第二章茶樹次級(jí)代謝

茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第1頁第一節(jié)茶樹次級(jí)代謝特點(diǎn)、主要路徑及調(diào)整

次級(jí)代謝特點(diǎn)1）初級(jí)代謝primarymetabolism:

蛋白質(zhì)、脂肪、核酸、碳水化合物等是植物生命活動(dòng)不可缺乏物質(zhì)，為生物體生存、生長、發(fā)育、繁殖提供能源和中間產(chǎn)物，這類物質(zhì)代謝我們稱之為初級(jí)代謝或一級(jí)代謝。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第2頁2）次級(jí)代謝secondarymetabolism:植物在長久進(jìn)化過程中，在特定條件下，以一些主要初級(jí)代謝產(chǎn)物為前體，經(jīng)過一些不一樣代謝過程，產(chǎn)生一些對(duì)維持植物生長發(fā)育起著一定作用化合物，如生物堿、黃酮、芳香物質(zhì)等，合成這些化合物過程稱之為次級(jí)代謝。由次級(jí)代謝產(chǎn)生物質(zhì)稱為次生物質(zhì)或次生代謝產(chǎn)物。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第3頁3）植物次級(jí)代謝作用:植物次級(jí)代謝對(duì)于植物整個(gè)生命活動(dòng)含有主要意義。協(xié)調(diào)植物與周圍環(huán)境相互作用，如植物與昆蟲、植物與微生物以及植物之間相互作用。有利于植物繁殖，如能夠吸引其它動(dòng)物來授粉。植物次級(jí)代謝產(chǎn)物是決定人類食物質(zhì)量主要方面，如味覺、顏色、氣味等。而且植物色素能表達(dá)植物和花多樣性。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第4頁初級(jí)代謝和次級(jí)代謝關(guān)系及代謝主要路徑

在高等植物中，次級(jí)代謝主要系統(tǒng)是從糖酵解系統(tǒng)(EMP)，磷酸戊糖循環(huán)（PPPorHMP)，檸檬酸循環(huán)(TCA)等初級(jí)代謝中間產(chǎn)物派生出來三個(gè)路徑莽草酸路徑、甲瓦龍酸路徑、多酮化路徑，借助這3個(gè)合成路徑和氨基酸合成路徑相結(jié)合生成生物堿、萜烯、黃酮類等次級(jí)代謝產(chǎn)物。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第5頁初級(jí)代謝和次級(jí)代謝關(guān)系茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第6頁1）初級(jí)代謝對(duì)次級(jí)代謝調(diào)整初級(jí)代謝許多主要中間產(chǎn)物是次級(jí)代謝始點(diǎn)，因而可經(jīng)過調(diào)控初級(jí)代謝而增加次級(jí)代謝產(chǎn)量和各種次級(jí)代謝百分比。當(dāng)鹽酸乙胺添加到培養(yǎng)基中，在茶樹愈傷組織中氨基酸積累大大提升，而多酚類、咖啡堿積累則下降。次級(jí)代謝調(diào)整

茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第7頁2）次級(jí)代謝酶促調(diào)整在高等植物中，多酚類化合物合成是由莽草酸路徑合成芳香族氨基酸后深入合成。而在這其中苯丙氨酸裂解酶（PAL，phenylalanineammonialyase)起著主要作用。如茶樹新梢中PAL以芽最高，按第一葉、第二葉、嫩莖次序遞減，隨葉片成熟與老化而降低，多酚類則也伴隨葉片老化而下降。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第8頁3）環(huán)境原因?qū)Υ渭?jí)代謝調(diào)整和初級(jí)代謝相類似，在一定程度范圍內(nèi)，高等植物次級(jí)代謝受環(huán)境原因影響和調(diào)整。如激素、光照、溫度、肥料等都會(huì)對(duì)次級(jí)代謝起著調(diào)整作用。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第9頁第二節(jié)茶樹中生物堿代謝1、茶樹體內(nèi)咖啡堿分布2、茶樹體內(nèi)咖啡堿生物合成咖啡堿生物合成部位咖啡堿生物合成中嘌呤環(huán)起源及嘌呤環(huán)甲基化（嘌呤環(huán)直接生物合成；核酸降解；嘌呤甲基化）嘌呤合成代謝與咖啡堿生物合成路徑咖啡堿生物合成中主要酶3、茶樹體內(nèi)咖啡堿分解茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第10頁茶樹中生物堿以嘌呤堿為主，而嘌呤堿中又以咖啡堿為主體成份。咖啡堿為茶樹特征性成份之一。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第11頁一、茶樹體內(nèi)咖啡堿分布茶樹體內(nèi)咖啡堿是從茶籽萌發(fā)開始形成，今后就一直參加茶樹體內(nèi)代謝活動(dòng)，并貫通與生命活動(dòng)一直。咖啡堿廣泛地分布在茶樹體內(nèi)。但各部位含量，差異很大。除種子外，其它各部位均含有咖啡堿。并比較集中地分布在新梢部位，以葉部最多，莖梗中較少，花果中更少。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第12頁咖啡堿是比較集中地分布在新梢部位，但新梢中各部位含量又不相同。以嫩芽葉含量最多，老葉最少。說明咖啡堿在新梢中含量是隨芽葉老化而降低，所以咖啡堿能作為茶葉老嫩度標(biāo)志成份之一。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第13頁茶樹新梢中咖啡堿生成量還隨品種、氣候、栽培條件不一樣而有改變。在不一樣品種中，云南大種常比普通品種咖啡堿含量高。在不一樣季節(jié)中，夏茶常比春茶和秋茶含量高。在不一樣栽培條件中，遮陰和施肥，常比露天和不施肥含量高。這些生育中動(dòng)態(tài)改變，都是茶樹體內(nèi)咖啡堿因代謝受不一樣環(huán)境條件影響，從而造成不一樣條件下咖啡堿含量差異。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第14頁二、茶樹體內(nèi)咖啡堿生物合成

