抗生素的生物合成与调节机制

1、 从代谢途从代谢途 径看，此径看，此 际代谢产际代谢产 物是以初物是以初 级代谢产级代谢产 物为前体物为前体 衍生出来衍生出来 的。的。 1.抗生的合成途径：抗生的合成途径： 1）多聚乙酰（）多聚乙酰（polyketide)概念的假说，与脂肪酸合成相概念的假说，与脂肪酸合成相 似。在放线菌内以丙酰似。在放线菌内以丙酰CoA为引子，以甲基丙二酰为伸为引子，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。利福霉素等。 2）

2、以初级代谢产物为前体，如氨基酸或糖，如）以初级代谢产物为前体，如氨基酸或糖，如-内酰胺内酰胺 类抗生素和氨基环醇类抗生素。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）非蛋白质多肽装配过程，如许多杆菌产生抗生素合成 特征。特征。 2. 抗生素的生物合成类型抗生素的生物合成类型 1）蛋白质衍生物）蛋白质衍生物 简单的氨基酸衍生物：环丝氨酸简单的氨基酸衍生物：环丝氨酸 寡肽抗生素：青霉素、头孢菌素寡肽抗生素：青霉素、头孢菌素 多肽类抗生素：多粘菌素多肽类抗生素：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

3、含嘌呤和嘧啶碱基的抗生素：曲古霉素 2）糖类衍生物）糖类衍生物 糖苷类抗生素：链霉素、新霉素糖苷类抗生素：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：新生霉素其它糖甙抗生素：新生霉素 3）以乙酸为单位的衍生物）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：红霉素丙酸衍生物抗生素：红霉素 多烯和多炔类抗生素：制霉素多烯和多炔类抗生素：制霉素 3.几种抗生素几种抗生素 的合成的合成 1）青霉素、头）青霉素、头 孢菌素的生物孢菌素的生物 合成合成 结构近似的三结构近似的三 肽抗生素。

4、肽抗生素。 2）四环素族）四环素族 3）红霉素（大环内酯类抗生素）红霉素（大环内酯类抗生素） 第二节第二节 抗生素生物合成的代谢调节机制抗生素生物合成的代谢调节机制 调节模型：调节模型： 由产生菌生成一种诱导剂或激活剂，或把它加入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、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。氮分解调

5、节、磷酸盐调节等。 一、细胞生长期到抗生素产生期的过渡一、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。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，阻遏原生产抗生素的基因在正常生长中被阻遏，阻遏原 因：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；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作用，当这个化合

6、物耗尽，使生产期基因受阻遏得到克 服。服。 3. 在一种易被利用的糖源中生长，其分解代谢物对抗生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，阻遏作用被解素合成有阻遏作用，当这些剂被利用后，阻遏作用被解 除。除。 4. 抗生素合成途径艘高能化合物的阻遏作用，当抗生素合成途径艘高能化合物的阻遏作用，当ATP形形 成减少时，阻遏作用被解除。成减少时，阻遏作用被解除。 5. 在生长期，在生长期，RNA聚合酶只能启动生长期基因的转录作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，因而用，而不能附着在生产期操纵的促进子的位置上，因而

7、次级代谢途径的酶合成受阻遏。次级代谢途径的酶合成受阻遏。 二、酶的诱导作用二、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，现催化次级代谢的酶，在转换期发生了次级代谢在转换期发生了次级代谢 酶的诱导或解阻遏酶的诱导或解阻遏。 三、分解代谢三、分解代谢 产物的调节产物的调节 控制控制 1.包括分解产包括分解产 物阻遏和分解物阻遏和分解 产物抑制。产物抑制。 2.

8、 解除分解代谢产物阻遏的方法：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。在培养过程中逃避分解产物阻遏。 四、磷酸盐的调节四、磷酸盐的调节 抗生素的合成只有在磷酸盐含量为生长的抗生素的合成只有在磷酸盐含量为生长的“亚适亚适 量量”时才能合成。时才能合成。 磷酸盐抑制抗生素合成的机制：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抑制或阻遏抗生素合成途径中有关酶的活力和合 成成 2.改变代谢途径改变代谢途径 五、五、NH4+ 的抑制作的抑制作 用用 七、次级代谢的反馈抑制七、次级代谢的反馈抑制

9、 许多抗生素能阻止自身的合成。许多抗生素能阻止自身的合成。 八、次级代谢的能荷调节八、次级代谢的能荷调节 以以ATP+1/2ADP/（ATP+ADP+AMP）表示。）表示。 从代谢途从代谢途 径看，此径看，此 际代谢产际代谢产 物是以初物是以初 级代谢产级代谢产 物为前体物为前体 衍生出来衍生出来 的。的。 一、细胞生长期到抗生素产生期的过渡一、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。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，阻遏原生产抗生素的基因在正常生长中被阻遏，阻遏原 因：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；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作用，当这个化合物耗尽，使生产期基因受阻遏得到克 服。服。 二、酶的诱导作用二、酶的诱导作用 抗生素的合成是在微生生长达到平衡后，由抗生素的合成是在微生生长达