嗫?暁雲?
6CO212H2S———C6H12O66H2O12S 从反应式可以看出细菌的光合作用是非放氧
性的。也不以二氧碳为碳原的如柴明等报道的球形红假菌R. Sphueroides在对碳源的利用上对甘油山梨醇甘露醇和酒酸钠具有明显的利用性。这类细菌一般生活在接近水面光强度较高的厌气水层中也有不以二氧化碳为碳源的如柴明等报道的球形红假单细菌R. Sphueroides在对碳源的利用上对甘油山梨醇甘露醇酒石酸纳具明显的利用性。这细菌一般生活在接近水面光强度较高的厌气水层中也能在池水田海洋和灌水的土壤中生长。光合细具有净化高浓度有机废水能力。据小达治报道光合细菌菌体有大量蛋白核酸维生素类胡萝卜素等对植物的生长促进作用。 2 中间过度类型的存在 细菌代谢类型的划分不是绝对的自养型和异养型之间过渡类型。 21 兼性自养型 是指既可进行自养生长又能进行异养生的细菌。如嗜糖假单细 胞菌Pseudomonas sac-charophila等氢细菌在完全无机的环中利用氢氧化以 能将CO2还原自养生活在环境中存在有机物时便直接利用有机而营异养生活。 22 光能养型 介于自养菌和异养之间的类型。这类细菌利用光作能源有 物作为供氢体还CO2合成有机物。例如红螺细菌Rhodospirillaceae能利用异丙 醇作为供氢体进行光合作用积累酮 以上反应式可以看出这种光合作不同于绿植物的作用之间类型。 23 兼厌氧型 属这一类型的细菌具有氧呼吸和氧呼酶系因此既 能在无条件下通过发酵包无氧呼吸获得能量也能在无氧条件进行有氧呼吸。 如伊氏螺菌Spirillum icersonii脱氮小球菌Micrococcus denitrigeans等反硝化细菌 它们生活在土壤或水中环境中有氧时则进行氧呼吸即反硝化作。这类型介于 需氧菌和厌氧菌逐步演变而来。 3 殊类的发现 31 光能固氮菌 通常的细菌或者只能进行合作用或为植物氮美国波 斯汤普森研究所的植物生理学家发现的一种
thompsonum 的细菌具有 “双功能”既从阳光中获得能量又能将氮转化给植物利用。 32 极限环境菌 在些极限环境中发现的能顽强地生长和繁殖的生物大多为细 菌。例如包罗什Baross等分离到能在 2.6810Pa和250C高温生长的 这是迄今文献中所记录的生物长的最高温日本微生物家在熊地区土壤中发现了 可在甲苯中生长和繁殖的细菌该能在70的甲苯中生活它也不怕其有机溶剂 例如二甲苯基苯等美国疾病中心分离的麦奇尼夫氏弧菌V.metschnikoun能 较高的盐溶液中生活等等。 细菌新陈代谢有两个突出的特点?代活跃。细菌菌体微小相对表面积很因此物质交换频繁、迅速呈现十分活跃的代谢。?代谢类型多样化。各种细菌营要求、能来源、酶系统、代谢产物各不相同形成多种多样的代谢类型应复杂外界环。 的谢通括合成与分解两大类。细菌的合成代谢与细菌类似但其分解代谢因细酶系的不同差异甚大。分解代谢可伴有ATP及其他形式能的产生。 一、菌的能量代谢 细菌代谢所需能量绝大多数通生化作用而获得的。所谓生物氧化即在酶的作用生物胞内所发生的系列氧化还原反应。 致病菌得能量质主要糖类过糖的氧或酵解释能量并以高能磷酸的形式ADP、ATP储存能量。 细菌生物氧化的类型为呼吸与发酵。在生物化过程细菌的营养物如糖经脱氢酶作用所脱下的需经过一系列中间递氢体如辅酶I、酶II、黄素蛋白等的传递运最后将氢给受氢体。以机物为受氢体的生物氧化过程称为呼吸中以分子氧为受氢的需氧呼吸而以无机化合物如硝酸盐、硫酸盐为受氢体称厌氧呼吸。生物氧化中以各种有机物为受氢体的称为发酵。大多数病原菌只
