微生物次生代谢产物
真菌代谢产物
初级代谢产物与次级代谢产物一. 次级代谢与次级代谢产物一般将微生物与外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动的物质和能量的过程，称为初级代谢。
次级代谢是相对于初级代谢而提出的一个概念。
一般认为，次级代谢是指微生物在一定的生长时期，以初级代谢产物为前体，合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质的过程。
这一过程的产物，即为次级代谢产物。
有人把超出生理需求的过量初级代谢产物也看作是次级代谢产物。
次级代谢产物大多是分子构造比拟复杂的化合物。
根据其作用，可将其分为抗生素、激素、生物碱、毒素及维生素等类型。
次级代谢与初级代谢关系密切，初级代谢的关键性中间产物往往是次级代谢的前体，比方糖降解过程中的乙酰CoA是合成四环素、红霉素的前体；次级代谢一般在菌体对数生长后期或稳定期间进展，但会受到环境条件的影响；某些催化次级代谢的酶的专一性不高；次级代谢产物的合成，因菌株不同而异，但与分类地位无关；质粒与次级代谢的关系密切，控制着多种抗生素的合成。
次级代谢不象初级代谢那样有明确的生理功能，因为次级代谢途径即使被阻断，也不会影响菌体生长繁殖。
次级代谢产物通常都是限定在某些特定微生物中生成，因此它们没有一般性的生理功能，也不是生物体生长繁殖的必需物质，虽然对它们本身可能是重要的。
关于次级代谢的生理功能，目前尚无一致的看法。
二微生物初级代谢与次级代谢的比拟1、概念不同在微生物的新陈代谢中，一般将微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动的物质和能量的过程，称为初级代谢。
而次级代谢是相对于初级代谢而提出的一个概念。
一般认为，次级代谢是指微生物在一定的生长时期，以初级代谢产物为前体，合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质的过程。
2、产物不同初级代谢的产物，即为初级代谢产物。
如单糖或单糖衍生物、核苷酸、维生素、氨基酸、脂肪酸等单体以及由它们组成的各种大分子聚合物，如蛋白质、核酸、多糖、脂质等生命必需物质。
微生物初级代谢与次级代谢的关系简述
浅议微生物初级代谢与次级代谢的关系微生物在生长发育和繁殖过程中，需要不断地从外界环境中摄取营养物质，在体内经过一系列的生化反应，转变成能量和构成细胞的物质，并排出不需要的产物。
这一系列的生化过程称为新陈代谢。
根据微生物在新陈代谢过程中产生的代谢产物,对微生物所产生的作用不同，可将代谢分成初级代谢和次级代谢两种代谢类型。
初级代谢是指微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动所需要的物质和能量的过程。
该过程是一类普遍存在于各类微生物中的一种基本代谢类型。
因此,初级代谢的代谢系统、代谢途径和代谢产物在各类生物中都基本相同。
并且自始至终存在于生活的菌体中,同菌体的生长过程呈平行关系,促使营养物质转化为结构物质、具生理活性的物质或为生长提供能量。
同时还会产生一些代谢产物，称为初级代谢产物，如糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸以及由这些化合物聚合而成的高分子化合物（如多糖、蛋白质、脂类和核酸等）。
只要在这些物质的合成过程的某个环节上发生障碍,轻则引起生长停止,重则导致机体发生突变或死亡。
因为这些物质都是微生物生命活动必不可少的物质。
糖类一方面被微生物分解提供能量，同时微生物会不断地将简单化合物合成糖类，以构成细胞生长所需要的单糖、多糖等。
单糖在微生物中很少以游离形式存在，一般多以多糖或多聚体的形式存在（如肽聚糖，脂多糖，透明脂酸），或是以少量的糖磷酸酯或糖核苷酸的形式存在，是微生物相关结构的重要组成物质，因此单糖和多糖对微生物的生命活动十分重要。
氨基酸是构成蛋白质的基本单位，而蛋白质是微生物各种生命活动必不可少的生物大分子。
脂肪酸是中性脂肪、磷脂和糖脂的主要成分，而脂类是细胞膜的主要构成物质。
核苷酸是核糖核酸及脱氧核糖核酸的基本组成单位，是体内合成核酸的前体。
核苷酸随着核酸分布于生物体内各器官、组织、细胞的核及胞质中，并作为核酸的组成成分参与生物的遗传、发育、生长等基本生命活动。
微生物在生命活动过程中，为了避免某种代谢产物的积累造成的不利作用或者为了占据竞争优势，便产生了一些有利于生存发展的代谢活动。
次生代谢产物特点概述
次生代谢产物特点概述次生代谢产物是指生物体在生长过程中产生的非必需代谢产物。
与主代谢产物不同，次生代谢产物在生物体的生存和生长中并不起直接关键作用，但却具有多种生物活性和功能。
本文将概述次生代谢产物的特点。
一、多样性和广泛性次生代谢产物的种类非常多样，可以包括植物中的次生代谢产物如生物碱、黄酮类物质等，以及微生物合成的天然产物如抗生素、降解物质等。
这些产物在结构、功能和活性上都表现出了极大的多样性。
这种多样性使得次生代谢产物在药物研究、农业和食品工业等领域具有广泛的应用前景。
二、生物活性和功能多样性次生代谢产物具有多种多样的生物活性和功能。
它们可以具有抗菌、抗氧化、抗肿瘤、调节免疫功能等多种药理活性。
