10.3NRPSs模塊化合成的結構域114



參考文獻116



第4章 植物次生代謝產物生物合成調控原理及應用/117



4.1植物次生代謝產物概述117



4.2植物次生代謝產物生物合成調控118



4.2.1植物次生代謝調控特點118



4.2.2個體水平的調控及應用119



4.2.3細胞水平的調控及應用121



4.2.4分子水平的調控及應用126



4.3植物次生代謝產物的藥源途徑128



4.3.1藥用植物人工種植128



4.3.2化學全合成與半合成130



4.3.3植物細胞大規模培養130



4.3.4毛狀根培養137



4.3.5植物內生真菌138



4.4植物次生代謝產物合成調控原理舉例141



4.4.1紫杉醇生物合成的代謝調控141



4.4.2人參皂苷生物合成的代謝調控145



參考文獻149



第5章 微生物次生代謝產物合成調控原理及應用/152



5.1微生物次生代謝產物及其生物合成特點152



5.1.1微生物次生代謝產物概述152



5.1.2微生物次生代謝的特點160



5.2微生物合成次生代謝產物的調控原理162



5.2.1微生物次生代謝酶的調控163



5.2.2分解代謝物對次生代謝的調節167



5.2.3環境因子對次生代謝的調控171



5.2.4基於代謝網絡的次生代謝調控176



5.3微生物次生代謝產物合成調控策略180



5.3.1基於目標次生代謝產物生理作用的調控策略180



5.3.2 基於目標次生代謝產物合成代謝網絡的調控策略181



5.3.3優化微生物細胞環境的調控策略，促進目標次生代謝產物合成184



5.4微生物次生代謝產物生物合成調控應用187



5.4.1超表達紫杉醇合成關鍵酶基因，促進紫杉醇合成187



5.4.2 構築新的合成途徑，促進ARA和EPA油脂合成192



5.4.3優化控制紅法夫酵母培養基，促進蝦青素產物大量積累194



參考文獻200



第6章 代謝網絡調控研究方法及應用/203



6.1代謝網絡的概念203



6.1.1代謝網絡的基本屬性203



6.1.2代謝網絡結構與層次204



6.2代謝網絡的定量分析206



6.2.1代謝物流分析207



6.2.2代謝控制分析210



6.2.3生化繫統理論211



6.2.4代謝網絡優化212



6.3代謝網絡調控在次生代謝研究中的應用214



6.3.1代謝網絡調控研究的意義214



6.3.2植物次生代謝網絡與環境脅迫219



6.3.3調控實例——青蒿素生物合成代謝網絡及其環境因子的研究223



6.3.4網絡調控在微生物代謝工程研究中的應用227



6.3.5復雜代謝網絡調控實例230



參考文獻232



第7章 次生代謝產物生物合成研究新進展/234



7.1代謝工程及其在次生代謝產物生物合成中的應用進展234



7.1.1代謝工程概念234



7.1.2聚酮類化合物代謝工程進展235



7.1.3黃酮類化合物代謝工程進展237



7.1.4萜類化合物代謝工程進展238



7.2合成生物學及其在次生代謝產物生物合成中的應用242



7.2.1合成生物學概念242



7.2.2合成生物學研究思路243



7.2.3合成生物學在次生代謝產物合成中的應用前景244



參考文獻247