次级代谢01
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次级代谢方面的差错对细胞的生长无关紧要， 改变后的代谢产物有些还保留生物活性。
微生物次级代谢
有人认为，次级代谢产物之所以种类 繁多，就是因为酶的底物特异性不 高所致。
他们把次级代谢过程又称为多向代谢 作用(pleometabolism)。
微生物次级代谢的特征
• 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。
• 微生物的次级代谢产物的合成过程是一类由多 基因控制的代谢过程。这些基因不仅位于微生 物的染色体中，且位于质粒中，并且染色体外 的基因在次级代谢产物的合成中往往起主导作 用。
Life cycle of a Streptomyces sp. An idealised diagram summarising the life cycle of S. coelicolor adapted from Chater and Merrick (1979).
Typical colonial morphologies of Streptomyces isolated from the soil. (a) Colonies often excrete colored pigments, providing a visual recording of secondary metabolite biosynthesis. The chemically diverse compounds represent a vast array of bioactive compounds that often have pharmaceutical applications. (b) A panoramic view of Streptomyces coelicolor colonial morphology. Both peripheral and aerial mycelia develop from the central mass of the colony. Metabolites, including the blue antibiotic actinorhodin, are excreted into the medium and into aqueous droplets on the hydrophobic surface of the colony. Images courtesy of Tobias Kieser, Celia Bruton and Jennifer Tenor.
扫描电镜下链霉菌形态
Streptomyces coelicolor colony
Steptomyces mycelium
链霉菌的一般形态与结构
Images of Streptomyces coelicolor
The life cycle of Streptomyces coelicolor. From a single spore a vegetative mycelium germinates, this is followed by aerial growth with the production of aerial hyphae. These hyphae in turn will undergo synchronous seperattion to produce unigenomic spore compartments, which will disperse and thus commence a new cycle
次级代谢过程的启动的原因
• 可能是生长期末细胞的酶的组成发生变 化，与次级代谢物合成有关的酶的突然 出现有关；
• 也可能是前体的积累，起诱导物的作用 • 或编码次级代谢产物的基因从分解代谢
物阻遏中解除阻遏所致。
微生物次级代谢
一簇抗生素中各组分的多少取决于遗传与环境 因素。
次级代谢物合成所涉及的酶的特异性较低；而 初级代谢方面的特异性总是很高，因差错会 导致致命性的后果。
3 微生物次级代谢与调节
次级代谢产物(Secondary metabolites) 是某些微生物在生命循环的某一个阶段 产生的物质，它们一般是在产生菌生长 中止后合成的。 微生物产生的次级代谢物有抗生素、毒 素、色素和生物碱等。
微生物次级代谢
植物中的樟脑 分化代谢物：Idiolite 分化期：idiophase 进入生长后期，当µ降低时 青霉素生产期µ=0.012 1/h 带放操作： 控制比生长速率µ
Streptomyces coelicolor colonies, c. 1 cm x 1 cm. The wild-type colonies are covered with grey aerial mycelium and spores; the reddish mutant colonies are not forming aerial mycelium. The red mycelium colour and the dark background is from the antibiotics produced by Streptomyces coelicolor (John Innes Centre, Photography Department).
• 种类繁多，含有不寻常的化学键，如氨基糖、 苯醌、香豆素、环氧化合物、麦角生物碱、 吲哚衍生物、吩嗪、吡咯、喹Байду номын сангаас、萜烯、四 环类抗生素等。
• 一种菌可以产生结构相近的一簇抗生素。例 如，产黄青霉能产生至少10个具有不同特性 的青霉素。
微生物次级代谢的特征
• 一种微生物的不同菌株可以产生多种在分子 结构上完全不同的次级代谢产物，例如，灰 色链霉菌不仅可以用于生产链霉素，还可用 来生产白霉素、吲哚霉素、灰霉素、灰绿霉 素等。 不同种类的微生物也能产生同一种次 级代谢产物。
• 次级代谢产物的合成对环境因素特别敏感。 其合成信息的表达受环境因素调节。如对抗 生素的合成需在较低的磷酸盐浓度 0.1~10mM范围内进行，而生长能耐受的范 围平均要大10倍，即0.3~300mM。
微生物次级代谢的特征
• 微生物由生长期向生产期过渡时，菌体在形态 学上会发生一些变化。例如，一些产芽胞的细 菌在此时会形成芽胞，真菌和放线菌会形成孢 子。因此，有人把次级代谢产物的合成作用看 作是细胞分化的伴随现象。
微生物次级代谢
有人认为，次级代谢产物之所以种类 繁多，就是因为酶的底物特异性不 高所致。
他们把次级代谢过程又称为多向代谢 作用(pleometabolism)。
微生物次级代谢的特征
• 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。
• 微生物的次级代谢产物的合成过程是一类由多 基因控制的代谢过程。这些基因不仅位于微生 物的染色体中，且位于质粒中，并且染色体外 的基因在次级代谢产物的合成中往往起主导作 用。
Life cycle of a Streptomyces sp. An idealised diagram summarising the life cycle of S. coelicolor adapted from Chater and Merrick (1979).
