微生物转化
微生物转化
F
H
O
醋酸地塞米松
HO CH3
O CH3
CH2OCOCH3 OH
H O
醋酸泼尼松龙
（二）糖皮质激素类药物的合成
二、微生物转化与中药现代化
（一）微生物转化进行中药研究的意义
（二）微生物转化中药的途径
三、微生物转化在天然药物研发中的应用
（一）抗癌药 1.紫杉醇
O
HN O
O
脂肪酶PS-30
AcO O
OH
O O
H
O
HO O OAc
O
(6)
2.喜树碱
（二）青篙素
（三）人参皂苷
四、微生物转化与其他药物制备
（一）微生物转化与手性药物合成
➢ 人体内在的手性环境可以识别手性药物对映体， 使对映体在活性、代谢过程和毒性等方面存在显 著差异。
➢ 如用于消除孕妇早期妊娠反应的镇静剂“反应 停”(thalidomide，沙利度胺)被应用不久，就被 发现可以致使婴儿出现畸形，经研究发现具有镇 静作用的是其R一对映体．而致畸变是由s一对映 体引起的。因此必须对不同对映体看成不同的化 合物进行研究。
物转化的反应有9α羟基化、11α,β羟基化及16α羟 基化；A环1，2或4和5位的脱氢；3 α,β位羟基的 脱氢，以及27位侧链的降解、不对称还原3,17,20 位酮基等，它们都已分别在各种皮质激素、性激 素、口服避孕药、蛋白同化激素、抗癌剂、利尿 剂等药物的合成中成为关键步骤。
1. C9α羟化
2.C11α羟化
➢ 采用酵母细胞生物催 化法可将丙酮酸与苯 甲醛缩舍形成L-苯基 乙酰基甲醇
➢ 再经甲胺还原胺化即 可得L-麻黄碱.其苄位 羟基经乙酰化和羟基 取代可以产生构型转 化得到(1S,2S)-2-甲氨 基-1-苯基丙醇,即D麻黄碱
生物转化的四种方式
生物转化的四种方式
生物转化是指生物体内或外部环境中发生的物质的转化过程。
常见的生物转化方式有以下四种：
1. 新陈代谢：生物体通过代谢作用将摄取的营养物质转化为能量和生物体所需的物质。
新陈代谢包括有氧呼吸和无氧呼吸两种方式，有氧呼吸需要氧气参与，产生大量能量；无氧呼吸则在缺氧条件下进行，产生较少能量。
2. 发酵：发酵是一种无氧代谢过程，通过微生物的作用将有机物转化为其他有用的物质。
常见的发酵过程包括酒精发酵、乳酸发酵等，广泛应用于食品工业、制药工业等领域。
3. 光合作用：光合作用是植物和某些细菌利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质的过程。
光合作用中，光能被光合色素吸收，并通过光合电子传递链转化为化学能，最终用于合成葡萄糖等有机物。
4. 生物降解：生物降解是指生物体内或外部环境中的有机物质被微生物、酶等生物体降解为无机物质的过程。
生物降解广泛存在于自然界中，有助于环境中有机物的循环利用。
例如，土壤中的微生物可以降解有机肥料中的有机物质，将其转化为植物可以吸收的无机养分。
第四讲 微生物与生物转化
多级种子罐：50立的发酵罐一般使用三级发酵 接种菌龄，接种量 发酵：酶、次级代谢产物，纯种培养，产品提取和精制
4.3 菌种保藏
目的：使菌种的生命得以延续并保持其生物学特性
▪ 菌种保藏方法：
状，上面有一层色彩鲜艳的干粉；菌落和培养基 连接紧密，那以挑取；菌落正反面颜色常常不一致
最突出的特性： 产生大量的、种类繁多的抗生素
目前已发现和分离的5500种以上的抗生素，其中 4400多种为放线菌所产生。
实际应用的有100多种，如链霉素、井冈霉素等。 此外，还可用于：
生产维生素、嵋制剂； 甾体转化、石油脱蜡、烃类发酵、污水处 放线菌的存在范围： 土壤中最多，河流、湖泊和海洋中较少； 大气中也有很多菌丝和孢子，食品、动物上
放线菌为单细胞，革兰氏阳性。
菌丝分度15分钟）
放线菌的代表属： a. 链霉菌属 b. 诺卡氏菌属：可用于污水处理等 c. 放线菌属：多为致病菌 d. 小单胞菌属 e. 链孢囊菌属：可形成孢子囊和孢囊孢子 f. 游动放线菌属：孢囊孢子可以运动
杆菌：杆状或圆柱形。发酵工业中最常用。 螺旋菌：细胞呈弯曲杆状。（弧菌、螺旋菌） 醋杆菌属、乳杆菌属、芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌属、 大肠杆菌、短杆菌属
