代謝控製發酵大體過程如下：以生物化學和遺傳學為基礎，研究代謝產物的生物合成途徑和代謝調節的機製，選擇巧妙的技術路線，通過遺傳育種技術獲得解除或繞過微生物正常代謝途徑的突變株，從而人為地使有用產物選擇性地大量合成和積累。代謝控製發酵的關鍵，取決於微生物代謝調控機製是否能夠被解除，能否打破微生物正常的代謝調節，人為地控微生物的代謝。代謝控製育種和發酵過程的代謝控製培養是實現這一目標的兩個手段，而代謝控製育種則為主要支柱技術。
根據微生物在代謝過程中產生的代謝產物在生活機體內的作用不同，又可將代謝分成初級代謝與次級代謝兩種類型。
一、初級代謝產物和初級代謝
通常把微生物產生的對自身生長和繁殖必須的物質稱為初級代謝產物。而產生這些物質的代謝體係稱為初級代謝(primarymetabolism)。初級代謝體係具體可分為：分解代謝體係，包括糖、脂、蛋白質等物質的降解，獲取能量，並產生5—磷酸核糖、丙酮酸等物質，這類物質是分解代謝途徑的終產物，也是整個代謝體係的中間產物；素材性生物合成體係，主要合成某些小分子材料，如氨基酸、核苷酸等；結構性生物合成體係，用小分子合成產物裝配大分子．如蛋白質、核酸、多糖、類脂等。
二、次級代謝產物和次級代謝
次級代謝產物(secondarymetabolism)也稱為次生產物。根據Demain的定義：“次級代謝產物是對產生它們的生物體本身不需要的一種產物”。也就是說，該產物的生成，對維持生命、發育和增殖沒有特別關係的蛋白質、酶以及由這些酶催化生成的物質都叫次級代謝產物。這些物質有抗生素、生長刺激素、生物堿、色素、毒素以及甾體等。通常把以初級代謝產物為前體，合成次生產物的代謝體係稱為次級代謝。
三、初級代謝與次級代謝的關係
次級代謝產物和初級代謝產物的關係可以從生化代謝與遺傳代謝兩方麵分析。從菌體生化代謝角度來說，雖然次級代謝產物的化學結構是多種多樣的，但其基本結構是由少數幾種初級代謝產物構成的。
所以，次級代謝產物是以初級代謝產物為母體衍生出來的，次級代謝產物合成途徑並不是獨立的，而是與初級代謝產物合成途徑有著密切的關係。在這些次級代謝途徑中所涉及的酶往往與初級代謝的酶不完全相同，有的是初級代謝的酶，有的是次級代謝所特有的酶；由於它們的代謝途徑是相互交錯的，因此在代謝調控上也是相互影響的。當與次級代謝合成有關的初級代謝途徑受到控製時，次級代謝生產物的合成必然受阻。當然，初級代謝直接受菌體調控比次級代謝更嚴格些。
綜上所述，在代謝途徑、酶係關係以及調控上，次級代謝與初級代謝都有著密切關係。因此，在研究次級代謝時，必須與初級代謝聯係起來考慮。
從遺傳代謝觀點看，初級代謝與次級代謝同樣受到核內DNA的調節控製。所不同的，次級代謝產物還受到與初級代謝產物生物合成無關的遺傳物質控製，即受到核內遺傳物質(即染色體遺傳物質)和核外遺傳物質(即質粒)的控製。因此，兩者在遺傳控製上，既有相同的部分，也有不同的部分。
四、初級代謝與次級代謝的區別（教材：P41）
1、代謝產物2、遺傳調控3、與微生物生長關係
4、與微生物種類關係5、環境變化6、酶的專一性
五、微生物自我調節的部位（教材：P23）
1、養分吸收分泌的通道：大多數親水分子難於透過細胞膜，需借助一些負責運輸的酶係統（如透酶）才得以實現；有些是需能的。
2、限製基質與酶的接近：在真核生物中，各種代謝庫的基質分別存在於由胞膜分隔的細胞器內；原核生物的控製方式不同，其中有些酶是以多酶複合物或以細胞膜結合的方式存在，類似於酶的固定化形式，使它不能自由活動。
3、代謝途徑通量的控製：微生物控製代謝物流的方法有兩種：調節現有酶的量、改變已有酶分子的活性
上一篇：微生物工業菌種的擴大培養
下一篇：微生物代謝調節