咖啡堿生物合成部位

研究表明，咖啡堿是在茶樹幼嫩葉片中進(jìn)行生物合成，而在莖、根與子葉中合成能力能低甚至沒有。而茶花中亦能合成咖啡堿。細(xì)胞中合成部位則是在葉綠體中。在葉綠體中含有咖啡堿生物合成所需酶類。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第15頁咖啡堿生物合成中嘌呤環(huán)起源及嘌呤環(huán)甲基化

咖啡堿結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是黃嘌呤，在1，3，7位置N上連接3個(gè)甲基，生物合成中，一需要嘌呤環(huán)起源，二需要甲基供體。

茶樹中咖啡堿生物合成嘌呤環(huán)，既可來自甘氨酸、谷酰胺、甲酸鹽和CO2直接合成，又可來自核酸代謝核苷酸代謝庫中嘌呤，其中核苷酸庫中腺嘌呤是咖啡堿合成最有效前體。咖啡堿合成中甲基主要起源于S-腺苷蛋氨酸，而轉(zhuǎn)甲基作用則依賴于N-甲基轉(zhuǎn)移酶活性。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第16頁嘌呤環(huán)生物合成

應(yīng)用同位素標(biāo)識(shí)法對(duì)表明嘌呤中各氮、碳原子先質(zhì)起源進(jìn)行了詳細(xì)研究。結(jié)果證實(shí)，環(huán)中C4、C5分別來自甘氨酸中羧基和α-碳原子。N7來自甘氨酸中氨基。C2、C8來自甲酸鹽，N3、N9來自谷氨酰胺，N1來自天冬氨酸，C6來自CO2,如圖。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第17頁嘌呤環(huán)生物合成不是先形成游離嘌呤骨架而后轉(zhuǎn)變成嘌呤核苷酸，而是首先以核糖-5-磷酸為起始物質(zhì)，并在此基礎(chǔ)上逐步將先質(zhì)中碳、氮原子一個(gè)一個(gè)連接而成次黃嘌呤核苷酸。詳細(xì)過程以下。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第18頁茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第19頁以上合成次黃嘌呤是形成其它嘌呤核苷酸先質(zhì),由它可轉(zhuǎn)變成腺苷酸、黃苷酸、鳥苷酸。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第20頁生物體內(nèi)除上述方式合成嘌呤核苷酸外，尚能利用已經(jīng)有嘌呤堿和核苷形成嘌呤核苷酸。現(xiàn)已知道，嘌呤堿與1-磷酸核糖經(jīng)過核苷磷酸化酶作用，可生成嘌呤核苷，后者再經(jīng)核苷磷酸激酶作用，由ATP供給磷酸基，即形成嘌呤核苷酸。嘌呤堿與5-磷酸核糖焦磷酸經(jīng)過核苷酸焦磷酸化酶作用，也可形成嘌呤核苷酸。其反應(yīng)以下：茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第21頁由此可知，腺嘌呤能夠合成腺嘌呤核苷酸，鳥嘌呤能夠合成鳥嘌呤核苷酸。這些嘌呤核苷酸產(chǎn)生，在生物體內(nèi)除參加核酸合成外，還能轉(zhuǎn)化成各種嘌呤衍生物。在茶樹體內(nèi)用于合成生物堿嘌呤大多來自核苷酸庫，庫中腺嘌呤核苷酸被認(rèn)為是最有效前體，由它可在一系列酶作用下轉(zhuǎn)化成為咖啡堿。

茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第22頁核酸降解

因?yàn)楹怂峤M成中有嘌呤核苷酸，當(dāng)大分子核酸降解時(shí)，就有許多腺苷酸和鳥苷酸從結(jié)合態(tài)中游離出來，而它們又能分別轉(zhuǎn)化為次黃嘌呤核苷酸和黃嘌呤核苷酸。因?yàn)檫@些嘌呤核苷酸相互轉(zhuǎn)化，能夠?yàn)榭Х葔A合成提供嘌呤環(huán)起源，所以核酸降解與咖啡堿合成有親密關(guān)系。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第23頁以上嘌呤起源路徑可看出，不論是直接合成，還是核酸降解，它們和咖啡堿合成關(guān)系，都是嘌呤核苷酸為咖啡堿提供嘌呤環(huán)起源結(jié)果。而嘌呤核苷酸既是合成原料，又是核酸降解產(chǎn)物，當(dāng)核酸合成時(shí)，就經(jīng)過直接合成路徑形成嘌呤核苷酸，當(dāng)核酸降解時(shí)，又能游離出嘌呤核苷酸。所以，咖啡堿中嘌呤環(huán)起源實(shí)際上是和核酸代謝相關(guān)。當(dāng)然也不能排除咖啡堿能夠經(jīng)過嘌呤基重新再利用路徑來合成嘌呤核苷酸可能。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第24頁嘌呤甲基化（1）甲基供給體咖啡堿中嘌呤環(huán)上直接甲基供體為S-腺苷蛋氨酸，它是由蛋氨酸與ATP作用轉(zhuǎn)化而來。

茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第25頁

蛋氨酸活化為S-腺苷蛋氨酸后即可提供甲基，當(dāng)供出甲基后，變成S-腺苷同型半胱氨酸，它脫去腺苷，就變成同型半胱氨酸。而它再接收甲基，又能變成蛋氨酸。蛋氨酸再活化后，又產(chǎn)生S-腺苷蛋氨酸。這么循環(huán)往復(fù)，在生物體內(nèi)形成蛋氨酸甲基轉(zhuǎn)移循環(huán)。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第26頁茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第27頁(２)甲基轉(zhuǎn)移和甲基化次序

咖啡堿合成中，嘌呤甲基化過程，是先由7-甲基黃嘌呤甲基化形成可可堿（3，7-二甲基黃嘌呤），再由可可堿甲基化形成咖啡堿。咖啡堿嘌呤環(huán)上甲基是由Ｓ-腺苷蛋氨酸供給，在甲基轉(zhuǎn)移酶作用下，按7、3、1氮原子位置先后次序進(jìn)行甲基化作用。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第28頁(三)、茶樹體內(nèi)嘌呤合成代謝與咖啡堿生物合成路徑

