抗生素备课第八章发酵过程的控制ppt课件.ppt

第八章 发酵过程的控制微生物发酵的消费程度取决于：1〕消费菌种本身的特性；2〕适宜的环境条件，第一节 发酵过程主要控制参数与微生物发酵有关的参数，可分为物理、化学和生物三类一、物理参数1、温度〔℃〕2、压力〔Pa〕3、搅拌转速〔r/min〕4、搅拌功率〔kV〕5、空气流量[V/〔V• min〕，简称VVM]6、黏度二、化学参数1、pH值2、基质浓度 指发酵液中糖、N、P等重要营养物质的浓度3、溶解氧浓度4、产物浓度三、生物参数1、菌丝形状 普通都以菌丝形状作为衡量种子质量、区分发酵阶段、控制发酵过程的代谢变化和决议发酵周期的根据之一2、菌体浓度参数检测传统的检测丈量：抗生素发酵过程中丈量有许多优点，如及时、省力，且可从烦琐操作中解脱出来，便于计算机控制但其运用的困难在于发酵液的性质复杂，普通培育液中同时存在三相，即液、气、固体不溶物或油第二节 发酵过程中的代谢变化微生物培育有：分批培育、分批补料培育和延续培育三种方式工业上大都采用分批培育和分批补料培育，特别是分批补料培育1、分批培育：指在一封锁培育系统内含有初始限制量的基质的发酵方式发酵过程的三个时期：发酵过程的三个时期：1231. 停滞期停滞期2. 对数期对数期3. 稳定期稳定期时间时间细胞数目的对数细胞数目的对数1〕停滞期 在刚开场接种后的一段时间，几乎未见菌体浓度的添加。

工业上要求尽能够缩短延滞期，这可经过运用适当种龄的种子和接种量到达2〕对数生长期 微生物在此期内的比生长速率最大，细胞数目呈指数生长3〕稳定期 由于营养的耗费和 微生物产物的分泌，生长速率逐渐减速直至停顿生长终止缘由能够是由于某些必需营养的耗尽和自体毒性代谢物在培育基上积累的结果在稳定期，许多次级代谢产物在此期合成，因此也称为消费期2、补料分零售酵〔Fed-batch culture，FBC〕 指在分批培育过程中，间隙或延续地补加新颖培育基的培育方法3、延续发酵 也称延续流加培育，即培育基料液延续输入发酵罐，并同时放出含有产品的发酵液由于营养物质的供应与耗费相平衡，培育系统成为稳定的形状延续培育优点：能维持低基质浓度，可以提高设备的利用率和单位时间的产量，节省发酵罐的非消费时间，便于自动控制但由于培育时间长，难以保证纯种培育并且菌种变异能够性较大，故在工业规模上很少采用第三节 基质的影响及其控制基质：培育微生物的营养物质基质是产生菌代谢的物质根底，既涉及菌体的生长繁衍，又涉及代谢产物的构成一、C源种类和浓度的影响及控制迅速利用碳源：缓慢利用碳源： 碳源浓度的控制: 采用中间补料的方法控制，包括补糖时间、补糖量和补糖方式。

二、N源种类和浓度的影响及控制N源：有机N源、无机N源 迅速利用N源：缓慢利用N源：如黄豆饼粉、花生饼粉、棉子饼粉等，对延伸抗生素的分泌期、提高产物的产量有益处 发酵培育基普通是选用快速和慢速利用的混合源 为了调理菌体生长和防止菌体衰老自溶，除了根底培育基中的N源外，还要在发酵过程中补加N源来控制浓度消费中采用的方法有：1、补加有机N源 根据产生菌的代谢情况，可在发酵过程中添加酵母粉、玉米浆、尿素等2、补加无机N源 补加氨水或硫酸铵是工业上的常用方法氨水既可作为无机N源，又可调理pH三、磷酸盐浓度的影响和控制微生物生长良好所允许的磷酸盐浓度为0.32~300 mmol,但对抗生素合成良好所允许的最高平均浓度仅为1.0 mmol,提高到10 mmol,就明显地抑制其合成磷酸盐浓度的控制，普通是在根底培育基中采用适当的浓度对抗生素发酵来说，经常采用生长亚适量〔对菌体生长不是最适宜但又不影响产物合成的量〕的磷酸盐浓度第五节 温度的影响极其控制一、温度对发酵的影响温度的变化对发酵可产生两方面的影响： 一方面是影响各种酶反响的速率和蛋白质的性质；另一方面是影响发酵液的物理性质。