2、放线菌 菌落呈放线状而得名（Actinomyces） 厌气菌——放线菌属 好气菌——链霉菌属，也是放线菌
放线菌多为腐生，少数寄生。 菌落特点：干燥，不透明，表面呈紧密的丝绒
▪ 菌种保藏中心
ATCC（美国标准菌种收藏中心） ARC（美国农业部农业研究服务部） NCTC（英国国立标准菌种收藏所） CBS（荷兰霉菌中心保藏所） IFO（日本大阪发酵研究所） 中国有7个菌种保藏中心
微生物转化的特点
微生物转化的特点1.个体微小，结构简单在形态上，个体微小，肉眼看不见，需用显微镜观察，细胞大小以微米和纳米计量。
2.繁殖快生长繁殖快，在实验室培养条件下细菌几十分钟至几小时可以繁殖一代。
3.代谢类型多，活性强。
4.分布广泛有高等生物的地方均有微生物生活，动植物不能生活的极端环境也有微生物存在。
5.数量多在局部环境中数量众多，如每克土壤含微生物几千万至几亿个。
6.易变异相对于高等生物而言，较容易发生变异。
在所有生物类群中，已知微生物种类的数量仅次于被子植物和昆虫。
微生物种内的遗传多样性非常丰富。
所以微生物是很好的研究对象，具有广泛的用途。
微生物有哪些特点1、体小面大一个体积恒定的物体，被切割的越小，其相对表面积越大。
微生物体积很小，如一个典型的球菌，其体积约1mm??，可是其表面积却很大。
这个特征也是赋予微生物其他如代谢快等特性的基础。
2、吸多转快微生物通常具有极其高效的生物化学转化能力。
据研究，乳糖菌在1个小时之内能够分解其自身重量1000-10000倍的乳糖，产朊假丝酵母菌的蛋白合成能力是大豆蛋白合成能力的100倍。
3、生长繁殖快相比于大型动物，微生物具有极高的生长繁殖速度。
4、适应强，易变异，分布广，种类多。
微生物能够致病，能够造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂，但微生物也有有益的一面。
最早是弗莱明从青霉菌抑制其它细菌的生长中发现了青霉素，这对医药界来讲是一个划时代的发现。
后来大量的抗生素从放线菌等的代谢产物中筛选出来。
抗生素的使用在第二次世界大战中挽救了无数人的生命。
一些微生物被广泛应用于工业发酵，生产乙醇、食品及各种酶制剂等；一部分微生物能够降解塑料、处理废水废气等等，并且可再生资源的潜力极大，称为环保微生物；还有一些能在极端环境中生存的微生物。
例如：高温、低温、高盐、高碱以及高辐射等普通生命体不能生存的环境，依然存在着一部分微生物等等。
看上去，我们发现的微生物已经很多，但实际上由于培养方式等技术手段的限制，人类现今发现的微生物还只占自然界中存在的微生简述微生物的基本特点我是学生物的，本来想就我自己的知识告诉你的，后来一查发现，百度上结实得很具体。
微生物在环境物质循环和污染物转化中的作用—重金属的微生物转化
小结
重金属微生物转化金属离子的生物毒性 典型重金属的微生物转化原理 重金属微生物转化的应用2.1电镀废水的生物处理
（3）工艺流程
2.1电镀废水的生物处理
（4）技术关键
本技术对废水成分变化的适应性强，各金属离子浓度 的范围为：铬1mg／L～1000mg／L，锌1mg／L～1000mg／L， 铜1mg／L～1000mg／L，镍1mg／L～500mg／L，镉1mg／ L～500mg／L。本技术不仅能处理单一的金属废水，也可 处理混合的金属废水。废水的pH值可在4～8范围内变化。 每天处理废水量可达1m3～1000m3以上。
重金属微生物转化的应用
重金属微生物转化的应用
微生物转化主要应用在对含重金属的废水处理中。主 要是利用微生物在自然条件下或人工诱导下产生的抗重金 属毒性的酶，通过酶与重金属结合形成失活晶体或促进重 金属排出体外等机制对重金属进行解毒。
2.1电镀废水的生物处理
（1）基本原理 用从电镀污泥中获得的SR系列复合功能菌，高效还原
2.2 硫酸盐生物还原法处理含锌废水
（1）基本原理 硫酸盐生物还原法处理含锌废水其原理是利用硫酸盐
还原菌SRB在厌氧条件下产生硫化氢，硫化氢和废水中的 重金属反应，生成金属硫化物沉淀以去除重金属离子。
2.2 硫酸盐生物还原法处理含锌废水
（2）工艺流程
2.2 硫酸盐生物还原法处理含锌废水
（3）工艺说明
