研究生高级菌物学第五章 菌物的生理、生态及次生代谢产物
次级代谢产物的名词解释
次级代谢产物的名词解释
次级代谢产物是一种有机物，它是一种在许多生物过程中形成的产物。
它可以由生物体内的主要代谢过程产生，也可以来源于其他生物体或物质。
它们在生物体内可以以空气，水，污染物或污染物的混合物的形式存在。
次级代谢产物是有用的，因为它们可以支持有益的生态系统功能，并用于保护和支持生态系统活动。
例如，当生物体死亡时，次级代谢产物将大大减少细菌和真菌的数量，从而减少环境中致病物质的数量，改善环境质量。
次级代谢产物还使有益的生物能够获得更多的能量，增强其生存和繁殖的能力，从而促进生态系统的健康。
次级代谢产物的种类繁多，其中一些是有害的，也有一些是有益的。
有害次级代谢产物包括毒素，致病菌，过氧化物，有毒气体和有毒化学物质，它们可以对人类和动植物的健康产生不利影响。
而有益的次级代谢产物包括有机酸，抗生素，抗氧化剂，维生素，植物激素等，它们可以改善生态系统的性能，对人类和动植物的健康也有好处。
此外，次级代谢产物还通过改变气温和水量以及改变土壤结构和质量等方式，影响生态系统的稳定性。
次级代谢产物可以形成保护生态系统的“贫氧层”，能够抵御有害物质的入侵，保护生态系统的多
样性和稳定性。
总之，次级代谢产物可以维持生态系统的持续生存和可持续发展，为其他生物体提供营养和保护。
但是，由于污染物和其他有害物质的不断污染，次级代谢产物的数量可能减少，从而破坏生态系统的性能
和平衡，影响其他生物体的健康和繁殖。
因此，对次级代谢产物的保护和管理非常重要，以维护生态系统的健康和稳定。
微生物学 第五章 微生物的代谢
ED（%） — — — — — 71 100 — — 100 100 —
磷酸解酮酶途径
发酵类型
由于在各种发酵途径中均有还原性氢供体NADH+H+产生，但 产量并不多，若不及时将它们氧化再生，葡萄糖分解产能将会中断， 这样，微生物就以葡萄糖分解过程中形成的各种中间产物为氢（电 子）受体来接受NADH+H+和NADH+H+的氢（电子），于是产生 各种各样的发酵产物。
3. ED途径（Entner-Doundoroff）途径 （2-酮-3脱氧-6-磷酸葡糖酸 裂解途径）
4. 磷酸解酮酶途径
EMP途径
葡萄糖分子经转化成1，6—二
磷酸果糖后，在醛缩酶的催化下， 裂解成两个三碳化合物分子，即磷
酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛。 3-磷酸甘油醛被进一步氧化生 成2分子丙酮酸，
合成代谢(anabolism)
是指细胞利用简单的小分子物质合成复杂大分子的 过程，在这个过程中要消耗能量。
合成代谢所利用的小分子物质来源于分解代谢过程 中产生的中间产物或环境中的小分子营养物质。
能量与代谢的关系
分解代谢
微
物质代谢
生
物
的
代
谢
能量代谢
合成代谢 耗能代谢
产能代谢
无论是分解代谢还是合成代谢，代谢途径都是由一系列连续的酶促反应构成的
2CH3CH2OH+2CO2+2ATP
酵母菌利用葡萄糖进行三种类型的发酵
当环境中存在亚硫酸氢钠时，由于乙醛和亚硫酸盐结合生成难 溶的磺化羟基乙醛而不能作为NADH2的受氢体，所以不能形成乙 醇，迫使磷酸二羟丙酮代替乙醛作为受氢体，生成α-磷酸甘油进一 步水解脱磷酸而生成甘油，称为酵母的二型发酵；
次级代谢产物的特点
次级代谢产物的特点次级代谢产物是生物体在进行细胞代谢过程中产生的一类化合物，与生命维持无直接关系，但对于植物和微生物的适应性、竞争力以及抗病性等方面具有重要作用。
次级代谢产物的特点主要包括以下几个方面：1. 多样性次级代谢产物种类繁多，包括生物碱、黄酮类、倍半萜类、酚酸类、萜类等。
