第二章 茶树次级代谢 第一节 茶树次级代谢的特点、主要途径及调节 n n次级代谢特点次级代谢特点1）初级代谢初级代谢 primary metabolism: 蛋白质、蛋白质、脂肪、核酸、碳水化合物等是植物生命脂肪、核酸、碳水化合物等是植物生命活动不可缺少的物质，为生物体的生存、活动不可缺少的物质，为生物体的生存、生长、发育、繁殖提供能源和中间产物，生长、发育、繁殖提供能源和中间产物，这类物质代谢我们称之为初级代谢或一这类物质代谢我们称之为初级代谢或一级代谢 2））次级代谢次级代谢 secondary metabolism: 植物在长植物在长期进化过程中，在特定的条件下，以一些重期进化过程中，在特定的条件下，以一些重要的初级代谢产物为前体，经过一些不同的要的初级代谢产物为前体，经过一些不同的代谢过程，产生一些对维持植物生长发育起代谢过程，产生一些对维持植物生长发育起着一定作用的化合物，如生物碱、黄酮、芳着一定作用的化合物，如生物碱、黄酮、芳香物质等，合成这些化合物的过程称之为次香物质等，合成这些化合物的过程称之为次级代谢 由次级代谢产生的物质称为次生物质或由次级代谢产生的物质称为次生物质或次生代谢产物。
次生代谢产物 3 3））植物次级代谢的作用植物次级代谢的作用 : : 植物次级代谢对于植物次级代谢对于植物整个生命活动具有重要意义植物整个生命活动具有重要意义 协调植物与周围环境的相互作用，如协调植物与周围环境的相互作用，如植物与昆虫、植物与微生物以及植物之间的植物与昆虫、植物与微生物以及植物之间的相互作用相互作用 有助于植物繁殖，如可以吸引其它动有助于植物繁殖，如可以吸引其它动物来授粉物来授粉 植物次级代谢产物是决定人类食物质植物次级代谢产物是决定人类食物质量的重要方面，如味觉、颜色、气味等而量的重要方面，如味觉、颜色、气味等而且植物色素能体现植物和花的多样性且植物色素能体现植物和花的多样性 §初级代谢和次级代谢的关系及代谢的初级代谢和次级代谢的关系及代谢的主要途径主要途径 n n在高等植物中，次级代谢的主要系统是从在高等植物中，次级代谢的主要系统是从糖糖酵解系统酵解系统(EMP)，，磷酸戊糖循环磷酸戊糖循环（（PPP or HMP)，，柠檬酸循环柠檬酸循环(TCA)等初级代谢的中等初级代谢的中间产物派生出来的三个途径间产物派生出来的三个途径莽草酸途径、甲莽草酸途径、甲瓦龙酸途径、多酮化途径，瓦龙酸途径、多酮化途径，借助这借助这3个合成个合成途径和氨基酸合成途径相结合生成生物碱、途径和氨基酸合成途径相结合生成生物碱、萜烯、黄酮类等次级代谢产物。
萜烯、黄酮类等次级代谢产物 初初级级代代谢谢和和次次级级代代谢谢的的关关系系 1）初级代谢对次级代谢的调节）初级代谢对次级代谢的调节 初级代谢的许多重要中间产物是次级初级代谢的许多重要中间产物是次级代谢的始点，因而可通过调控初级代谢代谢的始点，因而可通过调控初级代谢而增加次级代谢的产量和各种次级代谢而增加次级代谢的产量和各种次级代谢的比例 当盐酸乙胺添加到培养基中，在茶当盐酸乙胺添加到培养基中，在茶树愈伤组织中的氨基酸的积累大大提高，树愈伤组织中的氨基酸的积累大大提高，而多酚类、咖啡碱积累则下降而多酚类、咖啡碱积累则下降§次级代谢的调节次级代谢的调节 2）次级代谢的酶促调节）次级代谢的酶促调节 在高等植物中，多酚类化合物的合在高等植物中，多酚类化合物的合成是由莽草酸途径合成芳香族氨基酸后成是由莽草酸途径合成芳香族氨基酸后进一步合成的而在这其中苯丙氨酸裂进一步合成的而在这其中苯丙氨酸裂解酶（解酶（PAL，，phenylalanine ammonialyase)起着重要的作用如茶树起着重要的作用如茶树新梢中的新梢中的PAL以芽最高，按第一叶、第以芽最高，按第一叶、第二叶、嫩茎的顺序递减，随叶片的成熟二叶、嫩茎的顺序递减，随叶片的成熟与老化而降低，多酚类则也随着叶片老与老化而降低，多酚类则也随着叶片老化而下降。
化而下降 3）环境因素对次级代谢的调节）环境因素对次级代谢的调节 和初级代谢相类似，在一定限度范围和初级代谢相类似，在一定限度范围内，高等植物的次级代谢受环境因素的内，高等植物的次级代谢受环境因素的影响和调节如激素、光照、温度、肥影响和调节如激素、光照、温度、肥料等都会对次级代谢起着调节作用料等都会对次级代谢起着调节作用 第二节 茶树中的生物碱代谢1 1、茶树体内咖啡碱的分布、茶树体内咖啡碱的分布2 2、茶树体内咖啡碱的生物合成、茶树体内咖啡碱的生物合成•咖啡碱生物合成部位咖啡碱生物合成部位•咖啡碱生物合成中嘌呤环的来源及嘌呤环的咖啡碱生物合成中嘌呤环的来源及嘌呤环的甲基化甲基化 （嘌呤环的直接生物合成；核酸降解；嘌（嘌呤环的直接生物合成；核酸降解；嘌呤甲基化）呤甲基化）•嘌呤合成代谢与咖啡碱的生物合成途径嘌呤合成代谢与咖啡碱的生物合成途径•咖啡碱生物合成中重要的酶咖啡碱生物合成中重要的酶3 3、茶树体内咖啡碱的分解、茶树体内咖啡碱的分解 n n茶树中的生物碱以嘌呤碱为主，而嘌呤碱中茶树中的生物碱以嘌呤碱为主，而嘌呤碱中又以咖啡碱为主体成分又以咖啡碱为主体成分。
n n咖啡碱为茶树的特征性成分之一咖啡碱为茶树的特征性成分之一 一、茶树体内咖啡碱的分布n n茶茶树树体体内内咖咖啡啡碱碱是是从从茶茶籽籽萌萌发发开开始始形形成成，，此此后后就就一一直直参参加加茶茶树树体体内内的的代代谢谢活活动动，，并并贯贯穿穿与与生生命命活活动动的的始始终终咖咖啡啡碱碱广广泛泛地地分分布布在在茶茶树树体体内内但但各各部部位位的的含含量量，，差差异异很很大大除除种种子子外外，，其其它它各各部部位位均均含含有有咖咖啡啡碱碱并并比比较较集集中中地地分分布布在在新新梢梢部部位位，，以以叶叶部部最最多多，，茎茎梗梗中中较少，花果中更少较少，花果中更少 n n咖啡碱是比较集中地分布在新梢部位，但新咖啡碱是比较集中地分布在新梢部位，但新梢中各部位的含量又不相同以嫩的芽叶含梢中各部位的含量又不相同以嫩的芽叶含量最多，老叶最少说明咖啡碱在新梢中的量最多，老叶最少说明咖啡碱在新梢中的含量是随芽叶的老化而减少，因此咖啡碱能含量是随芽叶的老化而减少，因此咖啡碱能作为茶叶老嫩度的标志成分之一作为茶叶老嫩度的标志成分之一 n n茶树新梢中咖啡碱的生成量还随品种、茶树新梢中咖啡碱的生成量还随品种、气候、栽培条件的不同而有变化。
在不气候、栽培条件的不同而有变化在不同品种中，云南大种常比一般品种咖啡同品种中，云南大种常比一般品种咖啡碱含量高在不同季节中，夏茶常比春碱含量高在不同季节中，夏茶常比春茶和秋茶含量高在不同栽培条件中，茶和秋茶含量高在不同栽培条件中，遮阴和施肥的，常比露天和不施肥的含遮阴和施肥的，常比露天和不施肥的含量高这些生育中的量高这些生育中的 动态变化，都是茶动态变化，都是茶树体内咖啡碱因代谢受不同环境条件影树体内咖啡碱因代谢受不同环境条件影响，从而导致不同条件下咖啡碱的含量响，从而导致不同条件下咖啡碱的含量的差异 二、茶树体内咖啡碱的生物合成二、茶树体内咖啡碱的生物合成 n咖啡碱生物合成部位咖啡碱生物合成部位 研究表明，研究表明，咖啡碱是在茶树幼嫩叶咖啡碱是在茶树幼嫩叶片中进行生物合成的片中进行生物合成的，而在茎、根与子，而在茎、根与子叶中合成能力能低甚至没有而茶花中叶中合成能力能低甚至没有而茶花中亦能合成咖啡碱亦能合成咖啡碱 细胞中的细胞中的合成部位则是在叶绿体合成部位则是在叶绿体中在叶绿体中含有咖啡碱生物合成所需的在叶绿体中含有咖啡碱生物合成所需的酶类。
酶类 n咖啡碱生物合成中嘌呤环的来源及嘌呤咖啡碱生物合成中嘌呤环的来源及嘌呤环的甲基化环的甲基化 咖啡碱的结构特点是黄嘌呤，在咖啡碱的结构特点是黄嘌呤，在1，，3，，7位置的位置的N上连接上连接3个甲基，生物合成中，一个甲基，生物合成中，一需要嘌呤环的来源，二需要甲基供体需要嘌呤环的来源，二需要甲基供体 茶树中咖啡碱生物合成的嘌呤环，既可茶树中咖啡碱生物合成的嘌呤环，既可来自甘氨酸、谷酰胺、甲酸盐和来自甘氨酸、谷酰胺、甲酸盐和CO2的直接的直接合成，又可来自核酸代谢的核苷酸代谢库中合成，又可来自核酸代谢的核苷酸代谢库中的嘌呤，其中核苷酸库中腺嘌呤是咖啡碱合的嘌呤，其中核苷酸库中腺嘌呤是咖啡碱合成的最有效的前体成的最有效的前体 咖啡碱合成中的甲基主要来源于咖啡碱合成中的甲基主要来源于S-腺苷腺苷蛋氨酸蛋氨酸，而转甲基作用则依赖于，而转甲基作用则依赖于N-甲基甲基 转转移酶移酶的活性 •嘌呤环的生物合成嘌呤环的生物合成 n n应应用用同同位位素素标标记记法法对对表表明明嘌嘌呤呤中中各各氮氮、、碳碳原原子子的的先先质质来来源源进进行行了了详详细细研研究究。