一些次生代谢产物也具有植物的防御功能，可以对抗外界的压力和损伤，提高植物的适应能力。
次生代谢产物还可以参与植物的交流和信号传递，或者作为植物与其他生物的互利共生关系中的介质。
三、结构复杂性和多样性次生代谢产物的结构通常比较复杂，具有分子量高、不规则和多环结构等特点。
这些复杂结构使得次生代谢产物在药物合成和化学合成方面具有挑战性。
然而，正是因为这些复杂结构的存在，次生代谢产物才能表现出多样的生物活性和药理功能。
四、生态适应性和调控机制次生代谢产物的生成通常受到生物体的环境和生理状态的影响。
生物体可以通过调控代谢途径和信号通路来合成适应环境的次生代谢产物。
植物在受到外界压力（如病原菌、干旱等）时会产生一些具有防御功能的次生代谢产物。
微生物也可以通过调控次生代谢途径来合成对抗竞争和损伤的产物。
这种生态适应性和调控机制使得次生代谢产物在生物界的生存和竞争中起到重要的作用。
次生代谢产物具有多样性和广泛性、生物活性和功能多样性、结构复杂性和多样性，以及生态适应性和调控机制等特点。
对于研究和应用次生代谢产物，我们需要深入理解其特点和合成机理，以利用其广泛的应用潜力。
一、次生代谢产物的多样性及其生物活性次生代谢产物是生物体在生长发育过程中产生的一类化合物，具有多样性和广泛性的特点。
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。
次生代谢产物 PPT
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植物次生代谢产物的概述 研究现状 植物细胞大规模培养生产次生代谢
产物的基本程序 提高次生代谢物生产效率的途径与
方法 应用实例 前景展望
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植物次生代谢产物是指植物中一大类并 非植物生长发育所必需的小分子有机化 合物，其产生和分布通常有种属、器官 组织和生长发育期的特异性。
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pH：培养基的pH值与细胞生长繁殖以及次生 代谢产物的生产关系密切，与培养温度相似， 细胞的生长繁殖与次生代谢产物合成时所需 的pH值通常并不一致，需要在不同的阶段控 制不同的pH值。
电场：膜周电泳学说认为对细胞施加稳定的 电场能够导致膜中带电物质的重新分配，最 终导致原生质体生长和分化效应。
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合适的培养条件
物理因素：
温度：植物细胞培养的最适温度一般为 25℃，但不同的植物种类略有差异，而 且植物细胞生长和次生代谢产物的合成 所需的温度并不一致，因此选择合理的 培养温度并进行相应的调控对于细胞生 长以及产物合成十分关键。
光照：光强、光质和光照时间对细胞的 生长和次生代谢产物的合成都具有一定 的影响。不同的光照情况要根据不同的 植物细胞来设定。
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因此充分利用基因工程的手段，筛选高 产细胞系，深入研究特定代谢产物的生 物合成途径，对培养条件进行优化，研 究和开发适合植物细胞培养的生物反应 器是解决这些问题的根本途径。
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提高次生代谢产物生产效 率的途径和方法：
选择合适的外植体 筛选得到高产细胞系（株） 寻求合适的培养条件和培养技术
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植物次生代谢产品的市场潜能
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次生代谢产物
1～2
植物细胞培养
3周
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Examples of enhancement in natural product yield in selected cell lines compare with parent plant material. (After Fowler, 1983)
Chemical product plant Cell yield (% DW) Whole Ratio cell plant yield / yield (% DW) whole plant 0.1 2.1 2.2 3.0 0.3 0.5 2.0 10 2 8 9 7 3 2
外植体的选择
不同外植体的愈伤组织诱导能力和诱导 的愈伤组织合成次级代谢产物能力均不 同 ,所以 ,在利用植物细胞悬浮培养生 产次生代谢产物时 ,选择能诱导出疏松 易碎 ,生长快速且具有较高次生代谢产 物合成能力的愈伤组织的外植体是非常 重要的。 如在茜草愈伤组织培养过程中 ,来源于 叶柄和茎的愈伤组织蒽醌累积量比来源 于茎尖和叶的愈伤组织高。
然而
