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天然产物合成生物学


作者:
元英进 总主编;赵广荣 主编;罗云孜 乔建军 副主编
定价:
38.00 元
版面字数:
370千字
开本:
16开
装帧形式:
平装
版次:
1
最新版次
印刷时间:
2026年
ISBN:
978-7-04-066137-8
物料号:
66137-00
出版时间:
2026-06-08
读者对象:
高等教育
一级分类:
生物技术/生物工程

天然产物是微生物、植物、动物的代谢产物,具有多种生理活性,广泛应用于医药、食品、农业、日用化工、精细化工等领域。天然产物合成生物学是一门建立天然产物合成基因或基因簇与天然产物化学结构之间的对应关系,解析天然产物生物合成途径,构建细胞工厂,实现天然产物的新发现、高效合成及工业生产的学科。本教材涵盖萜类、甾体、聚酮、芳香类、黄酮、生物碱、非核糖体肽和核糖体肽等重要活性天然产物,详述其生物合成途径及关键酶催化机制、细胞工厂制造策略,突破来源稀缺、含量低、提取制备难、地域性制约等瓶颈,为高值天然产物的可及性和深度研发应用提供技术解决方案。

本教材由在教学、科研一线的工作者编写,适用于合成生物学本科专业教学,也可供生物技术、生物工程、生物制药、制药工程、食品工程、药学等相关专业本科生和研究生选用,还可作为从事天然产物研发、生产和管理人员的参考书。

  • 目录
    • 前辅文
      • 1 绪论
        • 1.1 天然产物概述
          • 1.1.1 天然产物的概念
            • 1.1.2 天然产物的类型
              • 1.1.3 天然产物的应用
              • 1.2 天然产物的生物合成逻辑
                • 1.2.1 天然产物构建单元与生原途径
                  • 1.2.2 天然产物生物合成的基本过程
                    • 1.2.3 天然产物生物合成基因簇
                    • 1.3 天然产物合成生物学
                      • 1.3.1 天然产物合成生物学的概念
                        • 1.3.2 解析天然产物生物合成途径
                          • 1.3.3 天然产物的高效合成
                            • 1.3.4 发现新天然产物
                            • 1.4 本教材的知识导图
                            • 2 单萜
                              • 2.1 单萜概述
                                • 2.1.1 单萜的结构与分类
                                  • 2.1.2 单萜的生物活性及应用
                                    • 2.1.3 单萜的研究进展
                                    • 2.2 单萜的生物合成途径
                                      • 2.2.1 甲羟戊酸途径
                                        • 2.2.2 甲基赤藓糖醇磷酸途径
                                          • 2.2.3 香叶基焦磷酸的生物合成
                                            • 2.2.4 线形单萜的生物合成
                                              • 2.2.5 环形单萜的生物合成
                                              • 2.3 香叶醇
                                                • 2.3.1 香叶醇的生物活性及应用
                                                  • 2.3.2 酿酒酵母细胞工厂合成香叶醇
                                                  • 2.4 柠檬烯
                                                    • 2.4.1 柠檬烯的生物活性及应用
                                                      • 2.4.2 酿酒酵母细胞工厂合成柠檬烯
                                                    • 3 倍半萜
                                                      • 3.1 倍半萜概述
                                                        • 3.1.1 倍半萜的结构与分类
                                                          • 3.1.2 倍半萜的生物活性及应用
                                                            • 3.1.3 倍半萜的研究进展
                                                            • 3.2 倍半萜的生物合成途径
                                                              • 3.2.1 法尼基焦磷酸的生物合成
                                                                • 3.2.2 倍半萜骨架的生物合成
                                                                • 3.3 法尼烯
                                                                  • 3.3.1 法尼烯的生物活性及应用
                                                                    • 3.3.2 酿酒酵母细胞工厂合成法尼烯
                                                                    • 3.4 青蒿素
                                                                      • 3.4.1 青蒿素的生物活性及应用
                                                                        • 3.4.2 青蒿素的生物合成途径
                                                                          • 3.4.3 酿酒酵母细胞工厂合成青蒿酸
                                                                          • 3.5 檀香烯
                                                                            • 3.5.1 檀香烯的生物活性及应用
                                                                              • 3.5.2 毕赤酵母细胞工厂合成檀香烯
                                                                            • 4 二萜
                                                                              • 4.1 二萜概述
                                                                                • 4.1.1 二萜的结构与分类
                                                                                  • 4.1.2 二萜的生物活性及应用
                                                                                    • 4.1.3 二萜的研究进展
                                                                                    • 4.2 二萜的生物合成途径
                                                                                      • 4.2.1 香叶基香叶基焦磷酸的合成
                                                                                        • 4.2.2 二萜骨架的生物合成
                                                                                          • 4.2.3 二萜的氧化修饰
                                                                                            • 4.2.4 二萜骨架的糖基化和酰基化修饰
                                                                                            • 4.3 紫杉醇
                                                                                              • 4.3.1 紫杉醇的生物活性及应用
                                                                                                • 4.3.2 紫杉醇的生物合成途径
                                                                                                  • 4.3.3 细胞工厂合成紫杉醇的前体
                                                                                                    • 4.3.4 植物异源合成紫杉醇
                                                                                                    • 4.4 甜菊糖苷
                                                                                                      • 4.4.1 甜菊糖苷的生物活性及应用
                                                                                                        • 4.4.2 甜菊糖苷的生物合成
                                                                                                          • 4.4.3 大肠杆菌细胞工厂合成甜菊糖苷
                                                                                                        • 5 三萜
                                                                                                          • 5.1 三萜概述
                                                                                                            • 5.1.1 三萜的结构与分类
                                                                                                              • 5.1.2 三萜的生物活性及应用
                                                                                                                • 5.1.3 三萜的研究进展
                                                                                                                • 5.2 三萜的生物合成途径
                                                                                                                  • 5.2.1 鲨烯的生物合成
                                                                                                                    • 5.2.2 氧化鲨烯的生物合成
                                                                                                                      • 5.2.3 氧化鲨烯的环化
                                                                                                                        • 5.2.4 三萜骨架的氧化修饰
                                                                                                                          • 5.2.5 三萜骨架的糖基化修饰
                                                                                                                          • 5.3 鲨烯
                                                                                                                            • 5.3.1 鲨烯的生物活性及应用
                                                                                                                              • 5.3.2 酿酒酵母细胞工厂合成鲨烯
                                                                                                                              • 5.4 四环三萜
                                                                                                                                • 5.4.1 四环三萜的生物活性及应用
                                                                                                                                  • 5.4.2 酿酒酵母细胞工厂合成人参皂苷
                                                                                                                                  • 5.5 五环三萜
                                                                                                                                    • 5.5.1 熊果酸
                                                                                                                                      • 5.5.2 甘草酸
                                                                                                                                    • 6 四萜
                                                                                                                                      • 6.1 四萜概述
                                                                                                                                        • 6.1.1 四萜的结构与分类
