⑴ 動植物對有機物如何利用
動植物都需要氧化分解有機物從中獲取能量維持新陳代謝
通過有氧呼吸和無氧呼吸
生物有機化學作為有機化學向生命科學滲透過程中形成的一個新的學科分支,近20年來取
得了令人矚目的迅速發展。生物有機化學的研究幾乎涉及到生命科學的所有前沿領域,已經成
為現代生命科學研究中的重要組成部分。同時生物有機化學的研究成果,又極大地豐富和發展
了傳統的有機化學。例如,抗體酶的發現,不僅令人信服地證明了有機化學反應過渡狀態理論的
正確性,而且為有機合成提供了新的概念和途徑。 1 現代生物技術在中葯化學成分產生途徑研究中的應用
中葯化學成分大多是葯用植物在生長時期進行的一系列新陳代謝過程中形成和積累的,絕大部分是代謝次生產物,它們的產生往往有幾種到幾十種酶的參與,合成途徑非常復雜。中葯化學成分產生途徑的研究要藉助於酶工程、基因工程等現代生物技術來研究中葯化學成分生物合成途徑。研究中葯化學成分的生物合成途徑不僅可以有助於這些化學成分的仿生合成,而且還可以人為地對這些化學成分的合成進行生物調控,有利於定向合成所需要的化學成分,是整個中葯化學研究的基礎。國際上這方面的研究已經逐步深入。Heide等在遼寧紫草的細胞培養中,研究了與紫草寧生物合成相關的酶類,初步確定了紫草寧生物合成的關鍵酶是對羥基苯甲酸氂牛兒基轉移酶(P-hydroxyben-zoate geranytransferase)[3]。Okada等[4]分離出了某種黃連細胞中的編碼(S)?菜那廡¢藜鈦躉?酶的基因,並進行序列分析。國內這方面的研究起步較晚,但也取得一些成果。中國科學院植物研究所葉和春研究員課題組已克隆出青蒿素生物合成途徑中四個關鍵酶基因,構建了不同啟動子下的Cad和PP基因植物表達載體,通過液氮凍融法等技術建立了二元載體系統[5]。利用基因技術研究紅豆杉屬植物中抗癌化合物紫杉醇產生途徑中關鍵酶 環化酶已經取得應用。吲哚生物鹼合成過程的關鍵酶異胡豆苷合成酶(SSS),它催化次番木鱉苷和色胺縮合反應生成異胡豆苷。在萜類化合物(如倍半萜合成酶和二萜合成酶)和苯丙基類化合物(如查耳酮合成酶)的基因工程研究也取得了一定的進展。
2 現代生物技術在中葯化學反應中的應用
中葯化學反應非常復雜,廣泛存在於葯用動植物的生長採收階段、炮製加工、中葯制劑、臨床調劑煎煮等中葯產業的各個環節。中葯化學研究的很重要方面就是研究其化學反應。現代生物技術在此方面的應用,給中葯化學反應的研究開辟一條捷徑。
2.1 羥基化反應羥基化發應是中葯化學反應的一個重要類型,在中葯化學成分生物合成途徑中的乙酸 丙二酸途徑(acetate-malonate pathway ,AA-MA途徑 )和甲戊二羥酸途徑(mevalonic acid pathway, MVA途徑)中都存在羥基化反應。傳統羥基化反應需要大量的反應步驟和催化劑,過程復雜,大規模生產成本高。現在利用現代生物技術,就可以避免上述問題。通過培養具有部位特異和立體特異性羥基化烯丙位C=C雙鍵的能力以及區別底物的不同對映體並選擇性地對其中之一進行羥基化的能力的植物細胞培養物,在分子中的不同部位進行立體選擇性氧化反應轉化外源底物,從而實現羥基化。例如長春花(Catharanthus roseus)的細胞懸浮培養物可將香葉醇、橙花醇以及左旋和右旋香芹酮通過其戊基側鏈羥基化為一系列的單羥基化異構體,再轉化為抗真菌代謝物5,3羥基新二羥基香芹醇[6]。
⑶ 人類尿中的有機物直接能被植物利用嗎它要經過什麼生物的分解才能被利用
土壤內含有鬆散的顆粒、各種有機物、水以及溶於水的各種無機物和空氣,有利於微生物的生存,因此是微生物適宜生長和繁殖的基地。土壤微生物主要聚集在表土層中,它們多以微菌落的形式分布在土壤顆粒和有機物表面及植物根際。土壤中存在許多不同功能的微生物類群.
例如,好氧性微生物多生活於土壤表層,並能適應較高濃度的有機養料;而在土壤底層則有較多的好氧、厭氧和兼性厭氧微生物。土壤細菌以異養型為主,這些細菌在1
g土中的總菌數一般可達10的6次方~10的9次方個,生物量超過全部土壤微生物總量的1/4。所以,細菌是土壤微生物中數量最大、功能最多樣的類群。真菌主要分布在土壤表面的枯枝落葉層和表土層中,在土壤形成和肥力提高過程中起重要作用。
微生物通過分泌細胞外酶,把底物分解為簡單的分子,然後再吸收。細菌通過細胞表面吸收營養物質。真菌可以長出菌絲,穿入難以處理的待分解資源。甚至用一般的酶難以分解的纖維素,真菌菌絲體也能分開其弱的氫鍵。大多數真菌具有分解木質素和纖維素的酶,它們能分解植物性有機物;而細菌中只有少數具有此能力,但在缺氧和一些極端環境中只有細菌起分解作用。所以細菌和真菌在一起,就能利用自然界絕大多數有機物和許多人工合成的有機物。