药用植物化学分类学考试版

药用植物化学分类学考试版 绪论 【植物化学分类学】以植物的化学成分为依据，以传统分类学为基础，对植物加以分类和记述，研究各类群间的亲缘关系，探讨植物界演化规律的一门学科。 【任务】(1)探索各植物类群所含的化学成分，包括主要成分和次要成分、活性成分以及有毒成分等等(2)探索化学成分在植物界的分布规律;各类化学成分在植物体的生理作用、积累动态、与外界环境的关系及生物合成途径(3)在以往研究的基础上，配合经典分类学和其他相关学科，从植物化学分类学的角度进一步阐述植物的分类和系统发育 【原因】为植物分类学服务，协助解决一些形态学和地理学无法解决的问题，揭示植物系统发育在分子水平上所反映出来的特有矛盾。同时也可以帮助人们去开发和利用植物资源，如药物新品种、新原料和新资源等。根据现知的理论“亲缘关系相近的植物类群具有相似的化学成分”等来预测某些化合物在植物界的分布，或有方向、有目的地在在某些类群中寻找新药源、新成分。 【发展】 1673年，Nehemian Grew(英)在其《植物学历史概念的建议》 1699年英国药师J.Petiver发了一篇关于植物药用特性的 1926年，苏联科学家伊万诺夫发表了“有机体物质进化的主要生化规律” (1)每一种植物在一定外界条件下，有制造具有本体特征性的各类物质的能力，这些物质就是它的生理化特性(2)每一个种与其在遗传上有联系的种，具有它们共同的生理化特性，亲缘关系越近，具有该种的共同性越多，反之则越少(3)在漫长历史过程中，当生存的外界条件改变时，植物的生理化特征也改变，这些变化是缓慢的，而往往是添加或改变一些基团(氧化、甲基化、乙基化和苯甲酰化等)(4)这些生理—化学特性的变化，标志着植物的演化路线和进程。 【逻辑思维和实验方法】。比较是分类的前提，分类是比较的结果，两者的关系是极为密切的。 【种】物种 基本单位 (1)从传统分类学角度分为 变种、亚种和变型 (2)从化学分类学角度分为 化学变种、化学亚种和化学(变)型或化学宗 【化学变型】可能是由遗传因子产生的多态性现象，也可能是由于地理—生态因子的形成。如:【水菖蒲】根茎中含油量和油中成分与细胞染色体数目有关:二倍体芳香油中无β-细辛醚;三倍体含20,30%β-细辛醚和顺-甲异丁香油酚混合物，四倍体β-细辛醚比三倍体高2倍。【一叶萩】:生长在东北三省、苏、皖、浙、鄂的一叶萩含有左旋一叶萩碱，生长在北京近郊县多为右旋一叶萩碱，承德附近6个县一叶萩碱具有左右两种旋光性。 化学成分概论 根据代谢过程分类:【一次成分(初生代谢产物)】是指植物在生命过程中，获得能量的代谢过程所产生的最基本的、共有的一些成分，这些成分是营养植物有机体的，也是产生二次成分的基础物质。【二次成分(次生代谢产物)】是一次成分进一步代谢的产物。【异常二次成分】是指植物体受外界刺激或伤害(包括物理的、化学的或生物的)的情况下所产生的，在正常情况下没有的一些物质或在正常条件下虽有生成，但量少。 【特征性化学成分】是指植物化学成分中具有分类学或系统学意义的成分。 