昆虫源抗生素的分离与发现

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1、第1章前沿第1章前言1.1研究背景及意义人类和微生物的关系从进化开始就一直发生着联系，人体内和生存环境中存在着多种多样的微生物，包括细菌、病毒和支原体与衣原体。人类与细菌的关系既有相互利用，又有矛盾冲突。现代人类生活更是与细菌密切相关，一方面利用微生物来为人类服务，包括食品发酵工业，生物制药工业；另一方面又在对抗和控制微生物，包括医疗行业利用各种抗生素治疗各种感染、食品加工产业使用食品防腐剂来防止食物变质。医疗行业对高效、广谱、毒副作用小抗生素的需求和食品工业对“天然绿色”、不吸收或代谢快的防腐剂的需求成为科学界

2、研究的重点。如何从天然动植物提内发现并分离以及推测出结构，进而能进行合成的抗生素和食品防腐剂，是人类在自然科学上不断的创新和挑战。1.1.1研究背景人类健康的主要杀手主要来自各种低等微生物感染，包括病毒和细菌感染，其次是肿瘤。寻找一种安全有效的抗生素类药物，能够有效的降低和杀灭感染的各种致病微生物或者能够抑制肿瘤细胞的增生，这仍然是人类在药物开发中的重点。目前人类寻找抗生素的研究热点主要集中于微生物源的抗生素和对已知抗生[1]素类药物的结构改造，但进入60年代以后，这种脚步明显放慢，取而代之的是其他源抗生素的寻找

3、上，包括较为低等的昆虫和海洋软体动物类。另一方面在食品工业上，世界各国都在致力于广谱、安全、高效的食品防腐剂的研发。近年来，随着人们生活和消费水平的提高，食品加工的需求也越来越[2]向“绿色”和“天然”等方向转变，食品防腐剂的研究开始转向天然的物质，用来[3]取代传统的化学合成小分子防腐剂上，越来越多的证据表明，传统的食品防腐剂对人类健康有一定的威胁，特别是亚硝酸盐类更具有致癌作用。现代已经有来自昆虫提取的抗菌肽类、鱼精蛋白等多种天然产物的防腐剂取代传统的食品防腐剂，但都存在生产成本过高，难以普及使用等缺点，人类

4、迫切需要成本低廉，高效、低残留、无毒性的食品防腐剂，这也是科学研究的热点之一。昆虫作为地球上数量最多的物种，进化特点决定了它的种群特殊性，对昆虫所含成分的研究，必将作为一种新的药物研发途径，为人类健康服务。从各种文1河南科技大学硕士学位论文献报道，目前研究已经取得很大进展，但主要集中在昆虫抗菌肽的研究上，而对昆虫次生代谢物质的抗生研究却很少。1.1.2课题意义本课题选择有代表性的三类昆虫，九香虫成虫，烟青虫幼虫，中华果蝇幼虫作为研究对象，利用天然产物现代分析手段提取分离，利用常见革兰士阳性菌，金黄色葡萄球菌，枯草

5、芽孢杆菌和革兰士阴性菌，大肠杆菌作为测试菌，试图发现并分离出结构新颖且活性显著的抗菌或抑菌化合物，并通过结构修饰或结构改造，产生出新型的抗生素和食品防腐剂，为人类的健康和生活做出贡献。2第2章文献综述第2章文献综述2.1昆虫概述昆虫在自然界中种群数量巨大，从进化角度来看，属于较为低等的生物种属，它介于低等的微生物和高等的哺乳类动物之间，略偏向低等生物。它们体内的免疫系统没有高等动物的完善，而生活环境又较为苛刻，在亿万年的进化中，必然产生自身的抗病毒和抗微生物的系统，能否在该系统中寻找到新型的取代传统抗生素的药物和

6、新型的食品防腐剂已成为目前人类研究的热点。图2-1昆虫种群比例图Fig.2-1Theprorportionofinsectspecies2.1.1昆虫种群人们现已发现的昆虫种类数目已在780，000种以上，占已知动物种类的四[4]分之三到五分之四。单是鞘翅目就有330，000种，为昆虫纲中最大的目。昆虫种群分布比例如图2-1所示。昆虫具有很强的繁殖能力，可适应各种生活环境，在由卵发育到成虫的过程中，昆虫的个体发育要经过不同的变态阶段，由能摄食、不断生长的幼虫，经过不食不动、被囊壳包裹的蛹，再发育为成虫。因此，昆虫

7、的幼虫和成虫形态差异很大，并可以适应不同的生活环境。2.1.2昆虫分布昆虫的分布范围之广也使人惊奇。除辽阔的海洋(海面只有少量生存)以外，3河南科技大学硕士学位论文从热带到两极，乃至高山之巅，地球上任何角落几乎都有昆虫栖息。昆虫生活在地面上和土壤内，植物表面和植物体内，水中、冰雪上、洞穴、房屋和矿山中，仓库和一切有机物质中，动植物尸体和排泄物上，而且还能寄生在人和动物体内。总之，自然界几乎没有无昆虫的空间。在火山爆发、地震、海啸、洪水，或由人类活动所引起的灾难过后，最先重新定居下来的总是昆虫。甚至在估计不可能有生

8、物存在的介质内也有昆虫栖息。在冰山上生活的跳虫，只要有阳光照射，就能活动，但若见不到阳光，就会冰僵。一种水蝇幼虫能在盐湖的较浓盐溶液中生活，也能在冷冻机厂的管道内繁殖。甚至连地下喷出的原油中也发现了一种以石油中已死亡的其它昆虫为生的水蝇科石油蝇的幼虫。2.1.3昆虫天敌昆虫在生长发育过程中，常由于其它生物的捕食或寄生而死亡，这些生物称为昆虫的天敌。昆虫的天敌主要包括致病微