链霉素的生物合成途径和发酵代谢调控育种课件

链霉素的生物合成途径和

发酵代谢调控育种xx班xxx

链霉素简介streptomycin：氨基糖苷类抗生素分子式C21H39N7O12，分子量：581.591943年，美国S.A.瓦克斯曼从链霉菌中分离得到继青霉素后第二个生产并用于临床的抗生素。抗结核杆菌的特效作用，用于结核病治疗。链霉胍链霉糖N-甲基-L-葡萄糖胺性状：白色或类白色粉末，无臭或微臭

毒性：对许多革兰氏阴性或阳性细菌有效，对人低毒

溶解情况：易溶于水，微溶于乙醇，不溶于甲醇、氯仿和丙酮。

制备或来源：由灰色链霉菌的发酵液提取

链霉素的性状链霉素样品链霉素产品

链霉素的生物合成途径链霉胍的生物合成链霉胍的合成途径

链霉素的生物合成途径链霉胍的生物合成鸟氨酸循环与链霉胍合成的关系D-葡萄糖核苷或磷酸化衍生物NH3肌醇葡萄糖链霉胍磷酸酯链霉糖衍生物N-甲基-L-葡萄糖胺衍生物链霉素磷酸酯链霉素磷酸酯链霉素磷酸酯天冬氨酸谷氨酰胺丙氨酸精氨酸瓜氨酸谷氨酸重排、还原差向异构化二次胺化二次脒基化链霉素甘露糖链霉素

链霉素的生物合成途径甲硫氨酸链霉素的生物合成途径链霉糖的生物合成链霉糖的来源链霉素的生物合成途径N-甲基-L-葡萄糖胺的生物合成链霉素的合成总结每生成1个链霉素分子２个ＣＯ２谷氨酰胺丙氨酸谷氨酸7个

ＮＨ３3个葡萄糖鸟氨酸循环氨甲酰磷酸酯天冬氨酸天冬氨酸1个甲硫氨酸链霉素生物合成的调节机制１．发酵阶段的转变链霉胍前体精氨酸+

脒基转移酶

链霉胍一种诱导酶，该酶在合成阶段开始时的突然出现是由于新的蛋白质的合成，而不是蛋白质的激活链霉素生物合成的调节机制２．分解代谢物的调节甘露糖链霉素链霉素支路链霉素磷酸酯20%~25%活性甘露糖链霉素链霉素+甘露糖α-D-甘露糖苷酶发酵后期产生链霉素生物合成的调节机制３．无机磷的反馈机制链霉素多步去磷酸化反应磷酸盐反馈抑制磷酸酯酶链霉胍脒基转移酶严重阻遏

前体物质

前体物质代谢调控育种育种思想代谢控制发酵就是利用遗传学的方法或其它生物化学的方法，人为地在脱氧核糖核酸的分子水平上，改变和控制微生物的代谢，使有用产物大量生成、积累的发酵。微生物细胞具有高度适应环境和繁殖的能力，这种调节控制作用丰要靠两个因素，即参与调节的有关酶的活性和酶量，也就是反馈抑制和反馈阻遏。代谢调控发酵能否获得成功，目的产物的产量高低与否，关键在于微生物细胞自我调节控制机制是否能够被解除，能否打破微生物正常的代谢调节，人为地控制微生物的代谢。突破自我调控机制应用营养缺陷型菌株选育抗反馈调节的突变株利用营养缺陷型回复突变株选育细胞膜通透性突变株应用遗传工程技术链霉素生产菌的育种思路1.出发菌株的选择出发菌株多采用灰色链霉菌、比基尼链霉菌等2.切断代谢支路当初级代谢和次级代谢处于分路途径时，通过选育需要初级代谢产物的营养缺陷菌株可使相应的次级代谢产物增加。例如，采用诱变的方法获得L-丙氨酸缺陷株，或选育苏氨酸缺陷、芳香族氨基酸缺陷变株，对提高链霉素的产量有一定的作用。3.增加前体物质的合成

葡萄糖胺、精氨酸、脒基转移酶（增加链霉胍的量）4.解除自身的反馈调节链霉素生产菌的育种思路4.解除自身的反馈调节一个突变株失去某种生化特征，经过2次突变能回复该特征。这是因为当某一结构基因发生突变后，某一酶就因结构改变而失活，而回复突变可以使其活性中心的结构复原，但调节部位的结构并未恢复，结果一方面酶恢复了活性，而另一方面反馈抑制却已解除或不那么严重。有研究者通过诱变获得了肌醇缺陷的回复突变株，其链霉素产量提高了5倍c.选育营养缺陷型的回复突变株d.选育结构类似物抗性突变株由于某些氨基酸对链霉素生物合成中的某些酶有阻遏作用，因此通过选育某些氨基酸，特别是含硫氨基酸的结构类似物抗性突变株可使链霉素产