 另外，温度有时也会影响菌体代谢产物合成的方向金色链霉菌进展四环素发酵中，随着发酵温度的提高，有利于四环素的合成，30 ℃以下时合成的金霉素增多，达35 ℃时就只产四环素，而金霉素合成几乎停顿 温度对发酵液的黏度、基质和氧在发酵液中的溶解度和传送速率、某些基质的分解和吸收速率等，都受温度变化的影响，进而影响发酵动力学特性和产物的合成二、影响发酵温度变化的要素Q发酵=Q生物 + Q搅拌 – Q蒸发 – Q显 –Q辐射三、温度的控制1、最适温度的选择作为次级代谢产物的抗生素,微生物发酵其最适菌体生长温度和最适抗生素合成温度往往存在差别 如在2%乳糖、2%玉米浆和无机盐的培育基中对青霉素产生菌进展发酵研讨，测得菌体的最适生长温度为30 ℃，而青霉素合成的最适温度又为24.7 ℃又如在林可霉素发酵的不同阶段采用不同的培育温度，对消费菌菌丝形状和发酵单位产生影响培育起初60ｈ维持在31℃,随后降到30℃培育70ｈ,再上升至31℃培育至放罐,结果显示:消费菌中、后期菌体浓度下降幅度减小,菌丝上的空泡减少, 自溶期推迟,发酵单位得到了提高 因此发酵温度确实定，在实际上，整个发酵过程中不应只选一个培育温度，而应根据不同的阶段，选择不同的温度。

在生长阶段，应选择最适生长温度，在产物分泌阶段，应选择最适消费温度最适发酵温度还随菌种、培育基成分、培育条件和菌体生长阶段而改动如，在较差的通气条件下，由于氧的溶解度是随温度下降而升高，因此降低发酵温度对发酵是有利的，由于低温可以提高氧的溶解度、降低菌体生长速率，减少氧的耗费，从而可弥补通气条件差所带来的缺乏2、温度的控制由于发酵过程中释放大量发酵热，需求冷却情况较多普通情况下，将冷却水通入发酵罐的夹层或蛇形管中，进展热交换降温假设气温较高，冷却水的温度又高，可采用冷冻盐水进展循环式降温第六节 pH的影响极其控制一、微生物细胞生长和代谢产物构成的最适pH值不同微生物对pH值的要求不同，大多数细菌的最适pH值为6.5-7.5,霉菌的最适pH值为4.0-8.0,酵母菌的最适pH值为3.8-6.0,放线菌的最适pH值为6.5-8.0pH值不仅影响微生物的生长，还会影响到代谢产物的构成并且微生物生长的最适pH值和发酵产物构成的最适pH值往往不同如青霉素产生菌生长的最适pH值为6.5-7.2,而青霉素合成的最适pH值为6.2-6.3链霉素产生菌生长的最适pH值为6.3-6.9,而青霉素合成的最适pH值为6.7-7.3。

二、pH对微生物生长繁衍和产物的构成的影响缘由三、发酵过程中pH值的变化情况发酵过程中由于微生物细胞在一定的温度及通气条件下，随着微生物对培育基中的营养物质的利用及某些物质的积累，发酵液的pH值会发生一定的变化1、在微生物细胞的生长阶段，相对于接种后的起始pH值来说，发酵液的pH值有上升或下降的趋势2、在消费阶段，普通发酵液的pH值趋于稳定，维持在最适产物构成的pH范围3、在微生物细胞的自溶阶段，随着培育基中营养物质的耗尽，微生物细胞内蛋白酶积累和活泼，微生物趋于自溶，引起培育液中的氨基氮等的添加，致使pH上升引起发酵液pH值下降的主要缘由有：1〕培育基中C/N比例不当，C源过多，如葡萄糖过量或中间补糖过多或溶解氧缺乏，使糖的氧化不完全，培育液有机酸大量积累，使pH值下降；2〕消泡油加得过多；3〕生理酸性物质的存在，使pH值下降引起发酵液pH值上升的主要缘由有：1〕培育基中C/N比例不当，氮源过多，氨基氮释放会使pH值上升；2〕生理碱性物质的存在；3〕中间补料液中氨水或尿素等碱性物质参与过多四、发酵过程中pH的控制1、调理培育基的原始pH值，或参与缓冲溶液制成缓冲才干强、pH值变化不大的培育基，或使盐类和碳源的配比平衡。