【特点】:(1)特征性化学成分是稳定的，因其受基因所支配;一些多变的、不稳定的化合物，经常不是或不宜作为特征性成分。一个类群的特征性成分往往不止一种，而是特征性成分组，如榆科植物种子油脂的脂肪酸有特征性，叶子中黄酮化合物也具有特征性，而且是平行的特征成分以“组”的形式存在;(2)特征性化学成分有专属性(3)特征性化学成分有间断性与局限性(4)性状的整体性和差异的相关性 【原始与进步】的衡量标志 (1)从生物合成途径的先后去衡量:居先者为原始，在后者为进步(2)从分子结构复杂程度去衡量:简单者为原始，复杂者为进步(3)从化学成分在个体发育产生的先后去衡量:前期产生或积累的成分为原始， 后期产生或积累的为进步(4)从化学成分在植物界的分布去衡量:分布于原始类群的为原始，分布于进化类群的可认为进步(5)从地理分布的角度:分布区始生中心植物含有的特有成分为原始，分布区边缘植物含有的成分为进步; 【氨基酸】所有植物体都含有氨基酸，其中不少是药用活性成分，如藻类植物海人草中的驱蛔成分海人草酸，菌类植物蘑菇中的杀蝇成分口蘑氨酸，种子植物使君子种仁中的驱蛔成分使君子氨酸和南瓜种子驱虫成分南瓜子氨酸，桑寄生、蔓荆子含有降压、降低血脂作用的γ-氨基酸，以及豆科植物藜豆属含有治疗帕金森氏病的左旋多巴等均属氨基酸类。 【生物碱类】 1.苯胺组生物碱(大麦芽生物碱和麻黄碱) 2.简单异喹啉组(分布于仙人掌属、藜科、豆科、罂粟科、香材树科) 3.苄基异喹啉组(分布于番荔枝科、小蘗科、大戟科、莲叶桐科、樟科、木兰科、防己科、睡莲科、罂粟科、毛茛科、芸香科) 4.双苄基异喹啉组(分布于番荔枝科、伞形科、马兜铃科、小蘗科、黄杨科、莲叶桐科、樟科、木兰科、防己科、香材树科、睡莲科、毛茛科、鼠李科) 5.阿扑芬组(分布于番荔枝科、马兜铃科、小蘗科、大戟科、樟科、防己科、香材树科、睡莲科、罂粟科、毛茛科、鼠李科、芸香科、山矾科) 6.吗啡组(分布于大戟科、樟科、马钱科、防己科、桑科、罂粟科) 7.吡咯里西啶组(分布于菊科、紫草科、藜科、豆科、兰科、禾本科、红树科、檀香科、山榄科) 莨菪烷组(莨菪烷又称托哌烷。分布于狸藻科的狸藻属，大约10种存在古柯科。大戟科、十字花科、红8. 树科、菊科都含有1至数种。) 【糖和甙类】 菊淀粉;又称菊糖，菊科、桔梗科、花荵科、紫草科。 粘液质:车前种子，白及块茎，石花菜含琼脂，玉竹根茎含黏液质。百合科、天南星科和锦葵科植物多含粘液质。 氰甙:蔷薇科，毛茛科，亚麻科，忍冬科，菊科，禾本科，大戟科。(蚕豆竹要煮，苦杏仁甙，笋) 硫甙:十字花科，油菜榨油后的油菜粕中含有大量的硫甙，做饲料会使动物甲状腺肿大。 吲哚甙:蓼蓝，白菘蓝，大青。 【酚类及黄酮类】 间苯三酚:某些蕨类特种成分。鳞毛蕨属植物的根状茎 【苯丙基类化合物】 【香豆素】 分类:简单、呋喃(线型和角型)、吡喃、其他 分布:芸香科、瑞香科、木犀科、豆科、菊科、堇菜科、大戟科、伞形科 【木脂类】 例子:1—鬼臼毒素、五味子素 【茋类】 主要化学成分:白藜芦醇、欧松茋 常见药用植物:掌叶大黄、药用大黄等含有大黄素和大黄酸，有泻下作用，为药用大黄群;圆叶大黄、波叶大黄等不含大黄素和大黄酸，而含有茋，无泻下作用，为非药用大黄群，这些化学性状可作为药材鉴定的依据。 