结结果果证证明明，，环环中中C4、、C5分分别别来来自自甘甘氨氨酸酸中中的的羧羧基基和和α-碳碳原原子子N7来来自自甘甘氨氨酸酸中中的的氨氨基基C2、、C8来来自自甲甲酸酸盐盐，，N3、、N9来来自自谷谷氨氨酰酰胺胺，，N1来来自自天天冬冬氨氨酸酸，，C6来来自自CO2,如图 n n嘌嘌呤呤环环的的生生物物合合成成不不是是先先形形成成游游离离嘌嘌呤呤骨骨架架而而后后转转变变成成嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸，，而而是是首首先先以以核核糖糖-5-磷磷酸酸为为起起始始物物质质，，并并在在此此基基础础上上逐逐步步将将先先质质中中碳碳、、氮氮原原子子一一个个一一个个连连接接而而成成次次黄黄嘌嘌呤呤核苷酸具体过程如下具体过程如下 n n以上合成的次黄嘌呤是形成其它嘌呤核苷酸以上合成的次黄嘌呤是形成其它嘌呤核苷酸的先质的先质,由它可转变成腺苷酸、黄苷酸、鸟由它可转变成腺苷酸、黄苷酸、鸟苷酸 n n生物体内除上述方式合成嘌呤核苷酸外，尚生物体内除上述方式合成嘌呤核苷酸外，尚能利用已有的嘌呤碱和核苷形成嘌呤核苷酸能利用已有的嘌呤碱和核苷形成嘌呤核苷酸现已知道，嘌呤碱与现已知道，嘌呤碱与1-磷酸核糖通过核苷磷磷酸核糖通过核苷磷酸化酶的作用，可生成嘌呤核苷，后者再经酸化酶的作用，可生成嘌呤核苷，后者再经核苷磷酸激酶的作用，由核苷磷酸激酶的作用，由ATP供给磷酸基，供给磷酸基，即形成嘌呤核苷酸。
嘌呤碱与即形成嘌呤核苷酸嘌呤碱与5-磷酸核糖焦磷酸核糖焦磷酸通过核苷酸焦磷酸化酶的作用，也可形磷酸通过核苷酸焦磷酸化酶的作用，也可形成嘌呤核苷酸其反应如下：成嘌呤核苷酸其反应如下： n n由此可知，腺嘌呤可以合成腺嘌呤核苷由此可知，腺嘌呤可以合成腺嘌呤核苷酸，鸟嘌呤可以合成鸟嘌呤核苷酸这酸，鸟嘌呤可以合成鸟嘌呤核苷酸这些嘌呤核苷酸的产生，在生物体内除参些嘌呤核苷酸的产生，在生物体内除参加核酸的合成外，还能转化成多种嘌呤加核酸的合成外，还能转化成多种嘌呤衍生物n n在茶树体内用于合成生物碱的嘌呤大多在茶树体内用于合成生物碱的嘌呤大多来自核苷酸库，来自核苷酸库，库中的腺嘌呤核苷酸被库中的腺嘌呤核苷酸被认为是最有效的前体，由它可在一系列认为是最有效的前体，由它可在一系列酶的作用下转化成为咖啡碱酶的作用下转化成为咖啡碱 •核酸降解核酸降解 n n由由于于核核酸酸组组成成中中有有嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸，，当当大大分分子子核核酸酸降降解解时时，，就就有有许许多多的的腺腺苷苷酸酸和和鸟鸟苷苷酸酸从从结结合合态态中中游游离离出出来来，，而而它它们们又又能能分分别别转转化为次黄嘌呤核苷酸和黄嘌呤核苷酸。
化为次黄嘌呤核苷酸和黄嘌呤核苷酸 n n由由于于这这些些嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸的的相相互互转转化化，，能能够够为为咖咖啡啡碱碱合合成成提提供供嘌嘌呤呤环环来来源源，，所所以以核核酸酸降降解与咖啡碱合成有密切的关系解与咖啡碱合成有密切的关系 n n以上嘌呤来源的途径可看出，无论是直接合以上嘌呤来源的途径可看出，无论是直接合成，还是核酸降解，它们和咖啡碱合成的关成，还是核酸降解，它们和咖啡碱合成的关系，都是嘌呤核苷酸为咖啡碱提供嘌呤环来系，都是嘌呤核苷酸为咖啡碱提供嘌呤环来源的结果而嘌呤核苷酸既是合成的原料，源的结果而嘌呤核苷酸既是合成的原料，又是核酸降解的产物，当核酸合成时，就通又是核酸降解的产物，当核酸合成时，就通过直接合成途径形成嘌呤核苷酸，当核酸降过直接合成途径形成嘌呤核苷酸，当核酸降解时，又能游离出嘌呤核苷酸因此，咖啡解时，又能游离出嘌呤核苷酸因此，咖啡碱中嘌呤环的来源实际上是和核酸代谢有关碱中嘌呤环的来源实际上是和核酸代谢有关当然也不能排除咖啡碱可以通过嘌呤基重新当然也不能排除咖啡碱可以通过嘌呤基重新再利用的途径来合成嘌呤核苷酸的可能再利用的途径来合成嘌呤核苷酸的可能 §嘌呤的甲基化 （（1）甲基供给体）甲基供给体 咖咖啡啡碱碱中中嘌嘌呤呤环环上上的的直直接接甲甲基基供供体体为为S-腺腺苷苷蛋蛋氨氨酸酸，，它它是是由由蛋蛋氨氨酸酸与与ATP作作用转化而来的。
用转化而来的 蛋氨酸活化为蛋氨酸活化为S-腺苷蛋氨酸后即可提供腺苷蛋氨酸后即可提供甲基，当供出甲基后，变成甲基，当供出甲基后，变成S-腺苷同型半胱氨腺苷同型半胱氨酸，它脱去腺苷，就变成同型半胱氨酸而酸，它脱去腺苷，就变成同型半胱氨酸而它再接受甲基，又能变成蛋氨酸蛋氨酸再它再接受甲基，又能变成蛋氨酸蛋氨酸再活化后，又产生活化后，又产生S-腺苷蛋氨酸这样循环往复，腺苷蛋氨酸这样循环往复，在生物体内形成蛋氨酸的甲基转移循环在生物体内形成蛋氨酸的甲基转移循环 (２２)甲基的转移和甲基化顺序甲基的转移和甲基化顺序 n n咖啡碱的合成中，嘌呤甲基化的过程，是先咖啡碱的合成中，嘌呤甲基化的过程，是先由由7-甲基黄嘌呤甲基化形成可可碱（甲基黄嘌呤甲基化形成可可碱（3，，7-二甲基黄嘌呤），再由可可碱甲基化形成咖二甲基黄嘌呤），再由可可碱甲基化形成咖啡碱n n咖啡碱嘌呤环上的甲基是由Ｓ咖啡碱嘌呤环上的甲基是由Ｓ-腺苷蛋氨酸腺苷蛋氨酸供给，在甲基转移酶的作用下，按供给，在甲基转移酶的作用下，按7、、3、、1氮原子位置的先后顺序进行甲基化作用氮原子位置的先后顺序进行甲基化作用。
(三)、茶树体内的嘌呤合成代谢与咖啡碱生物的合成途径 1、腺苷酸琥珀合成酶与裂解酶；2、AMP脱氨酶；3、IMP脱氢酶；4、GMP合成酶；5、GMP脱氨酶；6、GMP还原酶；7、核苷激酶或核苷转磷酸酶；8、5′-核苷酸酶或磷酸酶；9、11、12、N-甲基转移酶；10、N-甲基核苷酶；13、鸟嘌呤核苷脱氨酶；14、PRPP合成酶 (四) 咖啡碱生物合成中的重要酶 n nN-甲基转移酶甲基转移酶 茶茶树树体体内内只只有有三三种种N-甲甲基基转转移移酶酶，，分分别别为为黄黄嘌嘌呤呤核核苷苷N-甲甲基基转转移移酶酶(7-NMT)、、7-甲甲基基黄黄嘌嘌呤呤N-甲甲基基转转移移酶酶(3-NMT)和和可可可可碱碱N-甲甲基基转转移移酶酶(1-NMT)其其中中以以3-NMT活活性性最最高高，，它它的的活活性性是是7-NMT和和1-NMT活活性性总总和和的的10倍倍以以上上，，因因此此，，在在生生物物合合成成旺旺盛盛的的芽芽叶叶中中，，常常常常有有可可可可碱碱的的大大量量积积累累H.Ashihara等等研研究究发发现现，，四四个个月月的的茶茶树树幼幼苗苗中中的的咖咖啡啡碱碱主主要要分分布布在在叶叶片片内内，，而而合合成成咖咖啡啡碱碱的的先先质质可可可可碱碱只只存存在在嫩嫩叶叶中中，，咖咖啡啡碱碱是是在在嫩嫩叶叶中中经经可可可可碱碱合合成的。
成的 n n茶茶树树中中的的咖咖啡啡碱碱合合成成酶酶(Caffeine synthase,CS)为为3-NMT 和和1-NMT的的总总称称即即催催化化由由7-甲甲基基黄嘌呤生成咖啡碱的两步反应黄嘌呤生成咖啡碱的两步反应n n茶茶叶叶中中的的咖咖啡啡碱碱合合成成酶酶已已经经得得到到分分离离纯纯化化，，并并对对性性质质进进行行了了全全面面的的研研究究(Kato M.Mizuno K.et al.1999)而而且且，，茶茶树树中中的的咖咖啡啡碱碱合合成成酶酶基基因因的的cDNA全全长长已已经经克克隆隆(Kato M.Mizuno K.et al.2000) ，，催催化化甲甲基基化化反反应应的的两两种种N-甲甲基基化化转转移移酶酶(3-NMT 、、1-NMT)很很多多性性质质相相同同，，例例如如，，最最适适pH值值均均为为8.5,Mg2+ 、、Ca2+和和Mn2+都都能能微微弱弱刺刺激激酶酶的的活活性性，，Hg2+和和Cu2+能能强强烈烈的的抑抑制制酶酶的的活活性性，，巯巯基基试试剂剂对对活活性性几几乎乎没没有有影影响响，，有有人人把把两两种种酶酶看看作作同同一一种种酶酶，，称称为为咖咖啡啡碱碱合合成成 酶酶 (Caffeine synthase,CS)(Suzuki T.and Takahashi E.1975)。
