第九章_抗生素的生物合成与调节机制

一、细胞生长期到抗生素产生期的过渡 解除某些抗生素合成酶的阻遏，包括蛋白 质合成阻遏作用的解除。 生产抗生素的基因在正常生长中被阻遏，阻遏原 因：
1. 一种诱导因子在生长期末积累或外源加入以解除生产 期的阻遏作用； 2. 初级代谢产物的终点产物对次级代谢途径的反馈阻遏 作用，当这个化合物耗尽，使生产期基因受阻遏得到克 服。
3.几种抗生素 的合成
1）青霉素、头 孢菌素的生物 合成 结构近似的三 肽抗生素。
2）四环素族
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3）红霉素（大环内酯类抗生素）
第二节 抗生素生物合成的代谢调节机制 调节模型：
• 由产生菌生成一种诱导剂或激活剂，或把它加入 启动生物合成 • 由小分子物质作为一种辅助阻遏剂或抑制剂，阻 遏或抑制抗生素合成酶形成，这些阻遏剂或抑制剂 必须在抗生素合成前耗尽或中和，如碳分解调节、 氮分解调节、磷酸盐调节等。
• 从代谢途 径看，此 际代谢产 物是以初 级代谢产 物为前体 衍生出来 的。
1.抗生的合成途径：
1）多聚乙酰（polyketide)概念的假说，与脂肪酸合成相 似。在放线菌内以丙酰CoA为引子，以甲基丙二酰为伸 展者，形成带甲基的多聚乙酰，后经环化，成为各种抗 生素的前体而合成不同的抗生素，如四环素、红霉素及 利福霉素等。 2）以初级代谢产物为前体，如氨基酸或糖，如β-内酰胺 类抗生素和氨基环醇类抗生素。 3）非蛋白质多肽装配过程，如许多杆菌产生抗生素合成 特征。
四、磷酸盐的调节
抗生素的合成只有在磷酸盐含量为生长的“亚适 量”时才能合成。 磷酸盐抑制抗生素合成的机制： 1.抑制或阻遏抗生素合成途径中有关酶的活力和合 成 2.改变代谢途径
五、NH4+ 的抑制作 用
七、次级代谢的反馈抑制 许多抗生素能阻止自身的合成。 八、次级代谢的能荷调节 以ATP+1/2ADP/（ATP+ADP+AMP）表示。
3. 在一种易被利用的糖源中生长，其分解代谢物对抗生 素合成有阻遏作用，当这些剂被利用后，阻遏作用被解 除。 4. 抗生素合成途径艘高能化合物的阻遏作用，当ATP形 成减少时，阻遏作用被解除。 5. 在生长期，RNA聚合酶只能启动生长期基因的转录作 用，而不能附着在生产期操纵的促进子的位置上，因而 次级代谢途径的酶合成受阻遏。
2. 抗生素的生物合成类型 1）蛋白质衍生物
• • • • • 简单的氨基酸衍生物：环丝氨酸 寡肽抗生素：青霉素、头孢菌素 多肽类抗生素：多粘菌素 多肽大环内酯抗生素：放线菌素 含嘌呤和嘧啶碱基的抗生素：曲古霉素
2）糖类衍生物 • 糖苷类抗生素：链霉素、新霉素 • 与大环内脂连接的糖甙抗生素：红霉素 • 其它糖甙抗生素：新生霉素 3）以乙酸为单位的衍生物 • 乙酸衍生物抗生素：四环素类抗菌素 • 丙酸衍生物抗生素：红霉素 • 多烯和多炔类抗生素：制霉素
二、酶的诱导作用
抗生素的合成是在微生生长达到平衡后，由 特定营养成分减少而停止急剧生长，进入有限的 生长期，此时此际代谢开始，在营养期一般不出 现催化次级代谢的酶，在转换期发生了次级代谢 酶的诱导或解阻遏。
三、分解代谢 产物的调节 控制
1.包括分解产 物阻遏和分解 产物抑制。
2. 解除分解代谢产物阻遏的方法： • 选育对葡萄糖类似物抗性突变型 • 在培养过程中逃避分解产物阻遏。
第九章 抗生素的生物合成与调节机制
第一节 抗生素的生物合成 一、微生物的刺激代谢与初级代谢的关系 •初级代谢产物：微生物合成为它们在生长繁殖中所必须 的物质，如糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸以及由这些化合 物聚合而成的高分子化合物，如多糖、蛋白质、脂类和核 酸等。 •次级代谢产物：微生物在合成初级代谢产物时，还合成 一些在微生物生长和繁殖中功能还不明确的化合物，如抗 生素、酶抑制剂、色素等。