2、可在发酵过程中参与弱酸或弱碱进展pH值的调理，进而合理地控制发酵条件3、假设仅用酸或碱调理pH值不能改善发酵情况时，进展补料是一个较好的方法，既调理了pH值，又可补充营养，也进一步提高发酵产率经过补料调理pH值来提高发酵产率的方法已在工业发酵过程中获得了明显的效果4、生理酸性铵盐作为氮源时，引起pH下降，可在培育液中参与CaCO3来调理pH值但需求留意的是， CaCO3的参与量普通都很大，在操作上容易引起染菌因此，此方法在发酵过程中运用不是太广5、在发酵过程中根据pH值的变化可用流加氨水的方法来调理，同时又把氨水作为氮源供应由于氨水作用快，对发酵液的pH值动摇影响大，应采用少量多次的流加方法进展流加，以免呵斥pH值过高，抑制微生物的生长6、以尿素作为氮源进展流加调理pH值尿素流加引起的pH值变化有一定的规律性，易于操作控制 第七节 溶氧的影响及其控制在抗生素消费的有氧发酵中,保证足量的溶解氧浓度是发酵控制的主要要素之一氧在水中的溶解度很小，在25℃和1×105Pa时，空气中的氧在水中溶解度仅0.25mol/m3左右,能维持微生物菌体15~20s的正常呼吸，随之就会耗尽 在实验室中，经过摇瓶机的往复运动对摇瓶中的微生物供养，而中间实验规模和消费规模的培育安装那么需采用通入无菌空气并同时进展搅拌的方式对微生物供养。

通气和搅拌的目的就是提供微生物生长和代谢所需的氧，并使微生物在培育液中处于悬浮形状以及提高代谢产物的传送速度一、发酵过程溶解氧浓度的变化对多数发酵来说，氧的缺乏会呵斥代谢异常，产量降低溶解氧最易变为发酵中的主要矛盾只需了解发酵过程中溶解氧浓度的变化，才干有效地控制发酵的进展如金霉素发酵，在生长期中短时间停顿通气，就能够影响菌体在消费期的糖代谢途径，由磷酸戊糖途径转向糖酵解途径，使金霉素合成的产量减少1、临界氧浓度临界溶氧浓度：当培育基中不存在其他限制性基质时，不影响好氧性微生物生长繁衍的最低溶解氧浓度称为临界氧浓度而微生物发酵的最适氧浓度与临界氧浓度是不同的最适氧浓度：溶解氧浓度对生长或产物合成的最适的浓度范围为了防止发酵处于限氧条件下，需求调查每一种发酵产物的临界氧浓度和最适氧浓度，并使发酵坚持在最适氧浓度范围这样便可减少批次之间的动摇和更有效地利用空气动力需氧发酵并不是溶氧愈大愈好溶氧较高虽然有利菌体的生长和产物的合成，但当溶氧程度太大,有时会抑制产物的构成2、溶解氧浓度的变化规律在设备和工艺条件不变的情况下，发酵过程中溶解氧的变化有一定的规律1〕在发酵前期：由于产生菌大量繁衍，需氧量不断大幅度添加，此时需氧超越供养，溶氧明显下降，溶氧曲线出现一个低谷。

2〕过了生长阶段，普通需氧量略有减少，溶氧随之上升，次级代谢产物开场构成发酵中后期，溶氧浓度明显受工艺控制手段的也许，如补料的数量、时机和方式等如，在补糖后，菌体的需氧量添加，引起溶氧下 降，其下降幅度与菌龄、补糖量及补糖前的溶氧浓度都有关系如工艺控制不适宜，不断地大量补糖，会使溶氧浓度低于临界氧浓度，此时溶解氧就会成为消费的限制要素3〕在发酵后期，由于菌体衰老，呼吸减弱，溶氧浓度也会逐渐上升，一旦菌体自溶，溶氧就会明显地上升3、发酵异常时的溶氧变化发酵过程中假设有染菌、污染噬菌体、菌体代谢异常、加油器失灵等异常情况出现，都能够引起溶氧浓度的异常变化1〕发酵液中污染好气性杂菌，溶氧浓度会在短时间内跌到零值附近，且长时间不能上升，这比用无菌实验来反映杂菌情况要快4~8h2〕但不是一染菌溶氧就会有大幅度的下跌，要看所染杂菌的种类和数量，还要看杂菌和产生菌谁占优势有时染菌也会出现溶氧反而升高的景象，这是由于消费菌遭到杂菌抑制，而杂菌本身又非非常好气这样消费菌的呼吸大为减弱而使溶氧上升这种情况在污染噬菌体的发酵液中更为灵敏，更早地发出预告3〕补料或加油在供氧不良的罐内也会引起溶氧迅速降低,假设溶氧原来就较低就容易降至零。