n n若若以以黄黄嘌嘌呤呤核核苷苷和和嘌嘌呤呤核核苷苷酸酸为为底底物物，，则则不不能能检检测测到到咖咖啡啡碱碱合合成成酶酶的的活活性性上上述述研研究究表表明明至至少少有有两两种种不不同同的的N-甲甲基基 转转 移移 酶酶 (7-NMT, 咖咖啡啡碱碱合合成成酶酶)参参与与了了咖咖啡啡碱的合成碱的合成 n nN.Fujimori 等等测测定定了了茶茶树树体体内内嘌嘌呤呤碱碱生生物物合合成成中中N－－甲甲基基转转移移酶酶与与5-磷磷酸酸核核糖糖焦焦磷磷酸酸酯酯（（PRPP，，phosphaoribosyl pyrophosphate））合合成成酶酶的的活活性性，，发发现现N-甲甲基基转转移移酶酶在在四四、、五五月月份份的的茶茶树树叶叶片片上上活活性性最最强强，，但但到到七七、、八八月月份份酶酶活活性性就就消消失失，，而而PRPP合合成成酶酶活活性性仍仍然然维维持持到到可可检检测测水水平平这这说说明明咖咖啡啡碱碱的的生生物物合合成成能能力力主主要要决决定定于于N-甲甲基基转转移移酶酶的的活活性性，，因因此此可可望望通通过过对对N－－甲甲基基转转移移酶酶的的诱诱导导与与抑抑制制来来调调控控茶茶树体中咖啡碱的合成。
树体中咖啡碱的合成 n nN-甲基核苷酶甲基核苷酶 此酶为水解酶，主要是催化此酶为水解酶，主要是催化7-甲基黄嘌甲基黄嘌呤核苷水解脱去核糖而转变为呤核苷水解脱去核糖而转变为7-甲基黄嘌甲基黄嘌呤的反应其分子量大约为呤的反应其分子量大约为55,000，最适，最适pH为为8.0-8.5,最适温度为最适温度为40-450C它是咖啡碱合成中的一个调节酶，如果它是咖啡碱合成中的一个调节酶，如果没有该酶对没有该酶对7-甲基黄嘌呤核苷的水解，以甲基黄嘌呤核苷的水解，以后嘌呤甲基化，进而生成咖啡碱的反应就后嘌呤甲基化，进而生成咖啡碱的反应就无法进行无法进行 n n次黄嘌呤核苷酸脱氢酶（次黄嘌呤核苷酸脱氢酶（IMPDH, inosine monophosphate dehydrogenase）） 该酶催化咖啡碱生物合成途径中由次该酶催化咖啡碱生物合成途径中由次黄嘌呤核苷酸脱氢产生黄嘌呤核苷酸的过黄嘌呤核苷酸脱氢产生黄嘌呤核苷酸的过程此酶最适程此酶最适pH范围较宽（范围较宽（8.8~9.8）受嘌呤核苷酸的抑制，抑制敏感性为嘌呤核苷酸的抑制，抑制敏感性为GMP＞＞XMP＞＞AMPIMPDH可能是嘌呤类核苷可能是嘌呤类核苷酸转化为咖啡碱和鸟嘌呤核苷酸合成的关酸转化为咖啡碱和鸟嘌呤核苷酸合成的关键酶类。
键酶类 n nAMP脱氨酶脱氨酶 (adenosine monophosphate deaminase)此酶是催化腺苷酸脱氨产生次黄嘌呤核此酶是催化腺苷酸脱氨产生次黄嘌呤核苷酸的反应苷酸的反应Fujimori N, Ashihara H,(1993) 研究了茶研究了茶树花芽中嘌呤碱的生物合成，试验表明树花芽中嘌呤碱的生物合成，试验表明[8-14C]腺嘌呤在雄蕊中先转化成腺嘌呤核苷酸，然腺嘌呤在雄蕊中先转化成腺嘌呤核苷酸，然后转化成可可碱和咖啡碱，如果加入后转化成可可碱和咖啡碱，如果加入 AMP脱脱氨酶抑制剂（氨酶抑制剂（Coformycin），能够抑制转化），能够抑制转化成嘌呤碱的放射强度说明从腺嘌呤核苷酸成嘌呤碱的放射强度说明从腺嘌呤核苷酸合成咖啡碱受合成咖啡碱受AMP脱氨酶活性所调控脱氨酶活性所调控 三、茶树体内咖啡碱的分解 n n 咖啡碱的分解与腺嘌呤和鸟嘌呤的分解相咖啡碱的分解与腺嘌呤和鸟嘌呤的分解相类似，都是先脱去环上的基团，变成黄嘌呤类似，都是先脱去环上的基团，变成黄嘌呤所不同的是腺嘌呤和鸟嘌呤脱去的是氨基，所不同的是腺嘌呤和鸟嘌呤脱去的是氨基，而咖啡碱脱去的是甲基，脱下的甲基又可以而咖啡碱脱去的是甲基，脱下的甲基又可以通过四氢叶酸载体，在相应酶的作用下，转通过四氢叶酸载体，在相应酶的作用下，转移到其它的化合物中。
移到其它的化合物中n n黄嘌呤会有两种去向，一种是继续分解，另黄嘌呤会有两种去向，一种是继续分解，另一种也可能又转化为其它嘌呤核苷酸被再利一种也可能又转化为其它嘌呤核苷酸被再利用 黄嘌呤的分解代谢途径 n n植植物物体体内内这这类类嘌嘌呤呤碱碱分分解解代代谢谢主主要要发发生生于于老老叶叶，，分分解解后后生生成成的的尿尿酸酸，，尿尿囊囊素素可可从从叶叶子子中中转转运运出出来来，，作作为为储储备备物物质质到到春春天天生生长时再重新利用长时再重新利用n n而而茶茶树树体体内内的的黄黄嘌嘌呤呤分分解解产产物物中中，，又又是是以以尿尿酸酸和和尿尿囊囊素素为为主主所所以以这这种种形形式式的的分分解产物，在茶树体内还有贮藏组分的作用解产物，在茶树体内还有贮藏组分的作用 n n人们饮茶后，咖啡碱进入人体内的分解情况人们饮茶后，咖啡碱进入人体内的分解情况有所不同，由于人体内缺乏分解尿酸的能力，有所不同，由于人体内缺乏分解尿酸的能力，所以咖啡碱在人体内除脱去部分甲基外，就所以咖啡碱在人体内除脱去部分甲基外，就被氧化成尿酸，因此大部分是以甲基尿酸或被氧化成尿酸，因此大部分是以甲基尿酸或尿酸的形式排出体外，而不在体内积累，所尿酸的形式排出体外，而不在体内积累，所以不会对人体造成危害。
以不会对人体造成危害n n血中尿酸正常含量：血中尿酸正常含量：149-416 µmol/L，溶解，溶解度低一旦嘌呤代谢障碍时，血中尿酸浓度度低一旦嘌呤代谢障碍时，血中尿酸浓度升高，尿酸盐结晶沉积于软组织、软骨及关升高，尿酸盐结晶沉积于软组织、软骨及关节等处，而导致关节炎、尿路结石及肾脏疾节等处，而导致关节炎、尿路结石及肾脏疾病 n n由咖啡碱的合成与分解研究可知，茶树体内由咖啡碱的合成与分解研究可知，茶树体内咖啡碱的代谢和核酸、蛋白质代谢紧密相连咖啡碱的代谢和核酸、蛋白质代谢紧密相连核酸中的嘌呤核苷酸，蛋白质中的蛋氨酸、核酸中的嘌呤核苷酸，蛋白质中的蛋氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸等都和咖啡碱甘氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸等都和咖啡碱的合成有关因此，在核酸、蛋白质代谢旺的合成有关因此，在核酸、蛋白质代谢旺盛的嫩叶中，咖啡碱含量最多，随着芽叶老盛的嫩叶中，咖啡碱含量最多，随着芽叶老化，代谢强度减弱，以及嘌呤本身分解代谢化，代谢强度减弱，以及嘌呤本身分解代谢的加强，老叶中的咖啡碱含量明显减少它的加强，老叶中的咖啡碱含量明显减少它们之间这种显著的相关性，也说明咖啡碱在们之间这种显著的相关性，也说明咖啡碱在茶树体内是积极参加新梢中的物质代谢活动茶树体内是积极参加新梢中的物质代谢活动的，并随代谢强度的变化而变化。
的，并随代谢强度的变化而变化 本节小结n n咖啡碱的分布：咖啡碱的分布：茶树体内除种子外，其他各部位均含有咖啡碱主要分布在茶新梢部位，以芽、叶部最多并且随着叶部的老化而减少在茎梗中较少，花果中更少n n咖啡碱的生物合成部位：咖啡碱的生物合成部位：主要是在茶树幼嫩叶片中合成，此外茶花中也可进行咖啡碱的生物合成 n n咖啡碱的生物合成咖啡碱的生物合成 1、嘌呤环的来源、嘌呤环的来源vv 直接生物合成：直接生物合成：以核糖以核糖-5-磷酸为磷酸为起始物，分别由甘氨酸、谷氨酰胺、起始物，分别由甘氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、甲酸盐、二氧化碳提供相应的天冬氨酸、甲酸盐、二氧化碳提供相应的C、、N原子，按原子，按N9-（（C4-C5-N7））-C8-N3-C6-N1-C2的顺序合成次黄嘌呤核苷酸的顺序合成次黄嘌呤核苷酸vv 核酸降解：核酸降解：核酸降解产生的腺嘌呤为咖啡核酸降解产生的腺嘌呤为咖啡碱最有效的合成前体碱最有效的合成前体 2、嘌呤的甲基化、嘌呤的甲基化 由蛋氨酸在腺苷酸转移酶的催化下经由蛋氨酸在腺苷酸转移酶的催化下经ATP活化后产生的活化后产生的S-腺苷蛋氨酸提供甲基。
