第二十五章微生物转化
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
第五章 应用(二)煤的微生物转化
2014年3月14日星期五10时43分27秒第五章煤的微生物转化1意义★我国是世界上最大的产煤国和消费国。
中国煤炭工业可持续发展的出路就是实施中国洁净煤战略。
★传统的煤化工企业（煤炭气化和煤炭液化），建设和运行成本高昂，是典型的高能耗、高危险及高污染的“三高”企业。
★煤炭工业必须走“绿色”煤炭转化之路——煤炭生物降解转化技术，这样既符合我国的国情，又符合洁净煤技术的国际发展方向，是我国能源可持续发展的一条必由之路。
★当前我国已成为石油进口和消费绝对水平的国际第二大国，增量水平上的头号大国。
国家战略安全决定了我国能源战略必须立足国内优势煤炭资源走以煤代油、煤炭绿色转化之路。
所以本课题研究有着十分重要的意义。
2定义★煤的生物转化（Bioconvertion or Biotransformation）是属煤炭生物加工的范畴，是指煤在微生物参与下发生大分子的解聚作用，称之为生物降解转化或生物溶解（Biodegradation or biosolubilization），主要是利用真菌、细菌和放线菌等微生物的转化作用来实现煤的溶解、液化和气化，使之转化成易于溶水的物质或者烃类气体，从中进一步提取或者转化有特殊价值的化学品以及制取清洁燃料、工业添加剂及植物生长促进剂等。
3可行性★煤炭生物转化的可行性：煤，石油和木质素三者在大结构组成的同源性以及某些微生物在碳素循环的特殊性决定了煤炭生物转化的可能性。
★煤微生物转化研究于20世纪80年代初。
始于德国F.V.Fakoussa博士和美M.S.Cohen 教授分别报道了某些真菌能在煤块上生长，将煤溶解转化成黑色水溶液。
4降解菌种★煤炭生物降解转化菌种：研究发现对煤炭具有降解转化功能的菌种有：细菌类有Pseudomonas cepacia strain DLC-07等；放线菌类有Streptomyces setonii 75Vi2等；真菌类的担子菌属中有Phanerochaete chrysosporium等；酵母菌中的一些种及丝状真菌中的Aspergillus sp.等。
第二十五章 糖异生
磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的作用机理
反应3：1,6 -二磷酸酶果糖的水解
将 F-1,6-P水解成F-6-P
热力学上是有利的，肝细胞内的ΔG 是-8.6 kJ/mol
反应4：6-磷酸葡糖的水解
催化6-磷酸葡糖水解成葡萄糖
存在于肝、肾细胞内质网膜上。 肌肉和脑细胞没有这种酶，故不能进行糖异生 G-6-P需要进入内质网腔才能水解
1. 糖酵解有三步不可逆反应 2. 机体在对这两种代谢实行交互调控的时候不允许它们同时
被激活或被抑制，否则就会陷入无效循环之中。
糖异生保留了糖酵解途径中的所有可逆反应（第2步， 第4～9步）
属于自己的新反应只有4步。在这4步反应中，有2步 被用来克服糖酵解的最后一步不可逆反应，其余2步 用来克服糖酵解的第3步和第1步不可逆反应。
其他物质进入糖异生的途径
Cori循环和Ala循环
糖异生的生理功能
在饥饿或糖类摄入不足的情况下，可以补充血糖，维 持血糖浓度的稳定，为那些特别依赖葡萄糖氧化放能 的细胞和组织提供燃料
植物和某些微生物使用乙酸作为糖异生的前体，使得 它们能以乙酸作为唯一碳源
减轻或消除代谢性酸中毒
糖异生的调节
新的反应也提供了新的调控机制
反应1：丙酮酸的羧化
由丙酮酸羧化酶催化，需要生物素 是糖异生的第一步反应 存在于线粒体基质 由ATP驱动羧化反应
丙酮酸羧化酶的结构模型
丙酮酸羧化酶的作用机理
反应2：PEP的形成
由PEP羧激酶（PEPCK） 催化，需要消耗GTP PEPCK在人类的线粒体基质和细胞质基质均存
