抗生素的生物合成與調(diào)節(jié)機制ppt課件

1、第九章 抗生素的生物合成與調(diào)理機制第一節(jié)第一節(jié) 抗生素的生物合成抗生素的生物合成一、微生物的刺激代謝與初級代謝的關(guān)系一、微生物的刺激代謝與初級代謝的關(guān)系初級代謝產(chǎn)物：微生物合成為它們在生長繁衍中所必需的初級代謝產(chǎn)物：微生物合成為它們在生長繁衍中所必需的物質(zhì)，如糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸以及由這些化合物物質(zhì)，如糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸以及由這些化合物聚合而成的高分子化合物，如多糖、蛋白質(zhì)、脂類和核酸聚合而成的高分子化合物，如多糖、蛋白質(zhì)、脂類和核酸等。等。次級代謝產(chǎn)物：微生物在合成初級代謝產(chǎn)物時，還合成一次級代謝產(chǎn)物：微生物在合成初級代謝產(chǎn)物時，還合成一些在微生物生長和繁衍中功能還不明確的化合

2、物，如抗生些在微生物生長和繁衍中功能還不明確的化合物，如抗生素、酶抑制劑、色素等。素、酶抑制劑、色素等。 從代謝途從代謝途徑看，此徑看，此際代謝產(chǎn)際代謝產(chǎn)物是以初物是以初級代謝產(chǎn)級代謝產(chǎn)物為前體物為前體衍生出來衍生出來的。的。1.抗生的合成途徑：抗生的合成途徑：1多聚乙酰多聚乙酰polyketide)概念的假說，與脂肪酸概念的假說，與脂肪酸合成類似。在放線菌內(nèi)以丙酰合成類似。在放線菌內(nèi)以丙酰CoA為引子，以甲為引子，以甲基丙二酰為伸展者，構(gòu)成帶甲基的多聚乙酰，后基丙二酰為伸展者，構(gòu)成帶甲基的多聚乙酰，后經(jīng)環(huán)化，成為各種抗生素的前體而合成不同的抗經(jīng)環(huán)化，成為各種抗生素的前體而合成不同的抗生素，如

3、四環(huán)素、紅霉素及利福霉素等。生素，如四環(huán)素、紅霉素及利福霉素等。2以初級代謝產(chǎn)物為前體，如氨基酸或糖，如以初級代謝產(chǎn)物為前體，如氨基酸或糖，如-內(nèi)酰胺類抗生素和氨基環(huán)醇類抗生素。內(nèi)酰胺類抗生素和氨基環(huán)醇類抗生素。3非蛋白質(zhì)多肽裝配過程，如許多桿菌產(chǎn)生抗生非蛋白質(zhì)多肽裝配過程，如許多桿菌產(chǎn)生抗生素合成特征。素合成特征。2. 抗生素的生物合成類型抗生素的生物合成類型1蛋白質(zhì)衍生物蛋白質(zhì)衍生物簡單的氨基酸衍生物：環(huán)絲氨酸簡單的氨基酸衍生物：環(huán)絲氨酸寡肽抗生素：青霉素、頭孢菌素寡肽抗生素：青霉素、頭孢菌素多肽類抗生素：多粘菌素多肽類抗生素：多粘菌素多肽大環(huán)內(nèi)酯抗生素：放線菌素多肽大環(huán)內(nèi)酯抗生素：放線菌

4、素含嘌呤和嘧啶堿基的抗生素：曲古霉素含嘌呤和嘧啶堿基的抗生素：曲古霉素2糖類衍生物糖類衍生物糖苷類抗生素：鏈霉素、新霉素糖苷類抗生素：鏈霉素、新霉素與大環(huán)內(nèi)脂銜接的糖甙抗生素：紅霉素與大環(huán)內(nèi)脂銜接的糖甙抗生素：紅霉素其它糖甙抗生素：新生霉素其它糖甙抗生素：新生霉素3以乙酸為單位的衍生物以乙酸為單位的衍生物乙酸衍生物抗生素：四環(huán)素類抗菌素乙酸衍生物抗生素：四環(huán)素類抗菌素丙酸衍生物抗生素：紅霉素丙酸衍生物抗生素：紅霉素多烯和多炔類抗生素：制霉素多烯和多炔類抗生素：制霉素3.幾種抗生素幾種抗生素的合成的合成1青霉素、青霉素、頭孢菌素的頭孢菌素的生物合成生物合成構(gòu)造近似的三構(gòu)造近似的三肽抗生素。肽抗生