腺苷蛋氨酸提供甲基甲基化顺序为甲基化顺序为N7-N3-N13、咖啡碱的合成途径及重要酶、咖啡碱的合成途径及重要酶 n n咖啡碱的降解咖啡碱的降解 作业题作业题n n什么是植物的次级代谢？茶树中有哪几什么是植物的次级代谢？茶树中有哪几类特征性的次级代谢产物？类特征性的次级代谢产物？n n茶树中咖啡碱嘌呤环中茶树中咖啡碱嘌呤环中C、、N的来源？咖的来源？咖啡碱最有效的合成前体、甲基供体、生啡碱最有效的合成前体、甲基供体、生物合成中重要的酶类分别是什么？物合成中重要的酶类分别是什么？ 第三节第三节 茶树中的茶氨酸代谢茶树中的茶氨酸代谢 一一 氨基酸在茶树中的分布氨基酸在茶树中的分布二二 茶氨酸的生物合成茶氨酸的生物合成 1.茶氨酸合成酶茶氨酸合成酶 2.茶氨酸生物合成的先质（谷氨酸、乙胺）茶氨酸生物合成的先质（谷氨酸、乙胺） 三三 茶氨酸的分解代谢茶氨酸的分解代谢四四 茶氨酸的规模化发酵生产茶氨酸的规模化发酵生产 Ø茶氨酸，一种非蛋白质氨基酸，是茶叶中的茶氨酸，一种非蛋白质氨基酸，是茶叶中的特色成分之一，占茶叶干重的特色成分之一，占茶叶干重的1-2%、占整个、占整个游离氨基酸的游离氨基酸的70%。
Ø除茶氨酸外，茶叶中还含有一定量的谷氨酸、除茶氨酸外，茶叶中还含有一定量的谷氨酸、精氨酸、丝氨酸、天冬氨酸精氨酸、丝氨酸、天冬氨酸 一、氨基酸在茶树中的分布一、氨基酸在茶树中的分布n n发芽前后的种子中主要的氨基酸是茶氨酸和发芽前后的种子中主要的氨基酸是茶氨酸和精氨酸；精氨酸；当幼根和茎叶开始生长时，所含氨当幼根和茎叶开始生长时，所含氨基化合物由子叶中蛋白质水解产物运输而来基化合物由子叶中蛋白质水解产物运输而来当幼苗开始分化时，则吸收无机氮合成氨基当幼苗开始分化时，则吸收无机氮合成氨基酸茶树氨基酸在各个组织都含有，但含量酸茶树氨基酸在各个组织都含有，但含量差异较大差异较大n n游离氨基酸以第一叶最高、茎木质部最低游离氨基酸以第一叶最高、茎木质部最低茶氨酸在各组织（果实除外）含量都十分突茶氨酸在各组织（果实除外）含量都十分突出，以芽叶最高，第二、三及四五叶依次下出，以芽叶最高，第二、三及四五叶依次下降 n n 茶茶树树因因施施肥肥种种类类不不同同，，氨氨基基酸酸的的分分配配和和积积累累有有明明显显的的差差异异，，施施用用铵铵态态氮氮肥肥初初期期，，茶茶树树体体谷谷氨氨酰酰胺胺的的浓浓度度急急剧剧上上升升，，茶茶树树根根部部茶茶氨氨酸酸、、精精氨氨酸酸和和谷谷氨氨酰酰胺胺的的浓浓度度也也呈呈直直线线上上升升，，但但不不久久，，除除茶茶氨氨酸酸的的浓浓度度仍仍继继续续提提高高外外，，其其它它氨氨基基酸酸都都有有所所下下降降。
这这时时，，地地上上部部分分以以精精氨氨酸酸为为主主，，根根部主要是茶氨酸部主要是茶氨酸n n硝硝态态氮氮肥肥的的用用量量与与根根部部氨氨基基酸酸类类化化合合物物的的浓浓度不呈现上述关系度不呈现上述关系 n n 茶茶树树氨氨基基酸酸特特别别是是茶茶氨氨酸酸的的积积累累和和分分布布也也与与其其转转移移速速度度和和利利用用速速度度有有关关茶茶树树氨氨基基酸酸中中以以谷谷氨氨酸酸在在茶茶树树中中利利用用最最快快，，而而茶茶氨氨酸酸贮贮存存期期长长，，因因为为茶茶氨氨酸酸由由根根部部转转移移到到叶叶部部的的速速度度和和叶叶部部利利用用的的速速度度都都比比谷谷氨氨酰酰胺胺慢慢，，新新梢梢中中的的茶茶氨氨酸酸从从萌萌发发开开始始就就具具有有较较高高的的含含量量，，随随着着新新梢梢的的生生长长一一直直保保持持较较高高的的水水平平，，这这一一点亦可看作茶氨酸在新梢中含量高的理由点亦可看作茶氨酸在新梢中含量高的理由 n n 冬季茶树处于休眠期，冬季茶树处于休眠期，茶氨酸和谷氨酰胺主茶氨酸和谷氨酰胺主要贮存在根部，精氨酸则贮存于地上部，谷氨要贮存在根部，精氨酸则贮存于地上部，谷氨酸在各器官中含量均较高。
酸在各器官中含量均较高茶树根部贮存的养茶树根部贮存的养分对翌年春茶萌发时往新梢中运输，对新梢的分对翌年春茶萌发时往新梢中运输，对新梢的生长发育起着较大的作用生长发育起着较大的作用 n n 氨基酸的季节性变化规律明显，按氨基酸总氨基酸的季节性变化规律明显，按氨基酸总量和茶氨酸表现出量和茶氨酸表现出春高、秋低、夏居中春高、秋低、夏居中的趋势，的趋势，而精氨酸则相反而精氨酸则相反 二二 茶氨酸的生物合成茶氨酸的生物合成 1. 茶氨酸合成酶（茶氨酸合成酶（theanine synthase)•茶氨酸合成酶催化由茶氨酸合成酶催化由L-谷氨酸和乙胺合成茶氨酸谷氨酸和乙胺合成茶氨酸的反应该酶最适的反应该酶最适pH 为为7.5左右，对左右，对Mg2+离子浓度离子浓度有依赖性有依赖性•茶氨酸合成酶的底物特异性很强，同样反应条件茶氨酸合成酶的底物特异性很强，同样反应条件下，用下，用D-谷氨酸、谷氨酸、L-α-氨基己二酸或氨基己二酸或L-天冬氨酸替天冬氨酸替代代L-谷氨酸均不能与乙胺反应生成茶氨酸谷氨酸均不能与乙胺反应生成茶氨酸 2. 茶氨酸生物合成的先质茶氨酸生物合成的先质n n日日本本佐佐佐佐冈冈启启等等人人的的同同位位素素实实验验结结果果表表明明，，谷谷氨氨酸酸和和乙乙胺胺可可能能是是形形成成茶茶氨氨酸酸的的直直接接先先质质。
并且在生物合成中需要并且在生物合成中需要ATP的活化n n此后，小西茂毅等研究表明茶氨酸是在茶树此后，小西茂毅等研究表明茶氨酸是在茶树根部由乙胺与根部由乙胺与L-谷氨酸生物合成的谷氨酸生物合成的 （（1）茶根中，谷氨酸合成的途径及相关酶）茶根中，谷氨酸合成的途径及相关酶的性质的性质 n n谷氨酸脱氢酶（谷氨酸脱氢酶（GDH，，glutamate dehydrogenase)催化还原氨基化反应合成谷催化还原氨基化反应合成谷氨酸氨酸 茶树利用铵态氮，形成茶氨酸等氨基酸茶树利用铵态氮，形成茶氨酸等氨基酸和酰胺，首先要通过这一途径和酰胺，首先要通过这一途径 n n 茶茶树树根根部部的的GDH在在氨氨基基化化反反应应过过程程中中，，存存在在基基质质抑抑制制现现象象，，即即当当α-酮酮戊戊二二酸酸浓浓度度、、NH4+浓浓度度超超过一定值时，酶活性受到抑制过一定值时，酶活性受到抑制n n GDH催催化化氨氨基基化化反反应应，，用用NADH + H+ 做做辅辅酶酶，，比用比用NADPH + H+ 作辅酶，亲和性要强作辅酶，亲和性要强9倍n n Zn2+、、Ca2+ 、、 Mg2+ 等等金金属属离离子子影影响响GDH的的氨氨基基化化反反应应。
添添加加适适量量的的 Ca2+ 、、Mg2+能能提提高高酶酶活活性性，，当当浓浓度度超超出出一一定定范范围围时时则则对对酶酶活活性性有有抑抑制制作作用用Zn2+对此酶则表现明显的抑制作用对此酶则表现明显的抑制作用 n n茶树具有喜铵性和耐铵性茶树具有喜铵性和耐铵性，尽管茶园施用较多，尽管茶园施用较多量的铵态氮，但茶树根部存在高效率将铵态氮量的铵态氮，但茶树根部存在高效率将铵态氮转变成谷氨酸的能力高浓度的谷氨酸虽有抑转变成谷氨酸的能力高浓度的谷氨酸虽有抑制此酶催化氨基化的反应，但茶树能够很快地制此酶催化氨基化的反应，但茶树能够很快地将体内的谷氨酸转换成谷氨酰胺，茶氨酸之类将体内的谷氨酸转换成谷氨酰胺，茶氨酸之类的酰胺或其它氨基酸，因而，消除了这种抑制的酰胺或其它氨基酸，因而，消除了这种抑制这一研究结果，解释了在茶树吸收高浓度的铵这一研究结果，解释了在茶树吸收高浓度的铵态氮时，而茶根部谷氨酸浓度并不太高，而是态氮时，而茶根部谷氨酸浓度并不太高，而是大大地提高了茶氨酸和谷氨酰胺浓度的现象大大地提高了茶氨酸和谷氨酰胺浓度的现象也就是说，也就是说，茶树根部吸收了铵态氮，但并不以茶树根部吸收了铵态氮，但并不以L-谷氨酸的形态积累，而是很快地将谷氨酸转谷氨酸的形态积累，而是很快地将谷氨酸转换成茶氨酸等酰胺类化合物。
