次生代谢产物生物合成：原理与应用

　　全书共分为7章，包括生物合成基本原理，次生代谢产物生物合成研究方法，次生代谢产物生物合成途径，植物次生代谢产物生物合成调控原理及应用，微生物次生代谢产物生物合成调控原理及应用，代谢网络调控研究方法及应用，次生代谢产物生物合成研究新进展。本书可作为从事教学、科研及生产技术人员的参考书，也适用于生物化工、生物制药、生物工程、生物技术、药学及相关专业的学生使用。

　　余龙江，华中科技大学生命科学与技术学院，教授。教育部高校生物工程与生物技术专业教学指导分委会委员。国家科技部生物医药领域中小企业科技创新基金评审专家，教育部科技奖励和科技成果鉴定评审专家，科技部农业科技成果转化项目评审专家。研究方向：资源生物学与生物技术，即通过重要生物资源的系统基础研究及其应用关键技术攻关，实现其在医药食品、生物化工及环保等领域的应用，重点致力于生物资源的筛选、选育、评价、保护和科学利用方面的基础性和关键性问题的研究与应用，突破重大问题及关键技术，实现系列重要生物产品的低成本绿色制造。作为课程负责人，先后建设并承担了多门本科生和研究生课程，目前，有两门课程分别建成省级和国家 级精品课程。在课程教学中，不断将学科发展和自己科研成果融入教学中，及时更新电子教案，运用大量图片和实物等，教案简洁、生动，教学内容新、信息量大，突出地采用了探究式教学方法，显著提高了教学效果和质量。课堂上，他始终充满激情，对待学生既有热情又有耐性，所授课程深受学生欢迎。2008年被评为华中科技大学教学名师，2010年获宝钢教育基金优 秀教师奖、湖北高校名师、华中科技大学“立德树人奖”。

第1章 生物合成基本原理/11.1基本概念11.1.1生物合成概念11.1.2次生代谢产物21.1.3次生代谢产物基本生物合成途径71.2生物合成基本要素101.2.1小分子前体101.2.2生物能131.2.3还原力141.2.4酶的种类151.3生物合成基本反应类型231.3.1C—C共价键的断裂与生成231.3.2基团转移反应241.3.3重排及烃化反应281.3.4氧化还原反应301.4生物合成基本调控原理321.4.1生物固有的调控机制321.4.2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/432.1研究生物合成途径的一般方法432.1.1前体饲喂法432.1.2无细胞体系酶法442.1.3同位素示踪法452.1.4诱导剂或抑制剂添加法462.1.5突变株法462.1.6基于分子生物学的研究方法472.2研究次生代谢调控的一般方法502.2.1转录水平调控方法502.2.2翻译水平调控方法512.3基于网络的系统生物学研究方法532.3.1基因组学方法542.3.2转录组学方法542.3.3蛋白质组学方法542.3.4代谢组学方法552.3.5基于网络的代谢途径分析方法572.4基于次生代谢产物的分析方法582.4.1目标代谢物分析法582.4.2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/633.1生物碱633.1.1生物碱定义、分布与分类633.1.2生物碱生物合成途径643.1.3长春花生物碱生物合成分子生物学研究概述723.2萜类753.2.1萜类分布与分类753.2.2萜类生物合成途径763.2.3萜类生物合成分子生物学研究概述823.3黄酮类853.3.1黄酮类分布与分类853.3.2黄酮类生物合成途径863.3.3黄酮类生物合成分子生物学研究概述883.4香豆素与木脂素903.4.1香豆素与木脂素结构类型和分布903.4.2香豆素与木脂素生物合成途径923.5蒽醌类943.5.1蒽醌类分布、结构类型与分类943.5.2蒽醌类物质合成途径953.5.3蒽醌生物合成分子生物学概述963.6皂苷类983.6.1皂苷类结构类型、分类及分布983.6.2植物皂苷生物合成分子生物学概述1003.7聚酮类1013.7.1源于聚酮途径的次生代谢产物1013.7.2聚酮类生物合成途径1023.7.3聚酮的模块化生物合成及多酶复合物1053.8β-内酰胺类1073.8.1β-内酰胺类抗生素化学结构概要1073.8.2β-内酰胺类生物合成途径1083.8.3β-内酰胺类生物合成途径中的相关酶类1083.9氨基糖苷类生物合成途径1113.10非核糖体途径多肽类1123.10.1非核糖体途径多肽类的存在与应用概述1123.10.2NRPs生物合成机制1133.10.3NRPSs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/1174.1植物次生代谢产物概述1174.2植物次生代谢产物生物合成调控1184.2.1植物次生代谢调控特点1184.2.2个体水平的调控及应用1194.2.3细胞水平的调控及应用1214.2.4分子水平的调控及应用1264.3植物次生代谢产物的药源途径1284.3.1药用植物人工种植1284.3.2化学全合成与半合成1304.3.3植物细胞大规模培养1304.3.4毛状根培养1374.3.5植物内生真菌1384.4植物次生代谢产物合成调控原理举例1414.4.1紫杉醇生物合成的代谢调控1414.4.2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/1525.1微生物次生代谢产物及其生物合成特点1525.1.1微生物次生代谢产物概述1525.1.2微生物次生代谢的特点1605.2微生物合成次生代谢产物的调控原理1625.2.1微生物次生代谢酶的调控1635.2.2分解代谢物对次生代谢的调节1675.2.3环境因子对次生代谢的调控1715.2.4基于代谢网络的次生代谢调控1765.3微生物次生代谢产物合成调控策略1805.3.1基于目标次生代谢产物生理作用的调控策略1805.3.2 基于目标次生代谢产物合成代谢网络的调控策略1815.3.3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1845.4微生物次生代谢产物生物合成调控应用1875.4.1超表达紫杉醇合成关键酶基因，促进紫杉醇合成1875.4.2 构筑新的合成途径，促进ARA和EPA油脂合成1925.4.3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/2036.1代谢网络的概念2036.1.1代谢网络的基本属性2036.1.2代谢网络结构与层次2046.2代谢网络的定量分析2066.2.1代谢物流分析2076.2.2代谢控制分析2106.2.3生化系统理论2116.2.4代谢网络优化2126.3代谢网络调控在次生代谢研究中的应用2146.3.1代谢网络调控研究的意义2146.3.2植物次生代谢网络与环境胁迫2196.3.3调控实例——青蒿素生物合成代谢网络及其环境因子的研究2236.3.4网络调控在微生物代谢工程研究中的应用2276.3.5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/2347.1代谢工程及其在次生代谢产物生物合成中的应用进展2347.1.1代谢工程概念2347.1.2聚酮类化合物代谢工程进展2357.1.3黄酮类化合物代谢工程进展2377.1.4萜类化合物代谢工程进展2387.2合成生物学及其在次生代谢产物生物合成中的应用2427.2.1合成生物学概念2427.2.2合成生物学研究思路2437.2.3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