随着人们对植物资源尤其是药用植物的利 用度日益增加，使不少植物资源处于濒危 状态。面对着植物有限的蕴藏量，如何进 行合理有效地开发利用是我们亟待解决的 问题。 自从20世纪50年代提出用植物细胞大量培 养作为工业化生产植物次生代谢产物的一 条途径以来，实践表明，采用植物细胞培 养技术生产次生代谢产物是解决资源问题 的较为有效的途径。
Glutathione Nicotine Anthraquinones Rosmarinic acid Ajmalicine SErpentine Diosgenin
N. tabacum N. tabacum M.citrifolia C. blumei C.roseus C. roseus D.deltoidea
微生物次级代谢讲解
次级代谢物生物合成步骤： ① 养分摄入细胞内； ② 通过中枢代谢途径养分转化为中间体； ③ 次级代谢物前体的生物合成；
中间体 ：对初级代谢而言； 前体： 对次级代谢而言； 有时二者是同一物质，有时前体在中间体的基础(jīchǔ)上结构略 有改变。
④ 如有必要，改变其中的一些中间体； ⑤ 前体进入次级代谢物生物合成的专有途径； ⑥ 次级代谢的主要骨架形成后，作最后的修饰，成为产物。
Rose的定义（1979）： 前体(precursor)是在细胞内生成的，或由培养基 提供的，能被代谢形成某种终产物的物质。 Stanbury等的定义(1984)： 前体指加入到某一培养基中的一些化学物质被直接 结合到所需产物中。
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前体现代定义： 指加入到发酵培养基中的某些化合物，它能被微
生物直接结合到产物分子(fēnzǐ)中去，而自身的结 构无多大变化，且具有促进产物合成的作用。
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（一）微生物次级(cì jí)代谢的特 性
①一般不在生长期产生，而在生长后期(hòuqī)形 成
抗生素晚合成的原因之一可能是避免生长受其自身产 物的抑制； 次级代谢产物的合成过程一般是在培养 基中缺乏某种营养物质，菌体生长受到限制时才启动 的。
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②种类繁多(fánduō)，结构特殊，含不常见的化学键：
66化学结构乳链球菌素的化学结构ileileddhbalasalaleudhaabusalalysglyproglyabusalaglymetleualaasnmetlysalaabuhisalaabusholysddhavalhisileseralasabuaminobutyricaciddhadehydroalaninedhbdehydrobutyrine乳链球菌素乳链球菌素n乳链球菌素能有效地抑制引起食品腐败的许多革兰阳乳链球菌素能有效地抑制引起食品腐败的许多革兰阳性菌如肉毒梭菌金黄色葡萄球菌溶血链球菌和性菌如肉毒梭菌金黄色葡萄球菌溶血链球菌和利斯特菌的生长和繁殖尤其对产生孢子的革兰阳利斯特菌的生长和繁殖尤其对产生孢子的革兰阳性菌如枯草芽孢杆菌和嗜热脂肪芽孢杆菌等有很性菌如枯草芽孢杆菌和嗜热脂肪芽孢杆菌等有很强的抑制作用
微生物名词解释
名词解释发酵工程:是利用微生物的生长代谢活动来生产各种有用生物化学产品的技术过程。
代谢调节：是指在代谢途径水平上酶活性和酶合成（酶量）的调节。
组成酶：细胞内总是适量存在的，不依赖于酶底物或底物结构类似物的存在而合成的酶。
诱导酶：依赖于酶底物或底物结构类似物的存在而合成的酶。
其基因以隐性状态存在于染色体中。
分解代谢物阻遏：微生物与容易同化的碳源或氮源相接触，使有些酶的合成速率相对降低的作用。
反馈阻遏：生物合成途径的终点代谢产物极其衍生物在转录的水平上抑制该途径的所有酶的生物合成。
反馈抑制：是微生物细胞中变构调节的典型方式，因此非常重要，应用广泛。
概念：生物合成途径的最终代谢产物抑制该途径的前面第一或第二个酶的催化活性。
通过变构调节进行抑制初级代谢产物：是微生物在生长过程中产生的、为菌体生长所必须的小分子化合物，包括单糖、氨基酸、核苷酸维生素以及用来合成这些物质的小分子物质。
次级代谢产物：又称次生代谢产物或分化代谢物，是由微生物在生长后期产生的，为菌体生长非必须但对产生菌的生存具有一定价值的，分子结构相对复杂的小分子化合物。
操纵子：指启动基因、操纵基因和一系列紧密连锁的结构基因的总称。
转录的功能单位。
很多功能上相关的基因前后相连成串，由一个共同的控制区进行转录的控制，包括结构基因以及调节基因的整个DNA序列。
操纵基因：操纵子中与阻遏物结合的一段特定核苷酸序列。
对相邻的结构基因的转录活动有控制作用。
代谢控制发酵：用人工诱变的方法，有意识地改变微生物的代谢途径，最大限度地积累产物，这种发酵形象地称为代谢控制发酵，最早在氨基酸发酵中得到成功应用。
原生质体：在高渗溶液中出去细胞壁的细胞。
培养基：选用各种营养物质，经配制成适合不同微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质。
糖化：在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过程，得到的水解糖液叫淀粉糖。
前体物质：最终所需的代谢产物的前身或其结构中的一部分。
在生物合成中直接结合到产物分子中，自身结构变化不大，能显著提高产量的小分子物质。