微生物次级代谢与次级代谢产物
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一、次级代谢与次级代谢产物
次级代谢产物的骨架碳原子的数量和排列上的微 每种类型的次级代谢产物往往是一群化学结构非 小变化， 硫等元素的加入， 小变化，氧、氮、氯、硫等元素的加入，或在产物氧化 常相似的不同成分的混合物。 常相似的不同成分的混合物。 水平上的微小变化都可以导致产生各种各样的次级代谢 新霉素有 种 新霉素有4种 产物。 产物。 杆菌肽有 多种 杆菌肽有10多种 多粘菌素有 多种 多粘菌素有10多种 放线菌素有 多种 放线菌素有20多种
一、次级代谢与次级代谢产物
初级代谢与初级代谢的比较
初级代谢产物，如单糖或单糖衍生物、核苷酸、 初级代谢产物，如单糖或单糖衍生物、核苷酸、脂肪酸等单体 次级代谢产物一般对产生者自身的生命活动无明确功能， 次级代谢产物一般对产生者自身的生命活动无明确功能， 1、存在范围及产物类型不同 ，蛋白质、核酸、多糖、 不是 以及由它们组成的各种大分子聚合物， 以及由它们组成的各种大分子聚合物 蛋白质、核酸、多糖、 脂类等通常都是机体生存必不可少的物质， 脂类等通常都是机体生存必不可少的物质，只要在这些物质的 机体生长与繁殖所必需的物质， 机体生长与繁殖所必需的物质，也有人把超出生理需求的过量初级 2、对产生者自身的重要性不同 合成过程的某个环节上发生障碍，轻则引起生长停止、 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 代谢产物也看作是次级代谢产物。 代谢产物也看作是次级代谢产物。 致机体发生突变或死亡。 致机体发生突变或死亡。 次级代谢产物通常都分泌到胞外， 次级代谢产物通常都分泌到胞外 次级代谢产物对于产生者本身来说，，有些与机体的分化有一定的 次级代谢产物对于产生者本身来说，不是机体生存所必需的物质 对于产生者本身来说 即使在次级代谢的某个环节上发生障碍。 ，即使在次级代谢的某个环节上发生障碍。不会导致机体生长的 关系，并在同其它生物的生存竞争中起着重要的作用。 关系，并在同其它生物的生存竞争中起着重要的作用。 停止或死亡，至多只是影响机体合成某种次级代谢产物的能力。 停止或死亡，至多只是影响机体合成某种次级代谢产物的能力。 许多次级代谢产物通常对人类和国民经济的发展有重大影响。 许多次级代谢产物通常对人类和国民经济的发展有重大影响。
一、次级代谢与次级代谢产物
初级代谢与初级代谢的关系： 1、存在范围及产物类型不同 2、对产生者自身的重要性不同 3、同微生物生长过程的关系明显不同
初级代谢自始至终存在于一切生活的机体中，同机体的生长 过程呈平行关系； 次级代谢则是在机体生长的一定时期内（通常是微生物的对数生 长期末期或稳定期）产生的，它与机体的生长不呈平行关系，一 般可明显地表现为机体的生长期和次级代谢产物形成期二个不同 的时期。
6、某些机体内存在的二种既有联系又有区别的代谢类型
次级代谢只存在于某些生物（ 次级代谢只存在于某些生物（如植物和某些 微生物） 微生物）中，并且代谢途径和代谢产物因生物不 同而不同，就是同种生物也会由于培养条件不同 同而不同， 而产生不同的次级代谢产物。 而产生不同的次级代谢产物。
一、次级代谢与次级代谢产物
2.不同的微生物可产生不同的次级代谢产物 不同的微生物可产生不同的次级代谢产物
第五节
微生物次级代谢与次级代谢产物
初级代谢： 初级代谢
微生物从外界吸收各种营养物质， 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 分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动所 必需的物质和能量的过程，称为初级代谢。 必需的物质和能量的过程，称为初级代谢。 的物质和能量的过程
前体物和所需要的能量； 2、对产生者自身的重要性不同 初级代谢产物合成中的关键性中间体也是次级代谢产物合成中 3、同微生物生长过程的关系明显不同 的重要中间体物质。 而次级代谢则是初级代谢在特定条件下的继续与发展，避免初 4、对环境条件变化的敏感性或遗传稳定性上明显不同 级代谢过程中某种（或某些）中间体或产物过量积累对机体产 生的毒害作用。 5、相关酶的专一性不同