位于细膜上需氧呼吸伴有氧化磷酸作用产生大量能量并以高能磷酸键形式贮存于ATP中。1分子葡萄糖经三羧酸循环完全氧化后可产生38个分子ATP以供细菌合成代谢和生长殖用。 2发酵Fermentation:系统不完善的细菌生物氧化过程不彻底所产生的能很低。通过无氧发酵1子葡萄糖只能产生2分子ATP仅为需氧吸所产生能量的1/19。专性氧菌和兼性厌氧菌都能通过发酵获取能量。 3细菌的呼吸类型根据细对氧的需要不同主要分为四类1专性需氧菌Obligateaerobe如结核杆菌2专性厌氧菌Obligate anaerobe如破伤风杆菌3兼性厌氧菌Facultative anaerobe在有氧或无氧或无氧环境均能生长以有氧时生长较好大多数病原菌此4微需氧菌Microaerophilic bacteria如空弯菌宜在低氧下生长氧压增对其有抑制用。一细在代谢中需少量的CO2以提供细菌合成核酸中的呤、嘧啶等。 专性厌氧菌能呼吸只能发酵。其原因?氧菌缺乏细胞素与细胞色素氧化酶因此不能氧化那些氧化还原势较高的氧型质。?厌氧菌缺乏过氧化氢酶、过氧化物酶和超氧化物歧化酶Superoxide dismutase不能清除有氧境下
H2O2因而难以存活。?有氧条件下细菌酶
基如琥珀酸酶等从而失去活性使细菌生长受到抑制。总之厌氧菌厌氧原因可多种因素与机理。 表3-2 细菌的生物氧化与产能 生物氧化类型 受氢体 需情况 产生量1分子葡萄糖 需氧呼吸 分子氧 需氧 38个ATP 厌氧呼吸 无机化合物 厌氧 发酵 有机化合物 厌氧 2个ATP 二、细菌的代谢产物 细菌分泌胞酶将多、蛋白质等分养物质分解为单糖、小肽或氨基酸然后吸收进菌体再经氧化或内酶分解形成菌体可利的成分此谓细菌的分解代谢。细菌以营养原料及生物氧化产生的能量合成菌及相应的代谢产的此谓成代谢。 细菌在分和合成代谢中能产生多种代谢产物细菌的鉴定生化反应中有实际意义。 一分代谢产物的 细菌的分解代谢产物因各种细菌具备的酶不完相同而有所差异。各代谢产物可通过生化试验的方法检测通常称为细菌的生化的反应。 1糖代谢测定 1糖发酵试验细菌对各种糖的分力及代谢产物不同可借以鉴别细菌。一般非致病菌能发酵多种单糖如肠杆菌能分解葡萄糖有乳产生甲酸产并有甲酸解氢酶将其分解为CO2和H2生化反应结果为产酸产气以“?”表示。伤寒杆菌分葡萄糖产但无解氢酶。故生结果产不产气“”表示。伤寒杆菌及一般致病菌大都不能分解乳糖以“-”。 2VP试验大肠杆菌与产气杆菌分解葡萄?为区分两菌可采用VP试验及甲基红试验。产气杆菌使丙酮酸脱羧、氧在碱性溶液中生成二乙后者可与含胍基的化合物反应生成红色化合物称VP阳性。肠菌分萄糖产生丙酮酸VP阴性。 3甲基红试验产气杆菌使丙酮酸脱后形成性产物培养液pH5.4甲基红指示剂呈桔黄为甲基红试阴性大肠杆解葡萄糖生丙酮酸养液呈酸性pH5.4指示剂基红呈色称甲基红试验Methyl red testMR阳性。 4枸橼盐利用试验Citrate ultiliazation test:能利枸橼酸盐作为唯一碳源的细菌如产气杆菌分解橼酸盐生成碳酸同时分解培养基的铵生成氨由使养变为碱性使指示剂溴麝香草酚BTB由淡绿转为蓝此为枸橼酸盐利试验阳性。、 2蛋白质代谢测定 1吲哚试验Indol test含有色氨酶的细如大肠杆菌、变形杆菌等可分解色氨酸生成吲哚若加入二甲氨基苯甲与吲哚结合形成玫瑰吲哚呈红色称吲哚试验阳性。 2硫化氢试验变杆菌、乙型伤寒杆菌能分解含基酸如胱氨酸、甲硫氨酸等生成硫化氢。在有醋酸铅或酸亚时
