次级代谢01
初级代谢与次级代谢
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
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
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）
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
真菌代谢产物
初级代谢产物与次级代谢产物一. 次级代谢与次级代谢产物一般将微生物与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。
次级代谢是相对于初级代谢而提出的一个概念。
一般认为，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。
有人把超出生理需求的过量初级代谢产物也看作是次级代谢产物。
次级代谢产物大多是分子构造比拟复杂的化合物。
根据其作用，可将其分为抗生素、激素、生物碱、毒素及维生素等类型。
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，比方糖降解过程中的乙酰CoA是合成四环素、红霉素的前体；次级代谢一般在菌体对数生长后期或稳定期间进展，但会受到环境条件的影响；某些催化次级代谢的酶的专一性不高；次级代谢产物的合成，因菌株不同而异，但与分类地位无关；质粒与次级代谢的关系密切，控制着多种抗生素的合成。
次级代谢不象初级代谢那样有明确的生理功能，因为次级代谢途径即使被阻断，也不会影响菌体生长繁殖。
次级代谢产物通常都是限定在某些特定微生物中生成，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，虽然对它们本身可能是重要的。
关于次级代谢的生理功能，目前尚无一致的看法。
二微生物初级代谢与次级代谢的比拟1、概念不同在微生物的新陈代谢中，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。
而次级代谢是相对于初级代谢而提出的一个概念。
一般认为，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，合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质的过程。
2、产物不同初级代谢的产物，即为初级代谢产物。
如单糖或单糖衍生物、核苷酸、维生素、氨基酸、脂肪酸等单体以及由它们组成的各种大分子聚合物，如蛋白质、核酸、多糖、脂质等生命必需物质。
《微生物次级代谢》课件
转录后水平调控
通过控制mRNA的稳定性 、翻译效率和翻译后修饰 来影响次级代谢基因的表 达。
表观遗传调控
通过DNA甲基化、组蛋白 乙酰化等修饰来影响次级 代谢基因的表达。
酶活性调控
酶的合成与降解
通过调节酶的合成和降解来控制次级代谢产物的生成。
次级代谢产物的生物利用与开发
次级代谢产物在医药领域的应 用：如抗生素、激素、抗肿瘤
药物等。
次级代谢产物在工业领域的应 用：如生物塑料、生物燃料、 生物催化剂等。
次级代谢产物在农业领域的应 用：如植物生长调节剂、杀虫
剂、除草剂等。
次级代谢产物的开发前景：随 着生物技术的不断发展，次级 代谢产物在未来的应用前景将 更加广泛。
细胞密度与次级代谢
在达到一定细胞密度后，次级代谢产物开始生成，并 随着细胞密度的增加而增加。
04
次级代谢在生物工程中的应用
次级代谢产物的分离纯化
分离纯化方法
利用物理、化学和生物学方法，从微生物发酵液 中分离纯化次级代谢产物。
技术手段
采用色谱技术、沉淀法、结晶法等手段进行分离 纯化。
注意事项
需注意避免产物的降解和损失，提高产物的纯度 和收率。
05
次级代谢的研究进展与展望
次级代谢产物的发现与鉴定
次级代谢产物的发现
通过基因组学、转录组学和代谢组学技术，发现新的次级代 谢产物。
次级代谢产物的鉴定
利用色谱技术、光谱技术和质谱技术等手段，对次级代谢产 物进行分离、纯化和鉴定。
次级代谢的生物合成机制研究
生物合成途径
研究次级代谢产物的生物合成途径， 包括起始、延伸和终止等步骤。
初级代谢产物和次级代谢产物之间的异同点
初级代谢产物和次级代谢产物是生物体内的两种代谢产物，它们在生物体内起着不同的生理功能和作用。
初级代谢产物是生物体必需的，参与维持生命活动和生长发育，例如葡萄糖、脂肪酸、氨基酸等；而次级代谢产物则是在维持生命活动以外的生理条件下产生的，它们对生物体的生长发育并不必需，但在抗病防御、交配吸引、授粉引诱等方面发挥着重要作用。
初级代谢产物和次级代谢产物之间有一定的异同点，本文将从几个方面进行分析。
1.来源和产生方式初级代谢产物主要是通过生物体内的基础代谢途径产生的，包括糖酵解、脂肪酸合成、蛋白质合成等。
而次级代谢产物则是在生物体内的特定生理条件下产生的，包括光照、温度、湿度、营养等因素的影响。
它们通常是由某些特定的细胞或组织合成的，例如植物体内的根、茎、叶等部位。
