发酵机制专题课件.pptVIP

(8)次级代谢酶的特异性不一定比初级代谢酶高，次级代谢酶的底物特异性在某种程度上说是比较广的。因此，如果供给与底物结构类似的物质，则可以得到与天然物不同的次级代谢产物。 (9)培养温度过高或菌种移植次数过多，会使 抗生素的生产能力下降，其原因可能是参与抗生素合成的菌种的质粒脱落之故。 学习文档 (10)次级代谢在其一个系列当中与一个酶相对应的底物和产物也可以成为其他酶的底物。也就是说，在代谢过程中不一定非按每个阶段正确的顺序，一个生产物可由多种中间体和途径来取得，因此也可通过所谓“代谢纲目”或叫“代谢格子”这一系列途径来完成。 总之，微生物次级代谢，其目的产物的生物合成途径取决于微生物的培养条件和菌种的特异性。 学习文档 (二)微生物次级代谢与初级代谢及生物合成抗生素的关系 1．从菌体生化代谢方面分析 许多抗生素的基本结构是由少数几种初级代谢产物构成的，所以次级代谢产物是以初级代谢产物为母体衍生出来的，次级代谢途径并不是独立的，而是与初级代谢途径有密切关系的。 糖代谢中间体，既可用来合成初级代谢产物，又可用来合成次级代谢产物，这种中间体叫做分支中间体。 学习文档 2、遗传代谢方面分析 初级代谢与次级代谢同样都受到核内DNA的调节控制，而次级代谢产物还受到与初级代谢产物生物合成无关的遗传物质的控制，即受核内遗传物质(染色体遗传物质)和核外遗传物质(质体)的控制。有一部分代谢产物的形成，取决于由质体信息产生的酶所控制的代谢途径，这类物质称为质体产物。 由于这类物质的形成直接或间接受质体遗传物质的控制，因而产生了质体遗传的观点。 也有只由染色体DNA控制的抗生素产物。 学习文档 抗生素产生菌的主要代谢调节机制 ①受DNA控制的酶合成的调节机制，包括酶的诱导和酶的阻遏(有终点产物的阻遏和分解产物的阻遏)。 ②酶活性的调节机制，包括终点产物的抑制或活化，利用辅酶的酶活调节、酶原的活化和潜酶的活化。 ③细胞膜透性的调节。 学习文档 在抗生素的生物合成途径中，一方面抗生素本身的积累就能起反馈调节作用。 另一方面初级代谢产物的形成受到反馈调节，也必然影响抗生素的合成。 学习文档 3．碳、氮分解代谢产物的调节 碳分解代谢产物调节指能迅速被利用的碳源(葡萄糖)或其分解代谢产物，对其他代谢中的酶(包括分解酶和合成酶)的调节。分为分解产物阻遏和抑制两种。 学习文档 葡萄糖是菌体生长良好的碳源和能源，但对青霉素、头孢菌素、卡那霉素、新霉素、丝裂霉素等都有明显降低产量的作用。 在初级代谢中，氮分解代谢产物调节，即被迅速利用的氮源(氨)抑制作用于含底物的酶(蛋白酶、硝酸盐还原酶、酰胺酶、脲酶、组氨酸酶)的合成。 在次级代谢中，其阻遏作用也确实存在。在抗生素生产中使用黄豆饼粉就是由于它缓慢分解成有阻遏作用的氨基酸和氨，防止或减弱氮分解代谢产物阻遏作用的结果。 学习文档 4．磷酸盐的调节 磷酸盐不仅是菌体生长的主要限制性营养成分，还是调节抗生素生物合成的重要参数。其机制按效应剂说有直接作用，即磷酸盐自身影响抗生素合成，和间接作用，即磷酸盐调节胞内其他效应剂(如ATP、腺苷酸能量负荷和cAMP)，进而影响抗生素合成。 已发现过量磷酸盐对四环素、氨基糖苷类和多烯大环内酯等32种抗生素的合成产生阻抑作用。 学习文档 5．细胞膜透性的调节 外界物质的吸收或代谢产物的分泌都需经细胞膜的运输，如发生障碍，则胞内合成代谢物不能分泌出来，影响发酵产物收获，或胞外营养物不能进入胞内，也影响产物合成，使产量下降。 如在青霉素发酵中，产生菌细胞膜输入硫化物能力的大小影响青霉素发酵单位的高低。如果输入硫化物能力增加，硫源供应允足，合成青霉素的量就增多。 学习文档 (四)营养期(生长期)和分化期(生产期)的关系 次级代谢的一个特征是次级代谢物通常是在生长阶段(营养期)之后的生产阶段(分化期)合成。 次级代谢产物的形成出现较迟，这或许是抗生素产生菌避免自杀的主要机制之一。 产物的形成是在某些养分从培养基中耗竭时开始的。 易利用的糖、氨(NH3)或磷酸盐的消失导致次级代谢物阻遏作用的解除。 学习文档 （一）反馈抑制的类型 1．直线式代谢途径中的反馈抑制 学习文档 2．分支代谢途径中的反馈抑制。 在分支代谢途径中，反馈抑制的情况较为复杂。 为避免在一个分支上的产物过多时不致同时影响另一分支上产物的供应，微生物已发展出多种调节方式。 学习文档 （1）同功酶调节 同功酶是指能催化相同的生化反应，但酶蛋白分子结构有差异的一类酶，它们虽同存于一个个体或同一组织中，但在生理、免疫和理化特性上却存在着差别。 同功酶的主要功能在于其代谢调节。在一个分支代谢途径中，如果在分支点以前的一个较早的反应是由几个同功酶所催化时，则分支代谢的几个最终产物往往分别对这几个同功酶发