微生物次级代谢调节.pptx
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1、微生物次级代谢调节微生物次级代谢调节4.一种微生物所含有的次级代谢产物往往是一组结构相似一种微生物所含有的次级代谢产物往往是一组结构相似 的化合物;(的化合物;(P73)5.一种微生物的不同菌株可以产生分子结构迥异的次级代谢一种微生物的不同菌株可以产生分子结构迥异的次级代谢 物;不同种类的微生物也能产生同一种次级代谢物;物;不同种类的微生物也能产生同一种次级代谢物;6.次级代谢产物的合成比生长对环境因素更敏感。如菌体生次级代谢产物的合成比生长对环境因素更敏感。如菌体生 长,磷酸盐浓度长,磷酸盐浓度0.3300mmol/L;产物合成;产物合成,磷酸盐浓度磷酸盐浓度 0.110mmol/L,微生物
2、次级代谢调节微生物次级代谢调节7.一簇抗生素中各组分的多少取决于遗传因素和环境因素一簇抗生素中各组分的多少取决于遗传因素和环境因素;如初级代谢的特异性很高,而次级代谢合成所涉及的酶的如初级代谢的特异性很高,而次级代谢合成所涉及的酶的 特异性较低。特异性较低。次级代谢的差错对细胞的生长无关紧要,而初级代谢的次级代谢的差错对细胞的生长无关紧要,而初级代谢的 差错却会导致致命后果。差错却会导致致命后果。8.由生长期向生产期过渡时,菌体形态会有所变化;由生长期向生产期过渡时,菌体形态会有所变化;9.次级代谢产物的合成过程是一类由多基因(基因簇)控制的次级代谢产物的合成过程是一类由多基因(基因簇)控制的
3、 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,且后者的基因在次级代谢产物的合成过程中往往起主导中,且后者的基因在次级代谢产物的合成过程中往往起主导 作用。作用。次级代谢产物的次级代谢产物的生物合成生物合成二、次级代谢产物的二、次级代谢产物的构建单位构建单位的的生源说生源说生源说生源说和和生物合成生物合成生物合成生物合成 生源说指的是代谢产物分子中构建单位的各种原子的起源;生源说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)(有机化学)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生物合成指的是各构建单位在多种酶的
4、作用下合成次级代 谢产物的过程。谢产物的过程。(生物化学)(生物化学)三、次级代谢产物的三、次级代谢产物的生物合成生物合成生物合成生物合成步骤步骤 养分的摄入;养分的摄入;通过中枢代谢途径(初级代谢)养分转化为中间体;通过中枢代谢途径(初级代谢)养分转化为中间体;次级代谢产物的次级代谢产物的生物合成生物合成 小分子建筑单位(前体,进入次级代谢)的形成;小分子建筑单位(前体,进入次级代谢)的形成;u 中间体中间体:对初级代谢而言;:对初级代谢而言;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。改变。u 前体:前体:对次级代谢而言;
5、对次级代谢而言;前体进入次级代谢生物合成途径;前体进入次级代谢生物合成途径;在次级代谢的主要骨架形成后作最后的修饰,成为产物。在次级代谢的主要骨架形成后作最后的修饰,成为产物。由初级代谢物衍生次级代谢物的途径由初级代谢物衍生次级代谢物的途径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,而自身的结构无多大变化,且具有促进产物产物分子中去,而自身的结构无多大变化,且具有促进产物合成的作用。合成的作用。u 前体:前体: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,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,
6、它们均被进一步代谢,最终获得该途径的终产物。它们均被进一步代谢,最终获得该途径的终产物。u 中间体中间体四、由初级代谢物衍生次级代谢物的途径四、由初级代谢物衍生次级代谢物的途径1.莽草酸途径(芳香中间体):莽草酸,对氨基苯甲酸,色莽草酸途径(芳香中间体):莽草酸,对氨基苯甲酸,色 氨酸,苯丙氨酸,酪氨酸。氨酸,苯丙氨酸,酪氨酸。由初级代谢物衍生次级代谢物的途径由初级代谢物衍生次级代谢物的途径莽草酸途径负责大多数放线菌和许多植物次生代谢物的生莽草酸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;而大多数真菌产生的芳香代谢物是由乙酸通过物合成;而大多数真菌产生的芳香代谢物是由乙酸通过 聚酮(
7、聚酮(polyketide)途径合成。)途径合成。2.葡萄糖碳架掺入途径:差向异构化、氨化、去羟基、重排、葡萄糖碳架掺入途径:差向异构化、氨化、去羟基、重排、脱羧、氧化和还原。脱羧、氧化和还原。3.甲羟戊酸途径:异戊二烯单位,甲羟戊酸由乙酰甲羟戊酸途径:异戊二烯单位,甲羟戊酸由乙酰CoA合成。合成。4.短链脂肪酸途径:乙酸、丙酸、丙二酸、甲基丙二酸,短链脂肪酸途径:乙酸、丙酸、丙二酸、甲基丙二酸,形成乙酰形成乙酰 CoA、丙二酰、丙二酰 CoA、甲基丙二酰、甲基丙二酰 CoA 等前体,等前体,作为抗生素建筑材料进入次级代谢途径。作为抗生素建筑材料进入次级代谢途径。由初级代谢物衍生次级代谢物的途
8、径由初级代谢物衍生次级代谢物的途径乙酰乙酰CoA与几个分子丙二酰与几个分子丙二酰CoA或甲基丙二酰或甲基丙二酰CoA线性缩线性缩 合生成合生成聚酮聚酮(polyketide)代谢物。如:四环素簇,大环)代谢物。如:四环素簇,大环 内酯和多烯大环内酯环骨架。内酯和多烯大环内酯环骨架。5.与核苷有关的途径:嘌呤和嘧啶碱。与核苷有关的途径:嘌呤和嘧啶碱。6.由氨基酸衍生物的途径:丙酮酸由氨基酸衍生物的途径:丙酮酸 丙氨酸、缬氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸。亮氨酸和异亮氨酸。7.甲基化:四氢叶酸甲基化:四氢叶酸 甲硫氨酸甲硫氨酸 S-腺苷甲硫氨酸腺苷甲硫氨酸;形式:形式:N-甲基化;甲基化;O
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