为了避免“无效”循环，生物体内的糖异生调 节与糖酵解调节是高度协调的，这种协调能够 保证在任何时候，细胞的这两条代谢途径不可 能都处于活跃的状态，而是“一张一弛”，但 究竟哪一条途径被激活或被抑制完全取决于细 胞当时的能量状态，以及体内葡萄糖的贮存情 况和其他燃料的利用情况。
北师大版八年级生物下册第二十五章测试题(附答案)
北师大版八年级生物下册第二十五章测试题（附答案）学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、选择题B，而开蓝色花的矮牵牛中存在基因B．科研人员采用一定的技术，将矮牵牛的基因B导入玫瑰植株，从而培育出了开蓝色的玫瑰﹣﹣蓝色妖姬，将矮牵牛的基因B导入玫瑰植株所利用的生物技术属于（）A．干细胞技术 B．克隆技术C．转基因技术 D．发酵技术2.从生殖方式的角度来看，“克隆”实际上属于A.无性生殖B.有性生殖C.营养繁殖D.孢子生殖3.下列各项说法中，错误的是（）A．袁隆平的“籼稻9311”是通过杂交育种培育而成的B．中国科学家已运用转基因技术培育出转基因番茄C．英国科学家培育的“多莉羊”是克隆动物D．美国科学家运用诱变育种技术培育出“超级鼠”4.从生殖方式的角度来看，“克隆”实际上属于A.无性生殖B.有性生殖C.营养繁殖D.孢子生殖5.巴西利用本国大量生产甘蔗的有利条件，以甘蔗为原料制造酒精，大力发展以酒精为动力的汽车，从生物学的角度分析，以甘蔗为原料制造酒精主要应用到的技术是（）A.克隆技术B.转基因技术C.发酵技术D.组织培养技术6.下列对现代生物技术引发的社会问题的叙述，错误的是（）A、所有的转基因食品都不安全B、应该重视转基因食品的安全问题C、防范转基因对环境具有潜在的威胁是必要的D、转基因给人类带米巨人利益的同时也带来潜在的威胁和负面影响）8.人们在实践中对细菌、真菌的利用非常多。
下列与细菌的利用有关的是（）A．制作酸奶和香醋 B．酿制酱油和葡萄酒C．制作馒头和面包 D．生产啤酒和青霉素9.在蒸馒头．制作泡菜．制作食用酸奶的过程中，利用的微生物分别是（）A．酵母菌、乳酸菌、乳酸菌 B．枯草杆菌、乳酸菌、霉菌C．甲烷细菌、乳酸菌、酵母菌 D．枯草杆菌、甲烷细菌、乳酸菌10.家庭制作发面馒头时，除需要面粉、水外，还需要“面引子”，主要因为“面引子”中含有（）A．酵母菌 B．霉菌 C．细菌 D．乳酸菌11.下列不属于发酵技术在生活中应用的是（）A．酒精生产 B．抗生素生产C．塑料生产 D．酱制品生产12.下列哪一项不属于克隆技术？（）A．培育的试管婴儿 B．多利羊的培育C．兰花的组织培养 D．果树的扦插、嫁接13.克隆是生命科学研究的热点，下列相关叙述错误的是A．克隆是生物通过体细胞进行繁殖的过程B．克隆技术可以用来快速繁殖具有优良性状的家畜C．克隆技术可以实现不同生物优良性状的重新组合二、填空题“试管婴儿”和“克隆羊”这两种生殖方式中，属于有性生殖的是。
人教版高中生物选择性必修3技术与工程课后习题 第1章 发酵工程 第1节 传统发酵技术的应用
第1节传统发酵技术的应用A组必备知识基础练1.下列关于发酵与传统发酵技术的叙述,正确的是( )A.几千年前,人类就开始利用发酵技术,并且熟知发酵的本质B.发酵是在适宜的条件下,通过微生物的代谢,将原料转化为人类所需要的产物的过程C.传统发酵技术一般直接利用培养获得的单一菌种进行发酵、制作食品D.利用传统发酵技术制作的食品包括腐乳、酱油、醋、泡菜、果汁等2.(北京密云月考)下列发酵食品与发挥作用的微生物之间的对应关系,不匹配的是( )A.面包和馒头:酵母菌B.酸奶和泡菜:乳酸菌C.腐乳和酱油:青霉D.米醋和果醋:醋酸菌3.下列操作可能会使发酵液受到污染的是( )A.榨汁机清洗干净,消毒后晾干备用B.发酵瓶先清洗干净,再用体积分数为70%的酒精消毒,晾干备用C.葡萄先去除枝梗,再多次冲洗D.每次排气时,只拧松瓶盖,不将瓶盖完全打开4.(重庆璧山月考)豆豉是我国传统特色发酵豆制品,北魏贾思勰的《齐民要术》中也有相关记载。
