鏈霉菌及其主要抗生素

鏈霉菌

1精選課件（Fungus）是一種真核生物。最常見(jiàn)的真菌是各類(lèi)蕈類(lèi)，另外真菌也包括和酵母。因菌落呈放線(xiàn)狀而的得名。它是一個(gè)原核生物類(lèi)群，在自然界中分布很廣，主要以孢子繁殖。霉菌真菌放線(xiàn)菌同學(xué)們，請(qǐng)問(wèn)酵母菌是：A.真菌

B.放線(xiàn)菌

C.其它2精選課件

鏈霉菌屬也稱(chēng)鏈絲菌。鏈絲菌好氣，絕大部分腐生，其基質(zhì)菌絲不斷裂，氣生菌絲分化成直的、彎曲的或螺旋狀的孢子絲，成熟的孢子絲生成鏈狀的分生孢子，故名鏈絲菌。預(yù)知答案，請(qǐng)耐心觀看3精選課件好氣革蘭氏陽(yáng)性不抗酸。不能運(yùn)動(dòng)細(xì)胞壁Ⅰ型，以左旋二氨基庚二酸和甘氨酸為特征性組份DNA內(nèi)GC含量為69-76％

鏈霉菌屬-性狀特征

4精選課件鏈絲菌菌落較小而致密，不易挑取，表面呈粉狀、絨狀，并有多種顏色。5精選課件

古有金剛罩鐵布衫煉就一身不壞之身，如今江湖各路細(xì)菌侵襲，我們的葵花寶典是什么呢？

抗生素是用于治療各種細(xì)菌感染或其以致病微生物感染的藥物，它不僅能殺滅細(xì)菌，而且對(duì)霉菌、支原體、衣原體等其它致病微生物也有良好的抑制和殺滅作用。6精選課件一次代謝物是維持生物合成或生長(zhǎng)過(guò)程中所需的代謝物，至于對(duì)生命的維持不具明顯的功能，只在某些生物上產(chǎn)生的代謝物，則是二次代謝物，如抗生素或色素等。

鏈霉菌可以產(chǎn)生多種二次代謝物，包括各種物質(zhì)的分解酵素及抗生物質(zhì)。這些代謝產(chǎn)物除了可用在人體的醫(yī)藥以及當(dāng)成家畜飼料的添加物外，在農(nóng)作物生產(chǎn)方面，也可做為植物保護(hù)之用。7精選課件鏈霉菌是已知放線(xiàn)菌中最大的族群，可產(chǎn)生高達(dá)一千多種的抗生物質(zhì)，許多重要的抗生素如放線(xiàn)菌素、鏈霉素、四環(huán)霉素、保米霉素、維利霉素、嘉賜霉素及康霉素等，都可由鏈霉菌生產(chǎn)。一般而言，農(nóng)用抗生素具有較低毒性及殘留性質(zhì)，可以抑制病原微生物的生長(zhǎng)和繁殖，或者能改變病原菌的形態(tài)而達(dá)到保護(hù)作物的效果。8精選課件為什么青霉素等藥物在使用前要作皮試？有些藥品如青霉素、鏈霉素、頭孢菌素，維生素、碘、局麻藥、免疫調(diào)節(jié)劑、生物藥品（酶、抗毒素、類(lèi)毒素、血清、菌苗、疫苗）等在給藥后極易引起過(guò)敏反應(yīng)，甚至出現(xiàn)過(guò)敏性休克，為安全起見(jiàn)，需在注射給藥前進(jìn)行皮膚敏感試驗(yàn)，皮試后觀察15—20分鐘以確定陽(yáng)性或陰性反應(yīng)。尤其是青霉素極易引起過(guò)敏反應(yīng)，輕者可見(jiàn)發(fā)熱及皮疹，重者則見(jiàn)滲出性多形紅斑、剝脫性皮炎并可伴高熱及全身中毒癥狀，最可怕莫過(guò)于過(guò)敏性休克，搶救不及時(shí)可導(dǎo)致死亡。因此醫(yī)生和患者都應(yīng)該了解是不是過(guò)敏體質(zhì)和有沒(méi)有藥物過(guò)敏史?？赡茉S多人對(duì)這些都不清楚，所以，用青霉素等前都必須作皮試，皮試有陽(yáng)性反應(yīng)的不能用青霉性。當(dāng)然，皮試只能反映大部分患者情況，極少數(shù)人雖然皮試為陰性，但也可能會(huì)發(fā)生過(guò)敏反應(yīng)。拓展小財(cái)富9精選課件鏈霉菌產(chǎn)生的抗生素種類(lèi)繁多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，從結(jié)構(gòu)上區(qū)分，大致可把農(nóng)用抗生素分為下列六大類(lèi)：