5、素。2四環(huán)素族四環(huán)素族3紅霉素大環(huán)內(nèi)酯類抗生素紅霉素大環(huán)內(nèi)酯類抗生素第二節(jié)第二節(jié) 抗生素生物合成的代謝調(diào)理機制抗生素生物合成的代謝調(diào)理機制調(diào)理模型：調(diào)理模型：由產(chǎn)生菌生成一種誘導劑或激活劑，或把它由產(chǎn)生菌生成一種誘導劑或激活劑，或把它參與參與啟動生物合成啟動生物合成由小分子物質(zhì)作為一種輔助阻遏劑或抑制劑，由小分子物質(zhì)作為一種輔助阻遏劑或抑制劑，阻阻遏或抑制抗生素合成酶構(gòu)成，這些阻遏劑或遏或抑制抗生素合成酶構(gòu)成，這些阻遏劑或抑制劑抑制劑必需在抗生素合成前耗盡或中和，如碳分解必需在抗生素合成前耗盡或中和，如碳分解調(diào)理、調(diào)理、氮分解調(diào)理、磷酸鹽調(diào)理等。氮分解調(diào)理、磷酸鹽調(diào)理等。一、細胞生長期到抗生素

6、產(chǎn)生期的過渡一、細胞生長期到抗生素產(chǎn)生期的過渡 解除某些抗生素合成酶的阻遏，包括蛋白解除某些抗生素合成酶的阻遏，包括蛋白質(zhì)合成阻遏作用的解除。質(zhì)合成阻遏作用的解除。 消費抗生素的基因在正常生長中被阻遏，阻遏緣消費抗生素的基因在正常生長中被阻遏，阻遏緣由：由：1. 一種誘導因子在生長期末積累或外源參與以解一種誘導因子在生長期末積累或外源參與以解除消費期的阻遏作用；除消費期的阻遏作用；2. 初級代謝產(chǎn)物的終點產(chǎn)物對次級代謝途徑的反初級代謝產(chǎn)物的終點產(chǎn)物對次級代謝途徑的反響阻遏作用，當這個化合物耗盡，使消費期基因響阻遏作用，當這個化合物耗盡，使消費期基因受阻遏得到抑制。受阻遏得到抑制。3. 在一種易

7、被利用的糖源中生長，其分解代謝物對抗生在一種易被利用的糖源中生長，其分解代謝物對抗生素合成有阻遏作用，當這些劑被利用后，阻遏作用被解素合成有阻遏作用，當這些劑被利用后，阻遏作用被解除。除。4. 抗生素合成途徑艘高能化合物的阻遏作用，當抗生素合成途徑艘高能化合物的阻遏作用，當ATP構(gòu)成構(gòu)成減少時，阻遏作用被解除。減少時，阻遏作用被解除。5. 在生長期，在生長期，RNA聚合酶只能啟動生長期基因的轉(zhuǎn)錄作聚合酶只能啟動生長期基因的轉(zhuǎn)錄作用，而不能附著在消費期支配的促進子的位置上，因此用，而不能附著在消費期支配的促進子的位置上，因此次級代謝途徑的酶合成受阻遏。次級代謝途徑的酶合成受阻遏。二、酶的誘導作用

8、二、酶的誘導作用 抗生素的合成是在微生生長到達平衡后，抗生素的合成是在微生生長到達平衡后，由特定營養(yǎng)成分減少而停頓急劇生長，進由特定營養(yǎng)成分減少而停頓急劇生長，進入有限的生長期，此時此際代謝開場，在入有限的生長期，此時此際代謝開場，在營養(yǎng)期普通不出現(xiàn)催化次級代謝的酶，在營養(yǎng)期普通不出現(xiàn)催化次級代謝的酶，在轉(zhuǎn)換期發(fā)生了次級代謝酶的誘導或解阻遏。轉(zhuǎn)換期發(fā)生了次級代謝酶的誘導或解阻遏。三、分解代謝三、分解代謝產(chǎn)物的調(diào)理產(chǎn)物的調(diào)理控制控制 1.包括分解包括分解產(chǎn)物阻遏和產(chǎn)物阻遏和分解產(chǎn)物抑分解產(chǎn)物抑制。制。2. 解除分解代謝產(chǎn)物阻遏的方法：解除分解代謝產(chǎn)物阻遏的方法：選育對葡萄糖類似物抗性突變型選育對葡萄糖類似物抗性突變型在培育過程中逃避分解產(chǎn)物阻遏。在培育過程中逃避分解產(chǎn)物阻遏。四、磷酸鹽的調(diào)理四、磷酸鹽的調(diào)理 抗生素的合成只需在磷酸鹽含量為生長的抗生素的合成只需在磷酸鹽含量為生長的“亞適量時才干合成。亞適量時才干合成。磷酸鹽抑制抗生素合成的機制：磷酸鹽抑制抗生素合成的機制：1.抑制或阻遏抗生素合成途徑中有關(guān)酶的活抑制或阻遏抗生素合成途徑中有關(guān)酶的活力和合成力和合成