豆豉的制作流程如图所示。
装坛后放在室外日晒,每天搅拌两次。
下列说法错误的是( )选料→浸泡蒸煮前期发酵调味装坛(后期发酵)A.发酵过程中多种酶将原料中的蛋白质、脂肪等分解为小分子B.发酵的目的主要是让酵母菌产生酶,搅拌能增加发酵液中的溶氧量C.代谢物积累和酿造环境的变化导致后期窖池中的微生物数量下降D.添加的盐、白酒和风味料具有抑制杂菌生长和调节口味的作用5.(山西晋中月考)某兴趣小组尝试利用传统发酵技术制作杨梅果酒和果醋。
下列相关叙述正确的是( )A.要对杨梅汁进行高压蒸汽灭菌,以防止杂菌污染B.在杨梅果酒和果醋的制作过程中,发酵液的pH都会下降C.杨梅果酒发酵过程要保持无氧环境,不能拧松瓶盖D.制作杨梅果醋之前都要先利用酵母菌进行杨梅果酒发酵6.(江西宜春月考)下列关于传统发酵技术的叙述,正确的是( )A.柠檬酸、谷氨酸和酱油都是利用黑曲霉发酵生产的B.果酒制作过程中发酵液pH先上升后下降,果醋制作过程中发酵液pH一直下降C.泡菜制作过程中,需向泡菜坛的坛沿水槽中注满水,且需在发酵过程中及时补水D.制作泡菜时,为了防止杂菌污染和加速醋酸菌发酵,可加入灭菌后的陈泡菜水7.(江苏常州高二联考)在传统酿酒过程中,若发酵过头往往会形成醋。
第八章 微生物转化
二、甾体微生物转化反应的主要类型
（一）羟化反应
甾体上羟化对化学合成而言是非常困难的，除了 C17位上通过化学方法能导入羟基外，其它位置很 难导入。
通过微生物羟化酶，能非常专一地选择某个碳位置 上的某空间位置上的氢取代，氧化成为原来空间构 型的羟基。
用576kg脱氧酸，2年，30余步反应， 得到938mg醋酸可的松
1952年，Petterson和Murry
黄体酮 霉菌进行11α羟化 再经10步化学法
可的松
可的松价格：从1949年每克30美元，降到 1967年美1元。
甾体化合物的基本骨架
具有右图结构特 征的化合物称为 甾体化合物
20
18
12 17
O
O
4- 雄 甾 烯 -3 ， 17- 双 酮
O
Corynespoa-Casicola
ATCC
16718
OH
O
9α- 羟 基 -4- 雄 甾 烯 -3 ， 17- 双 酮
2. C11α羟化
C11α羟化是微生物特有的反应。微生物 转化实现甾体C11α羟化，促进了皮质激素 类化合物的合成，为通过微生物转化来寻 找更有效新药开创了新途径。
新月弯孢霉能将Reichstein S化合物（简称化合物S， Compound S）一步转化成氢化可的松。
化合物S
氢化可的松
Байду номын сангаас
（二）环氧化反应
用微生物转化法在甾体母核上引入环氧基团的 反应与微生物羟基化有关。
能产生C11β羟基化的新月弯孢霉或布氏小克汉 银汉菌都可将17α，21-二羟基-4，9（11）孕甾二烯-3，20-二酮转化成9β，11β环氧化 合物。
第六章微生物对污染物的降解和转化
第六章微生物对污染物的降解和转化自然环境中的有机化合物，受到光化学的、化学的和生物的作用而降解转化，有时转化很快，的河流中时；有时降解过程非常缓慢，如葡萄糖之类易代谢的化合物被加到含大量微生物和丰富O2如贮于黑暗、干燥的埃及法老（古埃及君王称号）坟墓中的谷粒，埋在庞贝（意大利古城，因附近火山爆发而被埋）的壁画中的有机色素，以及我国的马王堆古尸、“楼兰美女”，都经过几千年而不腐变，是因环境条件不适合降解之故。
研究证明，在土壤和水中，生物降解是主要的机制，而微生物又在生物降解中占首要地位。
采用适当方法消除、控制或减小土壤中微生物活性，则土壤中有机化合物降解转化速率往往比未处理的慢得多。
这些处理方法包括微生物抑制剂、熏蒸作用、γ射线照射及有效的微生物分离等。
把经高压蒸汽灭菌的土壤与未灭菌土壤作比较来说明微生物是土壤中有机物降解主要因子，这是不恰当的，至少是不严格的。