鱼类体表粘液中有许多含有甲基化辅酶的微生物，他们 将无机汞转化为甲基汞，动物和人体肠道中的细菌大部分也 具有这种功能，因此甲基汞中毒是由微生物造成的。
微生物细胞转化的基本过程
微生物细胞转化是指受体细胞从外界直接吸收来自供体细胞的DNA片段，并与其染色体同源片段进行遗传物质的交换，从而使受体细胞获得新的遗传特性的过程。
转化过程主要包括以下几个步骤：
1. 制备培养系统：准备适合微生物生长和转化的培养基。
2. 加入底物：将需要转化的物质加入到培养基中。
3. 加入效应物：根据需要，加入适当的效应物来促进转化反应。
4. 保温反应：保持适当的温度和时间，让转化反应进行。
5. 监测反应过程：通过适当的方法监测转化反应的进度和效果。
6. 终止反应：当转化反应达到预期效果后，停止反应。
7. 产物分离：将转化生成的产物从培养基中分离出来。
微生物细胞转化是一个复杂的过程，需要根据具体情况进行适当的调整和优化。
在进行转化实验时，需要严格控制实验条件，以确保转化的成功率和产物的质量。
微生物对污染物的降解与转化
微生物对污染物的降解与转化微生物的一大特点，是代谢类型的多样性，自然界存在的各种物质，特别是有机化合物，几乎都可找到使之降解或转化的微生物。
就是随着工业发展，排入环境引起环境污染的许多人工合成物，由于微生物繁殖迅速，个体微小，比表面大等特点，它们较其他生物更易适应环境，已有不少证据表明，微生物“正学着”对付众多的“陌生的”人造化合物。
可见微生物对污染物的降解和转化具有巨大的潜力。
（1）微生物对无毒有机物的降解无毒有机物主要是生活废弃物。
很多微生物都有能力降解这为在污染物。
微生物通过好氧分解或厌氧分解来分解有机物。
（2）微生物对有毒有机物的降解有毒有机物一般属于难生物降解性物质和不可生物降解性物质。
研究这些有机物的可溶解性，从环境保护角度来看，具有重要的实践意义。
①农药农药是除草剂、杀虫剂、杀菌剂等化学药剂的总称。
由于农药对粮食生产的重要，目前全世界农药的总产量已达200多万吨，品种约有500余种，常用的也有100种。
而当前使用的农药多是有机氯制剂、有机磷制剂和有机汞制剂。
这些有毒化合物在环境中的存留时间一般较长。
因此，大量农药累积于自然环境中，对人和动物具有严重的危害。
微生物与农药之间的关系可概括成两个方面。
一方面农药抑制土著种群的数量和作用可用于杀害和抑制某些有害种类；另一方面，几乎全部现代农药都是有机的，因而可以想象微生物可以代谢这些药物，改变和破坏它们的毒性。
现已了解，环境中有机农药的消失，主要是由于微生物的降解作用。
并已从土壤、水体、污泥、污水中分离到能降解农药的细菌、放线菌、真菌等微生物。
由此，可利用微生物降解有机污染物。
微生物以两种方式降解农药，一种方式是以农药作为生长的唯一碳源和能源，有时还作为唯一的氮源，而使农药降解，具有这种能力的微生物很多，其中假单胞菌属、诺卡氏菌属及曲霉属中的一些种类最为突出；另一种方式是通过共代谢作用，即微生物从其它化合物获得碳源和能源后，才能使农药转化甚至完全降解。
微生物转化、转导和接合的异同
微生物转化、转导和接合的异同微生物转换、转导和接合是生物工程中常用的方法。
它们之间在概念上有所不同，但又有着共同的地方。
微生物转换是把一种或多种外源DNA中的基因导入到一个微生物细胞中，使它们在微生物体内得到表达。
在微生物转换过程中，DNA以质粒的形式通过离子电压、热或其它力学方法把DNA片段的表达基因导入到微生物体内，从而使它们赋予目标基因在特定微生物中的表达功能。
微生物转换不仅能用于表达新型基因，还能用于分析和研究几乎所有微生物等基因表达及其功能子程序之间的关系。
微生物转导是一种在没有改外源DNA的情况下，通过引入生物体本身的某种影响因素，如药物、磷酸化或程序化的遗传基因表达水平而改变微生物特性的过程。
在微生物转导过程中，可以把特定的药物、磷酸或其它影响因子用于程序控制遗传基因的表达水平，从而影响其生物活性。
例如，通过使用不同药物，可以改变含氮代谢、光合物质合成和毒素生物合成等特定细胞过程中的微生物表现。
微生物接合是把外源DNA和微生物体细胞中存在的DNA共同组成“复合体”，从而使外源DNA得到表达的过程。
