抗生素的生物合成与调节机制

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1、第九章抗生素的生物合成与调节机制第一节抗生素的生物合成一、微生物的刺激代谢与初级代谢的关系初级代谢产物：微生物合成为它们在生长繁殖中所必须的物质，如糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸以及由这些化合物聚合而成的高分子化合物，如多糖、蛋白质、脂类和核酸等。次级代谢产物：微生物在合成初级代谢产物时，还合成一些在微生物生长和繁殖中功能还不明确的化合物，如抗生素、酶抑制剂、色素等。从代谢途径看，此际代谢产物是以初级代谢产物为前体衍生出来的。1.抗生的合成途径：1）多聚乙酰（polyketide)概念的假说，与脂肪

2、酸合成相似。在放线菌内以丙酰CoA为引子，以甲基丙二酰为伸展者，形成带甲基的多聚乙酰，后经环化，成为各种抗生素的前体而合成不同的抗生素，如四环素、红霉素及利福霉素等。2）以初级代谢产物为前体，如氨基酸或糖，如β-内酰胺类抗生素和氨基环醇类抗生素。3）非蛋白质多肽装配过程，如许多杆菌产生抗生素合成特征。2.抗生素的生物合成类型1）蛋白质衍生物简单的氨基酸衍生物：环丝氨酸寡肽抗生素：青霉素、头孢菌素多肽类抗生素：多粘菌素多肽大环内酯抗生素：放线菌素含嘌呤和嘧啶碱基的抗生素：曲古霉素2）糖类衍生物糖苷

3、类抗生素：链霉素、新霉素与大环内脂连接的糖甙抗生素：红霉素其它糖甙抗生素：新生霉素3）以乙酸为单位的衍生物乙酸衍生物抗生素：四环素类抗菌素丙酸衍生物抗生素：红霉素多烯和多炔类抗生素：制霉素3.几种抗生素的合成1）青霉素、头孢菌素的生物合成结构近似的三肽抗生素。2）四环素族3）红霉素（大环内酯类抗生素）第二节抗生素生物合成的代谢调节机制调节模型：由产生菌生成一种诱导剂或激活剂，或把它加入启动生物合成由小分子物质作为一种辅助阻遏剂或抑制剂，阻遏或抑制抗生素合成酶形成，这些阻遏剂或抑制剂必须在抗生素合

4、成前耗尽或中和，如碳分解调节、氮分解调节、磷酸盐调节等。一、细胞生长期到抗生素产生期的过渡解除某些抗生素合成酶的阻遏，包括蛋白质合成阻遏作用的解除。生产抗生素的基因在正常生长中被阻遏，阻遏原因：1.一种诱导因子在生长期末积累或外源加入以解除生产期的阻遏作用；2.初级代谢产物的终点产物对次级代谢途径的反馈阻遏作用，当这个化合物耗尽，使生产期基因受阻遏得到克服。3.在一种易被利用的糖源中生长，其分解代谢物对抗生素合成有阻遏作用，当这些剂被利用后，阻遏作用被解除。4.抗生素合成途径艘高能化合物的阻遏作

5、用，当ATP形成减少时，阻遏作用被解除。5.在生长期，RNA聚合酶只能启动生长期基因的转录作用，而不能附着在生产期操纵的促进子的位置上，因而次级代谢途径的酶合成受阻遏。二、酶的诱导作用抗生素的合成是在微生生长达到平衡后，由特定营养成分减少而停止急剧生长，进入有限的生长期，此时此际代谢开始，在营养期一般不出现催化次级代谢的酶，在转换期发生了次级代谢酶的诱导或解阻遏。三、分解代谢产物的调节控制1.包括分解产物阻遏和分解产物抑制。2.解除分解代谢产物阻遏的方法：选育对葡萄糖类似物抗性突变型在培养过程中

6、逃避分解产物阻遏。四、磷酸盐的调节抗生素的合成只有在磷酸盐含量为生长的“亚适量”时才能合成。磷酸盐抑制抗生素合成的机制：1.抑制或阻遏抗生素合成途径中有关酶的活力和合成2.改变代谢途径五、NH4+的抑制作用七、次级代谢的反馈抑制许多抗生素能阻止自身的合成。八、次级代谢的能荷调节以ATP+1/2ADP/（ATP+ADP+AMP）表示。