《放线菌与抗生素》

放线菌与农用抗生素夏海洋1整理课件S.scabies2整理课件放线菌的概念放线菌(Actinomycetes)是一类具有丝状分枝细胞和无性孢子的G+原核微生物,由于菌落呈放射状而得名。●放线菌是一类介于细菌和真菌之间的单细胞生物.●放线菌的细胞构造和细胞壁的化学组成与细菌相似,与细菌同属原核生物;●放线菌菌体呈纤细的菌丝状,而且分枝,又以外生孢子的形式繁殖,这些特征又与霉菌相似.●放线菌菌落中的菌丝常从一个中心向四周辐射状生长,因此叫放线菌.3整理课件放线菌分布主要存在于含有机质丰富的中性或偏碱性的土壤中，在空气、淡水和海水等处也有一定的分布。放线菌的生活类型：腐生〔多数〕寄生〔少数〕4整理课件放线菌形态特征5整理课件放线菌分类地位6整理课件菌落形态与结构营养菌丝匍匐生长于培养基内，吸收营养营养菌丝发育到一定阶段，伸向空间形成气生菌丝气生菌丝发育到一定阶段，其上可分化出形成孢子的菌丝，即孢子丝7整理课件放线菌菌丝的形态构造根据形态和功能不同可分为：基内菌丝〔营养菌丝〕气生菌丝孢子丝。8整理课件基内菌丝培养基内匍匐生长的菌丝，无隔，约0.2-0.8μm。通常会产生水溶性或脂溶性色素.功能：吸收营养，所以又称营养菌丝。9整理课件气生菌丝由营养菌丝长出培养基外，伸向空间的菌丝。略粗于基丝0.5-1.2μm，也有色素产生。功能：气生菌丝生长到一定阶段可分化出繁殖结构，即孢子丝。10整理课件孢子丝概念：可以形成孢子的菌丝〔具分类价值〕，功能:繁殖。形态：直、波曲、螺旋着生方式：丛生、轮生11整理课件放线菌孢子丝类型：垂直单轮(无螺旋)弯曲丛生松环、初级螺旋钩状松螺旋紧螺旋单轮(有螺旋)双轮(无螺旋)双轮(有螺旋)12整理课件〔二〕形态与结构13整理课件〔二〕形态与结构14整理课件放线菌的主要属1、链霉菌属(Streptomyces)产生许多著名的抗生素，如链霉素、红霉素、四环素等。2、诺卡氏菌属〔Nocardia〕烃类发酵，污水处理，产生抗生素〔如万古霉素、头孢菌等〕3、小单孢菌属〔Micromonospora)可产生多种抗生素，如庆大霉素等。4、放线菌属〔Actinomyces)多为致病菌。15整理课件菌落形态菌落形态能产生大量分枝和气生菌丝的菌种〔如链霉菌〕不能产生大量菌丝体的菌种〔如诺卡氏菌〕菌落质地致密，与培养基结合紧密，小而不蔓延，不易挑起或挑起后不易破碎。粘着力差，粉质，针挑起易粉碎16整理课件〔三〕生长与繁殖繁殖方式无性孢子菌丝断裂凝聚孢子横隔孢子孢囊孢子分生孢子厚壁孢子存在多种孢子形成方式常见于液体培养中，工业发酵生产抗生素时都以此法大量繁殖放线菌细菌的芽孢是休眠体，而放线菌的孢子是繁殖体17整理课件孢子链和孢囊孢子18整理课件放线菌的主要属1、链霉菌属(Streptomyces)产生许多著名的抗生素，如链霉素、红霉素、四环素等。2、诺卡氏菌属〔Nocardia〕烃类发酵，污水处理，产生抗生素〔如万古霉素、头孢菌等〕3、小单孢菌属〔Micromonospora)可产生多种抗生素，如庆大霉素等。4、放线菌属〔Actinomyces)多为致病菌。19整理课件放线菌生命周期孢子在适宜的条件下萌发，长出1-3个芽管气生菌丝营养菌丝繁殖菌丝〔孢子丝〕孢子丝释放孢子20整理课件ACTINOMYCETESREPRODUCTION21整理课件Secondarymetabolitesareproducedattheendofthegrowthphaseandduringstationaryphase….ACTINOMYCETESANTIBIOTICS22整理课件放线菌的应用能产生大量的、种类繁多的抗生素，到目前为止，已别离得到的放线菌产生的抗生素达8700种以上。生产维生素和酶进行甾体转化、烃类发酵和污水处理23整理课件抗生素定义抗生素〔antibiotics〕是微生物、植物、动物在其生命活动过程中产生的〔或并用化学、生物或生化方法所衍生的〕，在卑微浓度下能选择性地抑制或杀灭他种生物机能的一类有机化合物。抗生素是生物生长到一定条件下所产生的次级代谢产物〔Secondarymetabolite〕，是微生物对环境所做出的一种病态反响。24整理课件微生物产生的生物活性物质25整理课件FK506Bialaphos杀念珠菌素红霉素阿霉素阿弗菌素两性霉素力复霉素柔红霉素莫能霉素杀假丝菌素螺旋霉素丝裂霉素泰乐菌素井岗霉素链霉素抗细菌抗真菌杀虫、除草抗肿瘤等放线菌产生的次生代谢分子药物〔约8700种〕26整理课件放线菌产生的多种多样的次生代谢产物HygromycinBKanamycinBErythromycinRifamycinSVCephamycinC