这是一种有意识的基因改造过程，通过蛋白质-酶介导的组合反应将外源DNA（基因）“接入”到复合体，从而改变了原来的生物体的遗传特性。
从本质上来说，微生物转换和微生物转导都是改变基因表达，使其获得某种特定表现的过程，但他们的区别在于对外源DNA的要求不同：微生物转换要求有一定的受体载体（一般是质粒），而微生物转导则没有这种要求。
有很多种微生物接合，也有很多种转换和转导技术。
不过，无论采用哪种技术，它们在一定程度上仍具有共同的性质，都是为了改变一种生物体的特定表现而对其基因的表达水平进行改造的过程。
微生物转化名词解释
微生物转化名词解释
微生物转化是指通过微生物代谢活动将某些物质转化为其他有用的化合物的过程。
微生物转化可以用于产生化学品、药物和酶等工业产品。
通常采用微生物发酵、微生物代谢和微生物合成等技术实现对原材料的转化。
微生物转化的目的是通过利用微生物的天然代谢过程或利用人工生物反应器等工具，将一些低价值的废弃物和副产物转化成为高附加值的化学品或药物。
常见的微生物转化方式包括发酵、生物降解、脱色、产酶、生物脱硫、生物除臭和生物防腐等。
微生物残体在土壤中的积累转化过程与稳定机制
微生物残体在土壤中的积累转化过程与稳定机制微生物残体是指微生物死亡后留下的残留物质，包括细胞壁、胞质等。
这些微生物残体在土壤中的积累转化过程非常复杂，涉及到多种生物、化学和物理过程。
首先，当微生物死亡后，其残体会迅速被土壤中的微生物和其他生物降解。
一些真菌和细菌会分泌酶类物质，将微生物残体分解为小分子有机物和无机物。
这一过程可以释放出有机氮和磷等养分，为土壤中其他微生物的生长提供营养物质。
其次，微生物残体的分解过程也会释放出一些化学物质，如脂质、蛋白质和多糖等。
这些化学物质可以作为土壤有机质的来源，提高土壤的肥力。
同时，释放出的二氧化碳也可以促进土壤中的微生物活动，进一步促进微生物残体的降解。
另外，微生物残体在土壤中的稳定机制也非常重要。
一些土壤微生物残体会形成持久的有机质组分，与土壤矿物颗粒结合形成团聚体。
这些团聚体可以增加土壤的结构稳定性，减少土壤侵蚀和水土流失。
此外，微生物残体还可以通过与土壤中的黏土矿物发生吸附作用，形成固定态，延缓其降解速率。
这种稳定机制可以使微生物残体在土壤中长期存在，为土壤中的生物多样性提供丰富的碳源和养分。
总的来说，微生物残体在土壤中的积累转化过程与稳定机制是一个动态平衡的过程，既包括了微生物残体的分解和降解过程，也包括了微生物残体的稳定和积累过程。
这些过程不仅影响着土壤中的有机质循环和养分转化，也对土壤的生态功能和生物多样性起着至关重要的作用。
因此，在土壤生态系统的管理和保护中，应该充分考虑微生物残体的作用，促进其有机质的稳定和循环利用。
微生物转化的特点
微生物转化的特点微生物转化是一种技术，可以将微生物用于合成大分子，改变活体中蛋白质，尤其是重要药物和抗原体的合成。
微生物转化最初被用来培育菌种，但是后来发现它可以被用来制备各种蛋白质，改变它们的功能和结构，以及用于拆分复杂物质。
这种技术比传统方法更加安全，更易于控制，仅仅需要许多几个小时就可以完成任务。
微生物转化的最大特点是，可以迅速、低成本地生产蛋白质，并可以有效地改变蛋白质的结构和功能。
因此，这种技术在生物技术领域中广泛应用，用于研究定量分析，蛋白质表达，药物研发，细胞分离等。
微生物转化可以把一种蛋白质转换成另一种蛋白质，例如把细胞壁生物膜蛋白转换成可溶性蛋白，也可以把一种活性蛋白转换成另一种活性蛋白，从而可以获得更加特异性的活性蛋白，有助于研究各种基因功能以及药物开发。
此外，微生物转化具有更好的安全性，不会像其他分子生物学技术那样有辐射污染和介入细胞的基因干扰的危险。
相反，这种技术大部分是在低温环境下完成的，不会引起细胞损伤，并且操作非常简单，只需要短时间就可以完成任务。
最后，微生物转化可以迅速而有效地生产目标蛋白，也可以获得更高的产量，更低的成本，更少的废物。
然而，由于微生物转化需要严格的操作流程，因此研究人员需要正确的培养条件来确保微生物的生长，而且必须谨慎选择转化载体，以确保其正常表达。
总而言之，微生物转化是一种高度可控的，低成本的技术，为药物研发，研究定量分析和蛋白质表达等提供了极大的帮助和便利。