1.氨基糖類(lèi)抗生素：這類(lèi)抗生素屬于糖的衍生物，由糖或氨基酸與其它分子結(jié)合而成。在植物體內(nèi)具有移行性，可干擾病原細(xì)胞蛋白質(zhì)的合成，如鏈霉素皮試方法及結(jié)果觀察（皮內(nèi)試驗(yàn)）

a．用75％酒精消毒前臂屈側(cè)關(guān)節(jié)上6．6cm處皮膚。

b．抽取皮試液0．lml（合青霉素50u），作皮內(nèi)注射成一皮丘（小兒注射0．02—0．03ml）。

c．等20min后，如局部出現(xiàn)紅腫，直徑大于1cm或局部紅暈或伴有小水泡者為陽(yáng)性。對(duì)可疑陽(yáng)性者，應(yīng)在另一前臂用生理鹽水做對(duì)照試驗(yàn)。

③注意事項(xiàng)

a．極少數(shù)患者可在皮膚試驗(yàn)時(shí)發(fā)生過(guò)敏性休克，常于注射后數(shù)秒至5min內(nèi)開(kāi)始。先是皮膚蜃癢、四肢麻木，gy則氣急、胸悶、發(fā)紺、心跳加快、脈細(xì)、血壓下降、大量出汗等。如不及時(shí)搶救，可導(dǎo)致病人死亡。應(yīng)做好搶救準(zhǔn)備，如鹽酸腎上腺素肌注；氫化可的松靜滴；及10％葡萄糖酸鈣液與高滲葡萄糖液20ml緩慢靜注；以及使用中樞興奮藥和抗過(guò)敏藥。

b．試驗(yàn)用藥含量要準(zhǔn)，配制后在冰箱中保存不應(yīng)超過(guò)24h，注射器應(yīng)用lml刻度者。

c．更換同類(lèi)藥物或不同批號(hào)或停藥3天以上，最好重新作皮內(nèi)試驗(yàn)。

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2.四環(huán)霉素類(lèi)抗生素：這類(lèi)抗生素是由四個(gè)乙酸及丙二酸縮合環(huán)化而形成，可以抑制病原菌核糖體蛋白，如四環(huán)霉素。11精選課件

3.核酸類(lèi)抗生素：這類(lèi)抗生素含有核酸類(lèi)似物的衍生物，作用于病原菌的去氧核糖核酸合成系統(tǒng)，抑制其前驅(qū)物或酵素的合成，如保米霉素。

4.大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素：它是由12個(gè)以上的碳原子組成，且形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，通?？珊图?xì)菌的50核糖體亞基結(jié)合，以阻斷蛋白質(zhì)的合成，如紅霉素。

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5.多烯類(lèi)抗生素：由25~37個(gè)碳原子組成的大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素，含有3~7個(gè)相鄰的雙鍵，可與病原真菌細(xì)胞膜上的類(lèi)固醇結(jié)合，有破壞細(xì)胞膜的功能，如治霉菌素。

6.多肽類(lèi)抗生素：這類(lèi)抗生素是把氨基酸用不同的肽鍵結(jié)合，經(jīng)常形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可以抑制病原菌細(xì)胞壁的合成，如純霉素。13精選課件