换成茶氨酸等酰胺类化合物 §在谷氨酰胺合成酶在谷氨酰胺合成酶/谷酰胺谷酰胺-α-酮戊二酸氨基转酮戊二酸氨基转移酶（移酶（GS/GOGAT）系作用下的合成谷氨酸途）系作用下的合成谷氨酸途径径 n nGS/GOGAT: glutamine synthase/glutamine:2-oxoglutarate aminotransferasen n谷酰胺谷酰胺-α--α-酮戊二酸氨基转移酶，即谷氨酸合酮戊二酸氨基转移酶，即谷氨酸合成酶成酶 n n研究研究认为，在高等植物内，这一认为，在高等植物内，这一GS/GOGAT途途径可能是氮同化的主要途径谷酰胺径可能是氮同化的主要途径谷酰胺-α-酮戊二酮戊二酸氨基转移酶，它与转氨酶不同，酸氨基转移酶，它与转氨酶不同，既催化转氨作既催化转氨作用，又催化用，又催化α-酮戊二酸的还原氨化酮戊二酸的还原氨化，为了把它和，为了把它和一般转氨酶区别开来，一般转氨酶区别开来， 又将它称为谷氨酸合成又将它称为谷氨酸合成酶现在一般称为酶现在一般称为GS／／GOGAT途径 n n茶树是多年生的作物，又是一种喜铵性作物，耐茶树是多年生的作物，又是一种喜铵性作物，耐铵性比一般植物强，多量施用铵态氮亦未见铵中铵性比一般植物强，多量施用铵态氮亦未见铵中毒的现象。
特别引人注目的是茶树体内大量积累毒的现象特别引人注目的是茶树体内大量积累着茶树特有的酰胺着茶树特有的酰胺—茶氨酸，那么茶树通过茶氨酸，那么茶树通过GS/GOGAT酶系对铵态氮的利用是肯定的酶系对铵态氮的利用是肯定的 n n用用L-蛋氨酸蛋氨酸-DL-亚砜基亚胺（亚砜基亚胺（谷酰胺合成酶和谷谷酰胺合成酶和谷氨酸合成酶的抑制剂氨酸合成酶的抑制剂）处理茶实生苗后，发现茶）处理茶实生苗后，发现茶苗根部合成氨基酸和酰胺的能力明显降低苗根部合成氨基酸和酰胺的能力明显降低 n n同时发现用同时发现用L-蛋氨酸蛋氨酸-DL-亚砜基亚胺处理茶根，亚砜基亚胺处理茶根，并不影响并不影响GDH的活性说明抑制效应主要发生在的活性说明抑制效应主要发生在对对GS/GOGAT抑制作用上研究表明，在一般情抑制作用上研究表明，在一般情况下况下GDH只起着辅助只起着辅助GS/GOGAT系的作用也系的作用也就是说，就是说，茶根利用铵态氮合成氨基酸及其酰胺，茶根利用铵态氮合成氨基酸及其酰胺，是以是以GS/GOGAT系起着主导的作用系起着主导的作用倘若此酶受倘若此酶受到抑制时，根部茶氨酸等酰胺化合物的浓度便趋到抑制时，根部茶氨酸等酰胺化合物的浓度便趋于下降。
显然，抑制了茶树体内的于下降显然，抑制了茶树体内的GS／／GOGAT酶系，就几乎抑制了茶树体内茶氨酸的生物合成酶系，就几乎抑制了茶树体内茶氨酸的生物合成 （（2）茶氨酸生物合成的前导物）茶氨酸生物合成的前导物—乙胺的代谢乙胺的代谢 n n同位素标记研究表明，茶氨酸的乙胺部分是同位素标记研究表明，茶氨酸的乙胺部分是来自于丙氨酸的降解产物乙胺茶根只要同来自于丙氨酸的降解产物乙胺茶根只要同时吸收时吸收L-L-丙氨酸和丙氨酸和L-L-谷氨酸就可以合成谷氨酸就可以合成L-L-茶茶氨酸v茶树体内，根和茶芽叶中都有茶氨酸合成酶，茶树体内，根和茶芽叶中都有茶氨酸合成酶，为何茶氨酸仅在茶根部合成？这是因为由为何茶氨酸仅在茶根部合成？这是因为由L-L-丙丙氨酸脱羧形成乙胺的反应只能在根部进行，而氨酸脱羧形成乙胺的反应只能在根部进行，而不能在茎或其它器官中进行不能在茎或其它器官中进行 茶茶树树体体内内茶茶氨氨酸酸的的合合成成途途径径 三三 茶氨酸的分解代谢茶氨酸的分解代谢n n 茶茶树树体体内内，，茶茶氨氨酸酸的的降降解解，，有有它它独独特特的的地地方方首首先先是是酰酰胺胺键键酶酶促促水水解解，，而而不不是是马马上上脱脱胺胺或或脱脱羧羧。
水水解解生生成成谷谷氨氨酸酸和和乙乙胺胺，，生生成成的的乙乙胺胺，，部部分分地地参参与与儿儿茶茶素素的的合合成成研研究究表表明明茶茶氨氨酸酸的的降降解解代代谢谢与与光光照照有有关关，，遮遮荫荫叶叶片片茶茶氨氨酸酸含含量量高高，，这这是是因因为为弱弱光光对对茶茶氨氨酸酸的的分分解解有有抑抑制制作作用用，，从从而而抑抑制制了了茶茶氨氨酸酸向向儿儿茶茶素素的的转转化化，，使使茶茶氨氨酸酸得得以积累以积累 ，这对提高茶叶品质有重要作用这对提高茶叶品质有重要作用 n n茶氨酸降解生成的乙胺，在茶树中进一步如何茶氨酸降解生成的乙胺，在茶树中进一步如何代谢，研究还不够不过从植物生化的研究表代谢，研究还不够不过从植物生化的研究表明，植物体内存在有明，植物体内存在有胺氧化酶胺氧化酶，使乙胺氧化生，使乙胺氧化生成乙醛乙醛一般可氧化变成乙酸，乙酸可进成乙醛乙醛一般可氧化变成乙酸，乙酸可进入三羧循环，或进行其他转化如乙酸可进行入三羧循环，或进行其他转化如乙酸可进行烯醇化产生乙烯醇三分子乙烯醇聚合烯醇化产生乙烯醇三分子乙烯醇聚合(脱氢脱氢……)可生成间苯三酚和邻苯二酚，再进一步可生成间苯三酚和邻苯二酚，再进一步转化生成儿茶素和没食子儿茶素。
转化生成儿茶素和没食子儿茶素 四四 茶氨酸的规模化发酵生产茶氨酸的规模化发酵生产n n 茶茶氨氨酸酸虽虽然然为为茶茶树树独独有有的的氨氨基基酸酸，，而而利利用用微微生生物物发发酵酵方方法法大大规规模模合合成成L-茶茶氨氨酸酸已已成成为为现现实实1993年年，，日日本本报报道道了了用用k-甲甲叉叉菜菜胶胶固固定定一一 种种 硝硝 酸酸 还还 原原 假假 单单 胞胞 z细细 菌菌IF012694（（Pseudomonas nitroreducens））大大规模生产茶氨酸规模生产茶氨酸 n n具具体体方方法法是是将将浸浸泡泡在在0.9%NaCl中中的的4.5%k-甲甲叉叉菜菜胶胶在在80℃下下溶溶化化，，冷冷却却至至45℃后后与与细细胞胞混混合合，，使使其其固固定定为为直直径径3 mm左左右右的的颗颗粒粒，，再再填填充充于于四四根根1.7×40 cm的的柱柱状状反反应应器器中中在在30℃下下，，50 mM硼硼酸酸缓缓冲冲液液（（pH 9.5））中中，，以以0.3 M L-谷谷氨氨酰酰胺胺和和0.7 M乙乙胺胺为为底底物物,以以0.3个个床床体体积积每每小时的流速通过反应器小时的流速通过反应器。
n n采采用用这这种种方方法法固固定定的的细细胞胞，，其其合合成成反反应应活活性性可可维维持持几几个个星星期期，，反反应应器器的的半半寿寿期期预预计计可可达达120次次反反应应，，第第51次次合合成成反反应应时时，，茶茶氨氨酸酸产产量量仍仍达到达到40 mmol/h 用于合成茶氨酸的硝酸还原假单胞用于合成茶氨酸的硝酸还原假单胞Z细细菌的细胞固定化菌的细胞固定化 ①① L-谷氨酰胺，谷氨酰胺， ②② 乙胺，乙胺， ③③送液泵，送液泵，*1 恒温循环水恒温循环水 利用固定化细胞填装的反应器生产茶氨酸利用固定化细胞填装的反应器生产茶氨酸 茶细胞培养生物合成茶氨酸茶细胞培养生物合成茶氨酸n n利用植物细胞发酵生产各种天然次级代谢产物利用植物细胞发酵生产各种天然次级代谢产物是近代生物技术细胞工程研究和开发的领域是近代生物技术细胞工程研究和开发的领域,自自20世纪世纪90年代以来年代以来,有不少资料报道了利用茶树有不少资料报道了利用茶树细胞培养生产茶氨酸结果表明ＭＳ培养基为细胞培养生产茶氨酸结果表明ＭＳ培养基为茶氨酸积累的最适培养基茶氨酸积累的最适培养基,外加适量ＩＡＡ、外加适量ＩＡＡ、6 ＢＡ或ＩＢＡ等ＢＡ或ＩＢＡ等,同时同时,添加盐酸乙胺、谷氨酸等添加盐酸乙胺、谷氨酸等前体可以明显促进茶氨酸的合成。
另外普遍认前体可以明显促进茶氨酸的合成另外普遍认为暗培养利于茶氨酸的生成但是为暗培养利于茶氨酸的生成但是,由于产量低由于产量低(最高达最高达194±16ｍｇｍｇ/ｇ干细胞重ｇ干细胞重),产品分离纯化产品分离纯化过程复杂及生产工艺的控制难度大等限制了该过程复杂及生产工艺的控制难度大等限制了该方法的工业化方法的工业化 构建工程菌生物合成茶氨酸构建工程菌生物合成茶氨酸n n随着现代基因工程操作技术的发展随着现代基因工程操作技术的发展随着现代基因工程操作技术的发展随着现代基因工程操作技术的发展, , , ,通过构建茶氨酸通过构建茶氨酸通过构建茶氨酸通过构建茶氨酸合成酶基因转化的工程菌可以实现微生物发酵直接合成酶基因转化的工程菌可以实现微生物发酵直接合成酶基因转化的工程菌可以实现微生物发酵直接合成酶基因转化的工程菌可以实现微生物发酵直接生产茶氨酸生产茶氨酸生产茶氨酸生产茶氨酸, , , ,但需要对茶氨酸合成酶有深入的研究但需要对茶氨酸合成酶有深入的研究但需要对茶氨酸合成酶有深入的研究但需要对茶氨酸合成酶有深入的研究, , , ,而目前茶氨酸合成酶基因的研究仍为空白而目前茶氨酸合成酶基因的研究仍为空白而目前茶氨酸合成酶基因的研究仍为空白而目前茶氨酸合成酶基因的研究仍为空白, , , ,有关茶氨有关茶氨有关茶氨有关茶氨酸合成酶的研究酸合成酶的研究酸合成酶的研究酸合成酶的研究, , , ,国内、国外报道甚少。