普通1~3h溶氧上升，这可与染菌时的溶氧变化相区别4〕某些设备缺点也会引起溶氧的变化例如自动加油器失灵，大量漏油，会引起溶氧迅速下降二、溶解氧浓度的控制要控制发酵液中的溶氧浓度，从供养与需氧两方面着手影响氧传送系数的一些要素1、搅拌 它能从以下几个方面改善溶氧速率：1〕搅拌能把大的空气泡打碎成为微小气泡，添加了氧与液体的 接触面积，而且小气泡的上升速度要比大气泡的慢，相应地氧与液体的接触时间也就增长；2〕搅拌使液体作涡流运动，使气泡不是直线上升而是作螺旋运动上升，延伸了气泡的运动道路，添加了气液的接触时间；3〕搅拌使发酵液呈湍流运动，从而减少气泡周围液膜的厚度，减少液膜阻力，因此增大了KLa值；4〕搅拌使菌体分散，防止结团，有利于固液传送中的接触面积的添加，使推进力均一，同时也减少了菌体外表液膜的厚度，有利于氧的传送2、空气的线速度当添加通风量时，空气的线速度也就相应地增大，从而添加了溶氧，氧传送系数Kla相应地也增大当然过大的空气线速度会使搅拌桨叶不能打散空气，气流构成大气泡在轴的周围逸出，使搅拌效率和溶氧速率都大大降低3、空气分布管空气分布管的型式、喷口直径及管口与罐底间隔的相对位置对氧溶解速率有较打影响。

4、培育液的性质在发酵过程中，由于微生物的生命活动，分解并利用培育液中的基质，大量繁衍菌体，积累代谢产物等都引起培育液的性质改动5、外表活性剂培育液中消泡用的油脂等具有亲水端和疏水端的外表活性物质分布在气液界面，增大了传送的阻力，使氧传送系数Kla降低需氧的控制：在一定的供氧才干下能控制需氧量，既做到满足消费菌的生长和产物合成对氧的需求，又不超越设备的供氧才干，使消费菌在这一条件下发扬最大的消费才干控制方法：如控制补料速度、温度的调理，中间补水，控制菌体浓度第八节 补料的作用及其控制一、补料分批培育作用补料分批培育〔FBC〕对微生物发酵有以下几个根本作用：1、可以控制抑制性底物的浓度 在许多发酵过程中，微生物的生长是遭到基质浓度的影响要想得到高密度的生物量，需求投入几倍的基质再添加底物浓度，就能够发生一种基质抑制区，迟滞期延伸，比生长速率减小，菌浓下降等，所以高浓度营养物对大多数微生物生长是不利的2、可以解除或减弱分解代谢产物阻遏在微生物合成初级或次级代谢产物中，有些合成酶遭到易利用碳源或氮源的阻遏，特别是葡萄糖，它可以阻抑多种酶或产物的合成，如青霉素、赤霉素等这种阻遏作用不是葡萄糖的直接作用，而是由葡萄糖的分解代谢产物引起的。

经过补料来限制基质的浓度，就可解除酶或其代谢产物合成受阻，提高产量3、可以使发酵过程最正确化 利用FBC技术，可以使菌种坚持在最大消费力的形状二、补料分批培育的补料方式和控制补料方式：延续流加、不延续流加、多周期流加每次流加方式：快速流加、恒速流加、指数速率流加、变速流加三、补料内容1、根底培育基2、碳源 补糖〔葡萄糖〕3、氮源 补充有机氮源、通氨、尿素4、微量元素5、补水四、流加补料的内容和原那么原那么：控制微生物的中间代谢，使之向着有利于产物积累的方向开展为此，要根据微生物的生长代谢、生物合成规律，利用流加补料的措施给予消费菌适当的调理，让它能在生物合成阶段有足够而又不过多的营养物质供其维持正常代谢和合成产物的需求第九节 泡沫的影响及其控制一泡沫的危害泡沫的构成：培育基中有蛋白质类外表活性剂存在，在通气条件下，培育液中就构成了泡沫泡沫构成的危害：1〕减小发酵罐的装料系数、氧传送系数；2〕泡沫过多时构成大量逃液；3〕添加发酵液污染时机；4〕严重时使搅拌无法进展，菌体呼吸遭到妨碍，导致代谢异常或菌体自溶二、消除泡沫的方法1、机械消沫 分为罐内消沫、罐外消沫。