2.化学成分和结构初级代谢产物通常是生物体内的基本物质，其化学成分和结构比较简单，主要是碳水化合物、蛋白质、脂类等。
而次级代谢产物则是生物体内的次生代谢产物，化学成分和结构比较复杂，包括生物碱、黄酮类、多酚类、激素等。
它们在生物体内具有特定的生物活性，有些具有明显的药理作用。
3.生理功能和作用初级代谢产物参与维持生物体的生命活动和生长发育，是生物体正常生理活动所必需的物质。
它们提供能量，维持细胞的结构和功能，参与新陈代谢等。
而次级代谢产物在生物体内并不必需，但在对抗外界环境胁迫、抵抗病原微生物、诱导交配等方面发挥着重要作用。
它们具有抗氧化、抗菌、抗炎、抗肿瘤等生物活性。
4.调控和代谢途径初级代谢产物的合成和代谢受到生物体内基因调控和内环境的影响，其代谢途径相对固定。
而次级代谢产物的合成和代谢受到多种因素的影响，包括基因调控、外界环境、内环境等。
次级代谢产物的合成和代谢途径相对灵活多变。
初级代谢产物和次级代谢产物在来源和产生方式、化学成分和结构、生理功能和作用、调控和代谢途径等方面存在一定的异同点。
它们在生物体内起着不同的生理功能和作用，对维持生命活动和生长发育具有重要意义。
微生物初级代谢与次级代谢的关系
议微生物初级代谢与次级代谢的关系摘要：微生物的代谢，指微生物在存活期间的代谢活动。
微生物在代谢过程中，会产生多种多样的代谢产物。
根据代谢产物与微生物生长繁殖的关系，可以分为初级代谢产物和次级代谢产物两类。
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。
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地进行着，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。
次级代谢产物是指微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该微生物无明显生理功能，或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质，如抗生素。
毒素、激素、色素等。
不同种类的微生物所产生的次级代谢产物不相同，它们可能积累在细胞内，也可能排到外环境中。
其中，抗生素是一类具有特异性抑菌和杀菌作用的有机化合物，种类很多关键词：微生物初次级代谢初次级代谢产物一、初级代谢与初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。
次级代谢产物的生物合成与调节
氯霉素，利福霉素等
怎样解除这种分解代谢物调整？
六、能荷调整（磷酸盐旳调整）
↓*2
八氢番茄红素
↓
六氢番茄红素
↓
ζ—胡萝卜素
↓
链孢红素
↓
番茄红素
↙
↘
γ—胡萝卜素
δ—胡萝卜素
↓
↓
海胆酮 ←─β—胡萝卜素
α—胡萝卜素
↓
Байду номын сангаас
↓
↓
角黄素
β—隐黄质
叶黄素
↓
↓
虾青素
玉米黄素
↓↑
环氧玉米黄素 → 辣椒红素
↓↑
紫黄素
→ 辣椒玉红素
↓
新黄素
类胡萝卜素旳生物合成途径
•次级代谢酶旳专一性低
相对来说催化初级代谢产物合成旳酶专一性强，催化 次级代谢产物合成旳某些酶专一性不强，所以在某种 次级代谢产物合成旳培养基中加入不同旳前体物时， 往往能够造成机体合成不同类型旳次级代谢产物。
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七、细胞膜透性旳调整
外界物质旳吸收或代谢产物旳分泌都需经细胞 膜旳运送，如发生障碍，则胞内合成代谢物不 能分泌出来，影响发酵产物收获，或胞外营养 物不能进入胞内，也影响产物合成，产量下降。
在青霉素发酵中，产生菌细胞膜输入硫化物能 力旳大小影响青霉素发酵单位旳高下。假如输 入硫化物能力增长，硫源供给允足，合成青霉 素旳量就增多。
（1）筛选营养缺陷型回复突变株
初级代谢和次级代谢的概念及关系
初级代谢和次级代谢的概念及关系而说到次级代谢，这可就有趣了，嘿嘿。
次级代谢可以说是植物的“调皮捣蛋鬼”，它们并不是为了生存而进行的代谢，更多的是为了应对外界的挑战，简直就是植物的防身秘籍。
想象一下，植物就像是一个忍者，遇到敌人就用上各种绝招，像是毒素、香味、色素啥的，来保护自己或者吸引小动物来帮助传粉。
这时候，植物不仅是要吃饱，还要打扮得漂漂亮亮，展现出自己的风采。
就像你出门前要化妆一样，这可是相当重要的步骤。
次级代谢物的存在让植物在这个竞争激烈的“丛林”中生存下来，有了这些“武器”，它们就能抵御病虫害，吸引小动物来当“快递员”，传播自己的种子，真是聪明得不得了。
说到这里，你可能会问，这两者之间的关系又是啥呢？其实啊，初级代谢和次级代谢就像是一对好搭档，有点儿像你和你的好朋友，一个负责打基础，一个负责搞笑、增添色彩。
没有初级代谢，次级代谢就没得谈，毕竟你得有充足的能量和营养，才能有余力去搞那些花里胡哨的东西。
次级代谢的某些产物其实也跟初级代谢有着千丝万缕的联系。
比如，次级代谢物常常是初级代谢产物经过一番“魔改”之后的产物，简直就像是将普通的土豆变成了美味的薯条，经过一番加工，焕然一新。