不同种类的次级代谢产物在化学结构上存在差异，并且同一种植物或微生物中也可能同时存在多种不同类型的次级代谢产物。
2. 生态适应性次级代谢产物是植物和微生物为了适应环境而产生的一种适应策略。
例如，某些植物为了抵御天敌而产生毒素；某些微生物则通过合成抗菌素来竞争养分资源。
3. 细胞特异性不同类型的细胞或组织在合成和积累次级代谢产物时存在差异。
例如，在茶树中，嫩叶和老叶中茶多酚含量存在差异；在酿造啤酒的过程中，不同类型的酵母细胞合成的次级代谢产物也存在差异。
4. 生物学活性许多次级代谢产物具有生物学活性，可以用于制药、保健品等领域。
例如，某些生物碱具有镇痛、抗癌等作用；某些黄酮类化合物具有抗氧化、降血脂等作用。
5. 变异性同一种植物或微生物在不同环境条件下合成的次级代谢产物可能存在差异。
例如，在光照强度、温度等条件发生变化时，植物中花青素含量会发生变化。
6. 可塑性植物和微生物在遭受外界压力时可以通过调节次级代谢产物的合成来适应环境。
例如，在干旱或寒冷条件下，植物中一些次级代谢产物的含量会增加。
综上所述，次级代谢产物是一类多样性、生态适应性强、细胞特异性明显、具有生物学活性且具有变异性和可塑性的化合物。
对于了解植物和微生物的适应策略、竞争机制以及开发新型药物等方面具有重要意义。
次级代谢产物合成精选全文
2异戊二烯单位
异戊二烯单位可参与萜和一些抗生素的合成如真菌代谢物、动植物和真菌的甾类化合物和萜的形成
木霉素、羧链孢酸、新生霉素
3经修饰的氨基酸－－构筑同型肽类抗生素
正常氨基酸和经过修饰的非蛋白氨基酸可用于合成同型肽类抗生素有些次级代谢物含有不寻常的氨基酸
适用于讲座演讲授课培训等场景
次级代谢产物合成
次级代谢产物的生物合成
第一节 微生物的代谢产物
初级代谢：指与微生物的生长繁殖有密切关系的代谢活动 初级代谢产物：指与微生物生长繁殖有密切关系的代谢产物如氨基酸、蛋白质、核酸、核苷酸、维生素、脂肪酸等
初级代谢产物的特点
菌体生长繁殖所必须的物质
各种微生物所共有的产物
前体与中间体的区别： 前体的结构往往略需改变后才进入到代谢途径中去；有时指同一物质
可作为次级代谢物前体的物质
Betina认为次级代谢物的前体大多数源自初级代谢的中间体： 糖类 莽草酸/或芳香氨基酸 非芳香氨基酸 C1化合物 脂肪酸 柠檬酸循环中间体 嘌呤和嘧啶
源于次级代谢物合成所涉及的酶特异性较低; 对底物作用不完全; 同一底物可被多种酶催化
5一种微生物的不同菌株可以产生多种在分子结构上完全不同的次级代谢产物
产黄青霉
6次级代谢物的合成对环境因素特别敏感其合成信息受环境因素的调节
用于青霉菌的二种培养基： Raulin培养基：葡萄糖5%、酒石酸0.27%、酒石酸铵0.27%、磷酸氢二铵0.04%、硫酸镁0.027%、硫酸铵0.017%、硫酸锌0.005%、硫酸亚铁0.005% Czapek——Dox培养基：葡萄糖5%、硝酸钠0.2%、磷酸氢二钾0.1%、氯化钾0.05%、硫酸镁0.05%、硫酸亚铁0.001%
微生物次级代谢与次级代谢产物
三、 自养微生物的生物氧化
微生物产能代谢
四、 能量转换
第三节
微生物次级代谢与次级代谢产物
第四节 微生物的代谢调控与发酵生产 一 、 微生物代谢过程中的自我调节 二 、 酶活性的调节 三 、 酶合成的调节 第五节 代谢调节在发酵工业中的应用
第一节 代谢概论
新陈代谢：发生在活细胞中的各种分解代谢 （catabolism）和合成代谢（anabolism）的总和。 新陈代谢 = 分解代谢 + 合成代谢 分解代谢：指复杂的有机物分子通过分解代谢酶 系的催化，产生简单分子、腺苷三磷酸（ATP）形 式的能量和还原力的作用。 合成代谢：指在合成代谢酶系的催化下，由简单 小分子、ATP形式的能量和还原力一起合成复杂的 大分子的过程。