前者靠罐内消沫桨转动打碎泡沫；后者将泡沫引出罐外，经过喷嘴的加速作用或离心力来消除泡沫2、消沫剂消沫是利用外界参与消沫剂，使泡沫破裂的方法消沫剂作用：降低泡沫液膜的机械强度，或者是降低液膜的外表黏度，或兼而有之，到达破裂泡沫的目的常用消沫剂：天然油脂类、化学消沫剂天然油脂不仅可作为消沫剂，还可作为碳源运用，但运用效果不如化学合成的消沫剂化学合成消沫剂，主要指聚醚类，如聚氧丙烯甘油〔GP型〕、聚氧乙烯氧丙烯甘油〔GPE型〕消沫效果非常好，相当于油脂的几十倍第十节 发酵终点的判别一、微生物发酵终点的判别既要追求高消费力，又要顾及产品的本钱，必需把两者结合起来，既要有高产量，又要是低本钱二、确定合理放罐时间思索要素1、经济要素发酵产物的消费才干是实践发酵时间和发酵预备时间的综合反响实践发酵时间，以最低的本钱来获得最大消费才干的时间为最适发酵时间假设发酵时消费速率很高，就要尽能够延伸抗生素的分泌期，提高抗生素单位产量但是在消费速率较小或停顿的情况下，假设继续延伸时间，使平均消费才干下降，而动力耗费、管理费用支出、设备耗费等费用仍在添加，因此产物本钱添加，就应该即时放罐2、产质量量要素发酵时间长短对后提取工序与产质量量有很大关系。

假设发酵时间太短，有过多的尚未代谢的营养物质残留在发酵液中给提取带来不利影响但是假设发酵时间太长，菌领会自溶，释放菌体蛋白或酶，发酵液变粘稠，添加过滤工序的难度，使不稳定产物降解一切这些影响，都会使抗生素产量下降，产物杂质含量添加3、特殊要素对老种类来说，放罐时间都已掌握，在正常情况下可根据作业方案，按时放罐但在异常情况下，如染菌、代谢异常，就应根据不同情况及时处置发酵终点的判别，要综合这些要素来确定第九章 抗生素产生菌的代谢调理控制第一节 初级代谢产物生物合成的调理微生物在长期的进化过程中，经过自然选择，建立了有利于本身存在的代谢调理系统由于微生物在自然界生存，经常会发生这样或那样的变异，当变异有利于微生物存在时，就有能够保管下来；而当变异不利于微生物本身存在时，就会在自然选择过程中被淘汰这样合理的变异经过长期的积累，就构成了代谢调理系统菌体代谢类型：分解代谢和合成代谢 初级代谢和次级代谢初级代谢产物：指微生物生长和繁衍所必需的物质，如蛋白质、核酸等次级代谢产物：指由微生物产生的与微生物的生长、繁衍无关的一类物质抗生素是微生物所产生的最大的一类次级代谢产物。