云杉新甙还存在于何首乌、虎杖中，有降血脂及降谷丙转氨酸酶(GPT)作用。 在桃金娘科桉属多种植物中，也含有resveratrol和芸香新甙，而且是桉属下分类的化学特征。 松属的两个亚属:单维管束亚属及双维管束亚属，单维管束亚属含有欧松茋、黄酮和双氢黄酮、3,5二羟基联苯以及这些化合物的甲基衍生物;而双维管束亚属缺少这些。这主要是因为它缺少将茋还原为联苯及黄酮还原为双氢黄酮的酶系。 【鞣质】可水解鞣质、缩合鞣质、复合鞣质 【醌类化合物】 苯醌:最富含有苯醌的是紫金牛科、杜鹃花科与鹿蹄草科。 萘醌:代表化合物:柿醌、胡桃醌、紫草苏、紫草烷。分类:1,4-萘醌分布比较广泛，最富有的是紫草科、柿树科和蓝雪科等。 蒽醌:分类:药用大黄总蒽醌含有多种取代基的蒽醌，羟基分布两侧苯环上，以甙的形式存在，其甙元有大黄酚、大黄素、大黄酸。茜草科含有茜草素等，羟基分布在一侧苯环上。分布:茜草科、豆科、蓼科、大戟科、紫葳科等、 菲醌:丹参醌、落羽松酮 , #醌类的主要类型及分布主要科属如何进行化学分类 醌类分布广，但富有科分类:紫草科、茜草科、紫葳科、蓼科、胡桃科、鼠李科、百合科等。醌类的存在及生物合成路线都具有一定的分类学意义。 氢醌分布广泛，在紫薇科仅限于梨属和栘木衣属。 蒽醌化合物普遍含于蓝雪科的蓝雪族，但在该科的补血草族却缺，这是一个很妙的有无特征，以此区分这两个族。 -甲基胡桃醌与雪草醌是茅膏菜科的特征性化合物，而在Bibledaceae、Roridlaceae中却未见萘醌类化合物，7 这进一步证明茅膏菜科与后两科关系疏远。 有时单凭醌类化合物的有无来确定其关系亲疏是不够的，而应佐以其他方面的证据。 蓝雪科植物含有蓝雪醌，鹿蹄草科含有梅笠草灵，柿树科含有胡桃醌等。蓝雪醌、梅笠草灵醌、胡桃醌这三个化合物结构甚为近似。但是，蓝雪科的蓝雪醌和柿树科的胡桃醌都是有醋酸衍生来的，而鹿蹄草科的梅笠草灵是由甲基氢醌和甲戊二羟酸途径衍化而来。它们虽都具有同一类化合物，但生物合成路线不同。显然，蓝雪科与柿树科关系较密，而与鹿蹄草科较疏远。 【萜类化合物】 通式:CH) 单体:异戊二烯 58 环稀醚萜(主要分布) 主要分布比较进化的菊亚科，特别是玄参科(地黄)、茜草科、唇形科、龙胆科植物等; 倍半萜类 青蒿素(倍半萜过氧化物)——截疟，石斛(倍半萜生物碱)——石斛碱 双环二萜类——穿心莲内酯 三环二萜类——雷公藤素甲 四环二萜类——木黎芦毒素、甜叶菊苷(比蔗糖甜300倍)、冬凌草素(抗癌) 五环三萜类 A齐墩果烷型(甘草、柴胡)B熊果烷型(蒲公英、地榆)C羽扇豆烷型 四环三萜 A达玛烷型——人参皂苷 三萜皂苷及苷原分布:伞形科 五加科 毛茛科 桔梗科 石竹科 葫芦科 豆科 大戟科 其他三萜类——苦味素类(葫芦素、臭椿苦内酯) 三萜类化合物的分布及分布意义 三萜皂苷的分布有一定的规律性，由于结构多样，类别复杂，故已开始应用于分类学上，如中国科学院昆明植物所研究了人参属三萜成分和分类系统的关系，指出人参属可分为两个类群:1根状茎短而直立，根肉质，种子大;在化学成分上，含有的三萜皂苷以达玛烷型四环三萜为主，地理分布区狭小和间断分布。