还有呢，植物的初级代谢和次级代谢不仅仅是为了生存和繁衍，它们还在生态系统中扮演着重要的角色。
你想想，植物通过初级代谢生产的氧气是多么重要，像是给整个地球送来了清新的空气。
而次级代谢的产物，比如那些美丽的花香和果香，又能吸引昆虫、鸟类等小伙伴，大家互相帮助，形成一个有趣的生态圈。
就像是一个大家庭，人人都在忙碌，互相帮助，和谐共处。
没有这两位大咖的合作，生态系统可能就会变得乱七八糟，缺少生机。
说到初级代谢和次级代谢就像是大自然的两个舞者，各自跳着自己的舞，互相辉映，形成了一幅美丽的画面。
在这个充满竞争的世界里，植物的智慧和适应能力让人感到惊叹，真是活生生的生存哲学！所以，下次你在公园散步，看到那些枝繁叶茂的植物，记得要对它们竖个大拇指，它们的努力可不简单，初级代谢和次级代谢在背后默默支持，真是双剑合璧，无敌于天下！。
微生物次级代谢讲解
次级代谢物生物合成步骤： ① 养分摄入细胞内； ② 通过中枢代谢途径养分转化为中间体； ③ 次级代谢物前体的生物合成；
中间体 ：对初级代谢而言； 前体： 对次级代谢而言； 有时二者是同一物质，有时前体在中间体的基础(jīchǔ)上结构略 有改变。
④ 如有必要，改变其中的一些中间体； ⑤ 前体进入次级代谢物生物合成的专有途径； ⑥ 次级代谢的主要骨架形成后，作最后的修饰，成为产物。
Rose的定义（1979）： 前体(precursor)是在细胞内生成的，或由培养基 提供的，能被代谢形成某种终产物的物质。 Stanbury等的定义(1984)： 前体指加入到某一培养基中的一些化学物质被直接 结合到所需产物中。
精品资料
前体现代定义： 指加入到发酵培养基中的某些化合物，它能被微
生物直接结合到产物分子(fēnzǐ)中去，而自身的结 构无多大变化，且具有促进产物合成的作用。
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（一）微生物次级(cì jí)代谢的特 性
①一般不在生长期产生，而在生长后期(hòuqī)形 成
抗生素晚合成的原因之一可能是避免生长受其自身产 物的抑制； 次级代谢产物的合成过程一般是在培养 基中缺乏某种营养物质，菌体生长受到限制时才启动 的。
精品资料
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②种类繁多(fánduō)，结构特殊，含不常见的化学键：
66化学结构乳链球菌素的化学结构ileileddhbalasalaleudhaabusalalysglyproglyabusalaglymetleualaasnmetlysalaabuhisalaabusholysddhavalhisileseralasabuaminobutyricaciddhadehydroalaninedhbdehydrobutyrine乳链球菌素乳链球菌素n乳链球菌素能有效地抑制引起食品腐败的许多革兰阳乳链球菌素能有效地抑制引起食品腐败的许多革兰阳性菌如肉毒梭菌金黄色葡萄球菌溶血链球菌和性菌如肉毒梭菌金黄色葡萄球菌溶血链球菌和利斯特菌的生长和繁殖尤其对产生孢子的革兰阳利斯特菌的生长和繁殖尤其对产生孢子的革兰阳性菌如枯草芽孢杆菌和嗜热脂肪芽孢杆菌等有很性菌如枯草芽孢杆菌和嗜热脂肪芽孢杆菌等有很强的抑制作用
次级代谢的名词解释
次级代谢的名词解释次级代谢是细胞内的一种重要生物化学过程，它在植物、动物和微生物中起着关键的调控作用。
与其相对的是原生代谢，次级代谢不是生物体维持基本生理功能所必需的，而是在适应环境、应对压力和调节生物体生长发育的过程中扮演重要角色。
要理解次级代谢，首先需要了解原生代谢的概念。
原生代谢是生物体进行生存所必需的基本化学反应集合，包括能量的产生、物质的转化和合成等过程。
原生代谢通常以细胞内的代谢途径为基础，例如糖酵解、氧化磷酸化和脂肪酸合成等。
这些过程通常是高度保守且高效的，以确保生物体的正常运行。
与原生代谢相比，次级代谢是一种相对来说更为特异和多样化的代谢反应。
它不参与生理过程，而是产生一系列具有特定生物学活性的化合物，如激素、抗生素、生物碱等。
这些次级代谢产物在植物中可以帮助抵御外部环境的挑战，例如抗菌、抗虫和抗逆境。
在动物中，次级代谢产物则可能具有药物活性、防御性和色彩吸引力等特征。
次级代谢的调控非常复杂，受到多种因素的影响。
首先，生物体的遗传背景在次级代谢中扮演重要角色。
不同物种、不同种群和不同个体之间的遗传差异可能导致次级代谢产物的量和种类不同。
其次，环境信号对次级代谢也产生重要影响。
光照、温度、湿度、营养等环境条件的变化都可能引起次级代谢途径的激活或抑制。
此外，噪声、化学物质和天然或人工模拟的压力等外部刺激也会改变次级代谢。
次级代谢的产物常常具有显著的药物活性，引起了人们的广泛关注。
例如，青霉素是一种由青霉属真菌产生的抗生素，对许多细菌具有强大的杀菌作用。
阿托伐他汀是一种用于降低血液中胆固醇水平的药物，其来源于真菌属中的一种次级代谢产物。
此外，许多植物次级代谢产物也被用于中药制剂，如黄酮类、生物碱类和三萜类物质。
这些药物不仅可以治疗疾病，还可以成为新药研发的重要来源和靶点。
虽然次级代谢的机制和调控仍然不完全清晰，但研究人员正不断努力解开这个谜团。