铁可借以鉴别菌。 3尿分解试验 变形杆菌具有尿素酶可分解尿素产生培养基呈碱以酚红为指示剂检测呈红色由此区别于沙门氏菌。 吲哚I、甲基红M、VPV、枸橼酸利用C四种验常用于鉴定肠道杆菌合称之为IMViC试验。大肠杆菌呈“--”产气杆菌为“--”。 气相、液相色谱法通过对细菌分解代谢产物中挥发性或不挥性有机酸和醇类的检测可确、快地确定细菌种目前进行细菌生化鉴定的高新技术。 二合成代产物及临床意义 菌通过新陈代谢不断合成体成分如多糖、蛋白质、脂肪、核酸、细胞壁及各种辅酶等。此外细菌还能合成多在医学上具有重要意义代谢产物。 1热原质Pyrogen:热原质即菌体中的多糖大多是革氏阴性菌产生的。注入人或动物体能引起发热反故热原质。 热原质耐高热高压蒸汽灭菌121?20’不能使其破坏加热180?4h250?45650?1才使热原质失去作用。热原质可通一般细菌滤器但没有挥发性所以除去热原质最好的法是蒸馏。药液、水等被细菌污后即使高压灭菌或经滤过除菌仍可有热质存在输注机体后可引起严重热反应。生物品或注射液制成除去热原质比较困难所以必使用无原质水制备。 2毒素与酶细菌可产生内、外毒及侵袭性与细菌的致性密关。 毒素Endotoxin即革兰氏阴性菌细胞壁的脂多糖其毒性成分为类脂A。体死亡崩解后释放出来。外毒素Exotoxin是革兰氏阳性菌及少数革氏阴性菌在生长代谢过程中释放菌体外的蛋白质。具抗原性强、毒性强、作特异性的突出特点。 某些细菌可产生具有侵袭性的酶能损伤机组促进的侵袭、扩散是细菌重要的致因素如链球菌的透明质酸酶等。 3素Pigment有些细菌能产生色素对细菌的鉴别有一定义。 细菌素有两类?性色素能弥至培养基周围组织如绿杆菌产生的绿脓素使培基或脓汗呈绿色。?脂溶性色素不于水仅在菌落内使之呈色而培养基颜不变如金黄色葡萄球菌色。细菌色素的产生需一定条件营养丰富、氧充足、温适宜无光合作用对细菌的功能尚不清。 4抗生Antibiotic:某些微生物代谢程中可产生种抑或杀死某些其他微生物或癌细胞物质称抗生素。抗素多由放线菌和真菌生细菌仅产生少数几种如多粘菌素Polymyxin、菌肽Bicitracin。 5细菌素Bactericin:某些细菌能产生一种仅作用于有近关系的细的抗菌物质称细菌素。细菌素为蛋白类物质抗菌范围很窄无治疗意义但可于细菌分型流行病学调。 细菌生产菌而命名。大肠杆菌产生的细菌素称大肠菌素绿脓杆菌生的菌
细菌的新陈代谢产物[新课标]
细菌的新陈代谢
第节细菌的新陈代谢产物细的新陈代谢是指菌细胞内分解代谢与合成代谢的总和，其显著特是代谢旺盛和代谢类型的多样化。细菌的分解代谢和生反应各种细菌所的酶不完全相，对营物质的分能力不一致，因代谢产物也有区别。?细菌糖的分解?细菌对蛋质的?细菌的生化反应:通过生化试验的方法检测细菌对各种
(1)糖发酵试验
(2)靛
(3)硫化氢试验
(4)尿素
(5)枸橼酸盐利用试验细菌的合成代 产物细菌利用分解谢中产物和不断
热原质(pyro舰gen)或称致热原:细菌合成的一种注入耵人或动体内能起热反的物质。产生琨热原质的细菌大
毒素与侵袭性酶:细菌,产生外毒素和内毒素两类毒素，在细致病作友用中甚为重要。外毒素(exotoxin) 是革阳性菌和数革兰性菌在生长繁尜殖过程中释放到菌体
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糖，当菌体死亡崩解后游离出
色素:某些细菌能产生不同堞颜色的色素，有助于别细菌。细菌的色素有诩两，一类水溶性，散到培基或周围呵组织。另一类为脂溶性，溶于水，只存在于全菌体，使
抗生敛素:某些微生物代谢过程中产生的一类能抑制 或杀某些其他微生物或肿瘤细胞的物，称鸦为生素。抗大由放线菌真菌产
细菌素:某些菌株产生的一类具有抗菌触作用蛋白质称为细菌素(bacteric左in)。细素与抗生素不同的是作用范围狭