如人参、西洋参、三七等;2根状茎长、匍匐，肉质根不发达或无，种子小，化学成分上，以齐墩果烷型五环三萜为主，分布区广且连续，属于进化类群，如姜三七; 【甾体皂苷】 主要分布:大部分集中在单子叶植物的百合科、薯蓣科、龙舌兰科及姜科;双子叶植物仅在豆科、玄参科、蒺藜科、苦木科及茄科少数属种有分布 昆虫变态激素 最早发现在昆虫体内，属于内激素，包括蜕皮激素，如蜕皮酮、羟基蜕皮甾酮。如鸭跖草科的露水草，真蕨类(水龙骨属、荚果蕨属、蕨属、球子蕨属、耳蕨属及紫萁属) 强心苷(植物种属分布) 主要分布于夹竹桃科、十字花科、百合科、毛茛科、萝藦科、卫矛科、豆科、桑科、玄参科; 【脂类】——薏苡仁酯(抗癌活性) 【聚炔类】 聚炔类化合物在植物界分布有一定的规律，通常存在于被子植物的5个科即菊科(头状花亚科)、桔梗科、五加科、伞形科、海桐花科; 下篇 植物类群 【藻类植物】 藻类色素是藻类分类的重要依据，无论何种藻类，但都含有同化色素(叶绿素) 蓝藻门 蓝藻是自养，有的固氮作用。同化作用产物是肝糖类，由它可以转化为肝糖蛋白。蓝藻含的脂肪酸主要是饱和的或单烯酸。 杂色藻门褐藻纲 海带中含有海带氨酸及海带聚糖，许多海藻含有一定量的抗坏血酸，一般褐藻最高，绿藻次之，红藻最低。 红藻门 琼脂主要含琼脂糖和琼脂果胶。 【菌类植物】(含多糖、帖类、N类化合物--麦角碱)14.1.3真菌门的子囊菌纲麦角菌(侵入麦类植物子房而形成菌核)含多种氨基酸及胺类。冬虫夏草含有多种氨基酸，还含有脂肪、硬脂酸、不饱和脂肪酸等。担子菌纲的担子菌发现多种帖类及甾体类化合物。 【地衣类植物】地衣是菌、藻共生的复合有机体(酚、醌类成分)地衣酸是缩酚(羧)酸类化合物，地衣中制备石蕊是医疗鉴定病原细菌。 【苔藓植物门】分为苔纲(含有芪类、单贴、倍半萜)角台纲(芪烯、菲类化合物、缺少联苄)藓纲(不含芪类化合物) 【蕨类植物】 特殊成分:1黄酮类(双黄酮)2萜类及甾体化合物3生物碱(石杉科成分石杉碱甲)4酚类(间苯三酚类在鳞毛蕨属多有存在——丁酰基间苯三酚类) 【裸子植物】 红豆杉科——红豆杉(紫杉醇) 麻黄科——麻黄碱(特征成分)为苯胺类生物碱，为原生物碱 银杏科——总双黄酮(24%)秋季含量较高，春夏较低 ;银杏内酯(6%) 【被子植物】 【木兰目】为什么原始,1、形态特征:木兰目植物花的构造与原始裸子植物本内苏铁目的孢子叶球很相似2、化学成分:本目富含异喹啉型、阿普芬型生物碱，异喹啉型生物碱为原始类群中的化学成分，这些生物碱都是从苯丙氨酸途径衍生而来。 马兜铃科 【毛茛科】1、北美黄连亚科—北美黄连碱、小檗碱2、唐松草亚科—异喹啉类生物碱3、毛茛亚科—毛茛苷4、独叶草亚科 【榆科】榆亚科—翅果、胚劲直、子叶扁平、胚乳缺失、以癸酸为主饱和脂肪酸、黄酮醇类//朴亚科—核 果或坚果、胚弯曲、子叶折叠或旋卷、胚乳存在或否、以亚油酸为主的不饱和脂肪酸、黄酮碳苷 【芍药科】本科植物不含毛茛科的两种特征性成分:毛茛苷及木兰碱而是普遍含有芍药苷或牡丹酚苷 【牡丹芍药】区别1、形态:牡丹—灌木或亚灌木、花盘发达、革质或肉质。