分子生物学、代谢组学、基因组学和遗传工程等技术的发展为次级代谢研究提供了新的工具和视角。
第四节微生物的次级代谢
第三章发酵生物化学基础第一节糖的微生物代谢（自学）第二节脂类和脂肪酸的微生物代谢（自学）第三节氨基酸和核酸的微生物代谢（自学）第四节微生物的次级代谢从前面的章节中，我们了解了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，产生出维持生命活动的物质和能量的初级代谢过程。
此外，微生物还能进行次级代谢。
本节将概述次级代谢的概念及其类型。
介绍几个有代表性的次级代谢产物的生物合成途了解次级代谢的特点。
简要介绍当前流行的有关次级代谢的生理功能的学说。
一、次级代谢的概念及类型（一）次级代谢的概念次级代谢的概念是1958年由植物学家Rohland首先提出来的。
他把值物产生的与植物生长发育无关的某些特有的物质称为次级代谢物质，合成和利用它们的途径即为次级代谢。
1960年微生物学家Bu’Lock把这一概念引入微生物学领域。
次级代谢并没有一个十分严格的定义，它是相对于初级代谢而提出的—个概念，主要是指次级代谢产物的合成。
它具有许多特点，根据这些特点可以认为次级代谢是指：微生物在一定的生长时期(一般是稳定生长期)，以初级代谢产物为前体，合成一些对微生物的生命活动没有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。
另外，也有把初级代谢产物的非生理量的积累，看成是次级代谢产物，例如微生物发酵产生的维生素、柠檬酸、谷氨酸等。
（二）次级代谢产物的类型次级代谢产物种类繁多，如何区分类型尚无统一标准。
有的研究者按照次级代谢产物的产生菌不同来区分；有的根据次级代谢产物的结构或作用来区分；有的则根据次级代谢产物合成途径来区分。
现简介如下：1，根据产物合成途径区分类型根据产物合成途径可以分为五种类型。
（1）与糖代谢有关的类型以糖或糖代谢产物为前体合成次级代谢产物有三种情况：（A ）直接由葡萄糖合成次级代谢产物。
例如，曲霉属(Aspergillus)产生的曲酸、蛤蟆菌(Amanitamuscarina)产生的蕈毒碱，放线菌产生的链霉素以及大环内酯抗生素中的糖苷等。
次级代谢01
Streptomyces coelicolor colonies, c. 1 cm x 1 cm. The wild-type colonies are covered with grey aerial mycelium and spores; the reddish mutant colonies are not forming aerial mycelium. The red mycelium colour and the dark background is from the antibiotics produced by Streptomyces coelicolor (John Innes Centre, Photography Department).
次级代谢方面的差错对细胞的生长无关紧要， 改变后的代谢产物有些还保留生物活性。
微生物次级代谢
有人认为，次级代谢产物之所以种类 繁多，就是因为酶的底物特异性不 高所致。
他们把次级代谢过程又称为多向代谢 作用(pleometabolism)。
微生物次级代谢的特征
• 次级代谢产物一般不在产生菌的生长期产生， 而在随后的生产期形成。
表4-4 可作为次级代谢物的前体的一些中间体
由芳香中间体合成的抗生素和其它次级代谢物
次级代谢调节
抗生素的生源学(Biogenesis)
生源学又称为生物发生学，是指一些天 然物质，包括有生命的物质为什么会发 生，存在的学问，它对宿主，环境有何 作用？抗生素生源学研究一些微生物为 什么会产生这类对其它微生物，甚至对 其自身有害的物质, 其功能是什么？在这 方面的了解将有助于解释抗生素的形成 机制和控制其生产。
• 种类繁多，含有不寻常的化学键，如氨基糖、 苯醌、香豆素、环氧化合物、麦角生物碱、 吲哚衍生物、吩嗪、吡咯、喹啉、萜烯、四 环类抗生素等。
微生物次级代谢与次级代谢产物
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初、级存代在谢范是围次级及代产谢物的类基型础不，它同可以为次级代谢产物合成提供 2前、体对物产和生所者需要自的身能的量重；要性不同
合代成谢过产程物的也某看个作环是节次上级发代生谢障产碍物，。轻则引起生长停止、重则导 致机体发生突变或死亡。 次级次代级谢代产谢物产对物于通产常生都者分本泌身来到说胞，外不，是有机些体与生机存体所的必分需化的有物一质定的
，关即系使，在并次在级同代其谢它的生某物个的环生节存上竞发争生中障起碍着。重不要会 的导作致用机。体生长的 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。
基镁水0杨.05酸%，、但硫可酸以亚合铁成0.0大01量%的龙胆醇、甲基醌醇和棒曲霉素。
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 小常变相化似，的氧不、同氮成、分氯的、混硫合等物元。素的加入，或在产物氧化