国内、国外报道甚少国内、国外报道甚少国内、国外报道甚少n n由工程菌合成茶氨酸由工程菌合成茶氨酸由工程菌合成茶氨酸由工程菌合成茶氨酸, , , , 要解决构建ＡＴＰ再生系统要解决构建ＡＴＰ再生系统要解决构建ＡＴＰ再生系统要解决构建ＡＴＰ再生系统的问题ＴａｋａｓｈｉＴａｃｈｉｋｉ等用微生的问题ＴａｋａｓｈｉＴａｃｈｉｋｉ等用微生的问题ＴａｋａｓｈｉＴａｃｈｉｋｉ等用微生的问题ＴａｋａｓｈｉＴａｃｈｉｋｉ等用微生物发酵法合成茶氨酸时是以细菌谷氨酰胺合成酶匹物发酵法合成茶氨酸时是以细菌谷氨酰胺合成酶匹物发酵法合成茶氨酸时是以细菌谷氨酰胺合成酶匹物发酵法合成茶氨酸时是以细菌谷氨酰胺合成酶匹配酵母的ＡＴＰ再生系统配酵母的ＡＴＰ再生系统配酵母的ＡＴＰ再生系统配酵母的ＡＴＰ再生系统, , , ,但是由于反应体系复杂但是由于反应体系复杂但是由于反应体系复杂但是由于反应体系复杂, , , ,茶氨酸产量不高而工程菌可以实现茶氨酸合成酶茶氨酸产量不高而工程菌可以实现茶氨酸合成酶茶氨酸产量不高而工程菌可以实现茶氨酸合成酶茶氨酸产量不高而工程菌可以实现茶氨酸合成酶基因的表达及ＡＴＰ再生系统的构建于同一菌株基因的表达及ＡＴＰ再生系统的构建于同一菌株。
基因的表达及ＡＴＰ再生系统的构建于同一菌株基因的表达及ＡＴＰ再生系统的构建于同一菌株进而开辟茶氨酸生物合成的新途径进而开辟茶氨酸生物合成的新途径进而开辟茶氨酸生物合成的新途径进而开辟茶氨酸生物合成的新途径 本节小结本节小结n n茶氨酸是茶叶的特征性成分之一，占茶叶整个茶氨酸是茶叶的特征性成分之一，占茶叶整个游离氨基酸的游离氨基酸的70%以上在茶树中芽叶含量以上在茶树中芽叶含量最高，第二、三及四五叶的含量依次下降最高，第二、三及四五叶的含量依次下降同时，以春茶中的含量最高，夏茶和秋茶依同时，以春茶中的含量最高，夏茶和秋茶依次减少在冬季茶树休眠期间茶氨酸逐步积次减少在冬季茶树休眠期间茶氨酸逐步积累，以供来年春梢萌发之用累，以供来年春梢萌发之用n n施用铵态氮肥有利于茶氨酸的积累施用铵态氮肥有利于茶氨酸的积累茶树体内茶氨酸的分布茶树体内茶氨酸的分布 •茶氨酸是在茶氨酸是在茶树根部茶树根部由茶氨酸合成酶催化由茶氨酸合成酶催化L-谷氨谷氨酸和乙胺合成而来酸和乙胺合成而来茶氨酸的生物合成茶氨酸的生物合成 •茶氨酸的前体谷氨酸主要是在谷氨酰胺合成茶氨酸的前体谷氨酸主要是在谷氨酰胺合成酶酶/谷氨酸合成酶（谷氨酸合成酶（GS/GOGAT）体系中生）体系中生物合成而来。
物合成而来 n n谷氨酸的来源还存在一个次要合成途径，即在谷氨谷氨酸的来源还存在一个次要合成途径，即在谷氨酸脱氢酶作用下，由酸脱氢酶作用下，由α-酮戊二酸加氨合成酮戊二酸加氨合成n n茶氨酸的另一前体乙胺是在丙氨酸脱羧酶作用下由茶氨酸的另一前体乙胺是在丙氨酸脱羧酶作用下由丙氨酸脱羧反应而成由于丙氨酸脱羧酶只存在于丙氨酸脱羧反应而成由于丙氨酸脱羧酶只存在于茶树根部，尽管茶氨酸合成酶分布在各个组织，但茶树根部，尽管茶氨酸合成酶分布在各个组织，但茶氨酸只能在根部合成茶氨酸只能在根部合成 茶氨酸的降解茶氨酸的降解n n茶氨酸降解时，先进行酰胺键水解，产生谷氨酸茶氨酸降解时，先进行酰胺键水解，产生谷氨酸和乙胺谷氨酸可进入三羧酸循环进行代谢而和乙胺谷氨酸可进入三羧酸循环进行代谢而乙胺可在胺氧化酶作用下产生乙醛，再经烯醇化乙胺可在胺氧化酶作用下产生乙醛，再经烯醇化作用产生乙烯醇，再进一步转化生成儿茶素和没作用产生乙烯醇，再进一步转化生成儿茶素和没食子儿茶素食子儿茶素• 遮荫条件下，可抑制茶氨酸向儿茶素的转化，茶氨遮荫条件下，可抑制茶氨酸向儿茶素的转化，茶氨酸得以积累，从而提高茶叶品质酸得以积累，从而提高茶叶品质。
•茶氨酸的规模化发酵生产：茶氨酸的规模化发酵生产：已利用微生物发酵中产已利用微生物发酵中产生的茶氨酸合成酶由生的茶氨酸合成酶由L-谷氨酸和乙胺进行合成谷氨酸和乙胺进行合成 作业题作业题n n不同叶位、不同季节对新梢中茶氨酸含量的影不同叶位、不同季节对新梢中茶氨酸含量的影响？响？n n简述茶氨酸及其前体的生物合成途径及涉及的简述茶氨酸及其前体的生物合成途径及涉及的酶系？茶氨酸生物合成的部位？酶系？茶氨酸生物合成的部位？n n从茶树中氨基酸代谢途径解释茶树为何有喜铵从茶树中氨基酸代谢途径解释茶树为何有喜铵耐氨的特性耐氨的特性 第四节第四节 茶树中多酚类物质代谢茶树中多酚类物质代谢 n n一、一、 多酚类物质在茶树体内的分布多酚类物质在茶树体内的分布n n二、茶树体内多酚物质的形成与转化二、茶树体内多酚物质的形成与转化 1. 儿茶素在茶树体内的形成儿茶素在茶树体内的形成 2. 儿茶素的生物合成途径（莽草酸途径）儿茶素的生物合成途径（莽草酸途径） 莽草酸、苯丙酸盐、儿茶素莽草酸、苯丙酸盐、儿茶素n n三、茶树中多酚类的分解代谢三、茶树中多酚类的分解代谢 一一. 多酚类物质在茶树体内的分布多酚类物质在茶树体内的分布 n n茶叶中含有大量的多酚类化合物，含量一般为茶叶中含有大量的多酚类化合物，含量一般为干重的干重的15-35%，表现为茶叶的涩味。
表现为茶叶的涩味n n黄烷醇类化合物在茶叶中含有黄烷醇类化合物在茶叶中含有12-24%干量，占干量，占多酚类总量的多酚类总量的80%左右其中以左右其中以EGCG为重要为重要成分，含量常占黄烷醇总量的成分，含量常占黄烷醇总量的50%而EC，，C，，GC和和D-GC等含量较少，总共只占黄烷醇类等含量较少，总共只占黄烷醇类总量的总量的10%左右 n n多酚类在茶树体内的分布，多酚类在茶树体内的分布，主要集中在茶树新梢主要集中在茶树新梢的生长旺盛部分，的生长旺盛部分，老叶、茎、根内含量少些，尤老叶、茎、根内含量少些，尤其是根中含量极微，并且只含有非酯型儿茶素的其是根中含量极微，并且只含有非酯型儿茶素的L-EC和和D，，L-C n n茶树新梢的不同伸育程度，黄烷醇类化合物的茶树新梢的不同伸育程度，黄烷醇类化合物的含量与组成差异很大，特别是含量与组成差异很大，特别是L-EGCG，，L-EGC和和L-ECG变化显著变化显著L-EGCG、、L-ECG随随伸育程度增长含量渐次降低，而伸育程度增长含量渐次降低，而L-EGC却有增却有增加的趋势加的趋势n n黄烷醇类的总量在幼嫩的新梢中含量较高，而黄烷醇类的总量在幼嫩的新梢中含量较高，而粗老的茶梢中含量较低。
粗老的茶梢中含量较低嫩叶嫩叶中儿茶素的没食中儿茶素的没食子子酰基化作用酰基化作用能力较强，随着伸育而降低，但能力较强，随着伸育而降低，但儿茶素的儿茶素的羟基化作用羟基化作用却随伸育而增强却随伸育而增强 n n不同品种的茶树，多酚类含量与组成是有差异不同品种的茶树，多酚类含量与组成是有差异的云南大叶种黄烷醇类含量较高，而小叶种的云南大叶种黄烷醇类含量较高，而小叶种的龙井种含量较低的龙井种含量较低n n一般来说，茶叶中黄烷醇类化合物的组成中以一般来说，茶叶中黄烷醇类化合物的组成中以L-EGCG含量最高，其次是含量最高，其次是L-ECG和和L-EGC，，但在云南大叶种中但在云南大叶种中L-ECG含量较多含量较多,几乎接近几乎接近 L-EGCG的含量，而且的含量，而且L-EC和和D，，L-C的含量却超的含量却超过了过了L-EGC云南大叶种的芽叶中黄烷醇类的云南大叶种的芽叶中黄烷醇类的含量与组成异于别的品种，被认为是它保持了含量与组成异于别的品种，被认为是它保持了原始特性的关系，这对原始特性的关系，这对鉴别茶树品种的原始性鉴别茶树品种的原始性方面是有意义的方面是有意义的 n n茶叶中黄烷醇类化合物的含量也随不同季节而有变化，茶叶中黄烷醇类化合物的含量也随不同季节而有变化，夏梢中黄烷醇类含量最高，秋梢次之，春梢最少。