包裹心皮达1/3以上;芍药—多年生草本、花盘不发达、肉质、仅包裹心皮基部2、成分:牡丹—牡丹酚，少量芍药苷;芍药—芍药苷，少量牡丹酚 【豆科】黄酮类在豆科植物中，不仅类型齐全，而且分布有一定规律，如新黄酮几乎只分布在豆科;异黄酮也主要分布任豆科(莺尾科也含有);花色素3-鼠李糖苷是巢菜族特征性成分;黄酮醇(尤其是杨海酮)是豆科木本植物叶子的化学特征。豆科中所记载的橙酮类仅存在大豆幼苗、金合欢属及紫铆属中。花白素儿乎遍布于含羞草亚科和云实亚科.但很少出在蝶形花亚科。 【五加科和伞形科】 五加科:1，木本花部5基数子房下位，花盘生于子房底部，头状或伞形花序，有时组合成复合花序，核果或浆果，以皂苷和香豆素苷为特点，生物碱几乎不见，也缺少真正的鞣质 伞形科:1，草本，植物体含油管有特异芳香气，花各部5数，子房下位，2室，基部变粗成花柱基盘，覆于子房之上，伞形或复伞形花序，双选果，具油管，萜类和挥发油，香豆素及黄酮等，聚炔类及脂肪酸，具有分类学意义，缺乏真正鞣质 【唇形科】1、筋骨草亚科——昆虫变态激素2、黄芩亚科——黄酮累化合物3、熏衣草亚科——挥发油及三帖类4、野芝麻亚科——类型多样成分复杂5、保亭花亚科6、锥花亚科 【百合目】1、秋水仙科——多种生物碱(秋水仙碱)2、百合科海葱亚科——强心苷和白屈菜酸、百合亚科——甘油醇苷(百合属)、异甾生物碱和甾体生物碱(贝母属)3、葱科——含硫氨基酸、大蒜素、葫蒜 、萱草科——含醌类化合物5、日光兰科——甾体皂苷6、天门冬科——甾体皂苷及强心苷7、鸢尾科素4 ——异黄酮和口山酮 【菝葜目】薯蓣科——薯蓣皂苷元 【兰目】兰科——生物碱、氐类 名词解释 植物化学分类学:是以植物的化学成分为依据，以传统分类学为基础，对植物加以分类和标记，研究各类群间的亲缘关系，探讨植物界演变规律的一门科学; 真生物碱:来源于氨基酸，即具有从氨基酸或生物胺衍生而来的含N杂环母核，生物胺由氨基酸脱羧产生 原生物碱:由氨基酸派生，但N原子不在环内，在侧链上，它可能是真生物碱的前体如麻黄碱、莫斯卡林、大麦胺、山羊豆碱及秋水仙素等; 伪生物碱:从其化学性质及结构上看属于生物碱，但由于它们不是来源于氨基酸，而是由萜烯类、C或21C甾体、脂肪酸，烟酸或嘌呤等衍生而来故称伪生物碱; 27 【一次成分(初生代谢产物)】是指植物在生命过程中，获得能量的代谢过程所产生的最基本的、共有的一些成分，这些成分是营养植物有机体的，也是产生二次成分的基础物质。 二次成分(次生代谢产物)】是一次成分进一步代谢的产物，它们是一些经过降解或合成产生的无明显用【 途的化合物，目前多认为是末端产物，包括生物碱、萜类、黄酮、香豆素、皂甙等。 【异常二次成分】是指植物体受外界刺激或伤害(包括物理的、化学的或生物的)的情况下所产生的，在正常情况下没有的一些物质或在正常条件下虽有生成，但量少。 【特征性化学成分】是指植物化学成分中具有分类学或系统学意义的成分。