微生物次级代谢与调节一.ppt

微生物次级代谢与调节一现在学习的是第1页，共75页4.1.1微生物次级代谢的特征微生物次级代谢的特征o次次级级代代谢谢产产物物一一般般不不在在产产生生菌菌的的生生长长期期产产生生，而在随后的而在随后的生产期生产期形成。形成。o种类繁多，含有不寻常的化学键，如氨基糖、种类繁多，含有不寻常的化学键，如氨基糖、苯醌、香豆素、环氧化合物、麦角生物碱、吲苯醌、香豆素、环氧化合物、麦角生物碱、吲哚衍生物、吩嗪、吡咯、喹啉、萜烯、四环类哚衍生物、吩嗪、吡咯、喹啉、萜烯、四环类抗生素等。抗生素等。o一种菌可以产生结构相近的一簇抗生素。例如，一种菌可以产生结构相近的一簇抗生素。例如，产黄青霉能产生至少产黄青霉能产生至少10个具有不同特性的青霉个具有不同特性的青霉素。素。现在学习的是第2页，共75页2023/4/22现在学习的是第3页，共75页2023/4/23微生物次级代谢的特征微生物次级代谢的特征o一一簇簇抗抗生生素素中中各各组组分分的的多多少少取取决决于于遗遗传传与与环环境境因素。因素。次次级级代代谢谢物物合合成成所所涉涉及及的的酶酶的的特特异异性性较较低低；而而初初级级代代谢谢方方面面的的特特异异性性总总是是很很高高，因因差差错错会会导导致致致命性的后果。致命性的后果。次次级级代代谢谢方方面面的的差差错错对对细细胞胞的的生生长长无无关关紧紧要要，改改变后的代谢产物有些还保留生物活性。变后的代谢产物有些还保留生物活性。现在学习的是第4页，共75页2023/4/24微生物次级代谢的特征微生物次级代谢的特征有有人人认认为为，次次级级代代谢谢产产物物之之所所以以种种类类繁繁多多，就是因为酶的底物特异性不高所致。就是因为酶的底物特异性不高所致。他他们们把把次次级级代代谢谢过过程程又又称称为为多多向向代代谢谢作作用用(pleometabolism)。现在学习的是第5页，共75页2023/4/25微生物次级代谢的特征微生物次级代谢的特征o一种微生物的不同菌株可以产生多种在分子结构上完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，例如，灰色链霉菌不仅可以全不同的次级代谢产物，例如，灰色链霉菌不仅可以用于生产链霉素，还可用来生产白霉素、吲哚霉素、用于生产链霉素，还可用来生产白霉素、吲哚霉素、灰霉素、灰绿霉素等。灰霉素、灰绿霉素等。不同种类的微生物不同种类的微生物也能产生同也能产生同一种次级代谢产物。一种次级代谢产物。o次级代谢产物的合成对环境因素特别敏感。其合成信息次级代谢产物的合成对环境因素特别敏感。其合成信息的表达受环境因素调节。如对抗生素的合成需在较低的的表达受环境因素调节。如对抗生素的合成需在较低的磷酸盐浓度磷酸盐浓度0.110mM范围内进行，而生长能耐受范围内进行，而生长能耐受的范围平均要大的范围平均要大10倍，即倍，即0.3300mM。现在学习的是第6页，共75页2023/4/26微生物次级代谢的特征微生物次级代谢的特征o微生物由生长期向生产期过渡时，菌体在形态学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此，有人把次级代谢产物的合成作用看作是细胞细胞分化的伴随现象分化的伴随现象。o微生物的次级代谢产物的合成过程是一类由多基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。这些基因不仅位于微生物的因控制的代谢过程。这些基因不仅位于微生物的染色体中，且位于染色体中，且位于质粒质粒中，并且染色体外的基因中，并且染色体外的基因在次级代谢产物的合成中往往起在次级代谢产物的合成中往往起主导主导作用作用。