初级代谢与次级代谢之间的关系
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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。
初级代谢产物和次级代谢产物的定义在我们日常生活中,植物、动物甚至微生物都在不停地进行各种各样的代谢反应。
听起来复杂,其实这就像一场无声的化学派对,大家都在忙着“吃喝玩乐”。
那么,今天我们就来聊聊代谢产物这回事,尤其是初级代谢产物和次级代谢产物,听起来高大上,但其实也是我们身边的“家常便饭”。
1. 初级代谢产物1.1 定义是什么?首先,初级代谢产物就像是我们日常生活中的基础食材,什么米、面、菜、肉,这些都是我们生存的必需品。
植物通过光合作用制造糖分,动物通过消化吸收这些糖分,产生能量和生长所需的各种物质。
初级代谢产物包括糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸等等。
这些小家伙可了不得,没有它们,我们就像没水的鱼,活不下去。
1.2 为什么重要?说到重要性,这可真是重要得不行!初级代谢产物是细胞正常运作的基础,就像一台发动机需要燃料才能跑。
试想一下,如果没有这些基础代谢物,细胞可怎么生存呢?这就好比我们吃了饭才能有力气,植物没有这些产物,简直就像没吃过东西的饿狼,连长大都没办法。
总之,初级代谢产物是生命活动的核心,没有它们,整个生态系统都得打个“退堂鼓”。
2. 次级代谢产物2.1 定义是什么?接下来,咱们聊聊次级代谢产物。
听名字就有点“高大上”,其实它们是那些不直接参与细胞基本生活的“调皮鬼”。
就像人们追求的潮流,次级代谢产物往往是为了帮助植物和动物更好地生存和繁衍后代。
比如,植物产生的香料、毒素、色素,都是次级代谢产物。
它们可以吸引昆虫授粉,也可以抵御天敌,简直是个多面手。
2.2 有什么作用?而次级代谢产物的作用可真是丰富多彩,它们就像是一道华丽的舞台秀,吸引了众多观众。
比如,咖啡因就是个典型的次级代谢产物,它不仅能让植物抵抗虫害,还让我们在疲惫时倍感振奋。
再说了,植物产生的各种色素让我们的花花草草看起来五彩斑斓,让我们大饱眼福。
要是没有这些次级代谢产物,世界将会显得乏味无趣,简直像一碗白开水,缺乏味道。
3. 初级和次级代谢产物的关系3.1 相辅相成看了这么多,你可能会问,初级和次级代谢产物到底是什么关系呢?其实,它们就像是老友,缺一不可。
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!。
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。
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,轻那么引起生长停止,重那么导致机体发生突变或死亡,是一种根本代谢类型。
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根本的、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根本相同。
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。
初级代谢产物和次级代谢产物的关系初级代谢产物和次级代谢产物的关系,就像是一对亲兄弟,一个是大哥,一个是小弟。
大哥负责生产食物,小弟则负责处理食物中的营养成分。
他们之间的关系密切而又复杂,有时候相互依赖,有时候又相互制约。
今天,我们就来聊聊这对兄弟之间的关系。
我们来看看大哥初级代谢产物。
大哥的主要任务就是生产食物,为整个身体提供能量。
他会把食物分解成一个个小小的分子,然后通过血液循环把这些分子送到各个细胞。
这些分子就像是一座座桥梁,把细胞与外界联系起来。
大哥的工作很重要,但是他也有自己的困难。
有时候,他会遇到一些难以分解的食物,这时候就需要小弟的帮助了。
接下来,我们来看看小弟次级代谢产物。
小弟的主要任务就是处理大哥生产的初级代谢产物,把有用的营养成分提取出来,把没用的废物排出体外。
小弟的工作很细致,他会把初级代谢产物分解成一个个小小的分子,然后根据需要提取其中的营养成分。
这个过程就像是在做一场大扫除,把有用的东西留下来,把没用的东西扔掉。
小弟的工作虽然很重要,但是他也有自己的困难。
有时候,他会遇到一些难以处理的初级代谢产物,这时候就需要大哥的帮助了。
