微生物次级代谢调节

微生物次级代谢调整4.一个微生物所含有次级代谢产物往往是一组结构相同化合物；（P73）5.一个微生物不一样菌株能够产生分子结构迥异次级代谢物；不一样种类微生物也能产生同一个次级代谢物；

6.次级代谢产物合成比生长对环境原因更敏感。如菌体生长，磷酸盐浓度0.3～300mmol/L；产物合成，磷酸盐浓度0.1～10mmol/L，微生物次级代谢调节第1页微生物次级代谢调整7.一簇抗生素中各组分多少取决于遗传原因和环境原因;如初级代谢特异性很高，而次级代谢合成所包括酶特异性较低。次级代谢差错对细胞生长无关紧要，而初级代谢差错却会造成致命后果。8.由生长久向生产期过渡时，菌体形态会有所改变；次级代谢产物合成过程是一类由多基因（基因簇）控制代谢过程；这些基因不但位于微生物染色体中也位于质粒中，且后者基因在次级代谢产物合成过程中往往起主导作用。微生物次级代谢调节第2页次级代谢产物生物合成二、次级代谢产物构建单位生源说和生物合成

生源说指是代谢产物分子中构建单位各种原子起源；（有机化学）

生物合成指是各构建单位在各种酶作用下合成次级代谢产物过程。（生物化学）三、次级代谢产物生物合成步骤①养分摄入；②经过中枢代谢路径（初级代谢）养分转化为中间体；微生物次级代谢调节第3页次级代谢产物生物合成③小分子建筑单位（前体，进入次级代谢）形成；中间体：对初级代谢而言；有时二者是同一物质，有时前体在中间体基础上结构略有改变。前体：对次级代谢而言；④前体进入次级代谢生物合成路径；⑤在次级代谢主要骨架形成后作最终修饰，成为产物。微生物次级代谢调节第4页

由初级代谢物衍生次级代谢物路径

加入到发酵培养基中一些化合物，能被微生物直接结合到产物分子中去，而本身结构无多大改变，且含有促进产物合成作用。

前体：是指养分或基质进入一路径后被转化为一个或各种不一样物质，它们均被深入代谢，最终取得该路径终产物。中间体四、由初级代谢物衍生次级代谢物路径莽草酸路径（芳香中间体）：莽草酸，对氨基苯甲酸，色氨酸，苯丙氨酸，酪氨酸。微生物次级代谢调节第5页

由初级代谢物衍生次级代谢物路径

莽草酸路径负责大多数放线菌和许多植物次生代谢物生物合成；而大多数真菌产生芳香代谢物是由乙酸经过聚酮（polyketide）路径合成。葡萄糖碳架掺入路径：差向异构化、氨化、去羟基、重排、脱羧、氧化和还原。3.甲羟戊酸路径：异戊二烯单位，甲羟戊酸由乙酰CoA合成。4.短链脂肪酸路径：乙酸、丙酸、丙二酸、甲基丙二酸，形成乙酰CoA、丙二酰CoA、甲基丙二酰CoA等前体，作为抗生素建筑材料进入次级代谢路径。微生物次级代谢调节第6页

由初级代谢物衍生次级代谢物路径

乙酰CoA与几个分子丙二酰CoA或甲基丙二酰CoA线性缩合生成聚酮（polyketide）代谢物。如：四环素簇，大环内酯和多烯大环内酯环骨架。5.与核苷相关路径：嘌呤和嘧啶碱。由氨基酸衍生物路径：丙酮酸丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸。甲基化：四氢叶酸甲硫氨酸S-腺苷甲硫氨酸；形式：N-甲基化；O-甲基化微生物次级代谢调节第7页

前体聚合作用

五、前体聚合作用前体一旦形成，便流向次级代谢生物合成专用路径。前体聚合作用是次级代谢特有、普遍合成机制。经过前体聚合作用次级代谢物有四环类、大环内酯类、安莎霉素类、真菌芳香化合物聚酮类和肽类、聚醚和聚异戊二烯类抗生素。六、次级代谢物结构后几步修饰：氧化、氯化、氨化、甲基化和羟基化。微生物次级代谢调节第8页次级代谢产物生物合成主要调整机制七、次级代谢产物生物合成主要调整机制1.酶合成诱导调整；2.反馈调整；3.磷酸盐调整；（P81，82）4.ATP调整作用；（P85，86）磷酸盐调整抗生素生物合成机制①磷酸盐影响抗生素生物合成中磷酸酯酶和前体形成中某种酶活性（直接作用)）；微生物次级代谢调节第9页次级代谢产物生物合成主要调整机制磷酸盐调整胞内其它效应剂（如ATP、腺苷酸能量负荷和cAMP），进而影响抗生素合成（间接作用）。ATP调整作用①能量供给不足是开启寡聚酮化合物合成关键原因。如在金霉素合成期高产菌株胞内ATP浓度比低产菌株低许多；②ATP浓度降低与ATP-二磷酸酯酶活性增加相关；③ATP对初级代谢产物一些酶，如柠檬酸合成酶与PEP羧化酶活性有变构抑制作用。低浓度ATP促进PEP羧化形成草酰乙酸，并由此生成丙二酰CoA；微生物次级代谢调节第10页次级代谢产物生物合成主要调整机制④金霉素高产菌株腺苷酸合成能力低，故其能量代谢活性较低。磷酸盐是一些次级代谢限制原因，高浓度磷酸盐表现出较强抑制作用。微生物次级代谢调节第11页微生物次级代谢调节第12页几类抗生素生物合成6.氮分解产物调整作用；5.碳分解产物调整作用；7.产生菌生长速率调整：生长久和生产期八、几类抗生素生物合成（前体、组成、调整机制）1.以短链脂肪酸为前体抗生素活性乙酸和丙二酸单体依次结合，形成聚酮（聚乙酰）链。单体头尾缩合，形成结构复杂抗生素。微生物次级代谢调节第13页几类抗生素生物合成1）大环内酯类：红霉素结构：一大环内酯和两种糖，脱氧氨基己糖和红霉糖；由7个丙酸单位按照与脂肪酸合成过程相同机制形成；以丙酰CoA为引物，依次以甲基丙二酰CoA作为延伸单位接上6个丙酸单位。前体：活化丙酸单位；调整机制：②红霉素A（终产物）对转甲基酶有强烈抑制作用。①丙醇既可作前体，又可起诱导；微生物次级代谢调节第14页几类抗生素生物合成泰乐菌素、螺旋霉素、麦迪霉素、雷帕霉素前体、合成路径及调整机制。（P81）2）四环素类：母核由乙酸或丙二酸单位缩合形成四联环，其氨甲酰基和N-甲基分别来自CO2和甲硫氨酸；葡萄糖或PEP转化为乙酰CoA，再与8个丙二酰CoA依次缩合成聚九酮化合物，部分闭环形成三环化合物，随即转化为终产物。调整机制：微生物次级代谢调节第15页几类抗生素生物合成①糖代谢EMP、HMP影响；②磷酸盐、丙酮酸影响；③前体供给；④ATP水平等。2.以氨基酸为前体抗生素β-内酰胺类抗生素，肽类抗生素。1）β-内酰胺类抗生素：青霉素、头孢菌素；微生物次级代谢调节第16页几类抗生素生物合成前体或中间体（P86）；合成路径（P88）；调整机制（P87。88）2）肽类抗生素：不用蛋白质合成所用转录–转译机构，故无需核糖体、tRNA和mRNA。环孢菌素A：结构：3个罕见氨基酸（P90）；合成：从D-Ala开始，生产环二肽，依次加上组成氨基酸，延