水平上的微小新变霉化素都有可4以种导致产生各种各样的次级代谢
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、代谢途径和初级代谢产物在各
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。
次级代谢只存在于某些生物（如植物和某些 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 而产生不同的次级代谢产物。
微生物次级代谢及其调节
转录因子是能够结合DNA并调控基因转录的蛋白质，它们对次级代谢产物的合成起着重要的调控作用 。
翻译后水平调节
酶的磷酸化与去磷酸化
某些酶的活性可以通过磷酸化或去磷 酸化进行调节，从而影响次级代谢产 物的合成。
蛋白质相互作用
蛋白质之间的相互作用可以影响酶的 活性和稳定性，进而调节次级代谢产 物的合成。
基因敲除和互补实验
基因敲除
通过基因工程技术将特定基因从微生物染色体中删除，观察其表型变化，以确 定该基因在次级代谢中的作用。
互补实验
将已敲除的基因通过同源重组技术恢复，观察表型变化，以验证基因敲除的正 确性。
异源表达
将微生物的次级代谢相关基因克隆到宿主菌中，通过异源表 达来研究基因的功能和产物性质。
微生物在次级代谢过程中，基因的突变和重组是常见的调节方式。这些变化可以影响代谢产物的合成途径和产量。
基因沉默与去沉默
某些基因在特定条件下会被沉默，而在其他条件下会被激活。这种调节方式有助于微生物在特定环境下合成所需 的次级代谢产物。
转录水平调节
调节性RNA
某些RNA分子可以与靶基因结合，影响其转录效率和稳定性，从而调节次级代谢产物的合成。
这些化合物通常在微生物生长的稳定 期大量积累，不直接参与微生物的生 长繁殖过程，但对微生物的生存和适 应环境具有重要意义。
次级代谢产物的分类
根据化学结构
可以分为氨基酸类、多肽类、蛋白质 类、核酸碱基类、糖类、脂类、色素 类等。
根据功能
可以分为抗生素类、激素类、生物碱 类、毒素类等。
次级代谢产物的主要生物活性
微生物次级代谢及其 调节
目录
• 微生物次级代谢产物概述 • 次级代谢的生物合成途径 • 次级代谢的调节机制 • 次级代谢产物的应用 • 次级代谢的研究方法 • 次级代谢的未来展望
次级代谢名词解释
次级代谢名词解释次级代谢(secondary metabolism)，与初级代谢(primary metabolism)相对。
其产物包括抗生素和色素等。
初级代谢为许多生物都具有的生物化学反应，例如能量代谢及氨基酸、蛋白质、核酸的合成等。
次级代谢为只在一定范围内进行的，生物的特异的代谢。
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(terpenoid)、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。
次级代谢是在一定的生长时期(一般是稳定生长期)，微生物以初级代谢产物为前体合成的对微生物本身的生命活动没有明确功能的物质的过程。
扩展资料：初级代谢产物：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。
初级代谢物和次级代谢物
初级代谢物和次级代谢物一、初级代谢物初级代谢物是指生物体在正常代谢过程中产生的基础化合物，它们是维持生命活动所必需的物质。
初级代谢物包括碳水化合物、脂类、蛋白质和核酸等。
这些物质在生物体内通过新陈代谢的过程不断合成、分解和转化。
1. 碳水化合物碳水化合物是生物体最主要的能量来源，它们在细胞内被分解为葡萄糖，并通过细胞呼吸过程产生能量。
葡萄糖是初级代谢物中最重要的一种，它不仅提供能量，还参与多种生物化学反应。
此外，还有一些其他的碳水化合物，如果糖、半乳糖等，在人体中也起着重要的生理作用。
2. 脂类脂类是初级代谢物中的另一类重要物质，它们包括脂肪酸、甘油和甘油酯等。
脂类在生物体内主要用作能量储存和保护器官的结构材料。
脂肪酸是构成细胞膜的重要组成部分，同时也是合成其他生物活性物质的前体。
甘油和甘油酯则是脂肪酸的结合形式，它们在脂肪组织中以三酯的形式储存能量。
3. 蛋白质蛋白质是生物体中的重要组成部分，它们参与了几乎所有的生命过程。
蛋白质由氨基酸组成，是初级代谢物中最复杂的一类。
蛋白质不仅是细胞结构的主要组成部分，还参与了酶催化、免疫反应、激素调节等多种生物过程。
此外，蛋白质还可以提供能量，但相比碳水化合物和脂类，其能量产量较低。
4. 核酸核酸是生物体中的遗传物质，包括DNA和RNA。
它们是初级代谢物中的核心成分，承载了生物体的遗传信息。
DNA是细胞遗传信息的存储介质，而RNA则在蛋白质合成中起着重要的作用。
通过核酸的复制和转录，生物体能够传递遗传信息，并进行基因表达和调控。
二、次级代谢物次级代谢物是指在特定条件下生物体产生的化合物，它们不是生命活动的必需物质，但在生物体中具有重要的生理活性。
次级代谢物主要由植物和微生物产生，包括生物碱、黄酮类、倍半萜类、酚类等。