那么,初级代谢产物和次级代谢产物之间到底是什么样的关系呢?他们之间既有依赖,又有制约。
依赖是因为他们都是身体的一部分,一个不能离开另一个。
制约则是因为他们之间存在着一种平衡关系。
大哥生产的初级代谢产物越多,小弟处理的压力就越大;而小弟处理得越好,大哥生产的初级代谢产物就越少。
这种平衡关系就像是一场接力赛,每个人都要尽自己最大的努力去完成自己的任务。
在日常生活中,我们应该如何保持初级代谢产物和次级代谢产物之间的平衡呢?我们要保证自己的饮食均衡。
吃得太多或太少都会给身体带来负担,影响到初级代谢产物和次级代谢产物之间的平衡。
我们要保证自己的运动量适中。
运动可以帮助身体消耗多余的能量,减轻初级代谢产物的压力。
我们要保证自己的作息规律。
作息不规律会影响到身体的正常运作,导致初级代谢产物和次级代谢产物之间的失衡。
微生物初级代谢与次级代谢的关系一、初级代谢与次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。
一般将微生物通过代谢活动所产生的自身繁殖所必需的物质和能量的过程,称为初级代谢,该过程所产生的产物即为初级代谢产物,如氨基酸、核苷类,以及酶或辅酶等。
二、微生物次初级代谢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,比如糖降解过程中的乙酰-CoA是合成四环素、红霉素的前体;一般菌体的次级代谢在对数生长后期或稳定期间进行,受环境条件的影响;次级代谢产物的合成,因菌株不同而异,但与分类地位无关;与次级代谢的关系密切的质粒则控制着多种抗生素的合成。
次级代谢产物在微生物生命活动过程中的产生极其微量,对微生物本身的生命活动没有明显作用,当次级代谢途径被阻断时,菌体生长繁殖仍不会受到影响,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,但对其它生物体往往具有不同的生理活性作用,因此,人们利用这些具有各种生理活性的次级代谢产物生产具有应用价值的药物。
初级代谢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。
如何区分初级代谢与次级代谢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。
第三节微生物初级代谢和次级代谢的关系微生物代谢产物的利用。
利用微生物代谢过程中产生的众多代谢产物生产各种发酵产品。
按照积累产物类型:初级代谢产物,如氨基酸、核苷类,以及酶或辅酶;次级代谢产物,抗生素、激素、生物碱、毒素及维生素等。
按照发酵类型:自然发酵:酒精、乳酸等;终端产物,赖氨酸、鸟苷酸、腺苷酸等;中间产物,柠檬酸、α-酮戊二酸、琥珀酸、高丝氨酸、肌苷酸、黄苷酸等;一、初级代谢与次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。
一般将微生物通过代谢活动所产生的自身繁殖所必需的物质和能量的过程,称为初级代谢,该过程所产生的产物即为初级代谢产物,如氨基酸、核苷类,以及酶或辅酶等。
二、微生物次初级代谢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,比如糖降解过程中的乙酰-CoA是合成四环素、红霉素的前体;一般菌体的次级代谢在对数生长后期或稳定期间进行,受环境条件的影响;次级代谢产物的合成,因菌株不同而异,但与分类地位无关;与次级代谢的关系密切的质粒则控制着多种抗生素的合成。
次级代谢产物在微生物生命活动过程中的产生极其微量,对微生物本身的生命活动没有明显作用,当次级代谢途径被阻断时,菌体生长繁殖仍不会受到影响,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,但对其它生物体往往具有不同的生理活性作用,因此,人们利用这些具有各种生理活性的次级代谢产物生产具有应用价值的药物。
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,合成一些对于该微生物没有明显的生理功能且非其生长和繁殖所必需的物质的过程。
这一过程的产物,即为次级代谢产物,如抗生素、激素、生物碱、毒素及维生素等。
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物质,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。