streptomycin

SpinosynAAbamectinValidamycinA27整理课件ACTINOMYCETESANTIBIOTICSInabilityofatestorganismtogrowinthepresenceofStreptomyces

suggestsantibioticproductionbythelatter

28整理课件HowAntibioticActivityisFoundReceivebacterialstrainsglassvialsFromIndonesianCenterforBiotechnologyandBiodiversityGrowthonagarplatesCultivationindifferentgrowthmediaLiquidfermentationCrudeextractsEthylAcetate,n-ButanolMethanolAssayforantibioticactivityLCMS29整理课件HowtheExtractsareTestedforAntibioticPropertiesA20microliterquantityoftheextractsisplacedonasterilepaperdisksThepaperdiscsareplacedonculturesofvariousbacteriaandfungiandincubatedovernightExamineforinhibitionthenextmorning30整理课件CharacterizationofCrudeExtractsHPLCcoupledwithUVspectroscopy

andmassspectrometrySearchAntiBasedatabaseTetramycinANystatinPolyeneMacrolides31整理课件CrudeextractshowingantibioticactivitySeparationbycolumnchromatographyAssayforantibioticactivityPurecompoundsBio-ActivityGuidedSeparationCharacterizationbyTLC32整理课件CharacterizationofPureCompoundsPurecompoundsStructuredeterminationusingAssayagainstpathogenicbacteriaTetramycinBAmphoteracinAPolyeneMacrolides1H-NMR13C-NMR2D-NMRInfraredspectroscopyUVspectroscopyMassspectrometry33整理课件主要杀虫抗生素阿维菌素〔avermectin〕梅岭霉素〔meilingmycin〕密比尔霉素〔Milbemycins〕多杀菌素〔spinosad〕浏阳霉素〔liuyangmycin〕杀蚜素杀粉蝶素(Piericidin，韶关霉素)杀螨素〔tetranactin〕华光霉素〔nikkomycin〕34整理课件阿维菌素阿维菌素(avermectins;AVMs)又称阿佛曼菌素,是一种具有抗寄生虫活性的抗生素产生菌是阿维链霉菌(Streptomycesavermitilis),最初是1975年日本北里研究所(KitasatoInstitute)从日本静冈川奈市的一个土壤样品中别离得到的。阿维菌素作为生物农药的一种,自发现以来,已经受到越来越多的重视。阿维菌素不但具备一般生物农药的特点,并且它的化学结构新颖,作用机制独特,杀虫活性强,杀虫谱广,被誉为20年来抗寄生虫药物研究的重大突破。是目前生物农药中最受欢送和较具市场竞争的产品之一35整理课件阿维菌素产生菌36整理课件阿维菌素结构大村智37整理课件阿维菌素理化性质阿维菌素原药为白色或黄色结晶体(含B1a80%,B1b<20%)蒸气压<200nPa,熔点150～155℃21℃时溶解度在水中7.8ug/L、丙酮中100、甲苯中350、异丙醇70，氯仿25〔g/L〕。常温下不易分解。在25℃，PH5～9的溶液中无分解现象。38整理课件阿维菌素的作用机理较高浓度(≈5×10-6mol〕时，avermectin作为γ-氨基丁酸(gammaaminobutyricacid，GABA〕的冲动剂引发突触前GABA的释放，GABA进而引起膜对Cl-通道性的增加，从而导致由GABA介导的中枢神经系统及神经-肌肉间传导受阻。