从夏梢中黄烷醇类含量最高，秋梢次之，春梢最少从其组成来看：其组成来看：L-EGCG含量能反映出不同季节新梢嫩含量能反映出不同季节新梢嫩度或品质度或品质 n n茶叶中多酚类的含量与组成和茶树栽培的环境条件茶叶中多酚类的含量与组成和茶树栽培的环境条件与技术措施密切相关与技术措施密切相关n n栽培在不同海拔高度的茶树新梢中黄烷醇类以及黄栽培在不同海拔高度的茶树新梢中黄烷醇类以及黄酮苷的含量不同一般超过一定海拔高度（约酮苷的含量不同一般超过一定海拔高度（约500米）时，米）时，多酚类的含量随海拔增加而降低多酚类的含量随海拔增加而降低 n n干旱季节进行灌溉能提干旱季节进行灌溉能提高茶叶中多酚类的含量高茶叶中多酚类的含量n n适当增施磷肥或有机肥适当增施磷肥或有机肥料均能提高茶叶中多酚料均能提高茶叶中多酚类含量n n夏季光照过强时适度遮夏季光照过强时适度遮荫不仅能使茶树生长势荫不仅能使茶树生长势好，好，“持嫩性持嫩性”强，而强，而且能使多酚类含量保持且能使多酚类含量保持一定水平（过度遮荫会一定水平（过度遮荫会使其含量降低）使其含量降低） n n植物中类黄酮物质的植物中类黄酮物质的形成受外界环境条件形成受外界环境条件的影响，特别是光的的影响，特别是光的影响较大。
影响较大遮荫减少遮荫减少光照而直接影响到光照而直接影响到L-EC的形成，但对儿的形成，但对儿茶素的没食子酸酯化茶素的没食子酸酯化作用影响较小作用影响较小 n n茶叶色泽不同，黄烷醇类的含量与组成则有茶叶色泽不同，黄烷醇类的含量与组成则有差异紫色芽叶中黄烷醇类含量较高，黄绿差异紫色芽叶中黄烷醇类含量较高，黄绿色芽叶次之，深绿色芽叶含量较低色芽叶次之，深绿色芽叶含量较低 n n总之，茶叶中多酚类的含量与组成是和外界总之，茶叶中多酚类的含量与组成是和外界环境条件矛盾统一的集中表现，环境条件矛盾统一的集中表现，它随品种、它随品种、老嫩、自然环境条件、施肥、采摘等不同而老嫩、自然环境条件、施肥、采摘等不同而有差异n n因而，弄清茶树中多酚类物质相互转化与分因而，弄清茶树中多酚类物质相互转化与分解代谢，在茶树的生理生化研究中有重要意解代谢，在茶树的生理生化研究中有重要意义，对提高茶叶产量及质量，改良茶树品种义，对提高茶叶产量及质量，改良茶树品种和茶多酚人工合成与利用有重要作用和茶多酚人工合成与利用有重要作用 二、茶树体内多酚物质的形成与二、茶树体内多酚物质的形成与 转化转化 (一一). 儿茶素在茶树体内的形成儿茶素在茶树体内的形成 n n(一一) 儿茶素在茶树体内的形成儿茶素在茶树体内的形成 实实验验证证明明，，休休眠眠的的茶茶树树种种子子胚胚中中黄黄烷烷醇醇类类化化合合物物含含量量微微少少，，从从茶茶树树种种子子萌萌发发开开始始，，就就伴伴随随着着黄黄烷烷醇醇类类的的合合成成，，并并一一直直进进行行，，而而且且黄烷醇分布于茶树植株的各个部分。
黄烷醇分布于茶树植株的各个部分 种种子子萌萌发发中中，，首首先先形形成成的的是是非非酯酯型型儿儿茶茶素素如如D,L-C，，L-EC随随后后经经羟羟基基化化，，没没食食子子酰酰基基化化而而形形成成没没食食子子基基儿儿茶茶素素和和儿儿茶茶素素没没食食子子酸酯等，如：酸酯等，如：L-EGC，，L-EGCG等 具体情况如下：具体情况如下：具体情况如下：具体情况如下：（（（（1 1））））25~3025~30天的幼苗最初形成了天的幼苗最初形成了天的幼苗最初形成了天的幼苗最初形成了D,L-CD,L-C和和和和L-ECL-EC2 2））））40~4540~45天天天天的的的的幼幼幼幼苗苗苗苗已已已已有有有有D,L-CD,L-C和和和和L-ECL-EC，，，，L-ECGL-ECG，，，，GCGGCG和和和和L-EGCGL-EGCG五五五五种种种种已已已已能能能能进进进进行行行行羟羟羟羟基基基基化化化化和和和和没没没没食食食食子子子子酰基化，出现了酯型儿茶素酰基化，出现了酯型儿茶素酰基化，出现了酯型儿茶素酰基化，出现了酯型儿茶素3 3））））60~7060~70天天天天的的的的幼幼幼幼苗苗苗苗除除除除上上上上述述述述五五五五种种种种儿儿儿儿茶茶茶茶素素素素外外外外，，，，又又又又增增增增加加加加了了了了L-EGCL-EGC和和和和D,L-GCD,L-GC，，，，根根根根中中中中只只只只有有有有D,L-GCD,L-GC，，，，D,L-CD,L-C和和和和L-ECL-EC，而幼苗茎部各种儿茶素都含有。
而幼苗茎部各种儿茶素都含有而幼苗茎部各种儿茶素都含有而幼苗茎部各种儿茶素都含有4 4））））150150天天天天的的的的幼幼幼幼苗苗苗苗，，，，根根根根中中中中有有有有D,L-GCD,L-GC，，，，D,L-CD,L-C和和和和L-ECL-EC，，，， 木木木木 质质质质 化化化化 茎茎茎茎 中中中中 有有有有 D,L-GCD,L-GC，，，， D,L-CD,L-C，，，， L-ECL-EC，，，， L-L-EGCGEGCG和和和和L-ECGL-ECG下下下下部部部部叶叶叶叶中中中中与与与与新新新新梢梢梢梢都都都都含含含含有有有有上上上上述述述述各各各各种儿茶素种儿茶素种儿茶素种儿茶素 n n 综综合合上上述述情情况况可可看看出出：：茶茶籽籽萌萌发发和和幼幼苗苗生生长长过过程程中中，，最最初初形形成成的的是是非非酯酯型型儿儿茶茶素素，，后后经经羟羟基基化化和和没没食食子子酰酰基基化化形形成成了了没没食食子子基基儿儿茶茶素素和和儿儿茶茶素素没没食食子子酸酸酯酯生生长长60—70天天的的幼幼苗苗中中便便具具有有成成长长茶茶树树新新梢梢所所含含有有的的各各种种儿儿茶茶素素了了酯酯型型儿儿茶茶素素只只有有在在茶茶树树地地上上部部分分才才含含有有，，而而根根部部仅仅有有非非酯酯型型儿儿茶茶素素，，看看来来没没食食子酰基化作用在根部是缺乏的。
子酰基化作用在根部是缺乏的 (二二)茶叶中儿茶素的生物合成途径茶叶中儿茶素的生物合成途径 n n同位素示踪法实验证明：儿茶素分子中的同位素示踪法实验证明：儿茶素分子中的A环环来自来自‘乙酸盐乙酸盐’单位，由三个乙酸分子头尾相单位，由三个乙酸分子头尾相接形成；接形成； n nB环与环与C环上的碳原子环上的碳原子则来自则来自莽草酸途径莽草酸途径(shikimic acid pathway)；然后，；然后，A环和环和B环缩环缩合成查尔酮，进一步形成合成查尔酮，进一步形成C6-C3-C6环n n儿茶素的生物合成大致可分为以下三个步骤：儿茶素的生物合成大致可分为以下三个步骤：1.合成莽草酸；合成莽草酸；2.形成苯丙酸盐；形成苯丙酸盐；3.儿茶素的儿茶素的合成 1、莽草酸（、莽草酸（shikimic acid）合成途径）合成途径 n n莽草酸是植物和微生物中芳香氨基酸生物合莽草酸是植物和微生物中芳香氨基酸生物合成的关键中间体，而且莽草酸途径也是高等成的关键中间体，而且莽草酸途径也是高等植物特有的生物合成途径，它本身是碳水化植物特有的生物合成途径，它本身是碳水化合物代谢产物合物代谢产物 n n莽草酸合成途径如下：莽草酸合成途径如下： （（1）磷酸烯醇式丙酮酸（）磷酸烯醇式丙酮酸（PEP ）和）和D-赤藓糖赤藓糖-4磷酸盐，进行立体专一的缩合反应，形成了磷酸盐，进行立体专一的缩合反应，形成了3-脱氧脱氧-D-7磷酸阿拉伯庚酮糖酸（磷酸阿拉伯庚酮糖酸（DAHP）；）； （（2））DAHP闭环形成去氢奎尼酸，再经可逆的闭环形成去氢奎尼酸，再经可逆的去氢作用形成去氢莽草酸，再产生莽草酸及其去氢作用形成去氢莽草酸，再产生莽草酸及其3-磷酸盐；磷酸盐； （3）再）再与一个与一个PEP缩合缩合产生磷酸产生磷酸盐化合物盐化合物, 经经1、、4-消除转变消除转变为分支酸，为分支酸，然后形成然后形成芳香氨基芳香氨基酸酸。
n n在茶树的枝条中，在茶树的枝条中，莽草酸作为儿茶素和黄酮莽草酸作为儿茶素和黄酮类化合物的前体要比类化合物的前体要比L-苯丙氨酸和肉桂酸更苯丙氨酸和肉桂酸更加有效zaprometor和和Bukhlaeva,1968,1971），预示着可能存在），预示着可能存在3,4,5-三羟基肉桂酸可从莽草酸通过更直接三羟基肉桂酸可从莽草酸通过更直接的路线越过肉桂酸而形成，也的路线越过肉桂酸而形成，也说明由莽草酸说明由莽草酸形成儿茶素和黄酮类化合物，不一定非经过形成儿茶素和黄酮类化合物，不一定非经过苯丙氨酸苯丙氨酸 2、苯丙酸盐的形成、苯丙酸盐的形成 n n苯丙氨酸是苯丙酸盐途径的起始物，也是将植苯丙氨酸是苯丙酸盐途径的起始物，也是将植物细胞初级代谢与次级代谢相连接的重要物质物细胞初级代谢与次级代谢相连接的重要物质在此途径中，有在此途径中，有3个酶将苯丙氨酸转化为对香豆个酶将苯丙氨酸转化为对香豆酰酰CoA，即，即苯丙氨酸解氨酶苯丙氨酸解氨酶(PAL)，桂皮酸，桂皮酸(肉桂肉桂酸酸)-4-羟基化酶羟基化酶(C4H)和和4-香豆酸、辅酶香豆酸、辅酶A连接酶连接酶(4CL)注：4-羟基桂皮酸又称对羟基桂皮酸又称对-香豆酸香豆酸））））n n香豆酰香豆酰CoA是植物次生代谢中的又一重要中间是植物次生代谢中的又一重要中间产物。