综上所述，微生物转化具有以下特点：（1）可以迅速、低成本地生产蛋白质；（2）可以有效地改变蛋白质的结构和功能；（3）具有更高的安全性；（4）可以迅速而有效地生产目标蛋白；（5）可以获得更高的产量，更低的成本，更少的废物。
因此，微生物转化是一种重要的技术，可以极大地提高科学实验的效率，为各种生物技术提供便利。
微生物对污染物的降解和转化
微生物对污染物的降解和转化•有机污染物生物净化（天然物质、人工合成物质）•无机污染物生物净化第一节有机污染物的生物净化机理•净化本质——微生物转化有机物为无机物•依靠——好氧分解与厌氧分解一、好氧分解•细菌是其中的主力军•原理：好氧有机物呼吸• C → CO2 + 碳酸盐和重碳酸盐•H → H2O• N → NH3→ HNO2→ HNO3•S → H2SO4•P → H3PO4•二、厌氧分解•厌氧细菌•原理：发酵、厌氧无机盐呼吸C → RCOOH（有机酸）→CH4 + CO2•N → RCHNH2COOH →NH3（臭味） + 有机酸（臭味）•S →H2S（臭味）•P → PO3-4•水体自净的天然过程中厌氧分解（开始）→好氧分解（后续）第二节各类有机污染物的转化一、碳源污染物的转化•包括糖类、蛋白质、脂类、石油和人工合成的有机化合物等。
1．纤维素的转化•β葡萄糖高聚物，每个纤维素分子含1400~10000个葡萄糖基（β1-4糖苷键）。
•来源：棉纺印染废水、造纸废水、人造纤维废水及城市垃圾等，其中均含有大量纤维素。
A．微生物分解途径B．分解纤维素的微生物•好氧细菌——粘细菌、镰状纤维菌和纤维弧菌•厌氧细菌——产纤维二糖芽孢梭菌、无芽孢厌氧分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌。
•放线菌——链霉菌属。
•真菌——青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉。
•需要时可以向有菌种库的研究机构购买或自行筛选。
2．半纤维素的转化•存在于植物细胞壁的杂多糖。
造纸废水和人造纤维废水中含半纤维素。
•分解过程•分解纤维素的微生物大多数能分解半纤维素。
•许多芽孢杆菌、假单胞菌、节细菌及放线菌能分解半纤维素。
霉菌有根霉、曲霉、小克银汉霉、青霉及镰刀霉。
3．木质素的转化自然界中哪些微生物能够进行木质素的降解呢？•确证的只有真菌中的黄孢原毛平革菌，疑似的有软腐菌。
黄孢原平毛革菌(Phanerochaete chrysosprium)是白腐真菌的一种，隶属于担子菌纲、同担子菌亚纲、非褶菌目、丝核菌科。
第二十五章 微生物转化(共46张PPT)
第二节 生物转化反应类型
1 氧化反应 应用干燥细胞进行生物转化
选择需要的菌株
培养成熟菌丝或孢子
阳葵等等报道了采用超声强度，超声方式和时间对绿僵菌(Metarhizium sp．)氧化16α,17α-环氧黄体酮的影响，并对微生物转化体系中的超
声效应进行分析，
2 还原反应 甾体生物转化的原理和方法
)将胆甾醇转化为胆甾烯酮以来，在有机介质中进行微生物转化成为了近几年在该领域的研究热点。
在宋代，采用老的曲子进行接种酿酒。不过当时人们并没有认识到可以利用微生物
来合成化学物质。
1864年巴斯德利用乙酸杆菌将乙醇氧化为乙酸。
工业化的里程碑是50年代美国普强药厂利用微生物黑根霉的羟化酶将 黄体酮转化为11α-羟基黄体酮，即对甾体化合物的结构改造。
固定化细胞，基因重组等技术的发展，能将几种不同合成基因构建到同一 个工程菌中使得一次培养同时进行几步转化反应，使微生物转化在天然药 物修饰中发挥更重要的作用。
应用干燥细胞进行生物转化
静息细胞转化法
微生物转化的过程
微生物转化实验概要过程如下：
选择需要的菌株
培养成熟菌丝或孢子
选择合适的转化方式
转化培养或转化菌丝及孢子悬浮
液转化
转化液的分离提取 产品纯化
微生物转化的特点
由有活性中心都和特殊空间结构的酶作为催化剂；
酶催化作用的速度极快；
在常温常压和中性条件下进行高效转化反应，简化设备，降低成本； 生物转化的专一性，故底物不要求很纯（Ex. 粗淀粉） 转化过程容易调节（简单的用酸，碱，温度，离子调节） 转化过程产生杂质少，过程无毒，无臭，无味，可用于食品，医疗。 把含酶细胞或酶本身固定在载体上，可使转化过程连续化。 酶来源广泛。 可以实现化学反应无法做到的转化。