维生:细菌能合成某些维生素除供自 身需外，还能分泌至周围环境中。细菌代谢痹类型的点细菌得代谢类型之多，代谢之强，投分布范之广，是其它类生物所不及的。1各详种代谢类型全1(1异养需氧型这类菌是细莜大家族中的主要成员，种数量最多，如秦枯草杆(Bacillussubtili仍s)，一般得病原菌等多数细菌。从同化作红用方面来看，跟据它的栖息场所和取养料é的方式分为腐生生两类。在腐生和寄生洹之间又存在着可腐生又可寄的中间型， 例如食菌蛭弧菌()的生活周期中有寄生和腐ㄨ生两阶段。从异化作用方面来看，这类菌
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细菌，须在有氧环境中生活，产能代谢 程以分子氧为最终电子受体，进行有氧呼吸钗。培养时需进振荡，搅拌或同气，以供给充 足的氧气。1(2异养厌氧型这类菌是地球上探最早出现的细菌类型。也有腐生寄生分。们在无氧的环境中生活，故又为嫌气细巴菌，产能代过程以有机物中的氧为最终电子 受体。如分解蛋白质，产生对人畜有害作砜用的烈性毒素的肉毒芽孢梭菌()就属这一旆型。1(3自养需氧型细菌除大多异养外也孝有少数是自养的，在这少数自养菌中，需氧菌宙主要是指化能合成作用的菌。它能够从无机 物氧化中得到能量，以co2作唯一的碳源来造有机料。例如，硫细菌能将元素硫或傥还原态硫化物(包括H2S，代盐) 化成硫酸或硫，并利用氧化过程中释的能厥量。将co2和H2o成有机物营自己。楞1(4自养厌氧型主要光合细菌。类细菌徙具有类似于植物叶绿素a的光色，分子中劝含有镁卟啉环。由于这类吸只有个光反应 系统，不以H2o为供氢，而利用硫氢 无机的还原剂，co2还原为机物。例如庚氏红硫细菌(chlorlbiumo硝kemii)，生绿硫细菌(chlorl腔biumlimicola)，它们多能芽运动，可以利光能同化co2，进行光合作罾用。6co2+12H2S———c6H12o6+6H2o+12S从反应式可以看出，菸细菌的光合作用是非放氧性的。也有不以二氧窥碳为碳原的，如柴明等报道的球形红假单菌绾()在
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油，山醇，甘溉露醇和酒石酸钠具有明显利用性。这类细菌媵一般生活在接近水面光强度较高的厌水层中 ，也有不以二氧化碳为碳源的，如柴明等报道 的球形红假单细菌()在对碳源的利用上，对 甘，梨醇，露醇和酒石酸纳具有明显的核利用性。类细菌一般生在接近水面光强度?较高的厌气水层中，也在池沼，水田，海洋锈和灌的土壤中生长。光合细菌具有净化高浓蔌度有废水的能力。据小林达治报道，光合裸菌菌体含有大量蛋白质，核酸，维生素，类胡 萝卜素等，对植物的生长有促进用。2中间趴过度类型的存在细菌代谢型的划分不是绝对城的，自养型异养型之间过渡类型。2(1【兼性自养型是指可进自养长又异颚生长的细菌。如嗜糖假单细胞菌(Pseu焯domonassac-charophil a)等氢细菌在完无机的环境，利用氢的敛氧化以得能量将co2还营自养生活;在界环境中存在有机物时直利用有机物而营异戋养生活。2(2能异型是介自养和异憩养菌之间类型。这类细利用光能，有艺机物作为供氢体，还原co2合成有机物。例轫如螺细菌(Rhodospirillac辰eae)能利用异丙作为氢体进行光合作用，并积累丙酮:以上反应式可以看出，这种晶光合作不同于绿色植的合作用之间的类 型。2(3兼性厌氧型属于这一类型的细菌具 有有氧呼吸和无氧呼吸的系，因此既能在无宙氧条件下通过发酵(包栝氧