由于鏈霉菌屬因在代謝過(guò)程，次代謝物為抗生素，所以鏈霉菌屬常用于生產(chǎn)抗生素。相較于其他菌種，鏈霉菌屬繁殖較緩慢，但由于代謝過(guò)程的抗生素能抑制其他菌種的生長(zhǎng)，所以時(shí)間一長(zhǎng)，鏈霉菌屬就會(huì)成為環(huán)境中的優(yōu)勢(shì)菌種。14精選課件鏈霉菌基因工程部分簡(jiǎn)介及前景：

基因文庫(kù)的設(shè)計(jì)構(gòu)建通過(guò)設(shè)計(jì)與構(gòu)建基因文庫(kù)，揭示基因組尤其是次級(jí)代謝基因簇信息，了解次級(jí)代謝途徑的調(diào)節(jié)機(jī)理，為組成生物合成非天然的天然產(chǎn)物奠定了基礎(chǔ)?；蛭膸?kù)的設(shè)計(jì)構(gòu)建具體地講有兩條設(shè)計(jì)思路：一種方法是先設(shè)計(jì)候選基因文庫(kù)，對(duì)文庫(kù)內(nèi)各組成基因編碼的生物大分子的理化特征進(jìn)行定量評(píng)估，然后對(duì)基因文庫(kù)內(nèi)的一些因素作出調(diào)整，通過(guò)半化學(xué)合成或生物合成的方法獲得終產(chǎn)物，對(duì)其多樣性進(jìn)行分析比較，從而獲得優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案。另一種方法是通過(guò)計(jì)算模擬生物大分子識(shí)別位點(diǎn)配體的結(jié)構(gòu)來(lái)完成設(shè)計(jì)。15精選課件組合生物合成在鏈霉菌中的應(yīng)用利用獲得的基因文庫(kù)信息，通過(guò)組合生物合成手段，改造調(diào)控鏈霉菌的次級(jí)代謝途徑，提高天然代謝物產(chǎn)量，獲得新代謝物。1.優(yōu)化次級(jí)代謝途徑，提高目的代謝物產(chǎn)量全基因組研究提供了較為清晰的代謝路徑信息，使得操縱代謝途徑以提高目標(biāo)代謝物變得可行。由于次生代謝物通常來(lái)自初級(jí)代謝中間物，通常采用增加這些代謝物前體來(lái)提高最終產(chǎn)物。泰樂(lè)菌素合成途徑中，由ty1F編碼的大菌素轉(zhuǎn)為泰樂(lè)菌素的步驟限制最終產(chǎn)物表達(dá)量的提高，克隆調(diào)控ty1F基因可提高泰樂(lè)菌素的發(fā)酵產(chǎn)量[7]?；蚪M信息同樣有助于研究那些同屬內(nèi)類(lèi)似的但還沒(méi)完全測(cè)序的菌株，ButlterMJ等根據(jù)S.coelicolor的基因組信息，在其相近種S.lividans中構(gòu)建ACT和RED的高產(chǎn)菌。16精選課件2.改造代謝途徑，獲得新的代謝產(chǎn)物生物合成基因簇缺失、中斷，得到新的抗生素及其衍生物陳芝等對(duì)avermectin生產(chǎn)菌阿維鏈霉菌的aveD基因進(jìn)行缺失改造，獲得了aveD缺失突變株。缺失突變株的avermectin的總產(chǎn)量與出發(fā)菌株的總產(chǎn)量基本相同,但突變株中的B1組分產(chǎn)量略有提高，B2產(chǎn)量顯著提高；余貞等對(duì)不同鏈霉菌中的抗生素合成負(fù)調(diào)節(jié)基因nsdA進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，相似性高達(dá)77％～100％，并以不產(chǎn)生放線(xiàn)紫紅素的變鉛青鏈霉菌為出發(fā)菌株，中斷nsdA基因，得到的突變菌株可合成放線(xiàn)紫紅素。