微生物对污染物的降解和转化
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单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，请尽量言简意赅的阐述观点。
一、有机污染物的降解途径
第一节 有机污染物的生物降解
（具有紫外线吸收峰的化合物）
光降解（光解作用）
（由于温度、氧气、pH、金属离子等发生化学降解或转化）
化学降解
（通过动物、植物和微生物的代谢活动来分解各种有机物） 自然界化学物质的降解主要通过上述三种途径交叉进行，其中与微生物降解作用的关系最大。
二、微生物的生物化学转化作用
乙酰化作用 氨基转化为酰胺 NH2 ―NH-CO-CH3
01
微生物的生物化学转化作用
02
小结：以上各种微生物的化学作用，实质上是微生物代谢过程中的酶反应！（在化学条件下也能够发生上述反应，但是条件苛刻，经常是高温、高压等，但是酶的反应一般在常温常压下进行。）
反应条件温和：常温、常压、中性。
酶的化学本质
酶的蛋白质本质 所有的酶都是蛋白质。有的是简单蛋白质，有的是结合蛋白质。 酶同其他蛋白质一样，由氨基酸组成。 不能说所有蛋白质都是酶，只是具有催化作用的蛋白质，才能称为酶
结合蛋白质酶（结合非蛋白组分后才表现出酶的活性）
4
酶蛋白结合非蛋白组分后形成的复合物称“全酶”，全酶=酶蛋白+辅助因子。
敏感性：对环境条件极为敏感，酶容易失活
酶活力的调节控制：如抑制剂调节、共价修饰调节、反馈调节、酶原激活及激素控制等。调整的本质是酶的活性中心的改变（有或无、优或劣）
酶的催化活力与辅酶、辅基及金属离子有关，有些酶是复合蛋白质，其中的小分子物质(辅酶、辅基及金属离子)与酶的催化活性密切相关。若将它们除去，酶就失去活性。
二、微生物的生物化学转化作用
微生物在物质转化中的作用
微生物在物质转化中的作用
第39页
４、 固氮酶防氧保护机制
４.1 好氧自生固氮: 呼吸保护 构象保护
• 呼吸保护:用强呼吸速度快速消耗细胞周
围环境氧分子, 使固氮酶处于无氧环境。
（如固氮菌属）
• 构象保护:在高氧分压条件下, 固氮酶分
子构象改变, 形成一个无固氮活性但能预 防氧害特殊构象。(如褐球固氮菌).
亚硝化单胞菌属、亚硝化叶菌属
2.NO2- →NO3-
硝酸化细菌
硝化杆菌属、硝化刺菌属
微生物在物质转化中的作用
第26页
环境条件对硝化作用影响:
最适pH值: 6.6～8.0， 最适温度: 25～35ºC， 通气良好有利于硝化作用
微生物在物质转化中的作用
第27页
硝化作用与土壤肥力及环境污染
• 促进难溶化合物溶解； • 更易被植物吸收同化。
微生物在物质转化中的作用
第6页
多糖分解
1. 淀粉:
直链淀粉 支链淀粉
微生物在物质转化中的作用
第7页
水解淀粉酶及产酶微生物:
液化型淀粉酶: α-淀粉酶
产液化型淀粉酶微 生物: 枯草芽孢杆 菌、黄单胞菌、木 霉、根霉等
糖化型淀粉酶: 淀粉1,4-麦芽糖苷酶 淀粉1,4-葡萄糖苷酶 淀粉α1,6-葡萄糖苷酶
微生物在物质转化中的作用
水解阶段
产酸阶段
产甲烷阶段
第20页
二、氮素循环 Nitrogen Cycle
微生物在物质转化中的作用
第21页
（一）氨化作用
含氮有机物经微生物分解而产 生氨作用。
芽孢杆菌、梭菌、普通变形杆菌、 荧光假单胞菌氨化作用较强。
氨化作用对提供农作物氮素营 养十分主要。
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微生物转化在植物类中药研究中的应用班级：科研一班学号：2013110039姓名：杜风丽微生物转化在植物类中药研究中的应用摘要:对微生物转化在植物药成分研究中的应用取得的进展进行了综述，利用微生物对植物药成分进行转化是中药高效利用的一条新思路，可显著推动我国的植物药资源的高效开发与利用，有利于在短时间内研制出具有自主知识产权的新药。
关键词:微生物;植物药;生物转化中药是我国民族医药的瑰宝，长期以来人们一直从现有药材中寻找有效成分。