此物质可用于合成许多的植物次生代谢产物此物质可用于合成许多的植物次生代谢产物：类黄酮类物质、木质素等产物：类黄酮类物质、木质素等 PAL：苯丙氨酸裂：苯丙氨酸裂解酶解酶phenylanine ammonia lyase C4H：肉桂酸：肉桂酸-4-羟羟基化酶基化酶cinnamate-4-hydroxylase 4CL：：4-香豆酸辅酶香豆酸辅酶A连接酶连接酶4-coumaroyl:CoA-ligase TAL：酪氨酸氨裂：酪氨酸氨裂解酶解酶tyrosine ammonia lyase4 3儿儿茶茶素素合合成成途途径径 n n在儿茶素的生物合成中目前比较清楚的是在儿茶素的生物合成中目前比较清楚的是（（+））-儿茶素的合成，在茶树中占主导地位的儿茶素的合成，在茶树中占主导地位的表儿茶素和儿茶素没食子酸酯的生物合成途径表儿茶素和儿茶素没食子酸酯的生物合成途径还不是非常清楚还不是非常清楚n n根据现有的研究资料，推测表儿茶素的合成需根据现有的研究资料，推测表儿茶素的合成需要一个表异构化酶的作用，在二氢槲皮素或其要一个表异构化酶的作用，在二氢槲皮素或其稍后的阶段改变中间产物的立体构型，再经特稍后的阶段改变中间产物的立体构型，再经特异的酶作用形成表儿茶素，但目前还没有关于异的酶作用形成表儿茶素，但目前还没有关于儿茶素没食子酸酯的形成的研究报道。
儿茶素没食子酸酯的形成的研究报道 Flavonoid biosynthesis in the tea plant Camellia sinensis: properties of enzymes of the prominent epicatechin and catechin pathwayP.A.N. P.A.N. PunyasiriPunyasiri, I.S.B. , I.S.B. AbeysingheAbeysinghe, V. Kumar,, V. Kumar,D. D. TreutterTreutter, D. , D. DuyDuy, C. , C. GoschGosch, S. Martens, , S. Martens, G. G. ForkmannForkmann, T.C. Fischer, T.C. Fischer(Biochemistry Division, Tea Research Institute of Sri Lanka, Talawakelle, Sri Lanka)Archives of Biochemistry and Biophysics 431 (2004) 22–30 三、茶树中多酚类的分解代谢三、茶树中多酚类的分解代谢 n n高等植物中，高等植物中，黄酮类化合物黄酮类化合物的分解代谢，的分解代谢，苯甲酸是主要苯甲酸是主要降解产物之一降解产物之一 。
扎普罗米托夫利用光合作用制备扎普罗米托夫利用光合作用制备14C-儿茶素渗入儿茶素渗入离体的茶树新梢中，发现不论在光或黑暗情况下，离体的茶树新梢中，发现不论在光或黑暗情况下，由呼吸作用可形成由呼吸作用可形成14 CO2 ，在，在70小时后小时后80％的放％的放射性出现在射性出现在CO2中 n n用含用含14C的的(-)-EC，，(-)-EGC，，(-)-ECG和和(-)-EGCG渗入茶树新梢，经渗入茶树新梢，经55小时后，发现小时后，发现14C分布在分布在CO2(15%)，有机酸，有机酸 (20%，主要是莽，主要是莽草酸、金鸡纳酸等草酸、金鸡纳酸等)，碳水化合物，碳水化合物(5%)，蛋白，蛋白质质(2%)，叶绿素和萜类化合物，叶绿素和萜类化合物(3％％)，酚性化，酚性化合物合物(10％％)和多聚物和多聚物(40%木素等木素等)中中且证实儿茶素巳完全分解儿茶素的氧化聚合或分儿茶素巳完全分解儿茶素的氧化聚合或分解代谢反应是根据茶新梢细胞的生理状态和解代谢反应是根据茶新梢细胞的生理状态和酶的作用来决定的酶的作用来决定的 儿茶素生物合成的细胞定位儿茶素生物合成的细胞定位 n n早早期期曾曾假假定定类类黄黄酮酮物物质质是是在在液液泡泡中中合合成成的的；；近近些些年年来来，，证证实实了了黄黄酮酮类类化化合合物物可可以以在在细细胞胞质内合成。
某些组分再运输到液泡里去质内合成某些组分再运输到液泡里去n n此此外外，，叶叶绿绿体体可可能能与与黄黄酮酮类类化化合合物物合合成成有有关关，，在在叶叶绿绿体体中中已已发发现现若若干干与与酚酚性性物物质质代代谢谢有关的酶有关的酶 本节小结n n多酚类物质主要集中在茶树新梢的旺盛部分，多酚类物质主要集中在茶树新梢的旺盛部分，且随新梢伸育度的提高，其含量逐渐下降且随新梢伸育度的提高，其含量逐渐下降n n茶叶中多酚类物质的组成中以茶叶中多酚类物质的组成中以L-EGCG含量最含量最高，其次是高，其次是L-ECG和和L-EGC随着新梢伸育程随着新梢伸育程度增长，度增长，L-EGCG和和L-ECG的含量逐次降低，的含量逐次降低，L-EGC有所增加有所增加n n云南大叶种的儿茶素总量高于小叶种，其中云南大叶种的儿茶素总量高于小叶种，其中L-EGCG较高外，较高外，L-ECG、、L-EC+D，，L-C增加更增加更为显著多酚类物质在茶树体内的分布多酚类物质在茶树体内的分布 n n儿茶素在不同季节的变化中含量上有差异其儿茶素在不同季节的变化中含量上有差异其中以夏茶中含量最高，秋茶次之，春茶最少中以夏茶中含量最高，秋茶次之，春茶最少。
n n此外，多酚类的含量随着海拔增加含量降低此外，多酚类的含量随着海拔增加含量降低茶树体内多酚物质的形成与转化茶树体内多酚物质的形成与转化•儿茶素在体内形成过程儿茶素在体内形成过程 在茶籽萌发和幼苗生长过程中，最初形成的在茶籽萌发和幼苗生长过程中，最初形成的是非酯型儿茶素，如是非酯型儿茶素，如D,L-C和和L-EC等，然后再经等，然后再经羟基化和没食子酰基化形成没食子儿茶素（如羟基化和没食子酰基化形成没食子儿茶素（如L-EGC和和D,L-GC)和儿茶素没食子酸酯（如和儿茶素没食子酸酯（如L-EGCG和和L-ECG） n n茶叶中儿茶素的生物合成途径茶叶中儿茶素的生物合成途径 以磷酸烯醇式丙酮酸（以磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）和）和4-磷酸赤藓磷酸赤藓糖为起始物经莽草酸途径合成苯丙氨酸糖为起始物经莽草酸途径合成苯丙氨酸；苯丙；苯丙氨酸在苯丙氨酸脱羧酶等的作用下经肉桂酸等氨酸在苯丙氨酸脱羧酶等的作用下经肉桂酸等系列反应生成香豆酰系列反应生成香豆酰CoA；香豆酰；香豆酰CoA和丙酮和丙酮酰酰CoA在查尔酮合成酶等的作用合成黄烷酮、在查尔酮合成酶等的作用合成黄烷酮、黄烷酮醇、羟基黄烷酮醇、羟基[4]黄烷酮醇，最后合成黄烷醇黄烷酮醇，最后合成黄烷醇即儿茶素类。
即儿茶素类 n n多酚类的分解代谢多酚类的分解代谢 儿茶素的主要降解产物之一为苯甲酸儿茶素的主要降解产物之一为苯甲酸 此外，儿茶素的降解产物除可进一步分解成此外，儿茶素的降解产物除可进一步分解成为为CO2(15%)外，还可参与其他物质如多聚外，还可参与其他物质如多聚物物(40%木素等木素等)、有机酸、有机酸 (20%，主要是莽，主要是莽草酸、金鸡纳酸等草酸、金鸡纳酸等)，酚性化合物，酚性化合物(10％％)、碳、碳水化合物水化合物(5%)、叶绿素和萜类化合物、叶绿素和萜类化合物(3％％)、、蛋白质蛋白质(2%)等的合成等的合成 作业题作业题n n不同叶位、不同季节、不同品种、不同不同叶位、不同季节、不同品种、不同海拔对多酚类物质含量的影响？海拔对多酚类物质含量的影响？n n简述儿茶素的生物合成途径？简述儿茶素的生物合成途径？ 。