因这样的灭菌过程破坏了土壤物理化学结构，在排除微生物降解机制的同时，也排除了化合物降解的大部分其他机制。
必须认识到，在自然界，各种转化作用很少是孤立地发生的。
通常，光解或水解反应使化合物分子变小，从而使生物降解容易进行。
同时必须认识到，在自然界，完全的生物降解可能是由于混合种群的作用而非单一菌种的活性。
必须注意，在实验室条件下可降解的化合物，在自然环境中未必能降解，反之亦然。
还须注意，生物降解过程可能产生顽固的中间体，在环境中长期滞留，有的可能有致癌、致畸、致突变作用，威胁人体健康，尽管这种情况是例外而不是规律。
第一节微生物降解转化物质的巨大潜力一、微生物个体微小，比表面积大，代谢速率快1、微生物个体微小，以细菌为例，3000个杆状细菌头尾衔接的全长仅为一粒籼头的长度，而60个～80个杆菌“肩并肩”排列的总宽度，只相当于一根人头发的直径，2×1012个细菌平均重仅1g。
2、物体的体积越小，其比表面积（单位体积的表面积）就越大。
显然，微生物的比表面积，比其他任何生物都大。
利用微生物转化维生素D3的研究（Ⅰ）——25（OH）D3的生物转化
利用微生物转化维生素D3的研究（Ⅰ）——25（OH）D3的生物转化第20卷第2期2004年3月纠技违教BUILETINOFSCIENCEAND1CHNOD)GYV o1.20No.2]Ⅵ,RF,2o04利用微生物转化维生素D3的研究(工)——25(OH)D3的生物转化.郑东虎,邢克智,朴顺兰,韦东胜,张远方4,桂枝(1.天津农学院农学系,天津300384;2.天津农学院水产系,天津300384;3.天津农学院农工系,天津300384;4.天津市农业科学院示范区,天津300384)摘要:根据目标菌株的生物学特征等筛选出若干菌株,还成功地利用入选菌株将维生素转化成为活性维生素——25(OH)D3,并采用已建立的薄层层析和高效液相色谱等检测方法对人选菌株的活性进行了鉴定.结果表明:放线菌菌株TN.955具有把维生素D=I转化成为活性维生素一一25(OH)D3的功能.关键词:微生物学;放线茵;活性维生素D3;转化;检测中图分类号:Q939.97文献标识码:A文章编号:1001—7119(2004)02—0109—03 ResearchontheActiveVitaminD3"stransformationbymicroorganism(工)——25(oH)D3"sBiologyTranslationZHENGDong—hu.,XINGKe—zhi,P1AOShun—lan.,WEIDong—sheng.,ZHANGYuan-fang,GUIZhi.(1.DepartmentdAgronomy,TianjinA鲥culturalCollege,Tianjin300384,Clfina;2.Depam~ntofFisheuScience, TianjinAgiculturalCollege,Tiin300384.China;3.DepartmentofAgiculturalEngineering, TianjinA鲥culturalCollege,Tianjin300384,China;4.TianjinAgriculturalDetnonstrationCenter,Tianj in300384China)Abstract.Accordingtothebiologycharacteristicsoftargetfungold,someactinom. vceswerescreened.OnlythetargetactinomycescouldtranslateVD3intoactiveV——25(OH)I)3.AndthenHPLCandTLCwereusedtodetecttheactivitiesoftheactino—myces.AlloftheresultsshowedthatactlnomycesTN-955hadtheexcellenttranslationfuncti on.Keyw0rds:microbiology;actinomyces;activeVD3——25(0H);transfi)rmation;detection大量研究表明,维生素D在人体内具有调节ca和P代谢的功能.