现在学习的是第7页，共75页2023/4/27 吖啶黄插入质粒DNA双链碱基对之间，造成碱基对增加或减少，高温则使质粒变性。它们使原来产生抗生素的质粒不能复制，从而影响抗生素的产生，说明了质粒控制着抗生素的合成。从春日霉素和金丝霉素产生菌春日链霉菌的体内分离出质粒，经电镜观察有三种不同长度（15m、3.4m和0.59m）的DNA。含有15mDNA的质粒控制春日霉素的合成；含有3.4m DNA的质粒，控制金丝霉素合成。现在学习的是第8页，共75页2023/4/284.1.2次级代谢产物的类型 可根据次级代谢产物分子中的主要组分与初级可根据次级代谢产物分子中的主要组分与初级代谢的关系，把次级代谢产物分成代谢的关系，把次级代谢产物分成五个五个基本类基本类型型o糖糖类类 许多次级代谢产物在结构上明显与糖类物质有关。它们的前体物质都是葡葡萄萄糖糖，但是它们的结构在次级代谢过程中被修饰了。例如，链霉素，新霉素和卡那霉素等均是分子结构被修饰了的寡糖类抗生素。现在学习的是第9页，共75页2023/4/29链霉素是由链霉胍、链霉糖和N-甲基-L-氨基葡萄糖胺三部分组成。现在学习的是第10页，共75页2023/4/210次级代谢产物的类型o多肽类多肽类 同糖类物质一样，氨基酸或其聚合物(多肽)在次级代谢过程中常常被修饰，形成多肽类抗生素。例如链霉菌产生的放线菌素是由寡肽构成的。还包括芳香族氨基酸或其他氨基酸合成途径的中间体产物被修饰后形成的抗生素。例如，委内瑞拉链霉菌产生的氯霉素和头状链霉菌产生的丝裂霉素C等。现在学习的是第11页，共75页2023/4/211次级代谢产物的类型o聚脂酰类聚脂酰类 这类化合物均以活性脂酰作为前体，通过聚合作用形成的。由乙酰辅酶A可以形成两类自身缩合产物：一类是通过头尾联接的聚乙酮(酰)化合物；另一类是通过新形成的活性异戊二烯的寡聚作用形成的化合物。这类化合物可形成萜类、甾类和类胡萝卜素类次级代谢产物。属于这类次级产物的有水稻恶苗病菌产生的赤霉素等。现在学习的是第12页，共75页2023/4/212次级代谢产物的类型o核酸碱基类似物类核酸碱基类似物类 此类次级代谢产物的合成明显地与核酸碱基的合成相关。它们或者由细胞中现成的核苷酸经化学修饰转变而来，或者通过与核苷酸生物合成相似的过程合成而来。例如6-氨基嘌呤，焦土霉素，狭霉素，蛹螬菌素等。现在学习的是第13页，共75页2023/4/213次级代谢产物的类型o其它类型其它类型 微生物还产生一些不属于上述四种类型的次级代谢产物。因为人们很难根据这类化合物分子中的组分的来源，把它们归于上述任何一种类型的次级代谢产物。现在学习的是第14页，共75页2023/4/2144.1.3抗生素的生源学(Biogenesis)生源学又称为生物发生学，是指一些天然物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，存在质，包括有生命的物质为什么会发生，存在的学问，它对宿主，环境有何作用？抗生素的学问，它对宿主，环境有何作用？抗生素生源学研究一些微生物为什么会产生这类对生源学研究一些微生物为什么会产生这类对其它微生物，甚至对其自身有害的物质其它微生物，甚至对其自身有害的物质,其其功能是什么？在这方面的了解将有助于解释功能是什么？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。抗生素的形成机制和控制其生产。现在学习的是第15页，共75页2023/4/215抗生素的生源学(Biogenesis)1)合成次级代谢物是作为储藏物。