尤其植物药，从现有资源中发现新的具有生理活性作用的化合物越来越难。
另外，原有植物药成分存在着的体内代谢途径不清楚、药效不强、毒副作用大、稳定性差等缺点，影响了它们的应用。
要解决这些问题，一方面要对现有的植物药成分进行化学结构改造，获得新的化合物，开发新的药理活性;另一方面，要选择合适的手段，对植物药成分的体内药代动力学进行研究，更好地阐明植物药成分的药效，发挥中药在世界医药中的作用。
生物转化是近五十年来发展起来的一门科学，微生物转化是生物转化的一部分，而真菌种类繁多、营养要求相对较低、易于培养，是一种有效的生物转化载体。
使用真菌作为生物转化体系，以植物药成分研究为出发点，进行植物药成分的转化和体内药物代谢的研究已经初步取得了一些成果。
1.紫杉醇紫杉醇是从红豆杉属植物的树皮中分离提取到的一种二萜类化合物，亦是继阿霉素和顺铂后备受青睐的抗癌药，但其来源一直缺乏[1]。
美国施贵宝公司Patel等利用微生物转化方法进行紫杉醇的半合成，他们分别从白色类诺卡菌、藤黄类诺卡菌、莫拉菌的发酵液中分离得到c-13紫杉醇酶、C-7木糖苷酶和c-10去乙酰酶，分别将红豆杉中的几种紫杉烷如巴卡亭Ⅲ、紫杉醇C、cephalomannie、10一去乙酰基紫杉醇等的7，10，13位进行水解，得到较多而单一的10 去乙酰一巴卡亭3，该产物为紫杉醇合成的重要前体化合物，再利用化学反应，连接上13位的侧链，即可得到紫杉醇[2-3] 。
这提示了生物转化技术有利于紫杉醇前体物质的得到，从而为紫杉醇的来源提供了一个新的有效途径。
2.喜树碱喜树碱是Wall和Wani等从珙桐科乔木、我国特有的植物喜树的树叶和树皮中分离得到的具有较强的抗肿瘤和抗病毒活性的生物碱。
微生物转化喜树碱可以获得10，羟基喜树碱[4]。
10-羟基喜树碱可选择性地抑制拓扑异构酶干扰DNA的复制，与其他常用的抗癌药无交叉耐药性，因而对耐药性肿瘤有效。
10-羟基喜树碱的抗癌作用相当于喜树碱的3O倍，但是它在喜树果实中含量甚低，仅十万分之二[5]。
朱关平[4]采用无毒黄曲霉菌株T419(CGMCCO158)，将在喜树中含量较高的喜树碱转化为l0-羟基喜树碱，转化率达50％以上。
采用该法能够产生比喜树碱更为有效的抗肿瘤物质10-羟基喜树碱，间接地扩大了抗癌药物的来源。
3.人参皂苷人参皂苷是人参功效的主要成分。
大多数天然皂苷在体内转化为次级苷Rh2、Compound K(C-K)或者原人参苷元等，这些次级皂苷具有重要的抗癌、防辐射等药理活性。
．天然人参皂苷可能是抗肿瘤的前体物质，其转化产物才具有抗肿瘤作用[6]。
因此，利用生物转化技术预先合成药物体内的代谢产物能够间接地提高原药物的利用度及扩大靶点药物的药源。
目前，有人利用黑曲霉对人参皂苷进行微生物转化，以生成具有抗肿瘤作用的次级皂苷。
金凤燮[7]利用酶转化法使得人参总皂苷转化成人参皂苷Rh2，转化率超过60％，现已实现工业化生产。
4.五倍子药材五倍子中主要含有鞣质、没食子酸等物质。
鞣质经过肠道时会与蛋白质结合而降低药物作用。
为了克服这一缺点，郑利华等[8]采用含有根霉菌和L-赖氨酸等的酵曲发酵五倍子，形成更多的L-赖氨酸。
由于L- 赖氨酸能促进胃肠道黏膜吸收食物中的蛋白质，有效地避免鞣酸在胃肠道内竞争性消耗，从而提高了五倍子的收敛作用。
瞿燕等[9]通过对五倍子生品、发酵品中没食子酸的含量测定，发现发酵品中没食子酸的含量高，抗菌和祛痰作用强于生品。
5.大黄大黄中结合型蒽醌是泻下作用的主要有效成分，游离型蒽醌泻下作用极弱。
戴万生等[10]用酒精酵母、面包酵母对大黄进行分别发酵16 d后，结合型蒽醌含量明显降低，游离型蒽醌含量大大提高，提示发酵能使大黄中的结合型蒽醌转化为游离型蒽醌，从而缓解大黄的泻下作用。
6.三七三七的根中有效成分为皂苷。
Li等[11]采用枯草芽孢杆菌对三七根进行发酵，结果发现，发酵后的三七中含有发酵前三七根中所没有的人参皂苷Rh4，说明它是通过发酵由其他成分转化而成的。
7.甘草甘草经加工后产生大量残渣。
李艳宾等[12]研究菌种发酵处理对甘草渣中黄酮类化合物提取的影响，结果表明，与乙醇直接提取法相比，经微生物发酵处理能有效提高甘草黄酮的得率，其中经白腐菌、纤维素分解菌发酵后黄酮得率分别为0．89％、0．87％，比乙醇直接提取法的黄酮得率(0．66％)提高了34．85％、31．82％；白腐菌与纤维素分解菌混合发酵处理，黄酮得率达到1．32％，与乙醇直接提取法相比提高了100％。