其中又以活性维生素D的生理作用最强.虽然,活性维生素D有la(OH)D3,25(OH)D3(结构见图1)和1Q,25(OH)D3等3种形式,但以1Q,25(OH)2D的生理作用最佳_lj.目前由于有机合成活性维生素D的技术要求高,程序复杂且耗资巨大,故而无法在临床上广泛使用活性维生素Df4j.有些放线菌具有把维生素D3转化成为活性维生素D——25(OH)D的功能,相关学科的进展较快l.为了开发出利用微生物生产活性维生素D的技术,我们进行了活性菌株的筛选,将维生素D转化成为活性维生素D3——25(OH)D3和检测活性维生素D3——25(OH)D3的试验,现将研究结果简报如下.1材料和方法1.1供试菌种和筛选方法供试菌种:放线菌菌株TN一955.土壤样品:从天津,北京,辽宁等地营养极缺乏收稿日期:2002—06—09基金项目:天津市农业生物中心攻关项目(003221I1—3)作者简介:郑东虎.男,1954年生,占林集安人,副教授,博f,主要从事食用菌和生物制药方面的研究1l01tOvitaminD325(OHlD3图1活性维生素D35(OH)D3的结构Fig.1ThestructureofactivevitaminD=l——25(OH)D3的土壤中采集了15cm以下的土壤作为供试样品,进行分离.培养基配方:葡萄糖10.0酵母膏1.0g,细菌用蛋白胨2.0牛肉膏1.0琼脂18.0g,维生素B10.5mg,维生素1,20.5mg,烟碱酸0.5Ing,维生素B60.5mg,肌醇0.5mg,泛酸盐0.5mg,维生素B0.5,维生素H0.25mg,蒸馏水1000-nL等,并将培养基的pH调节在7.0～7.2之间.筛选方法:在28oc的条件下培养2个月,每隔30d左右就对基质上菌丝的有无,孢子数及形态,孢子囊的有无及形态等进行观察,从中筛选出可能的放线菌菌株.将一个能把维生素D转化为活性维生素D——25(OH)D3的菌株视为活性放线菌菌株,并暂命名为TIN.955.1.2液体培养基液体培养基的主要成分为淀粉1%,麦芽糖1%.把TN一955菌株的固体菌种接种在液体培养基上,在适当的条件下震荡培养72h.把2%的液体菌种接种在50rrIL液体培养基中,在同样的条件下震荡培养48h,之后再加入适量的底物继续震荡培养48h.1.3底物底物为浓度大于97%的维生素,由德国默克公司提供.'1.4提取在培养的产物中加入等量提取液后,混合,分液,并将下层部分进行真空干燥.已干燥的物质用适当咕勺溶剂溶解后,在一21c(=下放置30min,吸取上层部分进行高效薄层层析.分离出的斑点溶解后用高速液相色谱进行分析.第2期郑东虎等.利用微生物转化维生素D3的研究(I)——25(0H)的生物转化ll1 图325(OH)D3标样和转化物的25(OH)93高速液相色谱分析情况(a)25(OH)D的标样(b)转化物中的25(OH)D3Fig.3HPLCanalysisofthesampleandtheproductof25(OH)(a)thesampleof25(OH)D3(b)theproductof25(OH)D3转化物——25(OH)D,其它成分还有待于继续分析.用浓度大于97%的维生素D标样进行检测,结果为55.9722%,这说明薄层层析板上的成分对高效液相色谱分析有较大干扰.利用放线菌TN一955菌株把维生素D转化成了活性维生素D——25(OH)D,5次重复试验的结果均稳定可靠,这为进一步的深入研究打下了基础.