初级代谢与次级代谢之间的关系

初级代谢

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。

如何区分初级代谢与次级代谢

初级代谢产物是指微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质，如氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等。在不同种类的微生物细胞中，初级代谢产物的种类基本相同。此外，初级代谢产物的合成在不停的进行着，任何一种产物的合成发生障碍都会影响微生物正常的生命活动，甚至导致死亡。

为许多主物都具有的主物化学反应，例如能量代谢及氨基酸、蛋白质、核酸的合成等，均称为初级代谢（primary metabolism）。与此不同，只在一定范围内主物的特异的代谢，则为次级代谢。在次级代谢的产物中，对维持生命占有重要地位的并不少，但另一方面，各种动植物和微生物所大量积累的生物碱、类萜（ferpenoid）、酚类、抗菌物质、色素等，其生理意义并不完全清楚。次级代谢产物许多是在胚胎发育的特定时期以及其他特定组织中产生的，所以产物在经济效益上以及对生物体性状表现的调节在研究上都被看成是重要的。

第三节微生物初级代谢和次级代谢的关系

微生物代谢产物的利用。

利用微生物代谢过程中产生的众多代谢产物生产各种发酵产品。

按照积累产物类型：初级代谢产物，如氨基酸、核苷类，以及酶或辅酶；

次级代谢产物，抗生素、激素、生物碱、毒素及维生素等。

按照发酵类型：自然发酵：酒精、乳酸等；

终端产物，赖氨酸、鸟苷酸、腺苷酸等；

中间产物，柠檬酸、α-酮戊二酸、琥珀酸、高丝氨酸、肌苷酸、黄苷酸等；

一、初级代谢与次级代谢产物

微生物的初级代谢：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。这一

过程的产物，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、

酯类和核酸等），即为初级代谢产物。

由于初级代谢产物都是微生物营养性生长所必需，因此，除了遗传上有缺陷的菌株外，活细胞中初级代谢途径是普遍存在的，也就是说它们的合成代谢流普遍存在。在这途径上酶的特异性比次级代谢的酶要高。因为初级代谢产物合成的差错会导致细胞死亡。微生物细胞的代谢调节方式很多，例如通过酶的定位以限制它与相应底物的接近，以及调节代谢流等可调节营养物透过细胞膜而进入细胞的能力。其中调节代谢流的方式最为重要，它包括两个方面：一是调节酶的活性，调节的是已有酶分子的活性，是在酶化学

水平上发生的；二是调节酶的合成，调节

的是酶分子的合成量，这是在遗传学水平

上发生的。在细胞内这两者往往密切配合、

协调进行，以达到最佳调节效果。

一般将微生物通过代谢活动所产生的自身繁殖所必需的物质和能量的过程，称为初级代谢，该过程所产生的产物即为初级代谢产物，如氨基酸、核苷类，以及酶或辅酶等。

二、微生物次初级代谢

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，比如糖降解过程中的乙酰-CoA是合成四环素、红霉素的前体；一般菌体的次级代谢在对数生长后期或稳定期间进行，受环境条件的影响；

次级代谢产物的合成，因菌株不同而异，但与分类地位无关；与次级代谢的关系密切的质粒则控制着多种抗生素的合成。

次级代谢产物在微生物生命活动过程中的产生极其微量，对微生物本身的生命活动没有明显作用，当次级代谢途径被阻断时，菌体生长繁殖仍不会受到影响，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，但对其它生物体往往具有不同的生理活性作用，因此，人们利用这些具有各种生理活性的次级代谢产物生产具有应用价值的药物。

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，合成一些对于该微生物没有明显的生理功能且非其生长和繁殖所必需的物质的过程。这一过程的产物，即为次级代谢产物，如抗生素、激素、生物碱、毒素及维生素等。

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物质，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。也有人把超出生理需求的过量初级代谢产物也看做是次级代谢产物。次级代谢产物大多是一类分子结构比较复杂的化合物，大多数分子中都含有苯环。

1、微生物次级代谢产物

许多次级代谢物具有重要的生物效应，因此，次生代谢产物的生成和应用也日益受到重视，其中重要的次级代谢产物包括抗生素、毒素、激素、色素等。①抗生素。是由某些微生物合成或半合成的一类次级代谢产物或衍生物，是能抑制其他微生物生长或杀死它们的化合物。抗生素主要是通过抑制细菌细胞壁合成、破坏细胞质膜、作用于呼吸链以干扰氧化磷酸化、抑制蛋白质和核酸合成等方式来抑制微生物的生长或杀死它们。因此，抗生素是临床上广泛使用的化学治疗剂。

②毒素。有些微生物在代谢过程中，能产生某些对人或动物有毒害的物质，称为毒素。微生物产生的毒素有细菌毒素和真菌毒素。

③激素。某些微生物能产生刺激动物生长或性器官发育的激素类物质，称为激素。目前已发现微生物能产生15种激素，如赤霉素、细胞分裂素、生长素等。

④色素。许多微生物在生长过程中能合成不同颜色的色素。有的在细胞内，有的分泌到细胞外。色素是微生物分类的一个依据。微生物所产生的色素，根据它们的性状区分为水溶性和脂溶性色素。水溶性色素，如绿脓菌色素、蓝乳菌色素、荧光菌的荧光色素等。脂溶性色素，如八叠球菌属（Sarcina）的黄色素、灵杆菌（Bacterium prodigiosum）的红色素等。有的色素可用于食品，如红曲霉属（Monascus）的红曲色素。

2、次级代谢的调节

①初级代谢对次级代谢的调节

次级代谢与初级代谢类似，它在调节过程中也有酶活性的激活和抑制及酶合成的诱导和阻遏。