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模块三 微生物次级代谢调节 一、微生物次级代谢的特征 微生物次级代谢调节 4. 一种微生物所含有的次级代谢产物往往是一组结构相似 的化合物；（P73） 微生物次级代谢调节 7. 一簇抗生素中各组分的多少取决于遗传因素和环境因素; 次级代谢产物的生物合成 二、次级代谢产物的构建单位的生源说和生物合成 次级代谢产物的生物合成 ③ 小分子建筑单位（前体，进入次级代谢）的形成； 由初级代谢物衍生次级代谢物的途径 加入到发酵培养基中的某些化合物，能被微生物直接结合到 产物分子中去，而自身的结构无多大变化，且具有促进产物 合成的作用。 由初级代谢物衍生次级代谢物的途径 莽草酸途径负责大多数放线菌和许多植物次生代谢物的生 物合成；而大多数真菌产生的芳香代谢物是由乙酸通过 聚酮（polyketide）途径合成。 由初级代谢物衍生次级代谢物的途径 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。 前体聚合作用 五、前体聚合作用 次级代谢产物生物合成的主要调节机制 七、次级代谢产物生物合成的主要调节机制 次级代谢产物生物合成的主要调节机制 磷酸盐调节胞内其它效应剂（如ATP、腺苷酸能量负荷 和cAMP），进而影响抗生素合成（间接作用）。 次级代谢产物生物合成的主要调节机制 ④ 金霉素的高产菌株的腺苷酸的合成能力低，故其能量代谢 活性较低。 几类抗生素的生物合成 6. 氮分解产物的调节作用； 几类抗生素的生物合成 1） 大环内酯类：红霉素 几类抗生素的生物合成 泰乐菌素、螺旋霉素、麦迪霉素、雷帕霉素的前体、合成 途径及调节机制。（P81） 几类抗生素的生物合成 ① 糖代谢EMP、HMP的影响； 几类抗生素的生物合成 前体或中间体（P86）；合成途径（P88）；调节 机制（P87。88） * 次级代谢产物一般不在产生菌的生长期产生，而在随后的 生产期形成； 种类繁多，结构特殊，含有不常见的化合物；如：抗生素、 毒素、色素和生物碱等，如氨基糖、苯醌、香豆素、麦角生 物碱、萜烯、四环类抗生素等； 含有少见的化学键；如：吩嗪、吡咯、喹啉、聚乙烯和多烯 的不饱和键等； 5. 一种微生物的不同菌株可以产生分子结构迥异的次级代谢 物；不同种类的微生物也能产生同一种次级代谢物； 6. 次级代谢产物的合成比生长对环境因素更敏感。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， 如初级代谢的特异性很高，而次级代谢合成所涉及的酶的 特异性较低。 次级代谢的差错对细胞的生长无关紧要，而初级代谢的 差错却会导致致命后果。 8. 由生长期向生产期过渡时，菌体形态会有所变化； 次级代谢产物的合成过程是一类由多基因（基因簇）控制的 代谢过程；这些基因不仅位于微生物的染色体中也位于质粒 中，且后者的基因在次级代谢产物的合成过程中往往起主导 作用。 生源说指的是代谢产物分子中构建单位的各种原子的起源； （有机化学） 生物合成指的是各构建单位在多种酶的作用下合成次级代 谢产物的过程。 （生物化学） 三、次级代谢产物的生物合成 步骤 ① 养分的摄入； ② 通过中枢代谢途径（初级代谢）养分转化为中间体； 中间体 ：对初级代谢而言； 有时二者是同一物质，有时前体在中间体的基础上结构略有 改变。 前体： 对次级代谢而言； ④ 前体进入次级代谢生物合成途径； ⑤ 在次级代谢的主要骨架形成后作最后的修饰，成为产物。 前体： 是指养分或基质进入一途径后被转化为一种或多种不同的物质，它们均被进一步代谢，最终获得该途径的终产物。 中间体 四、由初级代谢物衍生次级代谢物的途径 莽草酸途径（芳香中间体）：莽草酸，对氨基苯甲酸，色 氨酸，苯丙氨酸，酪氨酸。 葡萄糖碳架掺入途径：差向异构化、氨化、去羟基、重排、 脱羧、氧化和还原。 3. 甲羟戊酸途径：异戊二烯单位，甲羟戊酸由乙酰CoA合成。 4. 短链脂肪酸途径：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途径。 5. 与核苷有关的途径：嘌呤和嘧啶碱。 由氨基酸衍生物的途径：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