链霉菌及其主要抗生素课件

1、链霉菌链霉菌 （Fungus）是一种真核生物。最常见的真菌是各类蕈类，另外真菌也包括 和酵母。 因菌落呈放线状而的得名。它是一个原核生物类群，在自然界中分布很广，主要以孢子繁殖。 同学们，请问酵母菌是：A.真菌 B.放线菌 C.其它 链霉菌属链霉菌属也称链丝菌。链丝菌。链丝菌好气，绝大部分腐生，其基质菌丝不断裂，气生菌丝分化成直的、弯曲的或螺旋状的孢子丝，成熟的孢子丝生成链状的分生孢子，故名链丝菌链丝菌。 预知答案，请耐心观看 好气 革兰氏阳性 不抗酸。不能运动 细胞壁型，以左旋二氨基庚二酸和甘氨酸为特征性组份 DNA内GC含量为69-76链霉菌属 - 性状特征 链丝菌菌落较小而致密，不易挑取

2、，表面呈粉状、绒状，并有多种颜色。 古有金刚罩铁布衫炼就一身不坏之身，如今江湖各路细菌侵袭，我们的葵花宝典是什么呢？ 抗生素抗生素是用于治疗各种细菌感染或其以致病微生物感染的药物，它不仅能杀灭细菌，而且对霉菌、支原体、衣原体等其它致病微生物也有良好的抑制和杀灭作用。 一次代谢物是维持生物合成或生长过程中所需的代谢物，至于对生命的维持不具明显的功能，只在某些生物上产生的代谢物，则是二次代谢物，如抗生素或色素等。 链霉菌可以产生多种二次代谢物，包括各种物质的分解酵素及抗生物质。这些代谢产物除了可用在人体的医药以及当成家畜饲料的添加物外，在农作物生产方面，也可做为植物保护之用 。 链霉菌是已知放线菌

3、中最大的族群，可产生高达一千多种的抗生物质，许多重要的抗生素如放线菌素、链霉素、四环霉素、保米霉素、维利霉素、嘉赐霉素及康霉素等，都可由链霉菌生产。一般而言，农用抗生素具有较低毒性及残留性质，可以抑制病原微生物的生长和繁殖，或者能改变病原菌的形态而达到保护作物的效果。 为什么青霉素等药物在使用前要作皮试？ 有些药品如青霉素、链霉素、头孢菌素，维生素、碘、局麻药、免疫调节剂、生物药品（酶、抗毒素、类毒素、血清、菌苗、疫苗）等在给药后极易引起过敏反应，甚至出现过敏性休克，为安全起见，需在注射给药前进行皮肤敏感试验，皮试后观察1520分钟以确定阳性或阴性反应。 尤其是青霉素极易引起过敏反应，轻者可见

4、发热及皮疹，重者则见渗出性多形红斑、剥脱性皮炎并可伴高热及全身中毒症状，最可怕莫过于过敏性休克，抢救不及时可导致死亡。因此医生和患者都应该了解是不是过敏体质和有没有药物过敏史。可能许多人对这些都不清楚，所以，用青霉素等前都必须作皮试，皮试有阳性反应的不能用青霉性。当然，皮试只能反映大部分患者情况，极少数人虽然皮试为阴性，但也可能会发生过敏反应。 链霉菌产生的抗生素种类繁多且结构复杂，从结构上区分，大致可把农用抗生素分为下列六大类： 1. 氨基糖类抗生素：这类抗生素属于糖的衍生物，由糖或氨基酸与其它分子结合而成。在植物体内具有移行性，可干扰病原细胞蛋白质的合成，如链霉素 皮试方法及结果观察（皮内

5、试验） a用75酒精消毒前臂屈侧关节上66cm处皮肤。 b抽取皮试液0lml（合青霉素50u），作皮内注射成一皮丘（小儿注射002003ml）。 c等20min后，如局部出现红肿，直径大于1cm或局部红晕或伴有小水泡者为阳性。对可疑阳性者，应在另一前臂用生理盐水做对照试验。 注意事项 a极少数患者可在皮肤试验时发生过敏性休克，常于注射后数秒至5min内开始。先是皮肤蜃痒、四肢麻木，gy则气急、胸闷、发绀、心跳加快、脉细、血压下降、大量出汗等。如不及时抢救，可导致病人死亡。应做好抢救准备，如盐酸肾上腺素肌注；氢化可的松静滴；及10葡萄糖酸钙液与高渗葡萄糖液20ml缓慢静注；以及使用中枢兴奋药和抗

6、过敏药。 b试验用药含量要准，配制后在冰箱中保存不应超过24h，注射器应用lml刻度者。 c更换同类药物或不同批号或停药3天以上，最好重新作皮内试验。 2.四环霉素类抗生素：这类抗生素是由四个乙酸及丙二酸缩合环化而形成，可以抑制病原菌核糖体蛋白，如四环霉素。 3. 核酸类抗生素：这类抗生素含有核酸类似物的衍生物，作用于病原菌的去氧核糖核酸合成系统，抑制其前驱物或酵素的合成，如保米霉素。 4.大环内酯类抗生素：它是由 12 个以上的碳原子组成，且形成环状结构，通常可和细菌的 50 核糖体亚基结合，以阻断蛋白质的合成，如红霉素。 5. 多烯类抗生素：由 25 37 个碳原子组成的大环内酯类抗生素，