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。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。大分子消化后残留的碎片。4)解除体内有害代谢物的毒性。解除体内有害代谢物的毒性。5)支路代谢物。支路代谢物。6)竞竞争争需需要要 用用于于抑抑制制其其它它微微生生物物，争争夺夺有有限限的养分。的养分。现在学习的是第16页，共75页2023/4/216抗生素的生源学(Biogenesis)7)进化遗留所致。进化遗留所致。8)在自然界具有生态上功能。在自然界具有生态上功能。9)调节功能，至少与形态学，分化方面有关。调节功能，至少与形态学，分化方面有关。10)代谢维持产物，其作用主要是代谢过程而代谢维持产物，其作用主要是代谢过程而 不是产物本身。不是产物本身。现在学习的是第17页，共75页2023/4/2174.1.4初级与次级代谢途径相互连接次级代谢物的生物合成包含：次级代谢物的生物合成包含：o养分吸收入细胞内养分吸收入细胞内o通过中枢代谢途径养分转化为中间体通过中枢代谢途径养分转化为中间体o小分子的生物合成（次级代谢物的前体）小分子的生物合成（次级代谢物的前体）o如有必要，改变其中一些中间体如有必要，改变其中一些中间体o这些前体进入次级代谢物生物合成的特有的途径这些前体进入次级代谢物生物合成的特有的途径o在次级代谢物的主要骨架形成后，最后转化为产物在次级代谢物的主要骨架形成后，最后转化为产物现在学习的是第18页，共75页2023/4/218 生长与次级代谢产物共用的代谢中间产物生长与次级代谢产物共用的代谢中间产物现在学习的是第19页，共75页2023/4/219现在学习的是第20页，共75页2023/4/220现在学习的是第21页，共75页2023/4/221有三种用于将初级代谢中间体修饰为次级代谢终产物的生化过程o生物氧化与还原o生物甲基化o生物卤化现在学习的是第22页，共75页2023/4/2224.2次级代谢物生物合成的前体 次级代谢物的生物合成过程除了在前体的形次级代谢物的生物合成过程除了在前体的形成和聚合过程方面外皆遵循一般的生物合成成和聚合过程方面外皆遵循一般的生物合成规律。规律。次级代谢途径同初级代谢的分解代谢、次级代谢途径同初级代谢的分解代谢、无定无定向代谢向代谢和组成代谢紧密相关。其前体通常是和组成代谢紧密相关。其前体通常是正常的或经修饰的初级代谢的中间体。正常的或经修饰的初级代谢的中间体。现在学习的是第23页，共75页2023/4/223次级代谢物生物合成的前体 按按Rose(1979)的的 定定 义义，前前 体体(precursor)是是在在细细胞胞内内生生成成的的，或或由由培培养养基基提提供供的的，能能被被代代谢谢形形成成某某种种终终产产物的物质。物的物质。Stanbury等等(1984)把把前前体体定定义义为为，加加入入到到某某一一培培养养基基中中的的一一些些化化学学物物质质被被直直接接结合到所需产物中。结合到所需产物中。现在学习的是第24页，共75页2023/4/224前体与中间体前体是指加入到发酵培养基中的某些化合物能前体是指加入到发酵培养基中的某些化合物能被微生物直接结合到产物分子中去，而自身被微生物直接结合到产物分子中去，而自身的结构无多大变化，且具有促进产物合成的的结构无多大变化，且具有促进产物合成的作用。作用。中间体是指养分或基质进入一途径后被转化为中间体是指养分或基质进入一途径后被转化为一种或多种不同的物质，它们均被进一步代一种或多种不同的物质，它们均被进一步代谢，最终获得该途径的终产物。谢，最终获得该途径的终产物。