微生物次級代謝ppt課件

1、ThemegalleryPowerTemplatethemegalleryContents次級代謝產(chǎn)物的類型次級代謝產(chǎn)物的類型1次級代謝產(chǎn)物的生物合成次級代謝產(chǎn)物的生物合成2次級代謝產(chǎn)物生物合成的調(diào)理次級代謝產(chǎn)物生物合成的調(diào)理3Hot Tipv初級代謝：微生物從外界吸收各種營養(yǎng)物初級代謝：微生物從外界吸收各種營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)過分解代謝和合成代謝，生成維持質(zhì)，經(jīng)過分解代謝和合成代謝，生成維持生命活動的物質(zhì)和能量的過程。生命活動的物質(zhì)和能量的過程。v 產(chǎn)物：半胱氨酸、色氨酸、頡氨酸、產(chǎn)物：半胱氨酸、色氨酸、頡氨酸、戊糖等。戊糖等。v次級代謝：微生物在一定的生長時(shí)期，以次級代謝：微生物在一定的生長時(shí)期，

2、以初級代謝產(chǎn)物為前體，合成一些對微生物初級代謝產(chǎn)物為前體，合成一些對微生物的生命活動無明確功能的物質(zhì)的過程。的生命活動無明確功能的物質(zhì)的過程。v 產(chǎn)物：毒素、色素、抗生素、生物產(chǎn)物：毒素、色素、抗生素、生物堿等。堿等。 初級代謝與次級代謝之間的關(guān)系初級代謝與次級代謝之間的關(guān)系初級代謝與次級代謝是在某些機(jī)體內(nèi)存在初級代謝與次級代謝是在某些機(jī)體內(nèi)存在的兩種既有的兩種既有系又有區(qū)別的代謝類型，初級代謝是次級系又有區(qū)別的代謝類型，初級代謝是次級代謝的根底，代謝的根底，初級代謝為次級代謝產(chǎn)物合成提供前體物初級代謝為次級代謝產(chǎn)物合成提供前體物和所需能量。和所需能量。次級代謝是初級代謝在特定條件下的繼續(xù)次級

3、代謝是初級代謝在特定條件下的繼續(xù)與開展，避與開展，避免初級代謝產(chǎn)物過量積累對機(jī)體的毒害。免初級代謝產(chǎn)物過量積累對機(jī)體的毒害。3-D Pie Chart次級代謝產(chǎn)物在產(chǎn)生菌的生長后期構(gòu)成次級代謝產(chǎn)物在產(chǎn)生菌的生長后期構(gòu)成種類繁多種類繁多一種菌可以產(chǎn)生構(gòu)造相近的一簇抗生素一種菌可以產(chǎn)生構(gòu)造相近的一簇抗生素次級代謝產(chǎn)物的合成對環(huán)境要素特別敏感次級代謝產(chǎn)物的合成對環(huán)境要素特別敏感合成過程是合成過程是 一類由多基因控制的代謝過程一類由多基因控制的代謝過程v抗生素：抗生素：v 微生物產(chǎn)生的具有特異抗菌作用的一類微生物產(chǎn)生的具有特異抗菌作用的一類次級代次級代v 謝產(chǎn)物。謝產(chǎn)物。v激素：激素：v 微生物產(chǎn)生的

4、能刺激動植物生長發(fā)育微生物產(chǎn)生的能刺激動植物生長發(fā)育的一類次的一類次v級代謝產(chǎn)物。級代謝產(chǎn)物。v生物堿：生物堿：v 大部分生物堿是植物產(chǎn)生的，有些微生物大部分生物堿是植物產(chǎn)生的，有些微生物也能產(chǎn)生。也能產(chǎn)生。v v v v毒素：毒素：v 微生物一定條件下產(chǎn)生的對人和動物有微生物一定條件下產(chǎn)生的對人和動物有毒害作用的化合物。毒害作用的化合物。v色素：色素：v 微生物在代謝過程中產(chǎn)生各種有色的微生物在代謝過程中產(chǎn)生各種有色的產(chǎn)物，有的微生物產(chǎn)物，有的微生物v將產(chǎn)生的色素分泌到細(xì)胞外，有的在細(xì)胞內(nèi)積將產(chǎn)生的色素分泌到細(xì)胞外，有的在細(xì)胞內(nèi)積累，從而使菌累，從而使菌v落呈現(xiàn)各種顏色。落呈現(xiàn)各種顏色。v維