                                                                                                                                          • 6.1.2 四萜的生物活性及应用
                                                                                                                                            • 6.1.3 四萜的研究进展
                                                                                                                                            • 6.2 四萜的生物合成途径
                                                                                                                                              • 6.2.1 基本生物合成过程
                                                                                                                                                • 6.2.2 八氢番茄红素的生物合成
                                                                                                                                                  • 6.2.3 番茄红素的生物合成
                                                                                                                                                    • 6.2.4 番茄红素的环化
                                                                                                                                                      • 6.2.5 胡萝卜素的羟基化
                                                                                                                                                      • 6.3 番茄红素
                                                                                                                                                        • 6.3.1 番茄红素的生物活性及应用
                                                                                                                                                          • 6.3.2 解脂耶氏酵母细胞工厂合成番茄红素
                                                                                                                                                          • 6.4 β-胡萝卜素
                                                                                                                                                            • 6.4.1 β-胡萝卜素的生物活性及应用
                                                                                                                                                              • 6.4.2 酿酒酵母细胞工厂合成β-胡萝卜素
                                                                                                                                                              • 6.5 虾青素
                                                                                                                                                                • 6.5.1 虾青素的生物活性及应用
                                                                                                                                                                  • 6.5.2 微生物细胞工厂合成虾青素
                                                                                                                                                                  • 6.6 叶黄素
                                                                                                                                                                    • 6.6.1 叶黄素的生物活性及应用
                                                                                                                                                                      • 6.6.2 酿酒酵母细胞工厂合成叶黄素
                                                                                                                                                                      • 6.7 维生素A
                                                                                                                                                                        • 6.7.1 维生素A的生物活性及应用
                                                                                                                                                                          • 6.7.2 微生物细胞工厂合成维生素A
                                                                                                                                                                          • 6.8 藏红花素
                                                                                                                                                                            • 6.8.1 藏红花素的生物活性及应用
                                                                                                                                                                              • 6.8.2 藏红花素的生物合成途径
                                                                                                                                                                                • 6.8.3 微生物细胞工厂合成藏红花素
                                                                                                                                                                              • 7 甾体
                                                                                                                                                                                • 7.1 甾体概述
                                                                                                                                                                                  • 7.1.1 甾体的基本结构
                                                                                                                                                                                    • 7.1.2 甾体的分类
                                                                                                                                                                                      • 7.1.3 甾体的生物活性及应用
                                                                                                                                                                                        • 7.1.4 甾体的研究进展
                                                                                                                                                                                        • 7.2 甾醇
                                                                                                                                                                                          • 7.2.1 麦角甾醇
                                                                                                                                                                                            • 7.2.2 胆固醇
                                                                                                                                                                                              • 7.2.3 植物甾醇
                                                                                                                                                                                              • 7.3 甾体激素
                                                                                                                                                                                                • 7.3.1 孕激素生物合成途径
                                                                                                                                                                                                  • 7.3.2 肾上腺皮质激素生物合成途径
                                                                                                                                                                                                    • 7.3.3 雄激素生物合成途径
                                                                                                                                                                                                      • 7.3.4 雌激素生物合成途径
                                                                                                                                                                                                        • 7.3.5 酿酒酵母细胞工厂合成甾体激素
                                                                                                                                                                                                        • 7.4 甾体皂苷
                                                                                                                                                                                                          • 7.4.1 甾体皂苷的生物合成途径
                                                                                                                                                                                                            • 7.4.2 酿酒酵母细胞工厂合成薯蓣皂苷元
                                                                                                                                                                                                            • 7.5 多羟基甾体
