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구조 결정과 생합성 경로

3. 구조 결정과 생합성 경로 [생약학]

(1) 분광학적 구조 결정

① UV·IR·NMR·MS 병용 구조결정

UV : 공액 이중결합계 · 발색단. IR : 수산기 · 카보닐기 작용기. NMR : 탄소 · 수소 수 · 결합 관계. MS : 분자량 · 조각 이온

UV·IR·NMR·MS 병용 구조결정이 원칙이고, 고분해능 질량분석과 분자식 결정 : 정밀질량으로 확정

② 2D-NMR 상관 정보의 해석

2D-NMR(COSY, HSQC, HMBC, NOESY) : COSY 인접 수소 스핀결합 · HSQC 직접 결합 탄소-수소 · HMBC 두세 결합 원거리 상관으로 골격 연결 · NOESY 공간 근접 수소로 상대배치

③ 입체구조와 보조적 확인법

선광도는 편광면 회전 방향과 크기를 나타내고, CD/ORD에 의한 절대배치 결정은 원편광 흡수 차를 이용한다.

X선 결정구조 해석은 단결정이 있으면 절대배치까지 확정적이며, 화학적 유도체화 · 분해반응에 의한 구조 확인이 보조한다.

(2) 주요 생합성 경로

① 아세테이트-말로네이트 경로

아세테이트-말로네이트 경로(폴리케타이드, 안트라퀴논) : 아세틸조효소A에 말로닐 반복 축합 · 고리화하면 안트라퀴논 · 환원되면 지방산 · 동위원소 표지 전구체 추적으로 입증

② 메발론산/MEP 경로와 테르페노이드

메발론산/MEP 경로(모노 · 세스퀴 · 디 · 트리테르펜, 스테로이드) : 메발론산은 세포질 · MEP는 색소체 · 전구체 이소펜테닐이인산 · 모노 C10 · 세스퀴 C15 · 디 C20 · 트리 C30

정유 주성분은 모노·세스퀴테르펜이며 탄소 수가 적을수록 휘발성이 증가한다.

③ 시킴산 경로와 아미노산 유래 알칼로이드

시킴산 경로(페닐프로파노이드, 쿠마린, 리그난, 플라보노이드)는 방향족 아미노산을 거치며, 아세테이트가 함께 참여하면 혼합 생합성 경로다.

아미노산 유래 알칼로이드 생합성 : 오르니틴 · 라이신 · 트립토판 · 티로신이 질소 공급원

④ 생합성 경로 요약표

경로주요 전구체대표 산물
아세테이트-말로네이트아세틸CoA와 말로닐CoA폴리케타이드, 안트라퀴논
메발론산/MEP이소펜테닐이인산테르펜, 스테로이드
시킴산방향족 아미노산페닐프로파노이드, 쿠마린
혼합 경로시킴산과 아세테이트플라보노이드
아미노산 경로오르니틴, 트립토판알칼로이드

📌 실전 체크 포인트!

감별: COSY는 수소와 수소의 인접 결합, HSQC는 직접 결합한 탄소와 수소, HMBC는 두세 결합 떨어진 원거리 상관이다.

방향: 플라보노이드의 A환은 아세테이트-말로네이트 경로에서, B환은 시킴산 경로에서 유래한다.

수치: 모노테르펜 10, 세스퀴테르펜 15, 디테르펜 20, 트리테르펜 30개 탄소로 이소프렌 단위 수에 비례한다.

순서: 분자식은 고분해능 질량분석으로, 골격은 2D-NMR로, 절대배치는 CD/ORD나 X선 결정구조 해석으로 확정한다.

암기 대구: 안트라퀴논은 폴리케타이드계, 스테로이드는 트리테르펜계에서 유래한다.

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