《次级代谢》PPT课件

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1、第四章微生物次级代谢与调节本章主要内容引论次级代谢物生物合成的前体次级代谢物的生物合成原理抗生素的生物合成微生物次级代谢作用的调控微生物次级代谢的特征次级代谢产物的类型抗生素的生源学概念：次级代谢是指微生物在一定的生长时期(一般是稳定生长期)，以初级代谢产物为前体，合成一些对微生物的生命活动没有明确功能的物质的过程。这一过程的产物即为次级代谢产物。次级代谢物的种类抗生素色素生物碱毒素维生素根据产物的作用分1.1微生物次级代谢物的特征（1）次级代谢产物一般不在产生菌的生长期产生，而是在随后的生产期形成

2、。1引论避免生长受其自身产物的抑制培养液中缺乏某种营养物质或者前体物质的积累起到诱导作用或编码次级代谢产物的基因从分解代谢物阻遏中解脱出来所致。（2）次级代谢物种类繁多，含有不寻常的化学键（3）一种菌可以产生结构相近的一族抗生素产黄青霉可产生至少10种不同青霉素（4）一族抗生素各组分的多少取决于遗传与环境因素。源于次级代谢物合成所涉及的酶特异性较低（5）一种微生物的不同菌株可以产生多种在分子结构上完全不同的次级代谢产物。曲霉科（6）次级代谢物的合成对环境因素特别敏感，其合成信息受环境因素的调节（7）

3、微生物由生长期向生产期过渡时，菌体形态学上会发生一些变化（8）微生物的次级代谢产物的合成过程是一类由多基因控制的代谢过程这些基因不仅在微生物染色体上，而且也位于质粒上。微生物次级代谢产物的合成过程可以概括为如下模式：1.2次级代谢物的合成三个步骤前体聚合组分装配结构修饰1.3次级代谢物的类型根据次级代谢产物中主要组分与初级代谢的关系糖类多肽类聚酯酰类核酸碱基类似物其它类型细交链孢菌酮酸灵菌红素糖肽糖脂类化合物1.4抗生素的生源学生源学:又称生物发生学，是研究一些天然物质(包括有生命的物质)发生、存

4、在的原因，以及它对宿主、环境的作用的科学。抗生素生源学:研究一些微生物会产生这类对其他微生物、甚至对其自身有害物质的原因及这类物质的功能。代谢调控学者认为抗生素的生源学是：次级代谢物的作用不在于产物而在于产物生产的过程。1.4初级与次级途径的相互关系初级代谢为次级代谢提供前体化合物初级代谢中间体修饰为次级代谢终产物的方式生物氧化与还原（醇与羰基的氧化、双键的引入或还原）生物甲基化（甲硫氨酸为供体，常出现在合成最后一步）生物卤化（对于分子上含有卤素的次级代谢物很重要）2次级代谢物生物合成的前体2.1研

5、究次级代谢的意义2.2前体的概况2.3前体的作用2.4前体的限制性2.1研究微生物次级代谢的意义：获得与次级代谢有关的基础理论知识，并用于设计更为有效的途径来合成这类复杂的化合物或改造它们，以获得所需的生物性质；有助于优化次级代谢产物的工业生产。借助于生物合成途径的知识，利用基因工程技术可以帮助构建在遗传学上能产生新化合物的突变株。①养分摄入；②通过中枢代谢途径养分转化为中间体；③次级代谢物前体的生物合成；④如有必要，改变其中的一些中间体；⑤前体进入次级代谢物生物合成专有途径；⑥次级代谢的主要骨架形

6、成后作最后的修饰，成为产物。次级代谢物生物合成步骤：2.2前体的概况前体(precursor)：是初级代谢的中间体或由培养基提供的，能被代谢形成某种终产物的物质。自身的结构无多大变化，有些还具有促进产物合成的作用。是指养分或者基质进入一途径后，被转化为一种或者多种不同的物质，均被进一步代谢，最后获得该途径的终产物中间体如何区分基质、中间体、前体？前体与中间体的区别：前体的结构往往略需改变后才进入到代谢途径中去；有时指同一物质。可作为次级代谢物前体的物质Betina认为，次级代谢物的前体大多数源自初级

7、代谢的中间体：糖类莽草酸/或芳香氨基酸非芳香氨基酸C1化合物脂肪酸柠檬酸循环中间体嘌呤和嘧啶Martin等将可作为次级代谢物前体的初级代谢的中间体分为：短链脂肪酸异戊二烯单位氨基酸糖与氨基糖环乙醇与氨基环己醇脒基嘌呤与嘧啶碱芳香中间体与芳香氨基酸甲基2.2.1内源前体的来源(1)短链脂肪酸----大环内酯类抗生素乙酸CoA丙酸CoA丁酸CoA目前，沿用的大环内酯类有红霉素、麦迪霉素、螺旋霉素、乙酰螺旋霉素、交沙霉素、柱晶白霉素。异戊二烯单位可参与萜和一些抗生素的合成，如真菌代谢物、动植物和真菌的甾类

8、化合物和萜的形成。木霉素、羧链孢酸、新生霉素（2）异戊二烯单位正常氨基酸和经过修饰的非蛋白氨基酸可用于合成同型肽类抗生素。有些次级代谢物含有不寻常的氨基酸（3）经修饰的氨基酸－－构筑同型肽类抗生素（4）芳香中间体－－－抗生素的芳香部分A莽草酸途径的中间体或终产物：形成许多次级代谢物的芳香部分。B芳香氨基酸生物合成途径：负责大多数放线菌和许多植物次生代谢物的生物合成。C聚多酮途径：大多数真菌产生的芳香代谢物是由乙酸通过聚多酮途径合成的。糖的碳架以整体的方式结合到抗生素，