现在学习的是第25页，共75页2023/4/225表4-4 可作为次级代谢物的前体的一些中间体可作为次级代谢物的前体的一些中间体现在学习的是第26页，共75页2023/4/226(1)短链脂肪酸 含含聚聚酮酮化化物物(polyketide)中中间间体体的的一一些些次次级级代代谢谢物物是是由由乙乙酸酸、丙丙酸酸、丁丁酸酸和和其其它它短短链链脂脂肪肪酸酸形形成成的的。乙乙酸酸、丙丙酸酸以以乙乙酰酰CoA和和丙丙酰酰CoA的的形形式式，分分别别作作为为C2和和C3起起始始单单位位，而而正正常常的的延延伸伸单单位位为为丙丙二二(酸酸单单)酰酰-CoA和和甲甲基基丙丙二二酰酰-CoA,它们分别为它们分别为C2和和C3的延伸单位。的延伸单位。现在学习的是第27页，共75页2023/4/227单体的形成o乙酰CoA+ATP+CO2+H2O 丙 二 酰CoA+ADP+Pio丙酰CoA+ATP+CO2+H2O 甲基丙二酰-CoA+ADP+Pio丙酰CoA+草酰乙酸 甲基丙二酰-CoA+丙酮酸现在学习的是第28页，共75页2023/4/228单体的形成 丙二酰丙二酰-CoA是由乙酰是由乙酰-CoA羧化酶催化乙酰羧化酶催化乙酰CoA形成的。形成的。甲基丙二酰甲基丙二酰-CoA可通过丙酰可通过丙酰CoA羧化酶或羧化酶或甲基丙二酰甲基丙二酰-CoA羧基转移酶催化，由丙酰羧基转移酶催化，由丙酰CoA形成。形成。现在学习的是第29页，共75页2023/4/229短链脂肪酸为前体的抗生素o红霉素红霉素 引物：丙酰引物：丙酰CoA 单体：单体：2-甲基丙二酰甲基丙二酰CoAo四环素四环素 引物：丙二酰胺引物：丙二酰胺CoA 单体：丙二酰单体：丙二酰CoA现在学习的是第30页，共75页2023/4/230现在学习的是第31页，共75页2023/4/231（2）异戊二烯单位现在学习的是第32页，共75页2023/4/232（3）经修饰的氨基酸oD-氨基酸o甲基氨基酸o氨基酸生物合成途径的中间体现在学习的是第33页，共75页2023/4/233（4）芳香中间体有许多抗生素的芳香部分是由莽草酸途径的中间体或终产物形成的。现在学习的是第34页，共75页2023/4/234由芳香中间体合成的抗生素和其它次级代谢物现在学习的是第35页，共75页2023/4/235（5）经修饰的糖与氨基糖现在学习的是第36页，共75页2023/4/236（6）环己醇与氨基环己醇现在学习的是第37页，共75页2023/4/237现在学习的是第38页，共75页2023/4/238（7）脒基和甲基o脒基的供体一般是精氨酸o甲基的供体是甲硫氨酸现在学习的是第39页，共75页2023/4/239（8）经修饰的嘌呤或嘧啶碱现在学习的是第40页，共75页2023/4/2404.2.2前体的作用o起抗生素建筑材料的作用o诱导抗生素生物合成的作用现在学习的是第41页，共75页2023/4/241前体与诱导物的区别诱导作用在次级代谢物的合成控制上起重要作用。诱导作用在次级代谢物的合成控制上起重要作用。有时难于区分这种促进作用是真的诱导作用还有时难于区分这种促进作用是真的诱导作用还是起前体作用。是起前体作用。现在学习的是第42页，共75页2023/4/242前体与诱导物的区别o 一一般般，可可把把那那些些能能在在生生长长期期内内促促进进抗抗生生素素生生物物合合成成的的化化合合物物看看作作诱诱导导物物，而而前前体体往往往往只只在在生生产产期期内内起起作作用用，甚甚至至蛋蛋白白质质合合成成受受阻阻的情况下也行。的情况下也行。o 诱导物应能被非前体的结构类似物取代。诱导物应能被非前体的结构类似物取代。