5、生素：維生素：v 在特定條件下，微生物產(chǎn)生的遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越本在特定條件下，微生物產(chǎn)生的遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越本身需求的那些微生物。身需求的那些微生物。v v v 第二節(jié)第二節(jié) 次級代謝產(chǎn)物的生物合次級代謝產(chǎn)物的生物合一、次級代謝產(chǎn)物的生源一、次級代謝產(chǎn)物的生源 生源：次級代謝產(chǎn)物分子構(gòu)建單位的來源。生源：次級代謝產(chǎn)物分子構(gòu)建單位的來源。聚酮體甲羥戊酸環(huán)多醇和氨基環(huán)多醇芳香族化合物生源生源環(huán)己醇與氨基環(huán)己醇環(huán)己醇與氨基環(huán)己醇由芳香中間體合成的抗生素和其它次級由芳香中間體合成的抗生素和其它次級代謝物代謝物二、次級代謝的調(diào)理控制二、次級代謝的調(diào)理控制微生物體內(nèi)的次級代謝和初級代謝一微生物體內(nèi)的次級代謝和初級代謝一樣，都

6、受菌體代樣，都受菌體代謝的調(diào)理謝的調(diào)理. 由于它們的代謝途徑是相由于它們的代謝途徑是相互交錯(cuò)的，所以互交錯(cuò)的，所以在調(diào)理控制上是相互影響的。在調(diào)理控制上是相互影響的。v(1)初級代謝對次級代謝的調(diào)理初級代謝對次級代謝的調(diào)理v 微生物的初級代謝對次級代謝具有調(diào)理微生物的初級代謝對次級代謝具有調(diào)理作用。當(dāng)初級代謝和次級代謝具有共同的合作用。當(dāng)初級代謝和次級代謝具有共同的合成途徑時(shí)，初級代謝的終產(chǎn)物過量，往往會成途徑時(shí)，初級代謝的終產(chǎn)物過量，往往會抑制次級代謝的合成，這是由于這些終產(chǎn)物抑制次級代謝的合成，這是由于這些終產(chǎn)物抑制了在次級代謝產(chǎn)物合成中重要的分叉中抑制了在次級代謝產(chǎn)物合成中重要的分叉中間

7、體的合成。間體的合成。 v 如賴氨酸和青霉素的生物合成過程中有如賴氨酸和青霉素的生物合成過程中有共同中間體共同中間體a氨基己二酸，當(dāng)培育液中賴氨氨基己二酸，當(dāng)培育液中賴氨酸過量時(shí)，那么抑制酸過量時(shí)，那么抑制a氨基己二酸的合成，氨基己二酸的合成，進(jìn)而影響到青霉素的合成。進(jìn)而影響到青霉素的合成。 v(2)碳代謝產(chǎn)物的調(diào)理碳代謝產(chǎn)物的調(diào)理v 20世紀(jì)世紀(jì)40年代初期人們發(fā)現(xiàn)，在年代初期人們發(fā)現(xiàn)，在青霉素發(fā)酵過程中，雖然葡萄糖被菌體利青霉素發(fā)酵過程中，雖然葡萄糖被菌體利用最快，但對青霉素合成并不適宜。而乳用最快，但對青霉素合成并不適宜。而乳糖利用雖然較為緩慢，卻能提高青霉素產(chǎn)糖利用雖然較為緩慢，卻能提

8、高青霉素產(chǎn)量。量。v 假設(shè)細(xì)菌在葡萄糖和乳糖混合培育假設(shè)細(xì)菌在葡萄糖和乳糖混合培育基中生長，那么在抗生素合成前，菌體普基中生長，那么在抗生素合成前，菌體普通首先利用葡糖糖，在葡糖糖耗盡后，抗通首先利用葡糖糖，在葡糖糖耗盡后，抗生素合成開場，此時(shí)菌體才利用第二種碳生素合成開場，此時(shí)菌體才利用第二種碳源。源。 這種情況闡明，次級代謝的碳源分解調(diào)這種情況闡明，次級代謝的碳源分解調(diào)理比初級代謝更為復(fù)雜，后者并不涉及對終理比初級代謝更為復(fù)雜，后者并不涉及對終產(chǎn)物的阻遏。產(chǎn)物的阻遏。 碳源分解調(diào)理與磷、氮分解調(diào)理能夠具碳源分解調(diào)理與磷、氮分解調(diào)理能夠具有協(xié)同效應(yīng)，見表有協(xié)同效應(yīng)，見表8-3。 關(guān)于次級代謝