这些物质在保护植物免受外界环境的伤害、抵抗病原微生物、吸引传粉媒介等方面发挥着重要的作用。
1. 生物碱生物碱是一类含氮的次级代谢物，广泛存在于植物中。
次级代谢产物全
第五节：次生代谢的生物 技术应用
花卉育种。植物花的颜色与类黄酮有关。
作物形状改良。利用基因工程改变植物的次
生代谢，可使植物合成新的植物抗毒素，以增 加抗病能力，或抑制某些性状，以提高产品品 质。 用植物的细胞工程与基因工程。我国的人参、 紫草等植物的细胞大规模培养获得成功。
小结
尽管植物体中糖类、脂类、核酸和蛋白质等初 生产物的合成和代谢很复杂，但详细分析，光 合作用是形成糖类的基础，呼吸作用中间产物 是各种代谢的中心。由糖类等初生产物衍生出 来的物质，成为次生产物。次生产物一般不再 参加代谢，主要具有防御天敌的作用，亦是人 类所需的药物和工业原料。
初级代谢与次级代谢
初级代谢：是许多生物都具有的生物化学反应，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） 称为初级代谢产物是维持生 物生命活动和营养的必需物质。
次级代谢：次级代谢是在一定的生长时期（一般是稳定生
长期），生物以初级代谢产物为前体合成的对生物本身的
第二节
萜类
萜类（terpene ）是以异戊二烯 为单位组成的。
有单贴、倍半萜、双贴、三萜、 四萜和 多萜之分。
桂叶烯（单萜）
棉酚（倍半萜二聚物）
萜类的生物合成
萜类的生物合成有两条途径：甲羟戊酸途径和 甲基赤藓醇磷酸途径，两者都形成异戊烯焦磷
酸（IPP），然后进一步合成萜类，所以IPP
亦称为“活跃异戊二烯”。
第四节：次级含氮化合物
植物次生代谢产物中有许多是含氮的， 大多数含氮次生产物是从普通的氨基酸 合成的。这里，着重介绍植物含氮次生 代谢产物中的生物碱和含氰苷等，它 们都具有防御功能。
代谢次级
已知有许多次级代谢产物，如麦角生物碱、 头孢菌素C、螺旋霉素、紫色杆菌素、嘌呤霉素、 吲哚霉素、丝裂霉素、杆菌肽、新生霉素、放线 菌素和香豆素等的生物合成都受到葡萄糖的阻遏， 因而在这些产物的发酵过程中常采用其他碳源。
3
氮代谢物的调节
许多次级代谢产物的生物合成同样受到氮分 解产物的影响。对不同氮源的研究发现，黄豆饼 粉等利用较慢的氮源，可以防止和减弱氮代谢物 的阻遏作用，有利于次级代谢产物的合成；而以 无机氮或简单的有机氮等容易利用的氮作为氮源 （铵盐、硝酸盐、某些氨基酸）时，能促进菌体 的生长，却不利于次级代谢产物的合成。 例如，易利用的铵盐有利于灰色链霉菌迅速生长， 但对链霉素合成则是最差的氮源。
G
乙酰 CoＡ
丙二酰 CoA
脂肪酸（初级）
四环素或其他抗生素（次级）
2.从遗传方面分析： 初级产物和次级产物同样都受到核内DNA的调节 控制的。 所不同的是次级代谢产物还受到“与初级代谢产 物合成无关的遗传物质”的控制，即受核内遗传物质 （染色体遗传物质）和核外遗传物质（质粒）的控制。 有一部分代谢产物的形成，取决于由质粒信息产生的 酶所控制的代谢途径，这类物质称为质粒产物。由于 这类物质的形成直接或间接受质粒遗传物质的控制,因 而产生了质粒遗传的观点。当然也有只由染色体DNA 控制的抗生素。 因此，两者在遗传上既有相同的部分，又有不同 的部分。
ATP的调节作用 ① 能量供应不足是启动寡聚酮化合物合成的关键因素。如在金 霉素合成期高产菌株胞内ATP浓度比低产菌株的低许多； ② ATP浓度的降低与ATP-二磷酸酯酶活性的增加有关； ③ ATP对初级代谢产物的某些酶，如柠檬酸合成酶与PEP 羧 化酶的活性有变构抑制作用。低浓度的ATP促进PEP羧化形 成草酰乙酸，并由此生成丙二酰CoA； ④ 金霉素的高产菌株的腺苷酸的合成能力低，故其能量代谢 活性较低。
初级代谢产物和次级代谢产物区别
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。
通过初级代谢，能使营养物转化为结构物质、具生理活性物质或为生长提供能量，因此初级代谢产物，通常都是机体生存必不可少的物质，只要在这些物质的合成过程的某个环节上发生障碍，轻则引起生长停止，重则导致机体发生突变或死亡，是一种基本代谢类型。
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。
指生物特别是微生物在正常生长或培养过程中，通过新陈代谢产生的基本的、关键的中间代谢或最终代谢产物，例如糖酵解中的丙酮酸、乳酸、乙醇，三羧酸循环中的α-酮戊二酸、富马酸、草酰乙酸、柠檬酸以及与此循环相关的衍生产物，如谷氨酸、丙氨酸、苹果酸及丁烯二酸等氨基酸和有机酸等均属初级代谢产物。
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。
2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,大多是分子结构比较复杂的化合物.根据其作用,可将其分为抗生素,激素,生物碱,毒素等类型.初级代谢产物的合成在微生物生长中一直进行着，次级代谢产物是在稳定期开始产生的。