一、次级代谢与次级代谢产物
初级代谢与初级代谢的关系： 1、存在范围及产物类型不同 2、对产生者自身的重要性不同 3、同微生物生长过程的关系明显不同 4、对环境条件变化的敏感性或遗传稳定性上明显不同
初级代谢产物对环境条件的变化敏感性小（即遗传稳定性大）， 而次级代谢产物对环境条件变化很敏感，其产物的合成往往因环 境条件变化而停止。
一、次级代谢与次级代谢产物
初级代谢与初级代谢的关系： 1、存在范围及产物类型不同
另外，催化次级代谢产物合成的酶往往是一些诱导酶，它们是 2、对产生者自身的重要性不同 在产生菌对数生长末期或稳定生长期里，由于某种中间代谢产 3、同微生物生长过程的关系明显不同 物积累而诱导机体合成的一种能催化次级代谢产物合成的酶， 这些酶通常因环境条件变化而不能合成。 4、对环境条件变化的敏感性或遗传稳定性上明显不同
为抗生素、激素、生物碱、毒素及维生素等类型。 为抗生素、激素、生物碱、毒素及维生素等类型。
一、次级代谢与次级代谢产物
初级代谢与初级代谢的关系： 1、存在范围及产物类型不同 初级代谢系统、 初级代谢系统、代谢途径和初级代谢产物在各 类生物中基本相同。 类生物中基本相同。它是一类普遍存在于各类生物 中的一种基本代谢类型。 中的一种基本代谢类型。
5、相关酶的专一性不同
相对来说催化初级代谢产物合成的酶专一性强，催化次级代谢 产物合成的某些酶专一性不强，因此在某种次级代谢产物合成 的培养基中加入不同的前体物时，往往可以导致机体合成不同 类型的次级代谢产物，
一、次级代谢与次级代谢产物
初级代谢与初级代谢的关系： 1、存在范围及产物类型不同 初级代谢是次级代谢的基础，它可以为次级代谢产物合成提供
青霉合成青霉素 青霉合成青霉素 芽孢杆菌合成杆菌肽 芽孢杆菌合成杆菌肽 黑曲霉合成柠檬酸 黑曲霉合成柠檬酸
一、次级代谢与次级代谢产物
3. 相同的微生物在不同条件下产生不同的初级代谢产物 产黄青霉在在 在在Raulin中培养时可以合成青霉酸。但在 中培养时可以合成青霉酸。 产黄青霉在在 中培养时可以合成青霉酸 用于青霉菌的二种培养基： Czapek——Dox中培养则不产青霉酸。 中培养则不产青霉酸。 中培养则不产青霉酸 Raulin培养基： Penicillium urticae在含有 ×10-8M的锌离子的 在含有0.5× 的锌离子的Czapek——Dox培 在含有 的锌离子的 培 葡萄糖5%、酒石酸0.27%、酒石酸铵0.27%、磷酸氢二铵0.04% 、硫酸镁0.027%硫酸铵0.017%、硫酸锌0.005%、硫酸亚铁0.005% 养基里培养时合成的主要次级代谢产物是6-氨基水杨酸 氨基水杨酸， 养基里培养时合成的主要次级代谢产物是 氨基水杨酸，但在含 灰黄青霉在 灰黄青霉在Czapek——Dox培养基上培养时可以 培养基上培养时可以 Czapek——Dox培养基： 合成灰黄霉素， 合成灰黄霉素，在Raulin培养基上培养时则合成褐菌 培养基上培养时则合成褐菌 -6M的锌离子的 0.5×10 的锌离子的Czapek——Dox培养基里培养时不合成 氨 培养基里培养时不合成6-氨 × 的锌离子的 培养基里培养时不合成 葡萄糖5%、硝酸纳0.2%、磷酸氢二钾0.1%、氯化钾0.05%、硫酸 素（fulvic acid）。 ）。 镁0.05%、硫酸亚铁0.001% 基水杨酸，但可以合成大量的龙胆醇、甲基醌醇和棒曲霉素。 基水杨酸，但可以合成大量的龙胆醇、甲基醌醇和棒曲霉素。
一类与生物生存有关的、 一类与生物生存有关的、涉及到产能代谢和耗 能代谢的代谢类型，普遍存在于一切生物中。 能代谢的代谢类型，普遍存在于一切生物中。
第五节
微生物次级代谢与次级代谢产物
一、次级代谢与次级代谢产物
某些生物为了避免在初级代谢过程某种中 间产物积累所造成的不利作用而产生的一类有 利于生存的代谢类型。 利于生存的代谢类型。 通过次级代谢合成的产物通常称为次级代谢产物， 通过次级代谢合成的产物通常称为次级代谢产物，大 可以认为是某些生物在一定条件下通过突变 多是分子结构比较复杂的化合物。根据其作用， 多是分子结构比较复杂的化合物。根据其作用，可将其分 获得的一种适应生存的方式。 获得的一种适应生存的方式。