生物合成基因簇異源表達(dá)，獲得新結(jié)構(gòu)的化合物天藍(lán)色鏈霉菌A(3)2株中克隆的放線(xiàn)菌紫素合成基因(act)轉(zhuǎn)移到其他的單色醌類(lèi)抗生素生產(chǎn)菌中，如產(chǎn)雙氫榴菌素的S.violaceoruber以產(chǎn)美達(dá)霉素的鏈霉菌AM7161株，基因轉(zhuǎn)移的結(jié)果是形10成新型雜合抗生素“雙氫榴紫素”和“美達(dá)紫紅素”[10]；此外，將炭霉素生產(chǎn)菌的異戊酞基轉(zhuǎn)移酶基因carE，克隆到螺旋霉素的生產(chǎn)菌產(chǎn)二素鏈霉菌中，轉(zhuǎn)化菌幾乎100%地合成4-異戊酞螺旋霉素；若將carE基因克隆在變鉛青鏈霉菌66株中，同時(shí)在重組菌培養(yǎng)液中加入螺旋霉素，則變鉛青鏈霉菌也能通過(guò)生物轉(zhuǎn)化作用合成相同的化合物。17精選課件多種生物合成基因簇的基因重新組合，獲得新的抗生素Khosla和Leadlay等基于模塊結(jié)構(gòu)的聚酮合酶基因的重新編程，使得人為設(shè)計(jì)抗生素的設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。Chen等克隆了糖肽類(lèi)萬(wàn)古霉素族抗生素chloroeremomvcin的三脫氧糖基L-epivancosamine的合成基因，并成功的在大腸桿菌中表達(dá)，還在體外重建了從TDP-4-酮基-脫氧-葡萄糖經(jīng)過(guò)C-2脫氧合作用、C-3胺化和甲基化、C-4酮基還原，C-5表構(gòu)異化等步驟得到了TDP-L-epivancosamine。由于這是一個(gè)非常常見(jiàn)的糖基，它的基因克隆及表達(dá)為以后的組合生物合成新化合物提供了基礎(chǔ)。組合生物合成修飾改造酶，合成新的抗生素組合生物合成建立在對(duì)生物體內(nèi)各種化合物的生物合成途徑了解的基礎(chǔ)上。研究表明許多抗生素都有一套類(lèi)似的合成途徑，組成這些合成途徑的酶稱(chēng)為PKS。它分為兩類(lèi)：I類(lèi)PKS也稱(chēng)為模塊類(lèi)，如紅霉素、西羅莫司、利福霉素等；II類(lèi)PKS也稱(chēng)為疊代或芳香類(lèi)，因?yàn)樗饕铣煞枷阕宓幕衔?，如蕙環(huán)類(lèi)及四環(huán)類(lèi)化合物。以I型PKS途徑的14碳大環(huán)內(nèi)脂聚酮化合物抗生素為例，其聚酮合酶基因編碼的是數(shù)個(gè)多功能蛋白質(zhì)，每一個(gè)蛋白質(zhì)上帶有對(duì)應(yīng)于每一步碳鏈縮合及修飾的活性位點(diǎn)。由于聚酮合酶的初級(jí)序列上活性位點(diǎn)的數(shù)目和組成與抗生素主鏈結(jié)構(gòu)存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，這種對(duì)應(yīng)關(guān)系有利于組成生物合成非天然的天然產(chǎn)物。而II型PKS合成途徑中，單位酶主要是確保那些不穩(wěn)定的聚酮化合物中間體能正確組裝折疊，因此，缺失其中環(huán)化酶、芳香化酶時(shí)，將導(dǎo)致大量結(jié)構(gòu)各異的化合物產(chǎn)生18精選課件

鏈霉菌的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，現(xiàn)階段除了要繼續(xù)進(jìn)行最基本的藥性應(yīng)用以外，我們還應(yīng)當(dāng)從其基因方面著想，后基因組時(shí)代的