植物甾醇转化

植物甾醇转化第一页，共二十三页，2022年，8月28日甾体化合物概述甾体化合物的微生物转化研究甾体化合物微生物转化的类型微生物降解植物甾醇侧链微生物降解甾醇侧链的国内外研究现状本研究的目的和内容

第二页，共二十三页，2022年，8月28日甾体化合物（steriod)又称类固醇，是广泛存在于生物组织内的一类重要天然化合物，性激素、肾上腺皮质激素、胆甾醇、胆汁酸、生物皂苷、甾体生物碱等。结构上看，甾体是一类以环戊烷多氢菲（C17）为母核的化合物，有三个六元环和一个五元环组成，分别是A、B、C、D环如下图。母核13、10位有角甲基，第3、11、17位可能有羟基（-OH）或酮基（-C=O）A环和B环可能存在部分双键，第17位有长短不同的侧链。由于母核取代基、双键位置或立体构型的不同，形成了种类繁多的甾体化合物，对机体起着非常重要的调节作用。一、甾体化合物的概述第三页，共二十三页，2022年，8月28日按其生理活性主要分为三大类:肾上腺皮质激素性激素蛋白同化激素第四页，共二十三页，2022年，8月28日第五页，共二十三页，2022年，8月28日2.1甾体微生物转化

本质是某种微生物将一种物质（底物）转化成另一种物质（底物）的过程，是由某种微生物产生的一种或几种特殊的胞外酶或胞内酶作为生物催化剂进行的一个或者几个化学反应，亦称微生物的酶促化学反应。甾体化合物的微生物转化不同于抗生素、氨基酸等的发酵，它的产物并非微生物代谢产物，而是利用微生物的酶对甾体底物的某一部位进行特定化学反应获得的产物。第六页，共二十三页，2022年，8月28日几种常见的类型作用位点（1）羟基化反应以C-9α，C-11α、β，C-16α、β，C-17α和C-19角甲基及边链上C-26的羟基化反应的羟基较为重要（2）羟基变为酮基C-3α或C-3α羟基变为C-3位酮基和C-17α羟基转化为C-17位酮基（3）脱氢反应常发生在A环的C-1,2和C-4,5之间（4）环氧化反应C-9，11和C-14,15之间（5）A环芳构化反应A环（6）还原反应C-3、C-7、C-20位上的酮基（7）双键的氢化A环C-1,2和C-4,5以及B环C-5,6（8）边链降解边链C-26位上羟化，β氧化，最终截断在C-17位或C-22位。三、甾体化合物微生物转化的类型第七页，共二十三页，2022年，8月28日

甾体的微生物转化是利用微生物的酶对甾体底物的特定部位进行的化学反应。微生物的培养和甾体的转化可分两步进行。一般为菌体生产和产酶阶段。；斜面摇瓶种子罐发酵罐各种混合物提取、精制纯品菌种一定温度，3-5d

接孢子

接种子

扩大培养转化物（甾体）温度、搅拌、pH等3、1甾体化合物微生物转化的工艺第八页，共二十三页，2022年，8月28日

四、微生物降解植物甾醇侧链4.1雄烯二酮第九页，共二十三页，2022年，8月28日

研究表明，许多微生物都能以甾醇化合物作为碳源利用。微生物降解甾醇生成AD的过程包括C-3位的羟基氧化成酮基，C5,6位双键的氢化以及侧链的降解。侧链的降解机理与脂肪酸的β氧化相似。4.2微生物降解甾醇的机理4.2.1微生物降解甾醇侧链生成雄甾烯酮

第十页，共二十三页，2022年，8月28日微生物降解甾醇母核

微生物对甾醇的降解并不终止AD的生成，AD生成之后，微生物还将对其C1,2位进行脱氢及9α羟化，然后A环芳构化后会使C-9和C-10之间的单链断裂，B环开裂，甾醇母核即被降解，其中9α羟化是甾醇降解的关键。因而，如在微生物降解过程中设法控制C-17侧链氧化酶，9α羟化酶和C1,2脱氢酶的活性，使反应向AD和ADD方向进行。第十一页，共二十三页，2022年，8月28日第十二页，共二十三页，2022年，8月28日第十三页，共二十三页，2022年，8月28日

五、微生物降解甾醇侧链的国内外研究现状一般甾体类物质具有很强的疏水性，如甾体、甾醇化合物在水中的溶解度通常低于0.1mmol/L或1umol/L，而甾体转化酶属于胞内酶，底物只有扩散进入细胞与酶接触才能进行转化反应；

第十四页，共二十三页，2022年，8月28日菌种的分离、筛选和改良对于工业微生物的发展起着重要作用。

诱变育种是微生物菌种改良的重要方法。如Marscheck等诱变得到Mycobacteriumsp.NRRLB-3683的突变。

重组DNA技术的发展为构建基因工程菌打下坚实的基础。5.1雄甾烯酮产生菌的选育和改良第十五页，共二十三页，2022年，8月28日5.2水相体系的转化目前，水相中转化体系的优化方法主要有3种:增加底物的溶解度解除产物的抑制改变细胞壁（膜）的通透性第十六页，共二十三页，2022年，8月28日第十七页，共二十三页，2022年，8月28日目前常用的两相体系主要有：一、有机溶剂—水两相系统二、双水相系统三、浊点系统5.3两相体系的转化第十八页，共二十三页，2022年，8月28日研究的最多和最有效的是活细胞的固定化包埋技术，活细胞具有内源性的辅酶系统，从而解决多酶系统固定化细胞中酶的供给和再生问题。常用的固定化载体有聚丙烯酰胺（PAA）、聚氨基甲酸乙酯（PU）等。Claudino等以硅酮板和硅藻土为载体固定化分枝杆菌细胞转化谷甾醇的研究等等。5.4固定化细胞转化技术第十九页，共二十三页，2022年，8月28日六、本研究的目的和内容研究目的论文主要通过从已得到的4AD产生菌特异分枝杆菌Mycobacteriumsp，NRRLR-3683或3805，进行筛选、鉴定。

微生物发酵甾醇制备AD的转化工程进行优化，以期大幅度提高AD的产量和甾醇的转化率。研究内容:（1）通过培养，分离筛选到具有甾醇降解能力的菌株，并对具有较高雄烯二酮转化能力的菌株进行鉴定。（2）条件优化（温度、搅拌、通风量、pH等），以期找到最佳反应条件。（3）研究基因水平、分子机制的调控机制。第二十页，共二十三页，2022年，8月28日6.1.1薄层色谱法6.1.2紫