微生物次级代谢ppt课件

《微生物次级代谢ppt课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、4微生物次级代谢与调节4.1引论初级代谢与次级代谢定义：初级代谢：为生物提供能量、合成中间体及其关键大分子，如蛋白质、核酸等的各种相互关联的代谢网络(包括分解与合成)。次级代谢：主要涉及合成过程，其终产物、次级代谢物对菌生长不是必需的，对其生命活动可能具有某种意义，通常在生长后期开始形成。次级代谢产物(SecondaryMetabolites)是某些微生物在生命循环的某一个阶段产生的物质，它们一般是在产生菌生长中止后合成的。微生物产生的次级代谢物有：抗生素:青霉素、万古霉素、红霉素色素:放线紫红素(Act)、Red生物碱(alkaloid):吗啡、喜树碱毒素研

2、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。①一般不在生长期产生，而在生长后期形成（一）微生物次级代谢的特性抗生素晚合成的原因之一可能是避免生长受其自身产物的抑制；次级代谢产物的合成过程一般是在培养基中缺乏某种营养物质，菌体生长受到限制时才启动的。②种类繁多，结构特殊，含不常见的化学键：氨基糖、苯醌、香豆素、环氧化合物、麦角生物碱、戊二酰胺、多烯、

3、吡咯、喹啉、萜烯、四环类抗生素等；β-内酰胺环、聚乙烯和多烯的不饱和键、大环内酯的大环和含有普通AA和经修饰的AA组成的环肽等；③一种菌所合成的次级代谢物往往是一簇结构相似的化合物。举例：产黄青霉能产生10种具有相同母核、不同侧链的天然抗生素，结构上的差别使它们具有不同的生物活性。(参阅表4-1/P159)一簇抗生素中组分的比例取决于遗传和环境因素，这是由于参与次级代谢物合成的酶的专一性不强所致；而初级代谢方面的特异性总是很高，因差错会导致致命性的后果。次级代谢方面的差错对细胞的生长无关紧要，改变后的代谢产物有些还保留生物活性。④一种微生物的不同菌株可以产生分

4、子结构迥异的次级代谢物。例如：灰色链霉菌可生产链霉素、白霉素、吲哚霉素、灰霉素、灰绿霉素和灰争霉素等；不同种类的微生物亦能产生同一种次级代谢物。例如：如产黄青霉、点青霉、土曲霉、构巢曲霉、发癣霉属的一些真菌都能产生青霉素；⑤微生物由生长期向生产期过渡时，菌体在形态学上会发生一些变化。例如，一些产芽胞的细菌在此时会形成芽胞，真菌和放线菌会形成孢子。因此，有人把次级代谢产物的合成作用看作是细胞分化的伴随现象。⑥次级代谢产物的合成比生长对环境因素更敏感。其合成信息的表达受环境因素调节。例如：菌体生长可在0.3～300mmol/L磷酸盐浓度下进行，而次级代谢物合成的最

5、适浓度为0.1～10mmol/L。⑦次级代谢产物的合成是由多基因控制的代谢过程。这些基因不仅位于微生物的染色体中，也位于质粒中，并且染色体外的基因在次级代谢产物的合成中往往起主导作用。（二）次级代谢物的生物合成生源学(biogenesis)指的是代谢产物分子中构建单位的各种原子的起源；（有机化学）生源学又称为生物发生学，是指一些天然物质（包括有生命的物质）为什么会发生、存在的原因，及它对宿主，环境有何作用的科学。（生物化学）生物合成指的是各构建单位在多种酶的作用下合成次级代谢产物的过程。（生物化学）次级代谢物生物合成步骤：①养分摄入细胞内；②通过中枢代谢途径养

6、分转化为中间体；③次级代谢物前体的生物合成；中间体：对初级代谢而言；前体：对次级代谢而言；有时二者是同一物质，有时前体在中间体的基础上结构略有改变。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的专有途径；⑥次级代谢的主要骨架形成后，作最后的修饰，成为产物。次级代谢物通常由初级代谢中间体产生①氧化还原反应：一般涉及醇的氧化或羰基的还原，双键的引入或还原，氧原子的引入和芳香环的氧化裂解，这些反应是由脱氢酶或加氧酶催化的。②生物甲基化是各种代谢物，特别是聚酮化物的生物合成中的重要反应。甲基的主要来源为甲硫氨酸、高半胱氨酸、甘氨酸和丝氨酸。③卤化作用

7、对分子中含卤元素(大多数是氯)的次级代谢物是很重要的。将初级代谢中间体转化为次级代谢终产物有三个生化过程：抗生素的生源学抗生素生源学研究一些微生物会产生这类对其它微生物、甚至对其自身有害物质的原因及这类物质的功能。在这方面的了解将有助于解释抗生素的形成机制和控制其生产。抗生素的生源学(Biogenesis)1)合成次级代谢物是作为储藏物。2)作为正常代谢的无用的副产物。3)大分子消化后残留的碎片。4)解除体内有害代谢物的毒性。5)支路代谢物。6)竞争需要，用于抑制其它微生物，争夺有限的养分。抗生素的生源学(Biogenesis)7)进化遗留所致。8)在自然界具

8、有生态上功能。9)调节功能，至少与形态