1、腺苷酸琥珀合成酶與裂解酶；2、AMP脫氨酶；3、IMP脫氫酶；4、GMP合成酶；5、GMP脫氨酶；6、GMP還原酶；7、核苷激酶或核苷轉(zhuǎn)磷酸酶；8、5′-核苷酸酶或磷酸酶；9、11、12、N-甲基轉(zhuǎn)移酶；10、N-甲基核苷酶；13、鳥嘌呤核苷脫氨酶；14、PRPP合成酶。

茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第29頁(四)咖啡堿生物合成中主要酶

N-甲基轉(zhuǎn)移酶茶樹體內(nèi)只有三種N-甲基轉(zhuǎn)移酶，分別為黃嘌呤核苷N-甲基轉(zhuǎn)移酶(7-NMT)、7-甲基黃嘌呤N-甲基轉(zhuǎn)移酶(3-NMT)和可可堿N-甲基轉(zhuǎn)移酶(1-NMT)。其中以3-NMT活性最高，它活性是7-NMT和1-NMT活性總和10倍以上，所以，在生物合成旺盛芽葉中，經(jīng)常有可可堿大量積累。H.Ashihara等研究發(fā)覺，四個(gè)月茶樹幼苗中咖啡堿主要分布在葉片內(nèi)，而合成咖啡堿先質(zhì)可可堿只存在嫩葉中，咖啡堿是在嫩葉中經(jīng)可可堿合成。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第30頁茶樹中咖啡堿合成酶(Caffeinesynthase,CS)為3-NMT

和1-NMT總稱。即催化由7-甲基黃嘌呤生成咖啡堿兩步反應(yīng)。茶葉中咖啡堿合成酶已經(jīng)得到分離純化，并對(duì)性質(zhì)進(jìn)行了全方面研究(KatoM.MizunoK.etal.1999)而且，茶樹中咖啡堿合成酶基因cDNA全長已經(jīng)克隆(KatoM.MizunoK.etal.)

，催化甲基化反應(yīng)兩種N-甲基化轉(zhuǎn)移酶(3-NMT

、1-NMT)很多性質(zhì)相同，比如，最適pH值均為8.5,Mg2+、Ca2+和Mn2+都能微弱刺激酶活性，Hg2+和Cu2+能強(qiáng)烈抑制酶活性，巰基試劑對(duì)活性幾乎沒有影響，有些人把兩種酶看作同一個(gè)酶，稱為咖啡堿合成酶(Caffeinesynthase,CS)(SuzukiT.andTakahashiE.1975)。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第31頁若以黃嘌呤核苷和嘌呤核苷酸為底物，則不能檢測到咖啡堿合成酶活性。上述研究表明最少有兩種不一樣N-甲基轉(zhuǎn)移酶(7-NMT,咖啡堿合成酶)參加了咖啡堿合成。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第32頁N.Fujimori等測定了茶樹體內(nèi)嘌呤堿生物合成中N－甲基轉(zhuǎn)移酶與5-磷酸核糖焦磷酸酯（PRPP，phosphaoribosylpyrophosphate）合成酶活性，發(fā)覺N-甲基轉(zhuǎn)移酶在四、五月份茶樹葉片上活性最強(qiáng)，但到七、八月份酶活性就消失，而PRPP合成酶活性依然維持到可檢測水平。這說明咖啡堿生物合成能力主要決定于N-甲基轉(zhuǎn)移酶活性，所以可望經(jīng)過對(duì)N－甲基轉(zhuǎn)移酶誘導(dǎo)與抑制來調(diào)控茶樹體中咖啡堿合成。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第33頁N-甲基核苷酶此酶為水解酶，主要是催化7-甲基黃嘌呤核苷水解脫去核糖而轉(zhuǎn)變?yōu)?-甲基黃嘌呤反應(yīng)。其分子量大約為55,000，最適pH為8.0-8.5,最適溫度為40-450C。它是咖啡堿合成中一個(gè)調(diào)整酶，假如沒有該酶對(duì)7-甲基黃嘌呤核苷水解，以后嘌呤甲基化，進(jìn)而生成咖啡堿反應(yīng)就無法進(jìn)行。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第34頁次黃嘌呤核苷酸脫氫酶（IMPDH,inosinemonophosphatedehydrogenase）該酶催化咖啡堿生物合成路徑中由次黃嘌呤核苷酸脫氫產(chǎn)生黃嘌呤核苷酸過程。此酶最適pH范圍較寬（8.8~9.8）。受嘌呤核苷酸抑制，抑制敏感性為GMP＞XMP＞AMP。IMPDH可能是嘌呤類核苷酸轉(zhuǎn)化為咖啡堿和鳥嘌呤核苷酸合成關(guān)鍵酶類。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第35頁AMP脫氨酶(adenosinemonophosphatedeaminase)此酶是催化腺苷酸脫氨產(chǎn)生次黃嘌呤核苷酸反應(yīng)。FujimoriN,AshiharaH,(1993)研究了茶樹花芽中嘌呤堿生物合成，試驗(yàn)表明[8-14C]腺嘌呤在雄蕊中先轉(zhuǎn)化成腺嘌呤核苷酸，然后轉(zhuǎn)化成可可堿和咖啡堿，假如加入AMP脫氨酶抑制劑（Coformycin），能夠抑制轉(zhuǎn)化成嘌呤堿放射強(qiáng)度。說明從腺嘌呤核苷酸合成咖啡堿受AMP脫氨酶活性所調(diào)控。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第36頁三、茶樹體內(nèi)咖啡堿分解

咖啡堿分解與腺嘌呤和鳥嘌呤分解相類似，都是先脫去環(huán)上基團(tuán)，變成黃嘌呤。所不一樣是腺嘌呤和鳥嘌呤脫去是氨基，而咖啡堿脫去是甲基，脫下甲基又能夠經(jīng)過四氫葉酸載體，在對(duì)應(yīng)酶作用下，轉(zhuǎn)移到其它化合物中。黃嘌呤會(huì)有兩種去向，一個(gè)是繼續(xù)分解，另一個(gè)也可能又轉(zhuǎn)化為其它嘌呤核苷酸被再利用。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第37頁黃嘌呤分解代謝路徑

茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第38頁植物體內(nèi)這類嘌呤堿分解代謝主要發(fā)生于老葉，分解后生成尿酸，尿囊素可從葉子中轉(zhuǎn)運(yùn)出來，作為貯備物質(zhì)到春天生長時(shí)再重新利用。而茶樹體內(nèi)黃嘌呤分解產(chǎn)物中，又是以尿酸和尿囊素為主。所以這種形式分解產(chǎn)物，在茶樹體內(nèi)還有貯藏組分作用。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第39頁人們飲茶后，咖啡堿進(jìn)入人體內(nèi)分解情況有所不一樣，因?yàn)槿梭w內(nèi)缺乏分解尿酸能力，所以咖啡堿在人體內(nèi)除脫去部分甲基外，就被氧化成尿酸，所以大部分是以甲基尿酸或尿酸形式排出體外，而不在體內(nèi)積累，所以不會(huì)對(duì)人體造成危害。血中尿酸正常含量：149-416μmol/L，溶解度低。一旦嘌呤代謝障礙時(shí)，血中尿酸濃度升高，尿酸鹽結(jié)晶沉積于軟組織、軟骨及關(guān)節(jié)等處，而造成關(guān)節(jié)炎、尿路結(jié)石及腎臟疾病。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第40頁由咖啡堿合成與分解研究可知，茶樹體內(nèi)咖啡堿代謝和核酸、蛋白質(zhì)代謝緊密相連。核酸中嘌呤核苷酸，蛋白質(zhì)中蛋氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸等都和咖啡堿合成相關(guān)。所以，在核酸、蛋白質(zhì)代謝旺盛嫩葉中，咖啡堿含量最多，伴隨芽葉老化，代謝強(qiáng)度減弱，以及嘌呤本身分解代謝加強(qiáng)，老葉中咖啡堿含量顯著降低。它們之間這種顯著相關(guān)性，也說明咖啡堿在茶樹體內(nèi)是主動(dòng)參加新梢中物質(zhì)代謝活動(dòng)，并隨代謝強(qiáng)度改變而改變。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第41頁本節(jié)小結(jié)咖啡堿分布：茶樹體內(nèi)除種子外，其它各部位均含有咖啡堿。主要分布在茶新梢部位，以芽、葉部最多而且伴隨葉部老化而降低。在莖梗中較少，花果中更少。咖啡堿生物合成部位：主要是在茶樹幼嫩葉片中合成，另外茶花中也可進(jìn)行咖啡堿生物合成。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第42頁咖啡堿生物合成

1、嘌呤環(huán)起源

直接生物合成：以核糖-5-磷酸為起始物，分別由甘氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、甲酸鹽、二氧化碳提供對(duì)應(yīng)C、N原子，按N9-（C4-C5-N7）-C8-N3-C6-N1-C2次序合成次黃嘌呤核苷酸。核酸降解：核酸降解產(chǎn)生腺嘌呤為咖啡堿最有效合成前體。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第43頁2、嘌呤甲基化由蛋氨酸在腺苷酸轉(zhuǎn)移酶催化下經(jīng)ATP活化后產(chǎn)生S-腺苷蛋氨酸提供甲基。甲基化次序?yàn)镹7-N3-N1。3、咖啡堿合成路徑及主要酶

咖啡堿降解茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第44頁作業(yè)題什么是植物次級(jí)代謝？茶樹中有哪幾類特征性次級(jí)代謝產(chǎn)物？茶樹中咖啡堿嘌呤環(huán)中C、N起源？咖啡堿最有效合成前體、甲基供體、生物合成中主要酶類分別是什么？茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第45頁第三節(jié)茶樹中茶氨酸代謝

一氨基酸在茶樹中分布二茶氨酸生物合成

1.茶氨酸合成酶

2.茶氨酸生物合成先質(zhì)（谷氨酸、乙胺）三茶氨酸分解代謝四茶氨酸規(guī)模化發(fā)酵生產(chǎn)茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第46頁茶氨酸，一個(gè)非蛋白質(zhì)氨基酸，是茶葉中特色成份之一，占茶葉干重1-2%、占整個(gè)游離氨基酸70%。除茶氨酸外，茶葉中還含有一定量谷氨酸、精氨酸、絲氨酸、天冬氨酸。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第47頁一、氨基酸在茶樹中分布發(fā)芽前后種子中主要氨基酸是茶氨酸和精氨酸；當(dāng)幼根和莖葉開始生長時(shí)，所含氨基化合物由子葉中蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物運(yùn)輸而來。當(dāng)幼苗開始分化時(shí)，則吸收無機(jī)氮合成氨基酸。茶樹氨基酸在各個(gè)組織都含有，但含量差異較大。游離氨基酸以第一葉最高、莖木質(zhì)部最低。茶氨酸在各組織（果實(shí)除外）含量都十分突出，以芽葉最高，第二、三及四五葉依次下降。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第48頁茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第49頁

茶樹因施肥種類不一樣，氨基酸分配和積累有顯著差異，施用銨態(tài)氮肥早期，茶樹體谷氨酰胺濃度急劇上升，茶樹根部茶氨酸、精氨酸和谷氨酰胺濃度也呈直線上升，但很快，除茶氨酸濃度仍繼續(xù)提升外，其它氨基酸都有所下降。這時(shí)，地上部分以精氨酸為主，根部主要是茶氨酸。硝態(tài)氮肥用量與根部氨基酸類化合物濃度不展現(xiàn)上述關(guān)系。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第50頁茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第51頁

茶樹氨基酸尤其是茶氨酸積累和分布也與其轉(zhuǎn)移速度和利用速度相關(guān)。茶樹氨基酸中以谷氨酸在茶樹中利用最快，而茶氨酸貯存期長，因?yàn)椴璋彼嵊筛哭D(zhuǎn)移到葉部速度和葉部利用速度都比谷氨酰胺慢，新梢中茶氨酸從萌發(fā)開始就含有較高含量，伴隨新梢生長一直保持較高水平，這一點(diǎn)亦可看作茶氨酸在新梢中含量高理由。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第52頁