                                                                                                                                                                                                              • 7.5.1 蜕皮激素生物合成途径
                                                                                                                                                                                                                • 7.5.2 油菜素甾体生物合成途径
                                                                                                                                                                                                                  • 7.5.3 酿酒酵母细胞工厂合成24-表-麦角甾醇
                                                                                                                                                                                                                • 8 聚酮
                                                                                                                                                                                                                  • 8.1 聚酮概述
                                                                                                                                                                                                                    • 8.1.1 聚酮的结构与分类
                                                                                                                                                                                                                      • 8.1.2 聚酮的生物活性及应用
                                                                                                                                                                                                                      • 8.2 聚酮的生物合成机制
                                                                                                                                                                                                                        • 8.2.1 Ⅰ型聚酮合酶的结构和装配机制
                                                                                                                                                                                                                          • 8.2.2 Ⅱ型聚酮合酶的结构和装配机制
                                                                                                                                                                                                                            • 8.2.3 Ⅲ型聚酮合酶的结构和装配机制
                                                                                                                                                                                                                            • 8.3 I型聚酮
                                                                                                                                                                                                                              • 8.3.1 红霉素
                                                                                                                                                                                                                                • 8.3.2 洛伐他汀
                                                                                                                                                                                                                                • 8.4 Ⅱ型聚酮
                                                                                                                                                                                                                                  • 8.4.1 土霉素的生物活性及应用
                                                                                                                                                                                                                                    • 8.4.2 土霉素生物合成途径
                                                                                                                                                                                                                                      • 8.4.3 微生物细胞工厂异源合成土霉素
                                                                                                                                                                                                                                      • 8.5 Ⅲ型聚酮
                                                                                                                                                                                                                                        • 8.5.1 淡黄霉素生物合成途径
                                                                                                                                                                                                                                          • 8.5.2 微生物细胞工厂合成淡黄霉素
                                                                                                                                                                                                                                        • 9 芳香类
                                                                                                                                                                                                                                          • 9.1 芳香类概述
                                                                                                                                                                                                                                            • 9.1.1 单环芳香产物的结构与分类
                                                                                                                                                                                                                                              • 9.1.2 芳香类的理化性质
                                                                                                                                                                                                                                                • 9.1.3 芳香类的生物活性及应用
                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.1.4 芳香类的研究进展
                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.2 芳香氨基酸的生物合成途径
                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.2.1 芳香氨基酸生物合成途径的概览
                                                                                                                                                                                                                                                      • 9.2.2 莽草酸生物合成途径及调控
                                                                                                                                                                                                                                                        • 9.2.3 L-苯丙氨酸生物合成途径及调控
                                                                                                                                                                                                                                                          • 9.2.4 L-酪氨酸生物合成途径及调控
                                                                                                                                                                                                                                                            • 9.2.5 L-色氨酸生物合成途径及调控
                                                                                                                                                                                                                                                              • 9.2.6 芳香氨基酸的转运
                                                                                                                                                                                                                                                                • 9.2.7 全局转录调控
                                                                                                                                                                                                                                                                • 9.3 芳香酸和芳香醇
                                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.3.1 芳香酸和芳香醇的生物合成途径
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.3.2 高苯丙氨酸
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.4 酚酸和酚醇
                                                                                                                                                                                                                                                                      • 9.4.1 酚酸和酚醇生物合成途径