微生物的代谢是由各种酶所催化的，因此，代谢的调理，本质上，主要是经过控制酶的生成和功能而实现的一、酶生成的调理主要有诱导生成、终产物阻抑、分解代谢物阻抑三种方式1、诱导生成酶生成的方式：1〕诱导酶：只需在诱导剂存在时才生成，环境中没有诱导剂时，酶合成就停顿；2〕组成酶，经常存在于细胞内，不随诱导剂存在与否而转移如乳糖支配子模型，乳糖作为诱导物，诱导β-半乳糖苷酶的生成由于酶诱导生成的调理，使得微生物仅在需求时才合成某些酶，不需求时便不能生成以防止了能量和代谢物的浪费2、酶生成的阻抑酶生成的阻抑：由于某种化合物的存在而阻止了酶的合成分为终产物阻抑与分解代谢物阻抑1〕终产物阻抑：起阻抑作用的化合物是某一合成途径的终产物，那么称为终产物阻抑由于微生物具有终产物阻抑的调理系统，使得微生物在已合成足够它需求的物质时，或有外源参与该物质时，就停顿生成其有关合成的酶类；而当该物质缺乏时，又开场生成这些酶这样就节约了大量的能量和原料2〕分解代谢物阻抑：起阻抑作用的化合物是分解代谢途径中的产物，那么称为分解代谢物阻抑也被称为葡萄糖效应，指E.coli对各种混合碳源的利用时,发现葡萄糖能抑制其他糖的利用,只需当葡萄糖被利用完以后,才干利用第二种糖,因此出现二次生长景象。

葡萄糖效应其实就是一种碳分解代谢调理作用碳分解代谢调理是指被迅速利用的碳源或其分解代谢产物，对其他代谢中酶的调理作用其他能被快速利用的碳源、氮源、磷源也具有类似效应3、酶生成调理机制支配子学说二、酶功能的调理酶一旦生成后，就比较稳定地存在，继续起作用，耗费能量，积累过多的中间产物为了防止这种不用要的耗费和积累，微生物有另一套调理系统，既酶活性调理(细调)，使得不需求的酶立刻停顿活动，当需求时又可立刻恢复这种调理酶功能的作用称为反响抑制1、反响抑制几种类型：p.981、单一终产物的反响抑制2、顺序反响抑制3、协作反响抑制4、累加反响抑制5、同功酶二、反响抑制的机制调理酶学说:反响抑制的酶有两个结合位点，一个是和酶的底物结合，称为活性中心，另一个和终产物结合，称为调理中心当终产物和调理中心结合后，引起酶的构造改动，使酶的活性中心构造也随之改动，不能和底物结合，而失去催化活性第二节 抗生素产生菌的代谢调理一、次级代谢物生物合成的特征1、大多数抗生素生物合成有一个明显的特征:抗生素合成是在产生菌的生长终了之后才出现因此，可将抗生素产生菌的生命活动过程分为两个时期，即营养生长期和次级代谢产物构成期。

抗生素的合成过程普通是在培育液中缺乏某种营养物质，菌体的生长遭到限制时被启动2、抗生素产生菌的生长期向消费期转变时，在形状学和生理学上会发生一些变化如一些产芽孢细菌此时会构成芽孢，真菌和放线菌会构成孢子等菌体的生长速率、分支形状和球菌的大小等都是合成抗生素的重要要素因此，有人把抗生素的合成以为是细胞分化的伴随景象3、一种微生物的不同菌株可以产生多种在分子构造上完全不同的次级代谢产物如灰色链霉菌不仅产生链霉素，而且还可以产生柱晶白霉素、吲哚霉素、灰霉素和灰绿霉素等同样，不同种类的微生物也可以产生同一种次级代谢产物如可以产生青霉素的微生物包括有点青霉、产黄青霉、土曲霉等的一些真菌和某些链霉菌4、一种微生物的次级代谢产物大多是一组具有类似构造的化合物这使工业上对抗生素的分别纯化过程比初级代谢物的分别纯化要困难得多导致产生多组分产物的主要缘由是由于参与抗生素生物合成的酶对底物的特异性不强这种特异性既可遭到内部要素的控制，也可遭到外部环境的影响因此，在工业消费上可经过菌种选育和发酵控制来得到更多的目的产物5、抗生素的生物合成过程是一种由多基因控制的代谢过程这些基因不仅位于微生物的染色体中，也可位于染色体外的遗传物质中，且在某些抗生素生物合成中起主导作用。