第二节 微生物产能代谢
一切生命活动都是耗能反应，因此，能量代谢是一切生 物代谢的核心问题。 能量代谢的中心任务，是生物体如何把外界环境中的多 种形式的最初能源转换成对一切生命活动都能使用的通用能 源------ATP。这就是产能代谢。
化能异养微生物
有机物 最初 能源 还原态无机物 日光
化能自养微生物 光能营养微生物
HMP途径的重要意义
产生大量NADPH2，一方面为脂肪酸、固醇等物质的合成提 供还原力，另一方面可通过呼吸链产生大量的能量。
与EMP途径在果糖-1，6-二磷酸和甘油醛-3-磷酸处连接，可 以调节戊糖供需关系。
为核苷酸和核酸的生物合成提供戊糖-磷酸。
途径中的赤藓糖、景天庚酮糖等可用于芳香族氨基酸合成、 碱基合成及多糖合成。
ED途径的特点
葡萄糖经转化为2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸后，经脱氧酮 糖酸醛缩酶催化，裂解成丙酮酸和3-磷酸甘油醛， 3-磷酸甘 油醛再经EMP途径转化成为丙酮酸。结果是1分子葡萄糖产生2 分子丙酮酸，1分子ATP。 ED途径的特征反应的关键是中间代谢物2-酮-3-脱氧-6-磷酸 葡萄糖酸（KDPG）裂解为丙酮酸和3-磷酸甘油醛。ED途径的 特征酶是KDPG醛缩酶。 反应步骤简单，产能效率低。 此途径可与EMP途径、HMP途径和TCA循环相连接，可互 相协调以满足微生物对能量、还原力和不同中间代谢物的需要。 好氧时与TCA循环相连，厌氧时进行乙醇发酵。
微生物次生代谢产物研究方法
标准化流程
建立标准化的分离纯化流 程，确保每次实验的结果 具有可比性和可重复性。
安全性评估
对分离纯化的次生代谢产 物进行安全性评估，确保 产物的无毒或低毒性质。
03
微生物次生代谢产物的 结构鉴定
化学结构鉴定
化学结构鉴定是确定微生物次生代谢 产物结构的关键步骤，通过核磁共振 （NMR）和质谱（MS）等分析手段， 可以获得化合物的详细化学结构信息。
利用次生代谢产物在不同溶剂中的溶解度不同， 进行萃取分离。
色谱技术
利用色谱技术如薄层色谱、柱色谱、高效液相 色谱等对次生代谢产物进行分离纯化。
结晶
对于具有较高纯度的次生代谢产物，可以采用结晶的方法进行纯化。
分离纯化过程中的质量控制
检测和鉴定
采用光谱、质谱等技术对 分离纯化的次生代谢产物 进行检测和鉴定，确保产 物的纯度和质量。
初级代谢
微生物通过初级代谢合成生长所必需的物质，如氨基 酸、核苷酸等。
次级代谢
在次级代谢中，微生物合成次生代谢产物，这些产物 通常不是微生物生长所必需的。
生物合成途径
次生代谢产物的生物合成途径通常涉及多个酶促反应， 这些反应在特定的细胞器或细胞结构中进行。
02
的预处理
神经保护活性研究
03
利用神经细胞模型和神经功能检测，对次生代谢产物的神经保
护活性进行研究。
05
微生物次生代谢产物的 应用与开发
次生代谢产物在医药领域的应用
抗生素
次生代谢产物中的抗生素是医药领域的重要药物来源，如青霉素、 头孢菌素等。
抗癌药物
一些次生代谢产物具有抗癌活性，可用于癌症治疗药物的研发。
挑战
次生代谢产物的发掘和开发需要克服分离纯化难度大、生物合成机制不明确等问题，同时还需要加强知识产权保 护和国际合作，促进次生代谢产物的可持续发展。
生物体内次生代谢产物的代谢途径和功能研究
生物体内次生代谢产物的代谢途径和功能研究生物体内存在着许多生物化合物，其中一些生物化合物被称为“次生代谢产物”。
它们是不必要的化合物，不像“原生代谢产物”那样为了生存和基础代谢而产生。
许多次生代谢产物具有重要的药用和工业应用价值，包括抗生素、抗癌药物、香料等，并且有着复杂的结构和广泛的代谢途径。
本文将探讨生物体内次生代谢产物的代谢途径和功能研究。
