初级代谢与次级代谢

CRP基因 cAMP受体蛋白

ATP 腺苷酸环化酶 cAMP

葡萄糖分解产物

操纵子
大肠杆菌分解代谢物的阻遏作用

思考题： 1. 初级代谢和次级代谢分别起什么作用 2. 代谢调节的意义


维生素、色素和毒素等

特点：通常在生长的后期合成
不是代谢所必须的

初级代谢和次级代谢的比较
初级代谢 所有生物代谢类型 涉及能量代谢，必须 次级代谢 植物和微生物 有利于生存的代谢类型

单糖、核苷酸、脂肪酸、 抗生素、生长刺激素、 蛋白质、核酸、多糖、 生物碱、维生素、色素 脂类等 和毒素等 合成障碍，引起生长停 止，甚至死亡 生长后期合成

赖氨酸

青霉素

1. 微生物的初级代谢 普遍存在于生物中的代谢类型

意义：与生物生存有关，涉及能量产生和
能量消耗的代谢类型

产物：单糖、核苷酸、脂肪酸、蛋白质、
核酸、多糖、脂类等

障碍：引起生长停止，甚至死亡

2. 微生物的次级代谢 特殊的代谢类型（植物和微生物） 意义：有利于生存的代谢类型

产物：抗生素、生长刺激素、生物碱

降解物对酶生成的阻遏 葡萄糖效应 将E.coli培养在含有葡萄糖和乳糖的培养基 上，出现“二峰生长现象” 即使有乳糖存在，也要等葡萄糖耗尽之后 诱导形成-半乳糖苷酶 葡萄糖分解产物对-半乳糖苷酶形成的阻遏 葡萄糖效应称为分解代谢物阻遏更准确

cAMP在代谢中的作用 从分子水平上看是由于分解代谢物抑制酰苷 酸环化酶，使cAMP合成不足 细胞利用难利用的碳源时，胞内cAMP含量 较高 cAMP促进可诱导酶的大量合成 cAMP与cAMP蛋白结合后结合在启动基因 上，影响基因的转录
微生物的初级代谢、次级代谢及 代谢调节

微生物代谢的特点
代谢过程复杂（代谢组学） 互相协调 高度有序 对环境产生反应

微生物的物质代谢及发酵产物的形成 合成代谢研究细胞内生物物质的合成 物质代谢是相互联系的 代谢产物是通过一定的代谢途径形成的
有些初级代谢中间体是次级代谢产物 合成的前体Байду номын сангаас-氨基己二酸

酶活性的调节（快调节） 酶已存在，调节酶的结构 合成代谢产物对酶活性的反馈抑制 末端产物对该途径前段的某一个酶活性的抑 制现象 通常是抑制反应途径的第一个酶，通过控制

“上游”而控制整个反应

变构调节 变构效应：使蛋白质（变构蛋白）在活化 状态和钝化状态相互转变 效应物：小分子化合物 变构蛋白和效应物是结构互补结合 变构酶，如天冬氨酸转氨甲酰酶
不是代谢所必须的

初级代谢和次级代谢的比较
初级代谢
始终存在于细胞中 不同微生物中基本相同 对环境的敏感性较小

次级代谢
某个阶段，微生物：对数 期的后期或稳定期 不同微生物有很大的差异 对环境的变化非常敏感

催化初级代谢的酶的专一 相对较弱 性强

3. 代谢调节 酶活性的调节（快调节） 酶的诱导与合成（慢调节）

酶的合成调节 酶在数量上和种类上的调节，缓慢调节 酶生成的诱导 代谢产物对酶生成的阻遏 分解代谢降解物阻遏 合成代谢终产物的反馈阻遏

诱导物对酶生成的诱导 组成酶、诱导酶 底物是很好的诱导物，底物类似物是最佳 的诱导物 异丙基--D-硫代半乳糖苷（IPTG）比底物 乳糖对-半乳糖苷酶的诱导效果高 产物也可以是酶的诱导物，如脂肪酸是脂 肪酶的诱导物

酶的共价修饰对酶活性的调节 通过小分子化合物对关键酶活性的抑制或激 活作用，调节酶促反应的速度 蛋白质分子上某些氨基酸残基与一种化学基 团进行共价连接或拆开 丝氨酸残基

通过磷酸化快速调节酶的活性

酶原激活作用属于不可逆的共价调节 无活性的酶原当功能需要时被相应的蛋白酶 作用，切去一小段肽链而活化 如胰酶原的活化靠从N- 断除去一个六肽 （Val-Asp-Asp-Asp-Asp-Lys）