Typical colonial morphologies of Streptomyces isolated from the soil. (a) Colonies often excrete colored pigments, providing a visual recording of secondary metabolite biosynthesis. The chemically diverse compounds represent a vast array of bioactive compounds that often have pharmaceutical applications. (b) A panoramic view of Streptomyces coelicolor colonial morphology. Both peripheral and aerial mycelia develop from the central mass of the colony. Metabolites, including the blue antibiotic actinorhodin, are excreted into the medium and into aqueous droplets on the hydrophobic surface of the colony. Images courtesy of Tobias Kieser, Celia Bruton and Jennifer Tenor.
扫描电镜下链霉菌形态
Streptomyces coelicolor colony
Steptomyces mycelium
链霉菌的一般形态与结构
Images of Streptomyces coelicolor
The life cycle of Streptomyces coelicolor. From a single spore a vegetative mycelium germinates, this is followed by aerial growth with the production of aerial hyphae. These hyphae in turn will undergo synchronous seperattion to produce unigenomic spore compartments, which will disperse and thus commence a new cycle
次级代谢过程的启动的原因
• 可能是生长期末细胞的酶的组成发生变 化，与次级代谢物合成有关的酶的突然 出现有关；
• 也可能是前体的积累，起诱导物的作用 • 或编码次级代谢产物的基因从分解代谢
物阻遏中解除阻遏所致。
微生物次级代谢
一簇抗生素中各组分的多少取决于遗传与环境 因素。
次级代谢物合成所涉及的酶的特异性较低；而 初级代谢方面的特异性总是很高，因差错会 导致致命性的后果。
3 微生物次级代谢与调节
次级代谢产物(Secondary metabolites) 是某些微生物在生命循环的某一个阶段 产生的物质，它们一般是在产生菌生长 中止后合成的。 微生物产生的次级代谢物有抗生素、毒 素、色素和生物碱等。
微生物次级代谢
植物中的樟脑 分化代谢物：Idiolite 分化期：idiophase 进入生长后期，当µ降低时 青霉素生产期µ=0.012 1/h 带放操作： 控制比生长速率µ
Streptomyces coelicolor colonies, c. 1 cm x 1 cm. The wild-type colonies are covered with grey aerial mycelium and spores; the reddish mutant colonies are not forming aerial mycelium. The red mycelium colour and the dark background is from the antibiotics produced by Streptomyces coelicolor (John Innes Centre, Photography Department).
• 种类繁多，含有不寻常的化学键，如氨基糖、 苯醌、香豆素、环氧化合物、麦角生物碱、 吲哚衍生物、吩嗪、吡咯、喹Байду номын сангаас、萜烯、四 环类抗生素等。
• 一种菌可以产生结构相近的一簇抗生素。例 如，产黄青霉能产生至少10个具有不同特性 的青霉素。
微生物次级代谢的特征
• 一种微生物的不同菌株可以产生多种在分子 结构上完全不同的次级代谢产物，例如，灰 色链霉菌不仅可以用于生产链霉素，还可用 来生产白霉素、吲哚霉素、灰霉素、灰绿霉 素等。 不同种类的微生物也能产生同一种次 级代谢产物。
• 次级代谢产物的合成对环境因素特别敏感。 其合成信息的表达受环境因素调节。如对抗 生素的合成需在较低的磷酸盐浓度 0.1~10mM范围内进行，而生长能耐受的范 围平均要大10倍，即0.3~300mM。
微生物次级代谢的特征
• 微生物由生长期向生产期过渡时，菌体在形态 学上会发生一些变化。例如，一些产芽胞的细 菌在此时会形成芽胞，真菌和放线菌会形成孢 子。因此，有人把次级代谢产物的合成作用看 作是细胞分化的伴随现象。