一、次级代谢与次级代谢产物
次级代谢产物的骨架碳原子的数量和排列上的微 每种类型的次级代谢产物往往是一群化学结构非 小变化， 硫等元素的加入， 小变化，氧、氮、氯、硫等元素的加入，或在产物氧化 常相似的不同成分的混合物。 常相似的不同成分的混合物。 水平上的微小变化都可以导致产生各种各样的次级代谢 新霉素有 种 新霉素有4种 产物。 产物。 杆菌肽有 多种 杆菌肽有10多种 多粘菌素有 多种 多粘菌素有10多种 放线菌素有 多种 放线菌素有20多种
一、次级代谢与次级代谢产物
初级代谢与初级代谢的比较
初级代谢产物，如单糖或单糖衍生物、核苷酸、 初级代谢产物，如单糖或单糖衍生物、核苷酸、脂肪酸等单体 次级代谢产物一般对产生者自身的生命活动无明确功能， 次级代谢产物一般对产生者自身的生命活动无明确功能， 1、存在范围及产物类型不同 ，蛋白质、核酸、多糖、 不是 以及由它们组成的各种大分子聚合物， 以及由它们组成的各种大分子聚合物 蛋白质、核酸、多糖、 脂类等通常都是机体生存必不可少的物质， 脂类等通常都是机体生存必不可少的物质，只要在这些物质的 机体生长与繁殖所必需的物质， 机体生长与繁殖所必需的物质，也有人把超出生理需求的过量初级 2、对产生者自身的重要性不同 合成过程的某个环节上发生障碍，轻则引起生长停止、 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 代谢产物也看作是次级代谢产物。 代谢产物也看作是次级代谢产物。 致机体发生突变或死亡。 致机体发生突变或死亡。 次级代谢产物通常都分泌到胞外， 次级代谢产物通常都分泌到胞外 次级代谢产物对于产生者本身来说，，有些与机体的分化有一定的 次级代谢产物对于产生者本身来说，不是机体生存所必需的物质 对于产生者本身来说 即使在次级代谢的某个环节上发生障碍。 ，即使在次级代谢的某个环节上发生障碍。不会导致机体生长的 关系，并在同其它生物的生存竞争中起着重要的作用。 关系，并在同其它生物的生存竞争中起着重要的作用。 停止或死亡，至多只是影响机体合成某种次级代谢产物的能力。 停止或死亡，至多只是影响机体合成某种次级代谢产物的能力。 许多次级代谢产物通常对人类和国民经济的发展有重大影响。 许多次级代谢产物通常对人类和国民经济的发展有重大影响。
一、次级代谢与次级代谢产物
初级代谢与初级代谢的关系： 1、存在范围及产物类型不同 2、对产生者自身的重要性不同 3、同微生物生长过程的关系明显不同
初级代谢自始至终存在于一切生活的机体中，同机体的生长 过程呈平行关系； 次级代谢则是在机体生长的一定时期内（通常是微生物的对数生 长期末期或稳定期）产生的，它与机体的生长不呈平行关系，一 般可明显地表现为机体的生长期和次级代谢产物形成期二个不同 的时期。
6、某些机体内存在的二种既有联系又有区别的代谢类型
次级代谢只存在于某些生物（ 次级代谢只存在于某些生物（如植物和某些 微生物） 微生物）中，并且代谢途径和代谢产物因生物不 同而不同，就是同种生物也会由于培养条件不同 同而不同， 而产生不同的次级代谢产物。 而产生不同的次级代谢产物。
一、次级代谢与次级代谢产物
2.不同的微生物可产生不同的次级代谢产物 不同的微生物可产生不同的次级代谢产物
第五节
微生物次级代谢与次级代谢产物
初级代谢： 初级代谢
微生物从外界吸收各种营养物质， 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 分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动所 必需的物质和能量的过程，称为初级代谢。 必需的物质和能量的过程，称为初级代谢。 的物质和能量的过程
前体物和所需要的能量； 2、对产生者自身的重要性不同 初级代谢产物合成中的关键性中间体也是次级代谢产物合成中 3、同微生物生长过程的关系明显不同 的重要中间体物质。 而次级代谢则是初级代谢在特定条件下的继续与发展，避免初 4、对环境条件变化的敏感性或遗传稳定性上明显不同 级代谢过程中某种（或某些）中间体或产物过量积累对机体产 生的毒害作用。 5、相关酶的专一性不同