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能在氧条件下进行有氧呼吸。如伊氏螺 菌(Spirillumicersonii )，脱氮小球菌(micrococcusdびenitrigeans)等反硝化细菌，它勉们生活在土壤或水中，环境中有氧时进行有菡氧呼吸，反硝化作用。这一类型介于需氧菌 和厌氧逐步演变而来。3特殊类型的发现3酥(1光能固氮菌通常的细菌或其它机溶剂，例如二甲苯，基苯等;美疾病中心分提离的麦奇尼夫氏弧菌()能在较高的盐溶乘中生活等等。细菌新代谢有两个突出的点 :?代活跃。菌菌体小，表面积很菇大，因此，物质交频繁、迅速，呈十分活 跃的代谢。?代谢型多样化。各种细菌其营惰养求、能量
细菌的代谢通路包括合成与分解两疥大类。菌的合成代谢与真核细类似，但其廒解谢因菌酶系统的不同，差异甚大。
一、细菌
细菌代谢所需能量，梃绝大多数通过生物氧化作用而获得。生
致病菌获得能量的基质烦主要是类，通过糖的氧化或解释
细菌生物氧化的类型分为
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中，细菌的营养物(如糖)哒脱氢酶作用所脱下的氢，需经过一系列中间,递氢体(如辅酶I、辅酶II、黄素蛋白等)戬的传递转运，最后将氢交给受体。以无机物骐氢体的生物氧程，为呼吸，中以 分子氧为受氢的称需氧呼吸;而以无机化他物(如酸盐、硫盐)为氢体的称厌氧呼蔟吸。生物氧化中以各种有机物为受氢体的
1(需氧呼吸(Resperitory)魑:细菌的呼吸链位细胞膜上，需氧呼吸伴有奶氧化磷酸作用，产生量能量并能酸畿键形贮存于ATP中。1分子葡萄糖经三羧 酸环全氧化后，可产生38个分子ATP
2(发 酵(Fermentation):酶系统不 完善细菌，生物氧化过程不彻底，所产生荑能量很。通过无氧酵，1分子葡糖只能 生2分子ATP，仅为需氧呼吸所产能量祗的1/19。专性厌氧菌和兼
3(细菌的呼吸类型:根踺据细菌氧的需要不同，主要分为四类:(1 )专性需氧菌(obligateaerob e)如结核杆菌;(2)专性厌氧菌(obl igateanaerobe)如破伤风杆菌 ;(3)兼厌氧菌(Facultativ褓eanaerobe)在有氧或无或无氧环谀中均能生长，但以有
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宜在低氧压下生长，氧压增高对其有抑制作用。一般细在中需
专性氧菌不能呼吸，只能发酵。其原遏是:?厌氧菌缺乏细胞色素与细胞色素氧酶ń，因此不能氧化那些氧化还原电势高的氧化鹉型物质。?厌氧缺乏过氧化氢、过氧化物茌酶和超氧化物歧酶(Superoxide邯dismutase),不清除有氧环境伸所产的超氧离子(o2-)和过氧化氢(H钐2o2)，因而以存活。?氧条件下，细菌某些-SH基被氧化为S-S基(如琥急珀酸脱氢酶等)，从而酶失去活性，使菌生琊长受到抑制。总之，厌氧菌的厌氧原因可有多 种因素与
表3-2细菌的
生物氧化类型
受氢体
需氧情况
产 生能量(1分子葡萄糖)
需氧呼吸
分子氧
需氧
38个ATP
厌氧呼吸
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无机化合物
厌氧
发酵
有机化合物
厌氧
2个ATP
二、细菌
细菌分泌胞外酶将多糖弊、蛋白质等大分子营养物质分解为单糖、小肽伥或氨基酸，然后吸收进入菌体，再经氧化胞 内酶形菌体可利的成分，谓细菌的膛分解代谢。细菌以营原生物氧化产生的篌能量，合成菌体及
细菌在分解和合成代谢能产生多种镆代谢，
(一)分解代
细菌的淘分解代谢产物因各种细菌备的酶不完全相同 ，而所差。各代
1滢(糖代谢测定
(1)糖发酵试验:细菌对各獾种糖的分解力及代谢产物不同，可以鉴岖细菌。一非致菌能发酵多种单糖，如大肠?
