第三章次级代谢产物的生物合成与调节ppt课件.ppt

内容回顾2第一节微生物次级代谢产物的概念初级代谢
是为生物提供能量、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
次级代谢的概念是1958年由植物学家Rohland首先提出的，它把植物产生的与植物生长发育无关的某些特有的物质称为次级代谢产物，合成与利用的它们的途径为次级代谢。1960年微生物学家Bu,Lock把这一概念引入微生物领城。
主要涉及合成过程，其终产物、次级代谢物对菌的生长不是必需的，对其生命活动可能具有某种意义，通常是在生长后期开始形成的。二、微生物次级代谢的特点72、次级代谢产物合成的特点 乙酰CoA
↓*3
3—甲基—3，5二甲基戊酸（MVA）
↓
异戊二烯焦磷酸←─→γ，γ—二甲基丙烯焦磷酸
└──────────────┘
↓
二甲基辛烯二甲基辛烯焦磷酸（GGPP）
↓*2
八氢番茄红素
↓
六氢番茄红素
↓
ζ—胡萝卜素
↓
链孢红素
↓
番茄红素
↙↘
γ—胡萝卜素δ—胡萝卜素
↓↓
海胆酮←─β—胡萝卜素α—胡萝卜素
↓↓↓
角黄素β—隐黄质叶黄素
↓↓
虾青素玉米黄素
↓↑
环氧玉米黄素→辣椒红素
↓↑
紫黄素→辣椒玉红素
↓
新黄素

类胡萝卜素的生物合成途径次级代谢酶的专一性低次级代谢产物一般都在菌体的生长后期合成次级代谢则是在菌体生长到一定时期内（通常是微生物的对数生长期末期或稳定期）产生的，它与机体的生长不呈平行关系，一般可明显地表现为菌体的生长期和次级代谢产物形成期二个不同的时期。12次级代谢产物的合成时期可因培养条件的改变而改变，在天然培养基中，氯霉素菌体生长后期合成，而在合成培养基中，它的合成与生长平行。同种微生物的不同菌株可以产生分子结构不同的次级代谢物，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，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如生长可在0.3～300mmol/L磷酸盐浓度下进行，而次级代谢物合成的最适浓度只在0.1-10mmol/L范围次级代谢与质粒的关系三、次级代谢产物的类型2、利用氨基酸等作为前体合成的次级代谢产物3、通过乙酸丙二酸聚合途径合成的次级代谢产物四、次级代谢物的生物合成过程营养物质（C\N\P\S等）第二节、次级代谢的调节一、前体的作用放线菌素DNoaddingastragalusastragaluse前体的作用：二、营养期(生长期)-分化期(生产期)的关系次级代谢产物合成迟后的原因主要是合成次级代谢产物的酶在生长期受到阻遏作用。三、酶的诱导利福霉素产生菌诺卡氏菌经42℃高温处理或长期保存在琼脂上可分离到不产利福霉素的突变菌株，其中有些甚于不能形成气生菌丝，在此类不产利福霉素的突变菌株培养液中加入酵母抽提物会恢复合成利福霉素，从酵母抽提物中分离到对利福霉素的生物合成具有激活作用于的诱导物，是一种腺苷衍生物。前体或其结构类似物一般在生长期后加入才有效，在生长期内加入无多大效。
在生长期内添加的色氨酸很快被消耗掉，而在生长期末色氨酸在胞内的浓度比生长旺盛期高2至3倍。四、反馈调节芳香族氨基酸抑制杀假丝菌素的生物合成，
这些氨基酸(酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸)是对-氨基苯甲酸(杀假丝菌素、氯霉素的一个前体)的分枝途径的终点产物。因而对早期共同途径的一个酶的负向反馈调节，会阻遏杀假丝菌素、氯霉素的形成。35产物调节作用
氯霉素阻遏第一个酶芳基胺合成酶
卡哪霉素阻遏乙酰基转移酶
霉酚酸抑制合成途径最后一个转甲基酶
嘌呤霉素抑制O-去甲基嘌呤霉素菜甲基转移酶五、分解代谢物的调节乳糖并不是青霉素生物合成的特异性前体，它的价值在于缓慢利用。今日的青霉素工业已采用缓慢补加葡萄糖的办法代替乳糖。限制葡萄糖在发酵中的浓度可使分解代谢物处在一低水平。其他分解代谢物的调节现象氮代谢物的调节如何解除这种分解代谢物调节？六、能荷调节（磷酸盐的调节）外界物质的吸收或代谢产物的分泌都需经细胞膜的运输，如发生障碍，则胞内合成代谢物不能分泌出来，影响发酵产物收获，或胞外营养物不能进入胞内，也影响产物合成，产量下降。
在青霉素发酵中，产生菌细胞膜输入硫化物能力的大小影响青霉素发酵单位的高低。如果输入硫化物能力增加，硫源供应允足，合成青霉素的量就增多。八、提高次级代谢物的产量2、改变微生物的遗传性质（突变），每一种调节机制都是由遗传决定的，通过诱变可提高菌种合成次级代谢物的能力。抗生素生产从它们的发现到今日提高了100到1000倍，突变的功劳最大。
（1）筛选营养缺陷型回复突变株
通过突变除去一种酶，再用第二次突变置换它(回复)。常获得耐反馈调节的突变株。有人通过突变使营养缺陷型失去生产金霉素前体一甲硫氨酸的能力，然后通过回复突变获得高产金霉素产生菌