一、次级代谢与次级代谢产物
初级代谢与初级代谢的关系： 1、存在范围及产物类型不同 2、对产生者自身的重要性不同 3、同微生物生长过程的关系明显不同 4、对环境条件变化的敏感性或遗传稳定性上明显不同
初级代谢产物对环境条件的变化敏感性小（即遗传稳定性大）， 而次级代谢产物对环境条件变化很敏感，其产物的合成往往因环 境条件变化而停止。
一、次级代谢与次级代谢产物
初级代谢与初级代谢的关系： 1、存在范围及产物类型不同
另外，催化次级代谢产物合成的酶往往是一些诱导酶，它们是 2、对产生者自身的重要性不同 在产生菌对数生长末期或稳定生长期里，由于某种中间代谢产 3、同微生物生长过程的关系明显不同 物积累而诱导机体合成的一种能催化次级代谢产物合成的酶， 这些酶通常因环境条件变化而不能合成。 4、对环境条件变化的敏感性或遗传稳定性上明显不同
为抗生素、激素、生物碱、毒素及维生素等类型。 为抗生素、激素、生物碱、毒素及维生素等类型。
一、次级代谢与次级代谢产物
初级代谢与初级代谢的关系： 1、存在范围及产物类型不同 初级代谢系统、 初级代谢系统、代谢途径和初级代谢产物在各 类生物中基本相同。 类生物中基本相同。它是一类普遍存在于各类生物 中的一种基本代谢类型。 中的一种基本代谢类型。
5、相关酶的专一性不同
相对来说催化初级代谢产物合成的酶专一性强，催化次级代谢 产物合成的某些酶专一性不强，因此在某种次级代谢产物合成 的培养基中加入不同的前体物时，往往可以导致机体合成不同 类型的次级代谢产物，
一、次级代谢与次级代谢产物
初级代谢与初级代谢的关系： 1、存在范围及产物类型不同 初级代谢是次级代谢的基础，它可以为次级代谢产物合成提供
青霉合成青霉素 青霉合成青霉素 芽孢杆菌合成杆菌肽 芽孢杆菌合成杆菌肽 黑曲霉合成柠檬酸 黑曲霉合成柠檬酸
一、次级代谢与次级代谢产物
3. 相同的微生物在不同条件下产生不同的初级代谢产物 产黄青霉在在 在在Raulin中培养时可以合成青霉酸。但在 中培养时可以合成青霉酸。 产黄青霉在在 中培养时可以合成青霉酸 用于青霉菌的二种培养基： Czapek——Dox中培养则不产青霉酸。 中培养则不产青霉酸。 中培养则不产青霉酸 Raulin培养基： Penicillium urticae在含有 ×10-8M的锌离子的 在含有0.5× 的锌离子的Czapek——Dox培 在含有 的锌离子的 培 葡萄糖5%、酒石酸0.27%、酒石酸铵0.27%、磷酸氢二铵0.04% 、硫酸镁0.027%硫酸铵0.017%、硫酸锌0.005%、硫酸亚铁0.005% 养基里培养时合成的主要次级代谢产物是6-氨基水杨酸 氨基水杨酸， 养基里培养时合成的主要次级代谢产物是 氨基水杨酸，但在含 灰黄青霉在 灰黄青霉在Czapek——Dox培养基上培养时可以 培养基上培养时可以 Czapek——Dox培养基： 合成灰黄霉素， 合成灰黄霉素，在Raulin培养基上培养时则合成褐菌 培养基上培养时则合成褐菌 -6M的锌离子的 0.5×10 的锌离子的Czapek——Dox培养基里培养时不合成 氨 培养基里培养时不合成6-氨 × 的锌离子的 培养基里培养时不合成 葡萄糖5%、硝酸纳0.2%、磷酸氢二钾0.1%、氯化钾0.05%、硫酸 素（fulvic acid）。 ）。 镁0.05%、硫酸亚铁0.001% 基水杨酸，但可以合成大量的龙胆醇、甲基醌醇和棒曲霉素。 基水杨酸，但可以合成大量的龙胆醇、甲基醌醇和棒曲霉素。
一类与生物生存有关的、 一类与生物生存有关的、涉及到产能代谢和耗 能代谢的代谢类型，普遍存在于一切生物中。 能代谢的代谢类型，普遍存在于一切生物中。
第五节
微生物次级代谢与次级代谢产物
一、次级代谢与次级代谢产物
某些生物为了避免在初级代谢过程某种中 间产物积累所造成的不利作用而产生的一类有 利于生存的代谢类型。 利于生存的代谢类型。 通过次级代谢合成的产物通常称为次级代谢产物， 通过次级代谢合成的产物通常称为次级代谢产物，大 可以认为是某些生物在一定条件下通过突变 多是分子结构比较复杂的化合物。根据其作用， 多是分子结构比较复杂的化合物。根据其作用，可将其分 获得的一种适应生存的方式。 获得的一种适应生存的方式。