在较低浓度时(≈2×10-12ｍｏｌ〕，avermectin可以引起与GABA系统无关的Cl-通道的开放avermectin的驱虫活性主要是由于药物引起由谷氨酸控制的Cl-通道的开放，从而导致膜对Cl-通道性增加，Cl-又可引起神经元休止电位的超极化，使正常的电动电位不能释放，神经传导受阻最终引起虫体麻痹死亡。哺乳动物外周神经传导介质为乙酰胆碱，以GABA作传导介质的神经仅存在于中枢神经系统，在正常使用剂量下，由于哺乳动物的血脑屏障作用，导致药物在中枢神经系统的分布浓度很低，缺乏以引起GABA的释放。39整理课件TheBloodBrainBarrier40整理课件阿维菌素簇化合物阿维菌素(Abamectin)伊维菌素(Ivermectin)甲氨基阿维菌素苯甲酸盐(Emamectinbemoate)乙酰氨基阿维菌素(Eprinomecfin)道拉菌素(Doramecfin)等41整理课件Emamectin42整理课件Doramectin43整理课件乙酰氨基阿维菌素44整理课件Selamectin45整理课件6种已产业化阿维菌素类药物46整理课件多杀菌素的发现历程47整理课件多杀菌素的结构►Highlyeffectiveonmanypestspecies►Lowapplicationratesresultinginlowenvironmentalload►Safeforusewithmostbeneficialinsects►Uniquemodeofactionwithnoknowncross-resistance►Lowmammaliantoxicity►LowavianandfishtoxicityPresidentialGreenChemistryChallengeAward48整理课件Spinosyn构效关系49整理课件PhysicalandChemicalProperties50整理课件多杀菌素生产51整理课件多杀菌素特点52整理课件多杀菌素的作用机理53整理课件多杀菌素和氯氰菊酯对有益生物的毒性ThisSpinosadmaterialworkswellinIPMprogramsbecauseitisselectiveinwhatitkillsandtendstosparebeneficialorganisms.54整理课件多杀菌素对哺乳动物等的毒性对小鼠半致死剂量超过5000mg/kg，大于蔗糖和食盐55整理课件典型杀虫剂产品用于棉田害虫的脊椎动物选择性比率〔VSR〕56整理课件环境归趋多杀菌素在环境中通过多种途径组合的方式进行降解，主要为光降解和微生物降解，最终变成碳、氢、氧、氮等自然组分。考虑到它的中等土壤传质系数Kd〔4.3-322mL/g〕、低于中等程度的水溶解度和在环境中的较短持久性，可见多杀菌素的沥滤性能非常低，因此只要使用适当他就不会对地下水构成威胁。根据美国环保局〔EPA〕的规定不需要设置任何缓冲区57整理课件多杀菌素的应用58整理课件多杀菌素宣传广告59整理课件多杀菌素主要剂型SuspensionConcentrateAnaqueoussuspensionistheprimaryformulationfordeliveringspinosadtotheglobalmarketplace.Theconcentrationofspinosadrangesfrom25gai/Lto480gai/L.Wettable-GranulesA25%waterdispersiblegranuleisavailableinJapan.FireAntBaitAfireantbaitcontaining0.015%spinosadiscurrentlyavailableforconsumeruseintheUnitedStatestocontroltheRedImportedFireAnt,Solenopsisinvicta.FruitFlyBaitA0.02%spinosadbaitconcentrateisavailabletocontrolavarietyoffruitflies,includingtheMediterraneanfruitfly,Ceratitiscapitata.60整理课件spinetoram比多杀菌素杀虫谱更广，而且更加平安61整理课件三种常见生物农药特点比较62整理课件世界主要生物