一、次生代谢产物的代谢途径次生代谢产物通常存在于植物、真菌、细菌和一些动物中，由于次生代谢产物的复杂性，它们的代谢途径也非常复杂。
以植物为例，次生代谢产物的代谢途径可以分为两类：酸性代谢途径和非酸性代谢途径。
酸性代谢途径包括甲基丙烯酸途径、香豆醛途径、苯丙烷途径等。
甲基丙烯酸途径是一种重要的植物次生代谢产物合成途径，包括多种生物化合物的合成，例如异戊烯基二萜类化合物、类芫菁烷类化合物等。
而香豆醛途径则是一种重要的芳香族次生代谢产物合成途径，包括槲皮素、芹菜素等多种生物化合物的合成。
苯丙烷途径则是植物中另一个次生代谢产物的代谢途径，它能够合成黄酮类、异黄酮类和白藜芦醇类等多种化合物。
非酸性代谢途径包括多种氧化酶、还原酶、转移酶等参与的代谢过程，其中包括类黄酮途径、诺类霉素途径等。
类黄酮途径是非常重要的次生代谢产物合成途径，它的前身是丙烯酰辅酶A，穿透细胞膜，形成黄酮基桥，最终形成黄酮类代谢产物。
另一个非常重要的次生代谢产物代谢途径为诺类霉素途径，它是真菌中一种重要的代谢途径，由于其诺类霉素具有广泛的药理活性，诺类霉素途径吸引了许多研究学者的注意，其中很多细节仍需研究。
二、次生代谢产物的生物活性次生代谢产物具有复杂的结构和广泛的代谢途径，因此在医学、农业、食品等各方面有着广泛的应用价值。
以下列举一些代表性的次生代谢产物及其生物活性。
1. 茶多酚茶多酚是一类广泛存在于茶叶、葡萄籽、橄榄等天然植物中的次生代谢产物。
茶多酚是茶叶的主要有效成分，具有很强的抗氧化功效、降低血脂、降低血糖、降低血压等生物活性作用。
《三株植物内生真菌次级代谢产物及其生物活性研究》
《三株植物内生真菌次级代谢产物及其生物活性研究》一、引言植物内生真菌是生态系统中不可或缺的组成部分，它们与宿主植物之间形成了复杂的共生关系。
近年来，随着对植物内生真菌的深入研究，越来越多的次级代谢产物被发现并展现出独特的生物活性。
本文将针对三株植物内生真菌的次级代谢产物及其生物活性进行详细研究，旨在为相关领域的研究提供理论依据。
二、材料与方法1. 材料本研究选取了三株具有代表性的植物内生真菌，分别来自不同地区和不同种类的植物。
这些真菌经过分离、纯化后，用于后续的实验研究。
2. 方法（1）次级代谢产物的提取与分离：采用适当的溶剂对内生真菌进行提取，通过柱层析、薄层扫描等技术分离出次级代谢产物。
（2）生物活性检测：通过体外实验和体内实验，检测次级代谢产物的生物活性，如抗菌、抗肿瘤、抗氧化等。
（3）结构鉴定：利用现代分析技术，如核磁共振、质谱等，对次级代谢产物的结构进行鉴定。
三、实验结果1. 次级代谢产物的提取与分离结果通过适当的溶剂提取和柱层析、薄层扫描等技术，成功分离出三株内生真菌的次级代谢产物。
这些产物在紫外灯下呈现不同的荧光特性，表明其化学结构具有多样性。
2. 生物活性检测结果（1）抗菌活性：三株内生真菌的次级代谢产物均表现出不同程度的抗菌活性，对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均有抑制作用。
其中，某株真菌的代谢产物对某种病原菌的抑制效果尤为显著。
（2）抗肿瘤活性：通过体外实验，发现某株内生真菌的次级代谢产物具有显著的抗肿瘤活性，能够抑制肿瘤细胞的生长。
这一结果为抗肿瘤药物的研究提供了新的思路。
（3）抗氧化活性：三株内生真菌的次级代谢产物均具有一定的抗氧化活性，能够清除自由基，减轻氧化应激对机体的损伤。
3. 结构鉴定结果通过现代分析技术，成功鉴定了三株内生真菌次级代谢产物的化学结构。
这些产物包括多种酮类、酚类、萜类等化合物，具有不同的生物活性。
四、讨论本研究发现的三株植物内生真菌的次级代谢产物具有丰富的生物活性，如抗菌、抗肿瘤、抗氧化等。