表1生物转化物中25(OH)D3的主要指标Table1theproductof25(0H)D3primaryindexofHPLCanalysis2.2讨论放线菌TN一955菌株具有把维生素转化为活性维生素D——25(OH)D的功能,在上述条件下菌株具有较好的转化能力,通过薄层层析法和高效液相色谱可以检测出转化物中的25(OH)D3.但是,培养基的各种组分,微生物的代谢产物和薄层层析板上的成分对转化物的定性和定量分析有较大影响,如何进一步完善研究方法和分析其它有效成分尚有待于探讨.参考文献:5,336[1]KoymmT.ShihakuraM,Oh~waM,etal~lticoagulantEffectsof1.alpha.25一DihydroxyvitaminI)3onHumanMvelogenousLeukemia CellsallflMonocleslJj.Blood,1998,92:160—167.【2jPOLL YP,HERDICKM,MOEHRENU,eta1.VDR—AIien:a novel,DNA一~lectivevitaminD3reeeptor-corepressorpartnership LJjFs,SEB,2000,14:1455—1463.[3]Bum'Y.RufD,HansenCM,eta1.MolecularEvaluationofVita—minD3ReceptorAgonistsDesignedrTopicalTreatmentofSkin DimaseslJj.InvestDermatol,2001,116:785—792.[4]O'Kel1.,J,HisatakeJ,Hi.takeY,eta1.Normalmyelopoiesisbut almomrdTlymphocyterespondsinvitm~finDreceptorknockoutmice lJj.ClinInvest,2002,109:1091—1099.[5]CrossT.Theactinomycetes[MJ.1994.Pp.605.623.InHoltJ.G.,N.R.Krieg.P.H.A.Sneath,J.T.Stale)'andS.T.Williams(ed),Bergey'SManualofDwlerminativeBacteriology.9th.Williarr~&Wilkins,Baltimmore.[6]ShirlingEB,GottliebD.MethodforcharacterizationofStreptomyees speices—J]lntSystBacteriol,1996,16:313—340.[7]Leche,alierHA.ApracticalguidetogenericidentificationlM]. 1989,Pp.2344—2347.InS.T.Williams,M.E.Sharpe,andJ.G.Holt(ed.)Berfey'SMtmualofSystematicBacteriology,V o1.4, Williams,Baltimmore.[8]Lhe,alierHA,LeehevalierMP.Biology.ofactinomycetes[J].A【lIl RevMicro1)io1.1967,21:71.[9]CohenRD,BraunsteinNS.Vitasearch,GreatBayNutritionRe—s~)uIx2es[A].NewMarket,1995,NH.49.[10]EzuraY.ToumayO,NifujiA,eta1.IdentificationofaNovel SuppressiveVitaminDRespon~S~luenceinthe5'一FlankingRe? gionoftheMuffneId1Gene『J].BiolChem,1997,272:29865—29872.。