冬季茶樹處于休眠期，茶氨酸和谷氨酰胺主要貯存在根部，精氨酸則貯存于地上部，谷氨酸在各器官中含量均較高。茶樹根部貯存養(yǎng)分對(duì)翌年春茶萌發(fā)時(shí)往新梢中運(yùn)輸，對(duì)新梢生長發(fā)育起著較大作用。氨基酸季節(jié)性改變規(guī)律顯著，按氨基酸總量和茶氨酸表現(xiàn)出春高、秋低、夏居中趨勢(shì)，而精氨酸則相反。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第53頁二茶氨酸生物合成

1.茶氨酸合成酶（theaninesynthase)茶氨酸合成酶催化由L-谷氨酸和乙胺合成茶氨酸反應(yīng)。該酶最適pH為7.5左右，對(duì)Mg2+離子濃度有依賴性。茶氨酸合成酶底物特異性很強(qiáng)，一樣反應(yīng)條件下，用D-谷氨酸、L-α-氨基己二酸或L-天冬氨酸替換L-谷氨酸均不能與乙胺反應(yīng)生成茶氨酸。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第54頁2.茶氨酸生物合成先質(zhì)日本佐佐岡啟等人同位素試驗(yàn)結(jié)果表明，谷氨酸和乙胺可能是形成茶氨酸直接先質(zhì)。而且在生物合成中需要ATP活化。今后，小西茂毅等研究表明茶氨酸是在茶樹根部由乙胺與L-谷氨酸生物合成。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第55頁（1）茶根中，谷氨酸合成路徑及相關(guān)酶性質(zhì)

谷氨酸脫氫酶（GDH，glutamatedehydrogenase)催化還原氨基化反應(yīng)合成谷氨酸

茶樹利用銨態(tài)氮，形成茶氨酸等氨基酸和酰胺，首先要經(jīng)過這一路徑。

茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第56頁

茶樹根部GDH在氨基化反應(yīng)過程中，存在基質(zhì)抑制現(xiàn)象，即當(dāng)α-酮戊二酸濃度、NH4+濃度超出一定值時(shí)，酶活性受到抑制。

GDH催化氨基化反應(yīng)，用NADH+H+

做輔酶，比用NADPH+H+

作輔酶，親和性要強(qiáng)9倍。

Zn2+、Ca2+

、Mg2+

等金屬離子影響GDH氨基化反應(yīng)。添加適量Ca2+

、Mg2+能提升酶活性，當(dāng)濃度超出一定范圍時(shí)則對(duì)酶活性有抑制作用。Zn2+對(duì)此酶則表現(xiàn)顯著抑制作用。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第57頁茶樹含有喜銨性和耐銨性，盡管茶園施用較多量銨態(tài)氮，但茶樹根部存在高效率將銨態(tài)氮轉(zhuǎn)變成谷氨酸能力。高濃度谷氨酸雖有抑制此酶催化氨基化反應(yīng)，但茶樹能夠很快地將體內(nèi)谷氨酸轉(zhuǎn)換成谷氨酰胺，茶氨酸之類酰胺或其它氨基酸，因而，消除了這種抑制。這一研究結(jié)果，解釋了在茶樹吸收高濃度銨態(tài)氮時(shí)，而茶根部谷氨酸濃度并不太高，而是大大地提升了茶氨酸和谷氨酰胺濃度現(xiàn)象。也就是說，茶樹根部吸收了銨態(tài)氮，但并不以L-谷氨酸形態(tài)積累，而是很快地將谷氨酸轉(zhuǎn)換成茶氨酸等酰胺類化合物。

茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第58頁在谷氨酰胺合成酶/谷酰胺-α-酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶（GS/GOGAT）系作用下合成谷氨酸路徑

GS/GOGAT:glutaminesynthase/glutamine:2-oxoglutarateaminotransferase谷酰胺-α-酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶，即谷氨酸合成酶茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第59頁研究認(rèn)為，在高等植物內(nèi)，這一GS/GOGAT路徑可能是氮同化主要路徑。谷酰胺-α-酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶，它與轉(zhuǎn)氨酶不一樣，既催化轉(zhuǎn)氨作用，又催化α-酮戊二酸還原氨化，為了把它和普通轉(zhuǎn)氨酶區(qū)分開來，又將它稱為谷氨酸合成酶。現(xiàn)在普通稱為GS／GOGAT路徑。茶樹是多年生作物，又是一個(gè)喜銨性作物，耐銨性比普通植物強(qiáng)，多量施用銨態(tài)氮亦未見銨中毒現(xiàn)象。尤其引人注目標(biāo)是茶樹體內(nèi)大量積累著茶樹特有酰胺—茶氨酸，那么茶樹經(jīng)過GS/GOGAT酶系對(duì)銨態(tài)氮利用是必定。

茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第60頁用L-蛋氨酸-DL-亞砜基亞胺（谷酰胺合成酶和谷氨酸合成酶抑制劑）處理茶實(shí)生苗后，發(fā)覺茶苗根部合成氨基酸和酰胺能力顯著降低。同時(shí)發(fā)覺用L-蛋氨酸-DL-亞砜基亞胺處理茶根，并不影響GDH活性。說明抑制效應(yīng)主要發(fā)生在對(duì)GS/GOGAT抑制作用上。研究表明，在普通情況下GDH只起著輔助GS/GOGAT系作用。也就是說，茶根利用銨態(tài)氮合成氨基酸及其酰胺，是以GS/GOGAT系起著主導(dǎo)作用。倘若此酶受到抑制時(shí)，根部茶氨酸等酰胺化合物濃度便趨于下降。顯然，抑制了茶樹體內(nèi)GS／GOGAT酶系，就幾乎抑制了茶樹體內(nèi)茶氨酸生物合成。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第61頁（2）茶氨酸生物合成前導(dǎo)物—乙胺代謝同位素標(biāo)識(shí)研究表明，茶氨酸乙胺部分是來自于丙氨酸降解產(chǎn)物乙胺。茶根只要同時(shí)吸收L-丙氨酸和L-谷氨酸就能夠合成L-茶氨酸。茶樹體內(nèi)，根和茶芽葉中都有茶氨酸合成酶，為何茶氨酸僅在茶根部合成？這是因?yàn)橛蒐-丙氨酸脫羧形成乙胺反應(yīng)只能在根部進(jìn)行，而不能在莖或其它器官中進(jìn)行。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第62頁茶樹體內(nèi)茶氨酸合成路徑

茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第63頁三茶氨酸分解代謝

茶樹體內(nèi)，茶氨酸降解，有它獨(dú)特地方。首先是酰胺鍵酶促水解，而不是馬上脫胺或脫羧。水解生成谷氨酸和乙胺，生成乙胺，部分地參加兒茶素合成。研究表明茶氨酸降解代謝與光照相關(guān)，遮蔭葉片茶氨酸含量高，這是因?yàn)槿豕鈱?duì)茶氨酸分解有抑制作用，從而抑制了茶氨酸向兒茶素轉(zhuǎn)化，使茶氨酸得以積累，這對(duì)提升茶葉品質(zhì)有主要作用。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第64頁茶氨酸降解生成乙胺，在茶樹中深入怎樣代謝，研究還不夠。不過從植物生化研究表明，植物體內(nèi)存在有胺氧化酶，使乙胺氧化生成乙醛。乙醛普通可氧化變成乙酸，乙酸可進(jìn)入三羧循環(huán)，或進(jìn)行其它轉(zhuǎn)化。如乙酸可進(jìn)行烯醇化產(chǎn)生乙烯醇。三分子乙烯醇聚合(脫氫……)可生成間苯三酚和鄰苯二酚，再深入轉(zhuǎn)化生成兒茶素和沒食子兒茶素。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第65頁四茶氨酸規(guī)模化發(fā)酵生產(chǎn)

茶氨酸即使為茶樹獨(dú)有氨基酸，而利用微生物發(fā)酵方法大規(guī)模合成L-茶氨酸已成為現(xiàn)實(shí)。1993年，日本報(bào)道了用k-甲叉菜膠固定一個(gè)硝酸還原假單胞z細(xì)菌IF012694（Pseudomonasnitroreducens）大規(guī)模生產(chǎn)茶氨酸。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第66頁詳細(xì)方法是將浸泡在0.9%NaCl中4.5%k-甲叉菜膠在80℃下溶化，冷卻至45℃后與細(xì)胞混合，使其固定為直徑3mm左右顆粒，再填充于四根1.7×40cm柱狀反應(yīng)器中。在30℃下，50mM硼酸緩沖液（pH9.5）中，以0.3ML-谷氨酰胺和0.7M乙胺為底物,以0.3個(gè)床體積每小時(shí)流速經(jīng)過反應(yīng)器。采取這種方法固定細(xì)胞，其合成反應(yīng)活性可維持幾個(gè)星期，反應(yīng)器半壽期預(yù)計(jì)可達(dá)120次反應(yīng)，第51次合成反應(yīng)時(shí)，茶氨酸產(chǎn)量仍到達(dá)40mmol/h。

茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第67頁用于合成茶氨酸硝酸還原假單胞Z細(xì)菌細(xì)胞固定化

茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第68頁①L-谷氨酰胺，②乙胺，③送液泵，*1恒溫循環(huán)水

利用固定化細(xì)胞填裝反應(yīng)器生產(chǎn)茶氨酸茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第69頁茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第70頁茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第71頁茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第72頁茶細(xì)胞培養(yǎng)生物合成茶氨酸利用植物細(xì)胞發(fā)酵生產(chǎn)各種天然次級(jí)代謝產(chǎn)物是近代生物技術(shù)細(xì)胞工程研究和開發(fā)領(lǐng)域,自20世紀(jì)90年代以來,有不少資料報(bào)道了利用茶樹細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)茶氨酸。結(jié)果表明ＭＳ培養(yǎng)基為茶氨酸積累最適培養(yǎng)基,外加適量ＩＡＡ、6ＢＡ或ＩＢＡ等,同時(shí),添加鹽酸乙胺、谷氨酸等前體能夠顯著促進(jìn)茶氨酸合成。另外普遍認(rèn)為暗培養(yǎng)利于茶氨酸生成。不過,因?yàn)楫a(chǎn)量低(最高達(dá)194±16ｍｇ/ｇ干細(xì)胞重),產(chǎn)品分離純化過程復(fù)雜及生產(chǎn)工藝控制難度大等限制了該方法工業(yè)化。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第73頁構(gòu)建工程菌生物合成茶氨酸伴隨當(dāng)代基因工程操作技術(shù)發(fā)展,經(jīng)過構(gòu)建茶氨酸合成酶基因轉(zhuǎn)化工程菌能夠?qū)崿F(xiàn)微生物發(fā)酵直接生產(chǎn)茶氨酸,但需要對(duì)茶氨酸合成酶有深入研究,而當(dāng)前茶氨酸合成酶基因研究仍為空白,相關(guān)茶氨酸合成酶研究,國內(nèi)、國外報(bào)道甚少。由工程菌合成茶氨酸,要處理構(gòu)建ＡＴＰ再生系統(tǒng)問題。ＴａｋａｓｈｉＴａｃｈｉｋｉ等用微生物發(fā)酵法合成茶氨酸時(shí)是以細(xì)菌谷氨酰胺合成酶匹配酵母ＡＴＰ再生系統(tǒng),不過因?yàn)榉磻?yīng)體系復(fù)雜,茶氨酸產(chǎn)量不高。而工程菌能夠?qū)崿F(xiàn)茶氨酸合成酶基因表示及ＡＴＰ再生系統(tǒng)構(gòu)建于同一菌株。進(jìn)而開辟茶氨酸生物合成新路徑。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第74頁茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第75頁本節(jié)小結(jié)茶氨酸是茶葉特征性成份之一，占茶葉整個(gè)游離氨基酸70%以上。在茶樹中芽葉含量最高，第二、三及四五葉含量依次下降。同時(shí)，以春茶中含量最高，夏茶和秋茶依次降低。在冬季茶樹休眠期間茶氨酸逐步積累，以供明年春梢萌發(fā)之用。施用銨態(tài)氮肥有利于茶氨酸積累。茶樹體內(nèi)茶氨酸分布茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第76頁茶氨酸是在茶樹根部由茶氨酸合成酶催化L-谷氨酸和乙胺合成而來。茶氨酸生物合成茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第77頁茶氨酸前體谷氨酸主要是在谷氨酰胺合成酶/谷氨酸合成酶（GS/GOGAT）體系中生物合成而來。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第78頁谷氨酸起源還存在一個(gè)次要合成路徑，即在谷氨酸脫氫酶作用下，由α-酮戊二酸加氨合成。茶氨酸另一前體乙胺是在丙氨酸脫羧酶作用下由丙氨酸脫羧反應(yīng)而成。因?yàn)楸彼崦擊让钢淮嬖谟诓铇涓浚M管茶氨酸合成酶分布在各個(gè)組織，但茶氨酸只能在根部合成。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第79頁茶氨酸降解茶氨酸降解時(shí)，先進(jìn)行酰胺鍵水解，產(chǎn)生谷氨酸和乙胺。谷氨酸可進(jìn)入三羧酸循環(huán)進(jìn)行代謝。而乙胺可在胺氧化酶作用下產(chǎn)生乙醛，再經(jīng)烯醇化作用產(chǎn)生乙烯醇，再深入轉(zhuǎn)化生成兒茶素和沒食子兒茶素。