初级代谢产物与次级代谢产物异同1概念不同在微生物的新陈代谢中，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，称为初级代谢而次级代谢是相对于初级代谢而提出的一个概念。
一般认为，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，合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质的过程2产物不同初级代谢的产物，即为初级代谢产物。
如单糖或单糖衍生物、核苷酸、维生素、氨基酸、脂肪酸等单体以及由它们组成的各种大分子聚合物，如蛋白质、核酸、多糖、脂质等生命必需物质。
微生物次级代谢的特征
微生物次级代谢的特征《微生物次级代谢的奇妙世界》嘿，朋友们！今天咱来聊聊微生物次级代谢那些事儿。
微生物啊，那可真是一群神奇的小家伙。
它们的次级代谢，就像是一场奇妙的魔法表演。
你想想看，这些小小的微生物，在它们的世界里悄悄地进行着各种化学反应。
它们生产出的那些次级代谢产物，有的能给我们带来好处，有的呢，又让我们又爱又恨。
比如说抗生素吧，这可是微生物次级代谢的一个大明星呢！它就像是微生物派出的小战士，能帮我们对抗那些让我们生病的坏家伙。
没有它，我们人类不知道要多受多少罪呢。
还有那些毒素，哎呀呀，这可就是不那么友好的了。
就像有些调皮的孩子，时不时地出来捣乱一下，给我们制造些麻烦。
微生物次级代谢的过程也特别有趣。
它们就像是一群勤劳的小工匠，默默地在自己的小天地里忙碌着。
它们用各种原料，通过奇妙的化学反应，制造出各种不同的产物。
而且啊，这些微生物次级代谢还特别有个性。
不同的微生物能产生不同的次级代谢产物，就像每个人都有自己独特的性格一样。
有些微生物擅长生产这种，有些则擅长生产那种。
你知道吗？有时候微生物次级代谢还会给我们带来惊喜呢！科学家们在研究微生物的时候，经常会发现一些新的次级代谢产物，这些新发现可能会给我们的生活带来巨大的改变。
就像有一次，科学家们偶然发现了一种微生物产生的次级代谢产物，经过研究发现，它居然可以用来治疗一种很难治的疾病。
这可真是让人又惊又喜啊！微生物次级代谢的影响可不仅仅局限在医学领域哦。
在农业、食品等领域也都有着重要的作用呢。
在农业方面，一些微生物次级代谢产物可以帮助农作物更好地生长，提高产量和质量。
在食品方面，有些微生物次级代谢产物可以让食品更加美味，或者延长食品的保质期。
总之，微生物次级代谢是一个充满了神奇和惊喜的领域。
它们小小的身体里蕴含着大大的能量和秘密。
我们要不断地去探索和发现，让这些微生物次级代谢为我们人类的生活带来更多的好处和便利。
微生物次级代谢，真是一个值得我们好好去研究和了解的奇妙世界啊！。
次级代谢的调节控制方式
九、金属离子和溶解氧的调节
溶解氧是一个调节次级代谢产物生物合成的重要因素。 例如：在利用无细胞体系由青霉素N进行头孢菌素合成时，随着氧分压的增大， 头孢霉素的合成被促进，同时加入KCN或降低搅拌速度合成量则减少。
对微小链霉菌生物合成手霉素和灰黄链霉菌生物合成的研究发现，在用富含空气 培养的条件下，着两种次级代谢产物和生物合成都被抑制，且发酵液中次级代谢 物各有关组分的比例在氧浓度增加的条件下被改变。
五、ATP调节
能荷调节：能荷——指细胞中ATP、ADP、AMP系统中可为代谢反应供能的 高能磷酸键的量度。能荷调节——指细胞通过改变ATP、ADP、AMP三者比 例来调节其代谢活动，也称腺苷酸调节。能荷不仅调节形成ATP的分解代谢 酶类（如磷酸果糖激酶、异柠檬酸脱氢酶、柠檬酸合成酶等）的活性，也调 节利用ATP的生物合成酶类（如柠檬酸裂解酶、磷酸核糖焦磷酸合成酶等） 的活性。
三、氮代谢物的调节
氮源分解调节是类似于碳源分解调节一类 的分解阻遏方式。它主要指含氮底物的酶 (如蛋白酶、硝酸还原酶、酰胺酶、组氨酸 酶和脲酶)的合成受快速利用的氮源，尤其 是氨的阻遏。
四、磷酸盐的调节
磷酸盐不仅是菌体生长的主要限制性营养成 分，还是调节抗生素生物合成的重要参数。已发 现过量磷酸盐对四环类、氨基糖苷类和多烯大环 内酯类等32种抗生素的生物合成产生阻抑作用。 所以，在工业生产中，磷酸盐常常被控制在适合 菌体生长的浓度以下，即所谓的亚适量。
七、反馈调节
第二种方式：在抗生素生物合成途径中，初级代谢的终产物作为前体合成次生产物。 由于这些终产物是受初级代谢反馈调节的，因而也必然影响到后面的抗生素的合成， 外源前体也将导致反馈调节。 例如缬氨酸对青霉素生物合成的反馈调节。在青霉素生物合成途径中，α—氨基己 二酸是必不可少的前体物质。α—氨基己二酸的初级代谢的终产物是赖氨酸，分支 的次级代谢产物是青霉素。所以。α—氨基己二酸是青霉素和赖氨酸生物合成中的 共同中间体。
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Life cycle of a Streptomyces sp. An idealised diagram summarising the life cycle of S. coelicolor adapted from Chater and Merrick (1979).