另外，染色体外遗传物质可由于外界环境的影响而从细胞中丧失，从而呵斥抗生素消费的不稳定性二、初级代谢与次级代谢的关系初级代谢与次级代谢的关系可以从生化代谢与遗传代谢两个方面来分析1、生化代谢1〕首先，从菌体生化代谢来看，抗生素的生物合成是由几种初级代谢产物构成的，即初级代谢途径提供合成抗生素的前体物质2〕有些营养物质代谢的中间体既可以用来合成初级代谢产物，又可以生成次级代谢产物，把这类物质称做分叉中间体3〕次级代谢途径中所涉及的酶系，既有与初级代谢一样的酶系，又有特异性的酶系2、遗传代谢初级代谢和次级代谢都是遭到核内DNA控制，并且次级代谢还遭到核外遗传物质的控制中间体参与合成的抗生素短链脂肪酸〔如乙酸、丙酸、丁酸等〕大环内酯类、聚醚类抗生素异戊二烯单位甾类化合物、萜类、新生霉素氨基酸与经修饰的氨基酸β-内酰胺类、肽类〔杆菌肽中D-苯丙氨酸〕、头孢菌素〔α-氨基己二酸〕芳香中间体〔莽草酸途径的中间体或终产物〕利福霉素、放线菌素、肽类抗生素经修饰的糖与氨基糖大环内酯类、氨基环醇类、蒽环类抗生素等眯基〔供体普通是精氨酸〕链霉素〔链霉胍中两个眯基〕甲基〔供体为甲硫氨酸〕红霉素的糖、庆大霉素 葡萄糖3-脱氧-7-磷酸-阿拉伯庚酮糖莽草酸 利福霉素分支酸预苯酸酪氨酸由芳香中间体合成的抗生素和其它次级代谢物对氨基苯甲酸芳香多烯大环内酯抗生素苯丙氨酸肽类抗生素诺卡菌素邻氨基苯甲酸色氨酸放线菌素L-α –氨基己二酸   +   L-半胱氨酸δ-〔α –氨基己二酰〕 -半胱氨酸+ 缬氨酸δ-〔α –氨基己二酰〕 -半胱氨酸- 缬氨酸〔ACV〕异青霉素N青霉素G三、抗生素产生菌的主要代谢调理作用1、磷酸盐对次级代谢物生物合成的调控磷酸盐对许多抗生素和其他一些微生物次级代谢产物具有明显的阻遏和抑制造用。

这些微生物产物的生物合成只需在磷酸盐浓度适当时才干进展有关磷酸盐对次级代谢物的合成影响机制可概括为如下一些缘由：1〕磷酸盐可促进初级代谢，而初级代谢的减弱会解除对次级代谢的阻遏；2〕磷酸盐会改动糖类分解代谢途径；3〕磷酸盐能限制抗生素途径诱导物的生成；4〕磷酸盐能抑制抗生素前体的构成；5〕磷酸盐抑制或阻遏抗生素合成所必需的磷酸酶；因此很显然，磷酸盐控制着与抗生素合成有关的途径，但详细机制还不很清楚受无机磷酸盐干扰的抗生素链霉素：链霉素合成过程中至少包括三个脱磷酸步骤，这一过程对磷酸盐浓度非常敏感，该途径最后从双氢链霉素-6-磷酸脱去磷酸的酶被无机磷酸盐所抑制四环素：四环素氧化酶杀念菌素：p-氨基苯甲酸合成酶头孢菌素：ACV合成酶、异青霉素N合成酶庆大霉素、万古霉素、克拉维酸等2、碳源调控在许多抗生素的产生途径中，酶遭到碳源的调控如大量快速利用碳源葡萄糖经常抑制产物的构成，而慢速利用碳源淀粉、乳糖等经常作为发酵消费次级代谢物的最好碳源培育基中普通包含大量快速利用碳源和迟效碳源，在速效碳源被利用完后，迟效碳源才被利用来消费次级代谢物在诺卡菌中，去乙酰氧基头孢菌素C合成酶被葡萄糖-6-磷酸及果糖-1，6-二磷酸所抑制，从而抑制头孢菌素产生。