                                                                                                                                                                                                                                                                        • 9.4.2 丹参素
                                                                                                                                                                                                                                                                          • 9.4.3 阿魏酸
                                                                                                                                                                                                                                                                          • 9.5 酚苷
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 9.5.1 红景天苷
                                                                                                                                                                                                                                                                              • 9.5.2 熊果苷
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 10 黄酮
                                                                                                                                                                                                                                                                              • 10.1 黄酮概述
                                                                                                                                                                                                                                                                                • 10.1.1 黄酮的结构与分类
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 10.1.2 黄酮的生物活性及应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 10.1.3 黄酮的研究进展
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 10.2 黄酮的生物合成途径
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 10.2.1 黄烷酮的生物合成途径
                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 10.2.2 黄酮的生物合成途径
                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 10.2.3 黄酮醇和黄烷醇的生物合成途径
                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 10.2.4 异黄酮的生物合成途径
                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 10.3 柚皮素
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 10.3.1 柚皮素的生物活性及应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 10.3.2 柚皮素的生物合成途径
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 10.3.3 酿酒酵母细胞工厂合成柚皮素
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 10.4 灯盏乙素
                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 10.4.1 灯盏乙素的生物活性及应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 10.4.2 灯盏乙素的生物合成途径
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 10.4.3 解脂耶氏酵母细胞工厂合成灯盏乙素
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 10.5 淫羊藿苷
                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 10.5.1 淫羊藿苷的生物活性及应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 10.5.2 淫羊藿苷的生物合成途径
                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 10.5.3 酿酒酵母细胞工厂合成淫羊藿素
                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 10.6 异黄酮糖苷
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 10.6.1 大豆苷和葛根素的生物活性及应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 10.6.2 大豆苷和葛根素的生物合成途径
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 10.6.3 酿酒酵母细胞工厂合成大豆苷和葛根素
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 11 生物碱
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 11.1 生物碱概述
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 11.1.1 生物碱的结构与分类
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 11.1.2 生物碱的生物活性与应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 11.1.3 生物碱的研究进展
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 11.2 苄基异喹啉类生物碱
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 11.2.1 苄基异喹啉类生物碱的生物活性及应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 11.2.2 苄基异喹啉类生物碱的生物合成途径
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 11.2.3 酿酒酵母细胞工厂合成牛心果碱
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 11.2.4 酿酒酵母细胞工厂合成吗啡烷类
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 11.2.5 酿酒酵母细胞工厂合成诺斯卡品
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 11.2.6 酿酒酵母细胞工厂合成血根碱
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 11.3 莨菪烷类
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 11.3.1 莨菪烷类的生物活性及应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 11.3.2 莨菪烷类的生物合成途径
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 11.3.3 酿酒酵母细胞工厂合成东莨菪碱
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 11.4 有机胺类生物碱
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 11.4.1 有机胺类生物碱的生物活性及应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 11.4.2 有机胺类生物碱的生物合成途径
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 11.4.3 酿酒酵母细胞工厂合成秋水仙碱
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 12 非核糖体肽
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 12.1 非核糖体肽概述
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 12.1.1 非核糖体肽的结构与分类
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 12.1.2 非核糖体肽的生物活性及应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 12.1.3 非核糖体肽的研究进展
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 12.2 非核糖体肽合酶的催化机制
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 12.2.1 非核糖体肽合酶的结构
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 12.2.2 非核糖体肽合酶的装配机制
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 12.2.3 非核糖体肽合酶的类型
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 12.3 达托霉素
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 12.3.1 达托霉素的生物活性及应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 12.3.2 达托霉素的生物合成途径
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 12.3.3 细胞工厂的改造和构建
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 12.4 青霉素
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 12.4.1 青霉素的生物活性及应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 12.4.2 青霉素的生物合成途径
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 12.4.3 细胞工厂的改造和构建
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 12.5 丰原素
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 12.5.1 丰原素的生物活性及应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 12.5.2 丰原素的生物合成途径
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 12.5.3 混菌细胞工厂合成丰原素
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 13 核糖体肽
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 13.1 羊毛硫肽
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 13.1.1 羊毛硫肽的结构及生物合成
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 13.1.2 乳酸链球菌素的活性及应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 13.1.3 乳酸链球菌素的生物合成途径
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 13.1.4 乳酸链球菌素衍生物
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 13.2 套索肽
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 13.2.1 套索肽的结构及分类
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 13.2.2 套索肽的生物合成途径
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 13.2.3 MccJ25的生物活性及应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 13.2.4 MccJ25的生物合成
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 13.3 硫肽
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 13.3.1 硫肽的结构及分类
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 13.3.2 GE2270的生物活性和应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 13.3.3 GE2270的生物合成途径
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 13.4 蓝细菌素
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 13.4.1 蓝细菌素的生物合成途径
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 13.4.2 Patellamide的活性及应用
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 14 天然产物发现新技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 14.1 生物合成基因簇的预测
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 14.1.1 基因簇分析工具
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 14.1.2 组学研究
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 14.2 原位激活技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 14.2.1 启动子插入技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 14.2.2 底盘细胞优化
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 14.3 生物合成基因簇的组装和克隆技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 14.3.1 DNA组装子技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 14.3.2 基于CRISPR/Cas的基因簇克隆技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 14.4 异源表达激活技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 14.4.1 异源表达平台
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 14.4.2 异源激活技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 索引

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