现在学习的是第43页，共75页2023/4/243前体与诱导物的区别 如甲硫氨酸除了可作为头孢菌素合成的前体，如甲硫氨酸除了可作为头孢菌素合成的前体，提供提供S的作用，更为重要的作用在于诱导节的作用，更为重要的作用在于诱导节孢子的形成，而后者的多寡影响头孢菌素的孢子的形成，而后者的多寡影响头孢菌素的合成。合成。甲硫氨酸可被亮氨酸取代。甲硫氨酸可被亮氨酸取代。现在学习的是第44页，共75页2023/4/244前体与诱导物的区别o 诱导物的另一个特征是其诱导系数特别高，诱导物的另一个特征是其诱导系数特别高，如给链霉素生物合成受阻的突变株如给链霉素生物合成受阻的突变株1 g 纯纯的的A因子因子(在接种时在接种时)，可诱导，可诱导1g链霉素的形链霉素的形成，其诱导系数为成，其诱导系数为106。现在学习的是第45页，共75页2023/4/2454.2.3前体的限制性 前体常常是次级代谢物生物合成的限制因素。前体常常是次级代谢物生物合成的限制因素。如在发酵过程中加入苯乙酸可强烈地促进苄青如在发酵过程中加入苯乙酸可强烈地促进苄青霉素的生产；丙酸或丙醇促进大环内酯抗生素霉素的生产；丙酸或丙醇促进大环内酯抗生素的生物合成。肽类抗生素的形成中非蛋白的氨的生物合成。肽类抗生素的形成中非蛋白的氨基酸成分通常是限制因素。如粘菌素的生物合基酸成分通常是限制因素。如粘菌素的生物合成受成受-氨基丁酸和氨基丁酸和,-二氨基丁酸的限制；杆二氨基丁酸的限制；杆菌肽的生产受鸟氨酸的限制。菌肽的生产受鸟氨酸的限制。现在学习的是第46页，共75页2023/4/246前体的限制性 乙乙酰酰CoA的的缺缺少少会会限限制制四四环环素素的的生生产产。金金黄黄色色链链霉霉菌菌的的低低产产菌菌株株的的特特征征是是乙乙酰酰CoA倾倾向向于于走走三三羧羧酸酸循循环环而而被被氧氧化化；高高产产菌菌株株没没有有这这一倾向。一倾向。Streptomyces noursei var polifungini合合成成制制霉霉菌菌素素的的能能力力的的提提高高与与其其前前体体，丙丙二二酸酸和甲基丙二酸合成的增加有关。和甲基丙二酸合成的增加有关。现在学习的是第47页，共75页2023/4/2474.2.3.1前体合成的调节机制o当初级代谢和次级代谢均需要同一种必需的前体时，则低浓度低浓度前体需先满足生长生长的需要。o如某一前体是次级代谢生物合成的限制因素，则除去除去控制前体前体生物合成的反馈调节机制反馈调节机制可使抗生素增产。现在学习的是第48页，共75页2023/4/2484.2.3.1前体导向抗生素的合成o次级代谢物合成途径第一个酶往往是关键。o途径中还可能存在另一些限制性酶。这些酶往往受到反馈、碳、氮、或磷的调节。o另一些酶受到高浓度前体的诱导。现在学习的是第49页，共75页2023/4/249前体的限制性前体的限制性o前体物质可能不能被细胞吸收。前体物质可能不能被细胞吸收。o不能被运送到次级代谢产物合成的部位。不能被运送到次级代谢产物合成的部位。o添加的物质不是次级代谢产物合成过程起添加的物质不是次级代谢产物合成过程起限定作用的物质。限定作用的物质。现在学习的是第50页，共75页2023/4/250添加前体的策略 外源前体在发酵液中的残留浓度过高，外源前体在发酵液中的残留浓度过高，会使生产菌中毒，不利于抗生素的合成。会使生产菌中毒，不利于抗生素的合成。但前体不足也不行。但前体不足也不行。因此，研究适当的前体添加策略对有些抗生因此，研究适当的前体添加策略对有些抗生素的高产稳产有重要意义。素的高产稳产有重要意义。现在学习的是第51页，共75页2023/4/251添加前体的策略o可在基础料中添加o过程添加前体时宜少量多次或流加，控制发酵液中前体残留浓度在适当范围。