扫描电镜下链霉菌形态
Streptomyces coelicolor colony
Steptomyces mycelium
链霉菌的一般形态与结构
Images of Streptomyces coelicolor
The life cycle of Streptomyces coelicolor. From a single spore a vegetative mycelium germinates, this is followed by aerial growth with the production of aerial hyphae. These hyphae in turn will undergo synchronous seperattion to produce unigenomic spore compartments, which will disperse and thus commence a new cycle
次级代谢方面的差错对细胞的生长无关紧要， 改变后的代谢产物有些还保留生物活性。
微生物次级代谢
有人认为，次级代谢产物之所以种类 繁多，就是因为酶的底物特异性不 高所致。
他们把次级代谢过程又称为多向代谢 作用(pleometabolism)。
微生物次级代谢的特征
• 次级代谢产物一般不在产生菌的生长期产生， 而在随后的生产期形成。
Typical colonial morphologies of Streptomyces isolated from the soil. (a) Colonies often excrete colored pigments, providing a visual recording of secondary metabolite biosynthesis. The chemically diverse compounds represent a vast array of bioactive compounds that often have pharmaceutical applications. (b) A panoramic view of Streptomyces coelicolor colonial morphology. Both peripheral and aerial mycelia develop from the central mass of the colony. Metabolites, including the blue antibiotic actinorhodin, are excreted into the medium and into aqueous droplets on the hydrophobic surface of the colony. Images courtesy of Tobias Kieser, Celia Bruton and Jennifer Tenor.
Streptomyces coelicolor colonies, c. 1 cm x 1 cm. The wild-type colonies are covered with grey aerial mycelium and spores; the reddish mutant colonies are not forming aerial mycelium. The red mycelium colour and the dark background is from the antibiotics produced by Streptomyces coelicolor (John Innes Centre, Photography Department).
3 微生物次级代谢与调节
次级代谢产物(Secondary metabolites) 是某些微生物在生命循环的某一个阶段 产生的物质，它们一般是在产生菌生长 中止后合成的。 微生物产生的次级代谢物有抗生素、毒 素、色素和生物碱等。
微生物次级代谢
植物中的樟脑 分化代谢物：Idiolite 分化期：idiophase 进入生长后期，当µ降低时 青霉素生产期µ=0.012 1/h 带放操作： 控制比生长速率µ
• 次级代谢产物的合成对环境因素特别敏感。 其合成信息的表达受环境因素调节。如对抗 生素的合成需在较低的磷酸盐浓度 0.1~10mM范围内进行，而生长能耐受的范 围平均要大10倍，即0.3~300mM。
微生物次级代谢的特征
• 微生物由生长期向生产期过渡时，菌体在形态 学上会发生一些变化。例如，一些产芽胞的细 菌在此时会形成芽胞，真菌和放线菌会形成孢 子。因此，有人把次级代谢产物的合成作用看 作是细胞分化的伴随现象。
• 种类繁多，含有不寻常的化学键，如氨基糖、 苯醌、香豆素、环氧化合物、麦角生物碱、 吲哚衍生物、吩嗪、吡咯、喹啉、萜烯、四 环类抗生素等。
• 一种菌可以产生结构相近的一簇抗生素。例 如，产黄青霉能产生至少10个具有不同特性 的青霉素。
微生物次级代谢的特征
• 一种微生物的不同菌株可以产生多种在分子 结构上完全不同的次级代谢产物，例如，灰 色链霉菌不仅可以用于生产链霉素，还可用 来生产白霉素、吲哚霉素、灰霉素、灰绿霉 素等。 不同种类的微生物也能产生同一种次 级代谢产物。
次级代谢过程的启动的原因
• 可能是生长期末细胞的酶的组成发生变 化，与次级代谢物合成有关的酶的突然 出现有关；
• 也可能是前体的积累，起诱导物的作用 • 或编码次级代谢产物的基因从分解代谢
物阻遏中解除阻遏所致。
微生物次ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ代谢
一簇抗生素中各组分的多少取决于遗传与环境 因素。
次级代谢物合成所涉及的酶的特异性较低；而 初级代谢方面的特异性总是很高，因差错会 导致致命性的后果。