茶叶生物化学课件-茶树次级代谢.pptVIP

茶树体内茶氨酸的合成途径 三 茶氨酸的分解代谢 茶树体内，茶氨酸的降解，有它独特的地方。首先是酰胺键酶促水解，而不是马上脱胺或脱羧。水解生成谷氨酸和乙胺，生成的乙胺，部分地参与儿茶素的合成。研究表明茶氨酸的降解代谢与光照有关，遮荫叶片茶氨酸含量高，这是因为弱光对茶氨酸的分解有抑制作用，从而抑制了茶氨酸向儿茶素的转化，使茶氨酸得以积累 ，这对提高茶叶品质有重要作用。 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明，植物体内存在有胺氧化酶，使乙胺氧化生成乙醛。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。如乙酸可进行烯醇化产生乙烯醇。三分子乙烯醇聚合(脱氢……)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。 四 茶氨酸的规模化发酵生产 茶氨酸虽然为茶树独有的氨基酸，而利用微生物发酵方法大规模合成L-茶氨酸已成为现实。1993年，日本报道了用k-甲叉菜胶固定一种硝酸还原假单胞z细菌IF012694（Pseudomonas nitroreducens）大规模生产茶氨酸。 具体方法是将浸泡在0.9%NaCl中的4.5%k-甲叉菜胶在80℃下溶化，冷却至45℃后与细胞混合，使其固定为直径3 mm左右的颗粒，再填充于四根1.7×40 cm的柱状反应器中。在30℃下，50 mM硼酸缓冲液（pH 9.5）中，以0.3 M L-谷氨酰胺和0.7 M乙胺为底物,以0.3个床体积每小时的流速通过反应器。 采用这种方法固定的细胞，其合成反应活性可维持几个星期，反应器的半寿期预计可达120次反应，第51次合成反应时，茶氨酸产量仍达到40 mmol/h。 用于合成茶氨酸的硝酸还原假单胞Z细菌的细胞固定化 ① L-谷氨酰胺， ② 乙胺， ③送液泵，*1 恒温循环水 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 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,自20世纪90年代以来,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培养基为茶氨酸积累的最适培养基,外加适量ＩＡＡ、6 ＢＡ或ＩＢＡ等,同时,添加盐酸乙胺、谷氨酸等前体可以明显促进茶氨酸的合成。另外普遍认为暗培养利于茶氨酸的生成。但是,由于产量低(最高达194±16ｍｇ/ｇ干细胞重),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方法的工业化。 构建工程菌生物合成茶氨酸 随着现代基因工程操作技术的发展,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生产茶氨酸,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,有关茶氨酸合成酶的研究,国内、国外报道甚少。 由工程菌合成茶氨酸, 要解决构建ＡＴＰ再生系统的问题。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配酵母的ＡＴＰ再生系统,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。 本节小结 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70%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。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累，以供来年春梢萌发之用。 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 茶氨酸是在茶树根部由茶氨酸合成酶催化L-谷氨酸和乙胺合成而来。 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酶/谷氨酸合成酶（GS/GOGAT）体系中生物合成而来。 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α-酮戊二酸加氨合成。 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。 茶氨酸的降解 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，茶氨酸得以积累，从而提高茶叶品质。 茶氨酸的规模化发酵生产：已利用微生物发酵中产生的茶氨酸合成酶由L-谷氨酸和乙胺进行合成。 作业题 不同叶位、不同季节对新梢中茶氨酸含量的影响？ 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？ 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。 第四节 茶树中多酚类物质代谢 一、 多酚类物质在茶树体内的分布 二、茶树体内多酚物质的形成与转化 1. 儿茶素在茶树体内