微生物次級(jí)代謝與次級(jí)代謝物

1、第四節(jié) 微生物次級(jí)代謝與次級(jí)代謝物,,初級(jí)代謝：一類與生物生存有關(guān)的、涉及到產(chǎn)能代謝和耗能代謝的代謝類型，普遍存在于一切生物中。 微生物從外界吸收各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，通過分解代謝和合成代謝，生成維持生命活動(dòng)所必需的物質(zhì)和能量的過程。次級(jí)代謝：某些微生物生長(zhǎng)到穩(wěn)定期前后，以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、代謝途徑明確、產(chǎn)量較大的初生代謝物作前體合成的各種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的化學(xué)物的過程。,,某些生物為了避免在初級(jí)代謝過程某種中間產(chǎn)物積累所造成的不利作用而產(chǎn)生的一類有利于生

2、存的代謝類型?？梢哉J(rèn)為是某些生物在一定條件下通過突變獲得的一種適應(yīng)生存的方式。通過復(fù)雜的次級(jí)代謝合成的產(chǎn)物通常稱為次級(jí)代謝產(chǎn)物。 次生代謝物往往具有分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜、代謝途徑獨(dú)特、在生長(zhǎng)后期合成、產(chǎn)量較低、生理功能不很明確（尤其是抗生素）以及其合成一般受質(zhì)粒控制等特點(diǎn)。 根據(jù)其作用，可將其分為抗生素、激素、生物堿、毒素及維生素等類型。,初級(jí)代謝系統(tǒng)、代謝途徑和初級(jí)代謝產(chǎn)物在各類生物中基本相同。它是一類普遍存在于各類生物中的一

3、種基本代謝類型。,次級(jí)代謝只存在于某些生物（如植物和某些微生物）中，并且代謝途徑和代謝產(chǎn)物因生物不同而不同，就是同種生物也會(huì)由于培養(yǎng)條件不同而產(chǎn)生不同的次級(jí)代謝產(chǎn)物。,1.存在范圍及產(chǎn)物類型不同,象病毒這類非細(xì)胞生物雖然不具備完整的初級(jí)代謝系統(tǒng)，但它們?nèi)跃哂胁糠值某跫?jí)代謝系統(tǒng)和具有利用宿主代謝系統(tǒng)完成本身的初級(jí)代謝過程的能力。,次級(jí)代謝產(chǎn)物雖然也是從少數(shù)幾種初級(jí)代謝過程中產(chǎn)生的中間體或代謝產(chǎn)物衍生而來，但它的骨架碳原子的數(shù)量和排列上的微

4、小變化，如氧、氮、氯、硫等元素的加入，或在產(chǎn)物氧化水平上的微小變化都可以導(dǎo)致產(chǎn)生各種各樣的次級(jí)代謝產(chǎn)物，并且每種類型的次級(jí)代謝產(chǎn)物往往是一群化學(xué)結(jié)構(gòu)非常相似的不同成分的混合物。例如，目前已知的新霉素有4種，桿菌肽、多粘菌素分別有10多種，而放線菌素有20多種等。,,2.對(duì)產(chǎn)生者自身的重要性不同,初級(jí)代謝產(chǎn)物，如單糖或單糖衍生物、核苷酸、脂肪酸等單體以及由它們組成的各種大分子聚合物，蛋白質(zhì)、核酸、多糖、脂類等通常都是機(jī)體生存必不可少的物質(zhì)

5、，只要在這些物質(zhì)的合成過程的某個(gè)環(huán)節(jié)上發(fā)生障礙，輕則引起生長(zhǎng)停止、重則導(dǎo)致機(jī)體發(fā)生突變或死亡。 次級(jí)代謝產(chǎn)物對(duì)于產(chǎn)生者本身來說，不是機(jī)體生存所必需的物質(zhì)，即使在次級(jí)代謝的某個(gè)環(huán)節(jié)上發(fā)生障礙。不會(huì)導(dǎo)致機(jī)體生長(zhǎng)的停止或死亡，至多只是影響機(jī)體合成某種次級(jí)代謝產(chǎn)物的能力。,次級(jí)代謝產(chǎn)物一般對(duì)產(chǎn)生者自身的生命活動(dòng)無明確功能，不是機(jī)體生長(zhǎng)與繁殖所必需的物質(zhì)，也有人把超出生理需求的過量初級(jí)代謝產(chǎn)物也看作是次級(jí)代謝產(chǎn)物。 次級(jí)代謝產(chǎn)物通

6、常都分泌到胞外，有些與機(jī)體的分化有一定的關(guān)系，并在同其它生物的生存競(jìng)爭(zhēng)中起著重要的作用。許多次級(jí)代謝產(chǎn)物通常對(duì)人類和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有重大影響。,,3.同微生物生長(zhǎng)過程的關(guān)系明顯不同,初級(jí)代謝自始至終存在于一切生活的機(jī)體中，同機(jī)體的生長(zhǎng)過程呈平行關(guān)系； 次級(jí)代謝則是在機(jī)體生長(zhǎng)的一定時(shí)期內(nèi)（通常是微生物的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期末期或穩(wěn)定期）產(chǎn)生的，它與機(jī)體的生長(zhǎng)不呈平行關(guān)系，一般可明顯地表現(xiàn)為機(jī)體的生長(zhǎng)期和次級(jí)代謝產(chǎn)物形成期二個(gè)不同的時(shí)期。,,

7、4.對(duì)環(huán)境條件變化的敏感性或遺傳穩(wěn)定性上明顯不同,初級(jí)代謝產(chǎn)物對(duì)環(huán)境條件的變化敏感性?。催z傳穩(wěn)定性大），而次級(jí)代謝產(chǎn)物對(duì)環(huán)境條件變化很敏感，其產(chǎn)物的合成往往因環(huán)境條件變化而停止。,相對(duì)來說催化初級(jí)代謝產(chǎn)物合成的酶專一性強(qiáng)，催化次級(jí)代謝產(chǎn)物合成的某些酶專一性不強(qiáng)，因此在某種次級(jí)代產(chǎn)物合成的培養(yǎng)基中加入不同的前體物時(shí)，往往可以導(dǎo)致機(jī)體合成不同類型的次級(jí)代謝產(chǎn)物。,另外，催化次級(jí)代謝產(chǎn)物合成的酶往往是一些誘導(dǎo)酶，它們是在產(chǎn)生菌對(duì)數(shù)生長(zhǎng)末期或

8、穩(wěn)定生長(zhǎng)期里，由于某種中間代謝產(chǎn)物積累而誘導(dǎo)機(jī)體合成的一種能催化次級(jí)代謝產(chǎn)物合成的酶，這些酶通常因環(huán)境條件變化而不能合成。,初級(jí)代謝是次級(jí)代謝的基礎(chǔ)，它可以為次級(jí)代謝產(chǎn)物合成提供前體物和所需要的能量； 初級(jí)代謝產(chǎn)物合成中的關(guān)鍵性中間體也是次級(jí)代謝產(chǎn)物合成中的重要中間體物質(zhì)。 而次級(jí)代謝則是初級(jí)代謝在特定條件下的繼續(xù)與發(fā)展，避免初級(jí)代謝過程中某種（或某些）中間體或產(chǎn)物過量積累對(duì)機(jī)體產(chǎn)生的毒害作用。,5.二者既有聯(lián)系又有區(qū)別