现在学习的是第52页，共75页2023/4/2524.3次级代谢物的生物合成 一一旦旦前前体体被被合合成成，它它们们便便流流向向次次级级代代谢谢物物生生物合成的专用途径。物合成的专用途径。在在某某些些情情况况下下单单体体结结构构单单位位被被聚聚合合，形形成成聚聚合物，如聚酮化物，寡肽和聚醚类抗生素等。合物，如聚酮化物，寡肽和聚醚类抗生素等。这这些些特特有有的的生生物物合合成成中中间间产产物物需需作作后后几几步步的的结结构构修修饰饰。修修饰饰的的深深度度取取决决于于产产生生菌菌的的生生理理条条件件。最最后后，有有些些复复杂杂抗抗生生素素是是由由几几个个来来自自不不同同生物合成途径组成的生物合成途径组成的。现在学习的是第53页，共75页2023/4/253次级代谢物的生物合成 4.3.1.把前体引入次级代谢物生物合成的把前体引入次级代谢物生物合成的专用途径专用途径。了解这方面所涉及的生物合成酶的知识很了解这方面所涉及的生物合成酶的知识很重要。这种专用途径的第一个酶特别重要，重要。这种专用途径的第一个酶特别重要，因它决定了前体进入次级代谢物合成途径因它决定了前体进入次级代谢物合成途径的通量，中间体的流向和途径的生产能力。的通量，中间体的流向和途径的生产能力。现在学习的是第54页，共75页2023/4/2544.3.2前体聚合作用过程现在学习的是第55页，共75页2023/4/2554.3.3次级代谢物结构的后几步修饰现在学习的是第56页，共75页2023/4/2564.3.4复合抗生素中不同部分的装配现在学习的是第57页，共75页2023/4/257 复合抗生素中不同部分的装配现在学习的是第58页，共75页2023/4/258 4.3.5次级代谢物合成酶的专一性 o次级代谢物合成酶往往只具有簇的专一性，次级代谢物合成酶往往只具有簇的专一性，即对基质分子的某一部分有要求，对分子的即对基质分子的某一部分有要求，对分子的其它部分无绝对要求。其它部分无绝对要求。o乙酰乙酰CoA、丙二酰、丙二酰CoA和丙二酰胺和丙二酰胺CoA可可在四环类抗生素形成中起引物的作用，这是在四环类抗生素形成中起引物的作用，这是由于缺少高度专一性所致。由于缺少高度专一性所致。现在学习的是第59页，共75页2023/4/259o不是所有次级代谢物合成酶都缺乏基质专一次级代谢物合成酶都缺乏基质专一性，有些具有高度专一些。性，有些具有高度专一些。现在学习的是第60页，共75页2023/4/2604.5微生物次级代谢作用的调控4.5.1次级代谢与生长分化的关系P203（1）细菌（2）放线菌 A因子 P200（3）真菌现在学习的是第61页，共75页2023/4/261初级代谢物可诱导合成酶的产生从而增加最终产物的产量。在放线菌发酵过程起诱导作用的是内源代谢物如A因子。A因子既可诱导灰色链霉菌和比基尼链霉菌（Streptomycs bikiniensis）的形态分化，又诱导其化学分化并且促进气生菌丝、分生孢子、链霉素合成酶以及链霉素的形成。在灰色链霉菌中，A因子能在转录水平上诱导至少10种蛋白质，其中之一是链霉素-6-磷酸转移酶，这种酶具有两种功能：其一是参与链霉素的生物合成；其二是与抗性有关。现在学习的是第62页，共75页2023/4/2624.5.2次级代谢过程的启动的原因o可能是生长期末细胞的酶的组成发生变化，可能是生长期末细胞的酶的组成发生变化，与次级代谢物合成有关的酶的突然出现有关；与次级代谢物合成有关的酶的突然出现有关；o也可能是前体的积累，起也可能是前体的积累，起诱导诱导物的作用物的作用o或编码次级代谢产物的基因从分解代谢物阻或编码次级代谢产物的基因从分解代谢物阻遏中遏中解除阻遏解除阻遏所致。