也有人把超出生理需求的过量初级代谢产物也看做是次级代谢产物。
次级代谢产物大多是一类分子结构比较复杂的化合物,大多数分子中都含有苯环。
1、微生物次级代谢产物许多次级代谢物具有重要的生物效应,因此,次生代谢产物的生成和应用也日益受到重视,其中重要的次级代谢产物包括抗生素、毒素、激素、色素等。
①抗生素。
是由某些微生物合成或半合成的一类次级代谢产物或衍生物,是能抑制其他微生物生长或杀死它们的化合物。
抗生素主要是通过抑制细菌细胞壁合成、破坏细胞质膜、作用于呼吸链以干扰氧化磷酸化、抑制蛋白质和核酸合成等方式来抑制微生物的生长或杀死它们。
因此,抗生素是临床上广泛使用的化学治疗剂。
②毒素。
有些微生物在代谢过程中,能产生某些对人或动物有毒害的物质,称为毒素。
微生物产生的毒素有细菌毒素和真菌毒素。
③激素。
某些微生物能产生刺激动物生长或性器官发育的激素类物质,称为激素。
目前已发现微生物能产生15种激素,如赤霉素、细胞分裂素、生长素等。
④色素。
许多微生物在生长过程中能合成不同颜色的色素。
有的在细胞内,有的分泌到细胞外。
色素是微生物分类的一个依据。
微生物所产生的色素,根据它们的性状区分为水溶性和脂溶性色素。
水溶性色素,如绿脓菌色素、蓝乳菌色素、荧光菌的荧光色素等。
脂溶性色素,如八叠球菌属(Sarcina)的黄色素、灵杆菌(Bacterium prodigiosum)的红色素等。
有的色素可用于食品,如红曲霉属(Monascus)的红曲色素。
2、次级代谢的调节①初级代谢对次级代谢的调节次级代谢与初级代谢类似,它在调节过程中也有酶活性的激活和抑制及酶合成的诱导和阻遏。
②含氮化合物对次级代谢的调节作用菌体内的谷氨酰胺合成酶(GS)的水平与抗生素的产量间呈正相关性,丙氨酸脱氢酶(ADH)水平与利福霉素SV合成则呈负的相关性,而ADH和GS同化氨途径受培养基中氨浓度的调节,因此,氨浓度的调节影响抗生素的产量。
③诱导作用及产物的反馈抑制A、发酵条件的控制人们通过对微生物菌种营养和培养条件的控制生产所要的目的产品:a.培养条件:温度、pH值、渗透压的控制;b.营养成分的控制:葡萄糖浓度、碳氮比、生长因子、无机离子等;c.溶解氧的控制:通气量,搅拌等。
B、选育细胞膜缺损突变株——油酸缺陷型、甘油缺陷型,或生物素缺陷型利用油酸缺陷型菌株,限量添加油酸,限制细胞膜磷脂中不饱和脂肪酸的合成而使细胞膜缺损,利于代谢产物渗漏而提高谷氨酸的产量。
a.生物素缺陷型原理在脂肪酸生物合成途径中,由乙酰辅酶A羧化成丙二酸单酰辅酶A的反应是一个限速步骤,该反应由乙酰辅酶A羧化酶系催化,包括生物素羧化酶,羧基转移酶和生物素羧基载体蛋白CCP,并且需要生物素作辅酶。
选育生物素营养缺陷型菌株,使细胞中的饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的合成受阻,从而影响到磷脂的合成。
在培养时限量添加生物素或含生物素的原料,可以控制膜的厚度来调节透性。
b.应用抗反馈调节的突变株解除反馈调节抗反馈调节突变菌株,就是指一种对反馈抑制不敏感或对阻遏有抗性的组成型菌株,或兼而有之的菌株。
在这类菌株中,因其反馈抑制或阻遏已解除,或是反馈抑制和阻遏已同时解除,所以能分泌大量的末端代谢产物。
如Corynebacteriumcrenatum(钝齿棒杆菌)的抗α-氨基-β-羟基戊酸(AHV)菌株能积累积苏氨酸。
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。
<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。
<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养条件不同而产生不同的次级代谢产物。
<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5 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。
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。
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。
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。