9、產(chǎn)物受碳源分解產(chǎn)物調(diào)理的機(jī)關(guān)于次級代謝產(chǎn)物受碳源分解產(chǎn)物調(diào)理的機(jī)制存在以下兩種能夠的情況制存在以下兩種能夠的情況第一第一 、能夠與菌體生長速率控制次級代謝產(chǎn)物、能夠與菌體生長速率控制次級代謝產(chǎn)物合成有關(guān)，菌體生長最好的碳源能抑制次級合成有關(guān)，菌體生長最好的碳源能抑制次級代謝產(chǎn)物的合成。代謝產(chǎn)物的合成。第二第二 、能夠與分解代謝產(chǎn)物的堆積濃度有關(guān)。、能夠與分解代謝產(chǎn)物的堆積濃度有關(guān)。v(3)氮代謝的調(diào)理氮代謝的調(diào)理v 氮代謝調(diào)理是類似于碳代謝物氮代謝調(diào)理是類似于碳代謝物調(diào)理一類的分解阻遏方式。它主要調(diào)理一類的分解阻遏方式。它主要是指含氮底物的酶如蛋白酶、硝是指含氮底物的酶如蛋白酶、硝酸復(fù)原酶、酰

10、胺酶、組氨酸酶和脲酸復(fù)原酶、酰胺酶、組氨酸酶和脲酶的合成受快速利用的氮源，尤酶的合成受快速利用的氮源，尤其是氮的阻遏。其是氮的阻遏。v(4)磷酸鹽的調(diào)理磷酸鹽的調(diào)理v 氮代謝調(diào)理是類似于碳代謝物調(diào)理氮代謝調(diào)理是類似于碳代謝物調(diào)理一類的分解阻遏方式。它主要是指含氮一類的分解阻遏方式。它主要是指含氮底物的酶如蛋白酶、硝酸復(fù)原酶、酰底物的酶如蛋白酶、硝酸復(fù)原酶、酰胺酶、組氨酸酶和脲酶的合成受快速胺酶、組氨酸酶和脲酶的合成受快速利用的氮源，尤其是氮的阻遏。利用的氮源，尤其是氮的阻遏。 磷酸鹽對次級代謝產(chǎn)物生物合成的影響磷酸鹽對次級代謝產(chǎn)物生物合成的影響主要有以下幾方面：主要有以下幾方面：v(4)磷酸鹽

11、的調(diào)理磷酸鹽的調(diào)理v 氮代謝調(diào)理是類似于碳代謝物調(diào)理氮代謝調(diào)理是類似于碳代謝物調(diào)理一類的分解阻遏方式。它主要是指含氮一類的分解阻遏方式。它主要是指含氮底物的酶如蛋白酶、硝酸復(fù)原酶、酰底物的酶如蛋白酶、硝酸復(fù)原酶、酰胺酶、組氨酸酶和脲酶的合成受快速胺酶、組氨酸酶和脲酶的合成受快速利用的氮源，尤其是氮的阻遏。利用的氮源，尤其是氮的阻遏。Diagram1、添加菌體、添加菌體能荷形狀，能荷形狀，促進(jìn)初級代促進(jìn)初級代謝。謝。2、抑制次、抑制次級代謝產(chǎn)級代謝產(chǎn)物前體的物前體的構(gòu)成。構(gòu)成。3、阻遏次、阻遏次級代謝產(chǎn)級代謝產(chǎn)物合成中物合成中某些關(guān)鍵某些關(guān)鍵酶的合成。酶的合成。磷酸鹽對次級代謝產(chǎn)物生物合成的影響主要磷酸鹽對次級代謝產(chǎn)物生物合成的影響主要有以下幾方面：有以下幾方面：v(5)ATP的調(diào)理的調(diào)理v ATP直接影響次級代謝產(chǎn)直接影響次級代謝產(chǎn)物合成和糖代謝中某些酶的活性。物合成和糖代謝中某些酶的活性。 v 例如：四環(huán)素的生物合成例如：四環(huán)素的生物合成磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸乙酰乙酰CoA乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶丙二酰丙二酰CoA菌體生長菌體生長期占主導(dǎo)期占主導(dǎo)位置位置磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶羧化酶草酰乙酸草酰乙酸羧基轉(zhuǎn)移酶羧基轉(zhuǎn)移酶四環(huán)素合四環(huán)素合成期起決成期起決議作用議作用 兩條途徑兩條途徑乙酰乙酰C