8.银杏叶陈易彬等[13]采用湿热法、氧化法、生物发酵法等方法对银杏叶进行处理，考察不同的处理方法对提取银杏叶黄酮含量的影响，结果生物发酵法所得银杏叶黄酮的含量为7．97％，高于其他几种方法。
表明，生物发酵法对银杏叶黄酮的作用明显，能够提高银杏叶黄酮的含量。
9.马钱子士的宁是马钱子成熟种子的主要毒性成分。
潘扬等[14] 通过真菌发酵技术对马钱子进行生物转化，发现所产生的药性菌质中马钱子类生物碱成分发生了质和量的明显变化，并在生物碱HPLC图中可看出多个含量变化较大的或新产生的未知成分。
结构鉴定表明，士的宁、马钱子碱都被转化为各自氮氧化物。
还发现红栓菌等10种真菌能够在马钱子药材上正常生长，且大部分药性菌质中士的宁和马钱子碱含量都明显降低，同时通过对红栓菌等7种药性菌质的药理实验研究，发现它们均保持了马钱子原有的止痛、抗炎作用，且毒性得到显著降低。
10.丹参赵丹等[15]研究观察了150种真菌对丹参酚酸B进行的转化，结果发现一株真菌可高产率转化丹参酚酸B，转化后得到新的酚酸类活性物质原紫草酸。
马晶等[16]采用刺囊毛霉AS3．3450对甘草次酸进行微生物转化研究，生成的主产物经分析鉴定为7-羟基甘草次酸。
11.雷公藤雷公藤去皮的根所含主要有效成分和有毒成分为雷公藤甲素、雷公藤内酯酮等内酯化合物。
叶敏等[17]利用微生物转化技术对雷公藤甲素和雷公藤内酯酮进行生物转化，共得到17个产物，其中11个为新化合物，体外筛选结果表明大多数转化产物表现出较强的细胞毒活性。
庄毅[18] 用2种真菌对雷公藤进行双向发酵，结果所产生的药性菌质毒性明显减小，并保持了雷公藤原有的免疫抑制作用，同时，药性菌质中毒性成分雷公藤甲素的含量有所下降。
王卫倩等[19]对灵雷菌质进行了急性毒性试验，发现发酵30 d的灵雷菌质毒性最低且仍保持一定的免疫抑制作用。
张普照等[20]研究雷公藤双向固体发酵过程中化学成分的变化规律，发现在发酵90 d时，雷公藤甲素含量降低了89．4％。
12．白首乌李于善等[21] 以自三峡白首乌提取分离得到的C21甾苷元告达庭甾苷元和开德甾苷元作为底物，采用黑根霉和赭曲霉两种微生物在水-正丁醇双相体系中，以连续转化或同步转化的方法制备C11ɑ-羟基化的白首乌C21 甾苷元告达庭甾苷元和开德甾苷元。
包海鹰等[22]利用菌种黑根霉对人参皂苷Re进行生物转化，转化后的人参皂苷发酵产物中含有人参皂苷Rg2及Rg2的同分异构体和人参皂苷Rg5 ／Rk1。
白龙律等[23] 利用18种菌株对人参皂苷Rb 进行生物转化研究，结果发现一种绿毛状GY-06菌扩展青霉能够使得人参皂苷Rb1有效地转化为Rg3 。
田天丽等[24]从中药材虎杖中筛选到一株具有转化虎杖苷能力的根霉菌株T一34，利用该菌株产生的ẞ一葡萄糖苷酶能将虎杖苷转化为白藜芦醇，并测得虎杖苷的转化率达98％。
王永宏等[25]筛选到一株产葡萄糖苷酶酶活可达到8．2 U·mL 的青霉，并优化了发酵转化条件，使得栀子中主要成分京尼平苷转化成具直接作用的有效成分京尼平，转化率可达到95％以上。
13.川乌、草乌王身艳等[26]利用灵芝等菌种与川乌进行双向发酵，结果表明，在一定的时间范围内，大多数的菌株在川乌基质上的适应性良好，菌丝体生长旺盛，发酵之后的多数菌质中乌头碱、新乌头碱及次乌头碱含量较生药材有明显的降低，药效试验结果显示川乌及草乌发酵品仍保持其原有的药效。
这提示了生物转化技术有利于川乌的持效减毒研究。
结束语我国悠久的植物药药用历史，能在短时间内形成具有自主知识产权的新药。
该种研究思路是一般化学转化所无法完成的，也有其他国家所不具备的资源优势。
我国是植物药大国，而且植物和真菌的种类多样性异常丰富，因此，通过真菌学家和药物学家的紧密合作，一定能在较短时间内研制出活性更强、毒副作用更低的新的化合物，并生产出具有自主知识产权的新药，将我国的植物药资源开发和利用推向新阶段。
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