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酸解氢酶，可将其分解为co2和H2帧，故生化反应结为产酸产气，以“?”表示?。寒杆菌分葡萄糖，无解氢。故蜴生化结果为产酸不产气，以“+”表。伤寒指杆菌及一般致病菌大都不
(2)VP试验:大肠杆菌与产气回杆菌均分解葡萄糖?，为区分两可采用VP 试验及甲基红试验。产杆菌能使丙酸脱羧掭、化(碱性溶液)生成二酰，后者可?与含胍基的化合物反，红色化合物，称 VP阳性。大肠杆菌
(3)甲基红试验:产气杆菌使撂丙酮酸脱羧后形成中性产物，培液pH,， 甲基红指示剂呈桔黄色，为甲基红试阴性，薇肠杆分解葡萄产生丙酸，培养液呈酸 性pH,，指示甲
(4)枸橼酸盐利用试(citra肺teultiliazationtest)媚:能利用枸橼酸盐作为唯一碳源细菌如产气杆菌，分解酸生成碳盐，时分解培 养基的铵盐生成氨，由此使培养基变为性，使指示剂溴麝香草酚蓝(BTB)由淡绿转
2(啬蛋白
(1)吲哚试验(Indo哼ltest):含有色氨酸的(如
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甲基氨基苯甲醛，吲哚结合，形成
(2带)硫化氢试验:变形杆菌、乙型副伤寒杆等转能分解含硫氨基酸如氨酸、硫氨酸，紫成硫
3(尿素分解试验
变形杆菌具有尿素酶 ，可解尿素产生氨，培养呈碱，以
吲哚(I)、甲基红(m)、VP(V)、 枸橼酸盐利用(c)四种验，常于鉴道杆菌，合称之为ImVic试验。大肠
气相、液相色谱法通过对细菌分解代谢物中阝挥发性或不挥发有机和醇的测，
(二)合成代谢
细菌通过新陈代谢不断合成菌体睫成分，如多糖、蛋白质、脂、核、细壁及各
1(热原质 (Pyrogen):热原质即菌体中的脂多 ，大兰氏
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热咯质耐高热，高压蒸汽灭菌(121?，20’佬)不能使其破，加热(180?4h;25 0?45';650?1')才使热原质失去 作用。热原质可通一般细菌滤器，但有挥溘发性，所，除去热质最好的法是馏。洋药液、水被细菌污染后，即使高压灭菌经交滤过菌仍可有热质存，输注机体后可引鹑起严重发热反应。生物制品或注射液制成后除
2(毒素与酶:细菌产生内、外叙毒
内毒素(Endotoxin)即革兰氏阴性 菌细胞壁的脂多糖，毒性成分为类脂A。菌蓍体死亡崩解后释出来。外素(Exoto鼙xin)是由兰氏阳菌及少数革兰氏阴性 菌在生长代谢程放至菌体外的蛋白质。贝具有抗原性强、
某些细菌可产生具有侵袭性的酶，能芪损伤机体组织，促细菌袭、
3(色素(Pigment):有些细
细肪菌色素有两类:?水溶性色素，能弥至培养扼基或周围组织，如绿脓菌产脓色
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培养基颜色不桌变，如金黄色葡萄球色素。细菌色素的产生啥一定(营养
4 (抗生素(Antibiotic):某些微耨生物代谢过程可产生一种能抑制或杀死某些泫其他生物或癌细的物质，生。抗生润多由放线和真菌产生，细菌仅产生少数几嗾，多粘菌素(Polymyxin)、杆
5(细歆菌素(Bactericin):某些细能免产生一种仅作用于有近关系的细的抗菌归，称细素。细菌素为蛋白类物质，抗菌范苇很窄，无治疗意义，但可用于
细菌素以生产菌而命名。大肠杆菌产生的细菌素称肠，绿
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细菌的新陈代谢产物[新课标]
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细菌的新陈代谢产物[新课标] 第三节细菌的新陈代谢产物细菌的新陈代谢是指菌胞内分解代谢与合成代谢的总和,其著特点是代旺盛和代谢型的样化。细的分代谢和生化反应种细菌所具有的酶不完全相同,对营养物质的分解能也不一致,因而代谢产物也有区别。?细菌糖的分解?细菌对蛋白质的分?细菌的生化反,通过生化试验的法测细 第三节 细菌的新陈代谢产物 细菌新陈代谢是指菌细胞内解代谢与合代谢的和,其显特是代谢旺盛和代谢类多样化。 细菌的解代谢和生化反应 各种细菌具有的酶不完全相同,对营养物质的分解能也不一致,因而代谢产物也有区别。 ? 细菌对糖的分解 ? 细菌对蛋白的分解 ? 细菌的生化反应,通过生化试验的方法测细菌对各种基质的代
