對抗生素生物合成機理的研究包括：細胞內將一種或幾種初級代謝產物轉化為最終次級代謝產物的反應順序以及該反應係統的調節機製。
與抗生素品種的多樣性不同，描述微生物合成次級代謝產物的生化反應卻可以歸納為數目有限的若幹條生物合成途徑。論證生物合成途徑的步驟一般包括：
① 確定構成最終產物分子的初級代謝產物“建築構件”來源；
② 確定生物合成途徑中的關鍵中間產物，通過該中間產物，就能夠合理地推斷反應順序；
③ 分離和鑒別催化每一反應的酶。
在實際應用時，這三個步驟並不完全按上述次序進行，有時首先發現的是關鍵中間產物或關鍵酶。
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