7、含有 3 7 个相邻的双键，可与病原真菌细胞膜上的类固醇结合，有破坏细胞膜的功能，如治霉菌素。 6. 多肽类抗生素：这类抗生素是把氨基酸用不同的肽键结合，经常形成网状结构，可以抑制病原菌细胞壁的合成，如纯霉素。 由于链霉菌属因在代谢过程，次代谢物为抗生素，所以链霉菌属常用于生产抗生素。相较于其他菌种，链霉菌属繁殖较缓慢，但由于代谢过程的抗生素能抑制 其他菌种的生长，所以时间一长，链霉菌属就会成为环境中的优势菌种。链霉菌基因工程部分简介及前景： 基因文库的设计构建 通过设计与构建基因文库，揭示基因组尤其是次级代谢基因簇信息，了解次级代谢途径的调节 机理，为组成生物合成非天然的天然产物奠定了基础。

8、基因文库的设计构建具体地讲有两条设计思路：一种方法是先设计候选基因文库，对文库内各组成基因编码的生物大分子的理化特征进行定量 评估，然后对基因文库内的一些因素作出调整，通过半化学合成或生物合成的方法获得终产物， 对其多样性进行分析比较，从而获得优化的设计方案。 另一种方法是通过计算模拟生物大分子识别位点配体的结构来完成设计。 组合生物合成在链霉菌中的应用 利用获得的基因文库信息，通过组合生物合成手段，改造调控链霉菌的次级代谢途径，提高天 然代谢物产量，获得新代谢物。 1.优化次级代谢途径，提高目的代谢物产量 全基因组研究提供了较为清晰的代谢路径信息，使得操纵代谢途径以提高目标代谢物变得可行。

9、由于次生代谢物通常来自初级代谢中间物，通常采用增加这些代谢物前体来提高最终产物。泰乐菌 素合成途径中， 由 ty1F 编码的大菌素转为泰乐菌素的步骤限制最终产物表达量的提高，克隆调控ty1F 基因可提高泰乐菌素的发酵产量7。基因组信息同样有助于研究那些同属内类似的但还没完全 测序的菌株，ButlterM J 等根据S. coelicolor 的基因组信息，在其相近种S. lividans 中构建ACT 和RED 的高产菌。2.改造代谢途径，获得新的代谢产物 生物合成基因簇缺失、 中断， 得到新的抗生素及其衍生物 陈芝等对avermectin 生产菌阿维链霉菌的 aveD 基因进行缺失改造，获得

10、了 aveD 缺失突变 株。缺失突变株的avermectin 的总产量与出发菌株的总产量基本相同, 但突变株中的B1 组分产量 略有提高，B2 产量显著提高；余贞等对不同链霉菌中的抗生素合成负调节基因nsdA 进行研究发现，相似性高达77100，并以不产生放线紫红素的变铅青链霉菌为出发菌株，中断nsdA 基因，得 到的突变菌株可合成放线紫红素。 生物合成基因簇异源表达， 获得新结构的化合物 天蓝色链霉菌A (3) 2 株中克隆的放线菌紫素合成基因(act)转移到其他的单色醌类抗生素生产 菌中，如产双氢榴菌素的S.violaceoruber 以产美达霉素的链霉菌AM7161 株，基因转移的结果是

11、形 10 成新型杂合抗生素“双氢榴紫素”和“美达紫红素”10；此外，将炭霉素生产菌的异戊酞基转移酶 基因carE，克隆到螺旋霉素的生产菌产二素链霉菌中，转化菌几乎100%地合成4- 异戊酞螺旋霉素； 若将carE 基因克隆在变铅青链霉菌66 株中，同时在重组菌培养液中加入螺旋霉素，则变铅青链霉 菌也能通过生物转化作用合成相同的化合物。多种生物合成基因簇的基因重新组合，获得新的抗生素 Khosla 和Leadlay 等基于模块结构的聚酮合酶基因的重新编程，使得人为设计抗生素的设想变 为现实。Chen 等克隆了糖肽类万古霉素族抗生素 chloroeremomvcin 的三脱氧糖基L-epivanc

12、osamine 的合成基因，并成功的在大肠杆菌中表达，还在体外重建了从 TDP-4- 酮基- 脱 氧- 葡萄糖经过C-2 脱氧合作用、C-3 胺化和甲基化、C-4 酮基还原，C-5 表构异化等步骤得到了TDP-L-epivancosamine。由于这是一个非常常见的糖基，它的基因克隆及表达为以后的组合生物合 成新化合物提供了基础。 组合生物合成修饰改造酶，合成新的抗生素 组合生物合成建立在对生物体内各种化合物的生物合成途径了解的基础上。研究表明许多抗生素都有一套类似的合成途径，组成这些合成途径的酶称为 PKS。它分为两类：I 类 PKS 也称为模块 类，如红霉素、西罗莫司、利福霉素等；II 类PKS 也称为叠代或芳香类，因为它主要合成芳香族的 化合物，如蕙环类及四环类化合物。以I 型PKS 途径的14 碳大环内脂聚酮化合物抗生素为例，其聚 酮合酶基因编码的是数个多功能蛋白质，每一个蛋白质上带有对应于每一步碳链缩合及修饰的活性 位点。由于聚酮合酶的初级序列上活性位点的数目和组成与抗生素主链结构存在一一对应的关系，这种对应关系有利于组成生物合成非天然的天然产物。而II 型PKS 合成途径中，单位酶主要是确保 那些不稳定的聚酮化合物中间体能正确组装折叠，因此， 缺失其中环化酶、 芳香化酶时， 将导致大量结构各异的化合物产生 链霉菌的应用远远不止这些