代謝工程研究生課件組員：萬(wàn)麗花周帆2011.11.17次級(jí)代謝產(chǎn)物的調(diào)控代謝工程研究生課件報(bào)告主要內(nèi)容次級(jí)代謝的介紹1應(yīng)用實(shí)例3

3次級(jí)代謝產(chǎn)物的調(diào)控方法2展望4代謝工程研究生課件一、次級(jí)代謝的介紹1、概念：微生物在一定的生長(zhǎng)時(shí)期，以初級(jí)代謝產(chǎn)物為前體，合成一些對(duì)微生物的生命活動(dòng)無(wú)明確功能的物質(zhì)，這一過(guò)程的產(chǎn)物即為次級(jí)代謝產(chǎn)物。主要有:抗生素、毒素、色素、激素、生物堿等。次級(jí)代謝產(chǎn)物生成區(qū)2、注意：次級(jí)代謝產(chǎn)物一般不在產(chǎn)生菌的生長(zhǎng)期產(chǎn)生，而是在隨后的穩(wěn)定期形成。避免生長(zhǎng)受其自身產(chǎn)物的抑制；前體物質(zhì)的積累起到誘導(dǎo)作用；培養(yǎng)液中缺乏某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；編碼次級(jí)代謝產(chǎn)物的基因從分解代謝

物阻遏中解脫出來(lái)所致。4、次級(jí)代謝產(chǎn)物的合成一、次級(jí)代謝的介紹一、次級(jí)代謝的介紹加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中的某些化合物，能被微生物直接結(jié)合到產(chǎn)物分子中去，而自身的結(jié)構(gòu)無(wú)多大變化，且具有促進(jìn)產(chǎn)物合成的作用。是指養(yǎng)分或基質(zhì)進(jìn)入一途徑后被轉(zhuǎn)化為一種或多種不同的物質(zhì)，它們均被進(jìn)一步代謝，最終獲得該途徑的終產(chǎn)物。中間體

前體：前體與中間體的區(qū)別：

前體的結(jié)構(gòu)往往略需改變后才進(jìn)入到代謝途徑中去；有時(shí)指同一物質(zhì)。5、初級(jí)與次級(jí)代謝的相互關(guān)系：次級(jí)代謝以初級(jí)代謝為基礎(chǔ)，初級(jí)代謝的關(guān)鍵性中間代謝產(chǎn)物往往是次級(jí)代謝的前體；次級(jí)代謝只存在于某些生物當(dāng)中，而初級(jí)代謝是一類(lèi)普遍存在于各類(lèi)生物中的基本代謝類(lèi)型；次級(jí)代謝產(chǎn)物不是機(jī)體所必須的物質(zhì)，而初級(jí)代謝產(chǎn)物是生物體必不可少的；次級(jí)代謝對(duì)環(huán)境條件變化敏感，而初級(jí)代謝對(duì)環(huán)境條件變化相對(duì)敏感小，相對(duì)較為穩(wěn)定；一、次級(jí)代謝的介紹一、次級(jí)代謝的介紹6、初級(jí)代謝中間體修飾為次級(jí)代謝終產(chǎn)物的方式：

(1)

生物氧化與還原（醇與羰基的氧化、雙鍵的引入或還原）

(2)生物甲基化（甲硫氨酸為供體，常出現(xiàn)在合成最后一步）(3)生物鹵化（對(duì)于分子上含有鹵素的次級(jí)代謝物很重要）三、應(yīng)用實(shí)例——鏈霉素的代謝調(diào)控1、酶的誘導(dǎo)調(diào)節(jié)在發(fā)酵過(guò)程中，除形成鏈霉素外，還形成支路產(chǎn)物甘露糖鏈霉素。甘露糖鏈霉素的生物活性只有鏈霉素的20％~25％。直到發(fā)酵后期才產(chǎn)生水解甘露糖鏈霉素的α-D-甘露糖苷酶，能迅速把甘露糖鏈霉素水解成鏈霉素和甘露糖，反應(yīng)如下：鏈霉素-甘露糖————鏈霉素+甘露糖D-甘露糖苷酶的形成需要a-甲基甘露糖、甘露聚糖等誘導(dǎo)物的存在，其中以酵母的甘露聚糖的誘導(dǎo)效果為最好。甘露糖苷酶誘導(dǎo)劑：1、外源加入誘導(dǎo)酶合成的誘導(dǎo)劑；2、菌體代謝過(guò)程中自身產(chǎn)生的，稱為內(nèi)源誘導(dǎo)劑；3、在抗生素的發(fā)酵過(guò)程中，有的初級(jí)代謝產(chǎn)物似乎對(duì)次級(jí)代謝產(chǎn)物的合成酶也起誘導(dǎo)作用。3、碳、氮源的調(diào)節(jié)在發(fā)酵過(guò)程中，碳源是作為鏈霉菌菌體成分和鏈霉素中碳元素來(lái)源的重要培養(yǎng)基成分，氮源是構(gòu)成氨基酸、核酸、蛋白質(zhì)等菌體胞內(nèi)物和鏈霉素的重要營(yíng)養(yǎng)來(lái)源，因此發(fā)酵罐中這些量的濃度和消耗率變化趨勢(shì)能直觀地反應(yīng)出該過(guò)程的菌體生長(zhǎng)及產(chǎn)物生成的情況。碳源不同，鏈霉素合成受抑制的無(wú)機(jī)磷濃度也不同。以淀粉、糊精和果糖作為碳源，發(fā)酵單位不穩(wěn)定，而蔗糖、戊糖等則不能維持菌體生長(zhǎng)，所以綜合考慮，選取葡萄糖作為鏈霉素的首選碳源。三、應(yīng)用實(shí)例——鏈霉素的代謝調(diào)控四、展望獲得與次級(jí)代謝有關(guān)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，并用于設(shè)計(jì)更為有效的途徑來(lái)合成這類(lèi)復(fù)雜的化合物或改造它們，以獲得所需的生物性質(zhì)；有助于優(yōu)化次級(jí)代謝產(chǎn)物的工業(yè)生產(chǎn)。借助于生物合成途徑的知識(shí)，利用基因工程技術(shù)可以幫助構(gòu)建在遺傳學(xué)上能產(chǎn)生新化合物的突變株.參考文獻(xiàn)[1]耿予歡，李國(guó)基，姚汝華.鏈霉素發(fā)酵的代謝調(diào)控育種及研究進(jìn)展.現(xiàn)代食品科技.2006,22（4）:244-231.[2]張星元，潘軍華，曾嵋涓等.次級(jí)代謝產(chǎn)物菌種改良的策略和手段.無(wú)錫輕工大學(xué)學(xué)報(bào).2002,2(4):428-433.[3]周銳，廖國(guó)建，胡昌華.絲狀真菌次級(jí)代謝產(chǎn)物生物合成的表觀遺傳調(diào)控.生物工程學(xué)報(bào).2011,27(8):1142?1148.[4]韋洪娟，林貞建，李德海等.單菌多次級(jí)代謝產(chǎn)物方法及其在微生物代謝產(chǎn)物研究中的應(yīng)用.微生物學(xué).2010,50(6):701-709.[5]王寶光，劉銘，杜晨宇等.微生物法生產(chǎn)1,3-丙二醇過(guò)程的代謝工程研究進(jìn)展.過(guò)程工程學(xué)報(bào).2006,6(1):144-148.[6]ZhaoWT,ZouY,HuCH.N