次级代谢是与生物的生长繁殖无直接关系的代谢活动，是某些生物为了避免初级代谢中间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。例如，某些微生物为了竞争营养物质和生存空间，分泌抗生素来抑制其他微生物的生长甚至杀死它们。次级代谢途径复杂多变，很难进行分类总结。

次级代谢产物是次级代谢合成的产物，如抗生素、生物碱、色素、毒素等，它们与微生物的生长繁殖无直接关系。这些代谢产物往往是特定物种在特定生长阶段产生的，且受生长环境影响很大。

目前，就整体来说，人们对于次级代谢产物的了解远远不及对初级代谢产物的了解那样深入。与初级代谢产物相比，次级代谢产物种类繁多，类型复杂。迄今对次级代谢产物的分类还没有统一的标准。根据结构和生理活性的不同，次级代谢产物可大致分为抗生素、生长刺激素、维生素、色素、毒素、生物碱等不同类型。

1.抗生素

抗生素是生物在其生命活动过程中产生的（或在生物产物的基础上经化学或生物方法衍生的）在低微浓度下能选择性地抑制或影响其他种生物机能的化学物质。抗生素是生物合成或半合成的次级代谢产物，相对分子质量不大。微生物是抗生素的主要来源，其中以放线菌产生的最多，真菌次之，细菌又次之。虽然目前人们对于抗生素对产生菌本身有无生理作用还不是十分清楚，但它能在细胞内积累或分泌到细胞外，并能抑制其他种微生物的生长或杀死它们，因而这类化合物常被用于防治人类、动物的疾病与植物的病虫害，是人类使用最多的一类抗菌药物。目前医疗上广泛应用的抗生素有青霉素、链霉素、庆大霉素、金霉素、土霉素、制霉素等。

2.生长刺激素

生长刺激素主要是由植物和某些细菌、放线菌、真菌等微生物合成，并能刺激植物生长的一类生理活性物质。例如，赤霉素是农业上广泛应用的一种植物生长刺激素。赤霉素是某些植物、真菌、细菌分泌的特殊物质，可取代光照和温度，打破植物的休眠，常被用于促进植物迅速生长，提早收获期，增加产量。许多霉菌、放线菌和细菌也能产生类似赤霉素的生长刺激素。

3.维生素

在这里，维生素是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。例如，丙酸菌（propionibacterium freudenreichii）在培养过程中能积累维生素B12。某些细菌、酵母菌能够产生大量的核黄素。

4.色素

色素是指微生物在代谢中合成的、积累在胞内或分泌于胞外的各种呈色次级代谢产物。微生物王国是一个绚丽多彩的世界，许多微生物都具有产生或释放色素物质的能力。例如，红酵母（Rhodotorula）能分泌出类胡萝卜素，而使细胞呈现黄色或红色。红曲霉（Monascus）产生的红曲素使菌体呈现紫红色。微生物能产生种类繁多的天然色素，通过微生物生产色素是一种有效的天然色素生产途径，越来越受到人们的重视。

5.毒素

毒素是指一些微生物产生的对人和动植物细胞有毒杀作用的次级代谢产物。能够产生毒素的微生物类群主要包括细菌和霉菌两大类。微生物在生命活动过程中释放或分泌到周围环境的毒素称为外毒素，主要是一些单纯蛋白质。产生外毒素的细菌主要是革兰氏阳性菌，如白喉杆菌（Corynebacterium diphtheriae）、破伤风杆菌（Clostridium tetani）、肉毒杆菌（Clostridium botulinum）和金黄色葡萄球菌（Staphyloccocus aureus），还有少数革兰氏阴性菌，如痢疾杆菌（Shigella）和霍乱弧菌（Vibrio cholera）等。革兰氏阴性菌细胞壁外壁层上有一种特殊结构，在菌体死亡自溶或黏附在其他细胞上时才表现出毒性，称为内毒素，它是由多糖O抗原、核心多糖和类脂A组成的复合体。真菌产生的毒素种类也很多，例如黄曲霉（Aspergillus flavus）和寄生曲霉（Aspergillus parasiticus Speare）所产生的曲霉毒素，青霉（penicillium）和曲霉（Aspergillus）产生的展青霉素，镰刀菌属（Fusarium）产生的镰刀菌毒素，以及一些大型真菌所产生的毒素等。

6.生物碱

生物碱是存在于天然生物界中含氮原子的碱性有机化合物，主要存在于植物中，常具有明显的药理学活性。按照生物碱的结构分类，重要的类型有吡啶和哌啶类、莨菪烷类、异喹啉类、有机胺类、吲哚类、萜类、甾体类。目前发现的许多生物碱与植物内生真菌有关。例如，紫杉醇就是一个二萜类的生物碱，该化合物具有独特的抑制微管解聚和促进微管聚合的作用，是一种良好的广谱抗肿瘤药物，目前发现许多植物内生真菌能够产生紫杉醇。