,1,糖发酵试验
,2,靛基质试验
,3,硫化氢试验
,4,尿素分解
,5,枸橼酸盐利用试验 菌的合成代谢产物 细菌利用分解谢中产物和能量不合成菌体自身分,同时还合成一些在医学上具重要意义的代
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热原质 或称致热原,细菌合成的一种注入人体或动物体内能起热反应的物质。产生热原质的菌大多是革兰阴性菌,热原质其细,胞壁的
毒素与侵袭性酶, 细菌产生外毒素和内素两毒素,在细菌致病作用中甚为重要。外毒素多数革兰阳性和少革兰阴性菌在生长繁殖过中释放到菌体外的白质,内毒素是革兰阴性菌细壁的脂多糖,当菌体死亡解后游离出来。外毒素毒
色素,某些细菌能产生不同颜的色素,有助于鉴别细菌。细菌的色素有两类,一为水性,能弥散到培基或周围组织。另一为脂溶性,不溶水,只存在于菌体,菌落显色而培养基
抗生素,某些微生物代谢过中产生的一类能抑制或杀死某些其他微生物或瘤胞的物质,称为生素。抗生素大由放线菌和真菌产,细菌产生的少,只有多粘菌素、
细菌,某些菌株产生的一类具有抗菌作用
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为细菌素。细菌与抗生素不同的是作用围狭窄,仅对与产生菌有亲缘关系的细有杀伤
维生素,细菌能成某些维生素除供自身需要,还能分泌至周围环境。 细菌代谢类型的特
细菌得代谢类型之多,代谢之强,分布范围之广,是其它类生物所不及。 1 各种代类型俱全 1,1 异养需氧 这类菌是细菌大家族中的要成员,种类和量最多,如枯草菌 ,Bacillus subtilis,,一般病原菌等大多数细菌。从同化作用方面来看,跟据它们的栖息 场所获取养料的式而分为腐生和寄生两类。在腐生和寄生之存在着既可腐生又可 寄生中间类型,例如食菌蛭弧菌,B. Bacteriouorus,的生活周期中有寄生和腐生两阶段。 从异化作用方面来看,这类菌为气性细菌,必须在有氧环境中活,产能代谢过以分 子为最终电子受,有氧呼吸。培养时需进行荡,搅拌或,供给充的氧 气。 1,2 异养厌型 这菌是地球上最早出现的细菌类型。也有腐生和生之分。们在无氧的环境中生活,故又称为嫌气性细菌,产能代谢过程以有机物中的氧为最终子受 体。如能分解蛋质,产生对人畜毒害作用的烈性毒素的肉毒芽孢梭菌,C. Batulinum, 就属这一类型。 1,3 自养需氧
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是自养的,在这少数自养菌中,需氧菌主要是指化能合成作用的细菌。它能够从无机物氧化得到能量,并以CO2作唯的碳源来制造有机养料。如,硫细菌能元素硫或还原态硫化物,包括H2S,硫代硫酸等,氧化成硫酸或,并利用氧化过程中释的能量。CO2和H2O成有机物自己。 1,4 自养厌型 主要指合细菌。该类细菌具有类似于植物叶绿素a的光合色素,分子中含有镁卟啉。由于这类吸只有一个光反应系统,不以H2O为供氢体,而是利用硫等无机的还原剂,把CO2还原为有物。例如奥庚红硫细菌,Chlorlbium okemii,,尼生绿硫菌,Chlorlbium limicola,,它们多不能运动,可以利用光能同化CO2,行光合作用。 6CO2+12H2S———C6H12O6+6H2O+12S 从应看出,细菌的光合作用是非放氧的。也有不以二碳原的,如明等报道的球形红假单菌,R. Sphueroides,在碳源的利用上,对甘油,山梨醇,甘露醇酒石酸钠具有明的利用性。细菌一般生活在接近水面光强度较高的厌气水层中,也有以二氧化碳为碳源的,如柴明等报道的形红假单菌,R. Sphueroides,在对碳源的利用,对甘油,山梨醇,甘露酒石酸纳具有明显的利用性。这类细菌一生活在接近水面光强度较高的厌气水层中,也能在池沼,水田,海洋和水的土壤中生长。光合细菌具有净化高浓