所致。现在学习的是第63页，共75页2023/4/263o参与初级代谢的酶是通过诱导产生的参与初级代谢的酶是通过诱导产生的o比生长速率（比生长速率（）下降也是一种诱导因素）下降也是一种诱导因素现在学习的是第64页，共75页2023/4/2644.5.2.2启动抗生素的几种调控机制启动抗生素的几种调控机制 尽管抗生素具有非常重要的社会和经尽管抗生素具有非常重要的社会和经济重要性，但并不存在一个能够解释它们济重要性，但并不存在一个能够解释它们生理调节的通用的控制模型。生理调节的通用的控制模型。现在学习的是第65页，共75页2023/4/265启动抗生素的几种调控机制启动抗生素的几种调控机制 此类调节往往发生在转录水平，具此类调节往往发生在转录水平，具体证据为：直到生长速率下降时，才出体证据为：直到生长速率下降时，才出现编码抗生素合成的现编码抗生素合成的mRNA。现在学习的是第66页，共75页2023/4/266次级代谢物启动的假想机制次级代谢物启动的假想机制 图图4-37o比生长速率（比生长速率（）下降）下降o限制性养分的耗竭限制性养分的耗竭o几种调节因子的联合作用（几种调节因子的联合作用（cAMP,碳源，碳源，氮源，或磷源的同化速率氮源，或磷源的同化速率)o严谨响应严谨响应(strigent response)o微生物信号因子微生物信号因子现在学习的是第67页，共75页2023/4/267o(1)碳源分解代谢物对抗生素生物合成的影碳源分解代谢物对抗生素生物合成的影响响o（2）N源分解代谢物的调节源分解代谢物的调节o（3）磷酸盐的调节作用）磷酸盐的调节作用现在学习的是第68页，共75页2023/4/268 丙二酰CoA合成途径 现在学习的是第69页，共75页2023/4/269抗生素生物合成的终止现在学习的是第70页，共75页2023/4/270抗生素生物合成的终止o抗生素合成的中止不是由于产生菌细胞失去活力，而是有三种可能的原因使抗生素生物合成终止：o1)抗生素生物合成途径的一个或更多的酶的不可逆的衰退；o2)积累的抗生素产生的反馈抑制作用；o3)抗生素前体的耗竭。实验证据支持前两种可能性。现在学习的是第71页，共75页2023/4/271定向抗生素生物合成o定向抗生素生物合成有多种可行的办法。用于制备新的和分子结构发生变化的抗生素的主要方法有：o1)抗生素产生菌的突变作用；o2)简单使用非天然前体；o3)在生物合成的各步骤中使用抑制剂或诱导物；o4)用生物合成途径的某一或多步骤受阻的阻断型突变株，或加入非天然的前体进行诱变合成或突变生物合成；现在学习的是第72页，共75页2023/4/272定向抗生素生物合成o5)在生物合成中用独特的基质和培养基；o6)利用嗜高渗等嗜极端环境条件的微生物作为抗生素生产菌株，也可以考虑采用厌氧微生物或发酵周期很长的微生物进行生产；现在学习的是第73页，共75页2023/4/273定向抗生素生物合成o7)通过另一种微生物产生的酶或分离出的酶改造代谢产物；o8)混合培养发酵有时能提供结构更复杂的代谢产物；o9)基因操纵。现在学习的是第74页，共75页2023/4/274抗生素生物合成的研究方法与次级代谢产物的多样性不同，微生物生物合成次级代谢产物的生化反应可以归纳为数目有限的若干条生物合成途径。论证生物合成途径的一般步骤为：确定构成目的产物的构建单位即生源；确定生物合成途径中的关键的中间产物，合理地推断反应顺序；分离鉴别生物合成反应中的关键酶。由于生物合成过程中初级代谢和次级代谢两种途径相互交叉，影响因素很多，因此生物合成机理的研究较为困难。常用的研究方法有以下几种：现在学习的是第75页，共75页2023/4/275