1、微生物代谢一、微生物的基本代谢及产物微生物代谢途径错综复杂，代谢产物多种多样，微生物的代谢一般分为初级代谢和次级代谢。1.1 初级代谢产物初级代谢是与微生物生长繁殖有密切关系的代谢，在细胞生长繁殖时表现旺盛且普片存在一切生物中。初级代谢产物一般有：氨基酸；蛋白质；核苷酸；核酸；多糖；脂肪酸；维生素等，他们与微生物生长繁殖有密切关系，受生长环境影响不大。1.2 次级代谢产物次级代谢是与微生物的生长繁殖无必然关系的代谢活动，是某些微生物为了避免初级代谢产物的过量积累或由于外界环境的胁迫而产生的一类有利于其生存的代谢活动。次级代谢产物一般有：抗生素；生物碱；色素；毒素等，与微生物生长无必然关系，其在
2、特定阶段产生，易受生长环境影响。1.2.1 抗生素人类使用最多的抗菌药物，能在细胞内积累或分泌到细胞外，抑制微生物的生长或杀死他们。目前主要有：青霉素；链霉素；庆大霉素；金霉素；土霉素；制霉素等。1.2.2 生长刺激素刺激植物生长的一类生理活性物质如赤霉素，可取代光照和温度，打破植物休眠，促进植物迅速生长，提早收获，增加产量。1.2.3 维生素在这里指某些微生物在特定条件下合成远远超过产生菌正常需要的那部分维生素。如丙酸菌。1.2.4 色素红酵母：分泌类胡萝卜素红曲霉：产生红曲素1.2.4 毒素主要包括细菌和霉菌，分内毒素和外毒素两类。外毒素一般有：白喉杆菌；破伤风杆菌；内毒杆菌；金黄色葡萄球
3、菌；霍乱弧菌等内毒素一般有：曲霉毒素；展青霉素；镰刀菌霉素等。1.2.5 生物碱存在自然界中含有 N 元素的有机化合物，主要存在植物中，常见类型有：吡啶；异喹啉；有机胺；吲哚；萜类；哌啶等。1.3 初级代谢与次级代谢的关系1.3.1 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。1.3.2 产物不同初级代谢的产物，即为初级代谢产物。如单糖或单
4、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。通过次级代谢合成的产物称为次级代谢产物，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。次级代谢产物可积累在细胞内，但通常都分泌到细胞外，有些与机体的分化有一定的关系，并在同其它生物的生存竞争中起着重要的作用。1.3.3 存在范围不同初级代谢的代谢系统、代谢途径和代谢产物在各类生物中都基本相同，它是一类普遍存在于各类微生物中的一种基本代谢类型。次级代谢只存在于某些微生物中，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
5、养条件不同而产生不同的次级代谢产物。1.3.4 对微生物的作用不同通过初级代谢，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。次级代谢产物一般对菌体自身的生命活动无明确功能，不参与细胞结构组成，也不是酶活性必需的，不是机体生长与繁殖所必需的物质，即使在次级代谢的某个环节上发生障碍，也不会导致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。但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。1.3.5
6、同微生物生长过程的关系初级代谢自始至终存在于生活的菌体中，同菌体的生长过程呈平行关系，只有微生物大量生长，才能积累大量初级代谢产物。次级代谢则是在菌体生长到一定时期内（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菌体的生长期和次级代谢产物形成期二个不同的时期。1.3.6 对环境条件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。1.3.7 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
7、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。另外，催化次级代谢产物合成的酶往往是一些诱导酶，它们是在菌体对数生长末期或稳定生长期里，由于某种中间代谢产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。1.3.8 两者既有区别性又有连续性在微生物的新陈代谢中，先产生初级代谢产物，后产生次级代谢产物。o: 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前体物和所需要的能量；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的重要中间体物质，比如糖降解过程中的乙酰 CoA 是合成四环素、红霉素的前体；在菌体生长阶段，被快速利用的碳源的分解物阻遏了次级代谢酶系的合成；因此，只有在对数后期或稳定期，这类碳源被消耗完之后，解除阻遏作用，次级代谢产物才能得以合成。而次级代谢则是初级代谢在特定条件下的继续与发展，可避免初级代谢过程中某种（或某些）中间体或产物过量积累对机体产生的毒害作用。