甘油醛-3-磷酸能竞争性抑制抑制ACV合成酶3、氮源调控许多抗生素的生物合成同样遭到氮分解产物的影响如，谷氨酸和苯丙氨酸可以阻遏参与放线菌素生物合成的犬尿氨酸甲酰胺酶II的构成；半胱氨酸和甲硫氨酸可以阻遏参与链霉素生物合成的甘露糖苷链霉素合成酶的构成；铵能阻遏参与β -内酰胺抗生素生物合成的三肽合成酶〔ACV〕和脱乙酰氧头孢菌素C合成酶的构成抗生素干扰碳源非干扰碳源放线菌素葡萄糖、甘油半乳糖、果糖头孢菌素葡萄糖、甘油、麦芽糖蔗糖、半乳糖金霉素葡萄糖蔗糖红霉素葡萄糖、蔗糖、甘油、甘露糖乳糖、山梨糖庆大霉素葡萄糖、木糖果糖、甘露糖、麦芽糖卡那霉素葡萄糖链霉素葡萄糖四环素葡萄糖抗生素干扰氮源非干扰氮源放线菌素L-Glu、Ala、Phe，D-ValL-Ile头孢菌素NH4+L-Asp、Arg氯霉素NH4+D-Ser、L-Pro等红霉素NH4+柱晶白霉素NH4+尿酸利福霉素NH4+硝酸盐螺旋霉素NH4+链霉素NH4+Pro四环素NH4+杀念菌素L-Trp、Tyr4、反响调理支路产物的反响抑制：知微生物代谢中产生的一些分叉中间体，既可用来合成初级代谢产物，又可合成次级代谢物在某些情况下，初级代谢的末端产物能反响抑制共用途径中某些酶的活性，从而影响次级代谢产物的合成。

〔图p.106〕终产物的反响调理：许多次级代谢物产物可以抑制或阻遏它们本身的生物合成酶氯霉素终产物的调理是经过阻遏其生物合成过程的第一个酶，芳基胺合成酶的合成使代谢朝着芳香族氨基酸的合成途径进展吲哚霉素终产物的调理位点是抑制其生物合成途径中的第一个酶，而嘌呤霉素终产物的调理位点是抑制其生物合成途径中的最后一个酶，O-甲基转移酶活性四环素、金霉素和土霉素抑制四环素合成途径中的最后第二个酶—脱水四环素氧化酶的活性抗生素酶机制氯霉素芳基胺合成酶阻遏红霉素甲基转移酶抑制吲哚霉素起始酶抑制卡那霉素乙酰转移酶阻遏嘌呤霉素甲基转移酶抑制四环素脱水四环素氧化酶抑制抗生素合成中的反响调理5、鸟苷四磷酸〔ppGpp〕与次级代谢Ochi提出应急反响参与次级代谢有报道证明ppGpp在放线菌素和链霉素的生物合成中起调理作用但总的来说ppGpp触发抗生素合成的观念还值得疑心第三节 生长期和消费期的相互关系抗生素消费存在两个明显不同的阶段： 快速生长的生长期 抗生素产生的消费期1、生长期特点：菌体快速生长，包括多种必需养料平衡的吸收和利用在生长期终了时，一种主要营养物质曾经耗费完，如P、N、S而阻止细胞繁衍，转而进入消费期2、消费期特点：新酶出现比例增多，抗生素开场所成。

为什么大多数抗生素发酵分为两个时期？为什么抗生素合成多在生长末期才开场？ 对这些的问题，迄今仍不清楚根据支配子学说，有以下能够性：1〕阻抑蛋白有两个位点，一个与支配基因相结合，另一个和诱导物相结合当与诱导物结合以后，阻抑蛋白就发生变构效应，再不能和支配基因相结合失去原由作用，这样酶构培育得以解除抑制而开场所成2)在生长期中，分解代谢产物对消费期的基因产生阻抑当分解代谢物被利用后，就解除阻抑如放线菌素D合成的关键酶—吩口恶嗪酮合成酶遭到葡萄糖分解代谢物的阻抑，在葡萄糖耗尽时，才开场所成，从而开场放线菌素D的合成3〕初级代谢的终点产物对次级代谢产生反响阻抑作用，当这种终点产物耗尽时，消费期的构造基因的受阻抑形状才干得到改动而开场转录、翻译，产生抗生素的合成酶4〕抗生素合成途径受高能化合物的阻抑作用当ATP的量减少后，阻抑作用也被解除5〕在消费期，RNA聚合酶只能启动生长期基因的转录作用，不能附着在支配消费期的启动基因的位置上放线菌产生抗生素的过程最重要的是由内源代谢物，如A因子〔一类丁酸内酯类物质〕的诱导作用A因子既可诱导灰色链霉菌的形状分化，又诱导其化学分化，并且促进气生菌丝、分生孢子、链霉素合成酶以及链霉素的构成。

在灰色链霉菌中，A因子能在转录程度上诱导至少10种蛋白质，其中之一就是链霉素-6-磷酸转移酶，参与链霉素的合成当A因子结合到它的受体上，受体蛋白明显地从DNA结合位点移开，从而导致气生菌丝、分生孢子及链霉素合成酶的构成。