遮蔭條件下，可抑制茶氨酸向兒茶素轉(zhuǎn)化，茶氨酸得以積累，從而提升茶葉品質(zhì)。茶氨酸規(guī)模化發(fā)酵生產(chǎn)：已利用微生物發(fā)酵中產(chǎn)生茶氨酸合成酶由L-谷氨酸和乙胺進(jìn)行合成。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第80頁作業(yè)題不一樣葉位、不一樣季節(jié)對(duì)新梢中茶氨酸含量影響？簡述茶氨酸及其前體生物合成路徑及包括酶系？茶氨酸生物合成部位？從茶樹中氨基酸代謝路徑解釋茶樹為何有喜銨耐氨特征。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第81頁第四節(jié)茶樹中多酚類物質(zhì)代謝

一、多酚類物質(zhì)在茶樹體內(nèi)分布二、茶樹體內(nèi)多酚物質(zhì)形成與轉(zhuǎn)化

1.兒茶素在茶樹體內(nèi)形成

2.兒茶素生物合成路徑（莽草酸路徑）莽草酸、苯丙酸鹽、兒茶素三、茶樹中多酚類分解代謝茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第82頁一.多酚類物質(zhì)在茶樹體內(nèi)分布

茶葉中含有大量多酚類化合物，含量普通為干重15-35%，表現(xiàn)為茶葉澀味。黃烷醇類化合物在茶葉中含有12-24%干量，占多酚類總量80%左右。其中以EGCG為主要成份，含量常占黃烷醇總量50%。而EC，C，GC和D-GC等含量較少，總共只占黃烷醇類總量10%左右。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第83頁茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第84頁多酚類在茶樹體內(nèi)分布，主要集中在茶樹新梢生長旺盛部分，老葉、莖、根內(nèi)含量少些，尤其是根中含量極微，而且只含有非酯型兒茶素L-EC和D，L-C。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第85頁茶樹新梢不一樣伸育程度，黃烷醇類化合物含量與組成差異很大，尤其是L-EGCG，L-EGC和L-ECG改變顯著。L-EGCG、L-ECG隨伸育程度增加含量漸次降低，而L-EGC卻有增加趨勢(shì)。黃烷醇類總量在幼嫩新梢中含量較高，而粗老茶梢中含量較低。嫩葉中兒茶素沒食子酰基化作用能力較強(qiáng)，伴隨伸育而降低，但兒茶素羥基化作用卻隨伸育而增強(qiáng)。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第86頁茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第87頁不一樣品種茶樹，多酚類含量與組成是有差異。云南大葉種黃烷醇類含量較高，而小葉種龍井種含量較低。普通來說，茶葉中黃烷醇類化合物組成中以L-EGCG含量最高，其次是L-ECG和L-EGC，但在云南大葉種中L-ECG含量較多,幾乎靠近L-EGCG含量，而且L-EC和D，L-C含量卻超出了L-EGC。云南大葉種芽葉中黃烷醇類含量與組成異于別品種，被認(rèn)為是它保持了原始特征關(guān)系，這對(duì)判別茶樹品種原始性方面是有意義。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第88頁茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第89頁茶葉中黃烷醇類化合物含量也隨不一樣季節(jié)而有改變，夏梢中黃烷醇類含量最高，秋梢次之，春梢最少。從其組成來看：L-EGCG含量能反應(yīng)出不一樣季節(jié)新梢嫩度或品質(zhì)。

茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第90頁茶葉中多酚類含量與組成和茶樹栽培環(huán)境條件與技術(shù)辦法親密相關(guān)。栽培在不一樣海拔高度茶樹新梢中黃烷醇類以及黃酮苷含量不一樣。普通超出一定海拔高度（約500米）時(shí)，多酚類含量隨海拔增加而降低。

茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第91頁干旱季節(jié)進(jìn)行澆灌能提升茶葉中多酚類含量。適當(dāng)增施磷肥或有機(jī)肥料均能提升茶葉中多酚類含量。夏季光照過強(qiáng)時(shí)適度遮蔭不但能使茶樹生長勢(shì)好，“持嫩性”強(qiáng)，而且能使多酚類含量保持一定水平（過分遮蔭會(huì)使其含量降低）。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第92頁植物中類黃酮物質(zhì)形成受外界環(huán)境條件影響，尤其是光影響較大。遮蔭降低光照而直接影響到L-EC形成，但對(duì)兒茶素沒食子酸酯化作用影響較小。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第93頁茶葉色澤不一樣，黃烷醇類含量與組成則有差異。紫色芽葉中黃烷醇類含量較高，黃綠色芽葉次之，深綠色芽葉含量較低。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第94頁總之，茶葉中多酚類含量與組成是和外界環(huán)境條件矛盾統(tǒng)一集中表現(xiàn)，它隨品種、老嫩、自然環(huán)境條件、施肥、采摘等不一樣而有差異。因而，搞清茶樹中多酚類物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化與分解代謝，在茶樹生理生化研究中有主要意義，對(duì)提升茶葉產(chǎn)量及質(zhì)量，改良茶樹品種和茶多酚人工合成與利用有主要作用。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第95頁二、茶樹體內(nèi)多酚物質(zhì)形成與轉(zhuǎn)化

茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第96頁(一).兒茶素在茶樹體內(nèi)形成

(一)兒茶素在茶樹體內(nèi)形成試驗(yàn)證實(shí)，休眠茶樹種子胚中黃烷醇類化合物含量微少，從茶樹種子萌發(fā)開始，就伴伴隨黃烷醇類合成，并一直進(jìn)行，而且黃烷醇分布于茶樹植株各個(gè)部分。種子萌發(fā)中，首先形成是非酯型兒茶素如D,L-C，L-EC。隨即經(jīng)羥基化，沒食子酰基化而形成沒食子基兒茶素和兒茶素沒食子酸酯等，如：L-EGC，L-EGCG等。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第97頁詳細(xì)情況以下：（1）25~30天幼苗最初形成了D,L-C和L-EC。（2）40~45天幼苗已經(jīng)有D,L-C和L-EC，L-ECG，GCG和L-EGCG五種。已能進(jìn)行羥基化和沒食子酰基化，出現(xiàn)了酯型兒茶素。（3）60~70天幼苗除上述五種兒茶素外，又增加了L-EGC和D,L-GC，根中只有D,L-GC，D,L-C和L-EC，而幼苗莖部各種兒茶素都含有。（4）150天幼苗，根中有D,L-GC，D,L-C和L-EC，木質(zhì)化莖中有D,L-GC，D,L-C，L-EC，L-EGCG和L-ECG。下部葉中與新梢都含有上述各種兒茶素。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第98頁

綜合上述情況可看出：茶籽萌發(fā)和幼苗生長過程中，最初形成是非酯型兒茶素，后經(jīng)羥基化和沒食子酰基化形成了沒食子基兒茶素和兒茶素沒食子酸酯。生長60—70天幼苗中便含有成長茶樹新梢所含有各種兒茶素了。酯型兒茶素只有在茶樹地上部分才含有，而根部僅有非酯型兒茶素，看來沒食子酰基化作用在根部是缺乏。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第99頁(二)茶葉中兒茶素生物合成路徑

同位素示蹤法試驗(yàn)證實(shí)：兒茶素分子中A環(huán)來自‘乙酸鹽’單位，由三個(gè)乙酸分子頭尾相接形成；茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第100頁B環(huán)與C環(huán)上碳原子則來自莽草酸路徑(shikimicacidpathway)；然后，A環(huán)和B環(huán)縮合成查爾酮，深入形成C6-C3-C6環(huán)。兒茶素生物合成大致可分為以下三個(gè)步驟：1.合成莽草酸；2.形成苯丙酸鹽；3.兒茶素合成。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第101頁1、莽草酸（shikimicacid）合成路徑

莽草酸是植物和微生物中芳香氨基酸生物合成關(guān)鍵中間體，而且莽草酸路徑也是高等植物特有生物合成路徑，它本身是碳水化合物代謝產(chǎn)物。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第102頁莽草酸合成路徑以下：（1）磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）和D-赤蘚糖-4磷酸鹽，進(jìn)行立體專一縮合反應(yīng)，形成了3-脫氧-D-7磷酸阿拉伯庚酮糖酸（DAHP）；茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第103頁（2）DAHP閉環(huán)形成去氫奎尼酸，再經(jīng)可逆去氫作用形成去氫莽草酸，再產(chǎn)生莽草酸及其3-磷酸鹽；茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第104頁（3）再與一個(gè)PEP縮合產(chǎn)生磷酸鹽化合物,經(jīng)1、4-消除轉(zhuǎn)變?yōu)榉种幔缓笮纬煞枷惆被帷２枞~生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第105頁在茶樹枝條中，莽草酸作為兒茶素和黃酮類化合物前體要比L-苯丙氨酸和肉桂酸愈加有效。（zaprometor和Bukhlaeva,1968,1971），預(yù)示著可能存在3,4,5-三羥基肉桂酸可從莽草酸經(jīng)過更直接路線越過肉桂酸而形成，也說明由莽草酸形成兒茶素和黃酮類化合物，不一定非經(jīng)過苯丙氨酸。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第106頁2、苯丙酸鹽形成

苯丙氨酸是苯丙酸鹽路徑起始物，也是將植物細(xì)胞初級(jí)代謝與次級(jí)代謝相連接主要物質(zhì)。在此路徑中，有3個(gè)酶將苯丙氨酸轉(zhuǎn)化為對(duì)香豆酰CoA，即苯丙氨酸解氨酶(PAL)，桂皮酸(肉桂酸)-4-羥基化酶(C4H)和4-香豆酸、輔酶A連接酶(4CL)。（注：4-羥基桂皮酸又稱對(duì)-香豆酸）香豆酰CoA是植物次生代謝中又一主要中間產(chǎn)物。此物質(zhì)可用于合成許多植物次生代謝產(chǎn)物：類黃酮類物質(zhì)、木質(zhì)素等。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第107頁P(yáng)AL：苯丙氨酸裂解酶phenylanineammonialyaseC4H：肉桂酸-4-羥基化酶cinnamate-4-hydroxylase4CL：4-香豆酸輔酶A連接酶4-coumaroyl:CoA-ligase

TAL：酪氨酸氨裂解酶tyrosineammonia

lyase4茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第108頁3兒茶素合成路徑

茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第109頁在兒茶素生物合成中當(dāng)前比較清楚是（+）-兒茶素合成，在茶樹中占主導(dǎo)地位表兒茶素和兒茶素沒食子酸酯生物合成路徑還不是非常清楚。依據(jù)現(xiàn)有研究資料，推測表兒茶素合成需要一個(gè)表異構(gòu)化酶作用，在二氫槲皮素或其稍后階段改變中間產(chǎn)物立體構(gòu)型，再經(jīng)特異酶作用形成表兒茶素，但當(dāng)前還沒相關(guān)于兒茶素沒食子酸酯形成研究報(bào)道。茶葉生物化學(xué)茶樹次級(jí)代謝專家講座第110頁Flavonoidbiosynthesis