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机废水的能力。据小林达治报道,光合细菌菌体含有大量蛋白,核酸,维素,类胡萝卜素等,对植物的生长有促进作用。 2 中间过度类的存在 细菌代类型的划分不是绝对,在自养和异养型之间过渡类型。 2,1 兼性自养型 是指既进行自养生长又能进行异养生长的细
sac-charophila,等氢细菌在完全无机的环境中,利用的氧化以得 能量CO2还原而营自生活,在境中存在有机物时便直接利用有机物营异养生活。 2,2 光能异型 是介自养菌和养菌之间的类型。这类菌利用光作能源,有 机物作为供氢体,还原CO2合成有机物。例如红螺细,Rhodospirillaceae,能用异丙 醇作为供氢体进光合作用,并积累丙酮, 上反应式可以看出,这种合作不同于绿色植物的光合作用之间的类型。 2,3 兼性厌氧型 属于这一类型的细菌具有氧呼吸和无氧呼的酶系,此既 能无条下通过发酵,包栝无氧吸,获得能量,也在无氧条下进行有氧呼吸。 如伊氏菌,Spirillum icersonii,,脱氮小球菌,Micrococcus denitrigeans,等反硝化细菌, 它们生活在土壤水中,环境中有氧时行有氧呼吸,即硝化作用。这一类型介于 菌 , 这是迄今etschnikoun,能 在较高的盐溶液中生
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菌新陈代谢有两个突出的特点,?代谢活跃。菌菌体微小,相对表面积很大,因此,物质交换繁、迅速,呈十分活的代谢。?代谢类型多化。各种细菌其营要求、能量来源、酶系统、代谢物各不相同,形成多种多的代谢类型,适应复杂
细菌的代谢通路包括合成与分两大类。细菌的合成代谢与真核细菌类似,但分解代谢因细酶系统的不同,异甚大。分解代谢可伴有ATP其他形式能量的
一、细菌的能量代
细菌代谢所需能量,绝多数是通过生物氧化作用而获得。谓生物氧化即在酶的作下生物细胞内所发生的系氧化还原
致病菌获得能量的基主要是糖类,通过糖的氧化或解释放能量,并以高能磷键的形式,ADP、ATP,储存能
细菌生物氧化的类型分为呼吸与酵。在生物化过程中,细菌的营养物,如,经氢酶作用所脱的氢,需经过一列中间递氢体,辅酶I、辅酶II、黄素蛋白等,
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最后将氢交给受氢体。以无机物为受氢体的物氧化过程,称为呼吸,其中以分子氧为受氢体称需氧呼吸,以无机合物,如硝酸盐、硫酸,为受氢体的称氧呼。生物氧化中以各种有物为受氢体的称为发酵。多数病原菌只进行需氧呼
1,需氧呼吸,Resperitory,,菌的呼吸链位于细胞膜上,需氧呼吸伴有氧化磷化作用,产大量能并以高能磷酸键形式贮于ATP中。1分葡萄经三羧酸循环完全氧化,可产生38个分子ATP以供细菌合成代谢和生
2,发酵,Fermentation,:系统不完善的细菌,生物氧化过程不彻底,所生的能量很低。通过氧发酵,1分子葡萄糖能产生2分子ATP,为需氧呼吸所产生能量1/19。专性厌氧菌和性厌氧菌都能通过发酵
3,细菌的呼吸类型,根据细菌对氧的需要不同,主要为四,,1,专性需氧菌,Obligateaerobe,如结核菌,,2,专厌氧菌如破伤风杆,,3,性厌氧菌在有氧或无或无氧境中均能生长,但以有氧时生较好,大多数病原菌属此类,,4,微需氧菌如空肠弯曲菌,
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氧压增高对其有抑作用。一般细菌在代谢中少量的CO2,以提供细菌合成核酸中的呤、嘧啶
专性厌氧菌不能呼吸,只能发酵。其原因是,?厌氧菌缺乏细胞色素与细胞色氧化酶,因此不能氧那些化原电势较高的氧化型物质。?厌氧菌缺乏过氧化氢酶、过氧化物酶和超化物歧化酶,Superoxide dismutase,,不能清除有氧环下所产生的氧离子,O2-,和化氢,H2O2,,而以存活。?有氧条件下,细菌某些酶的-SH基被化为S-S基,如琥珀酸脱氢酶等,,从而酶失去性,使细菌生长受到抑制。总之,氧菌的厌氧原
表3-2 细菌的生物氧化与
生物氧化类型
受氢体
需氧情况
产生能量,1分子葡萄糖,
需氧呼吸
分子氧
需氧
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38个ATP
厌氧呼吸
无机化合物
厌氧
发酵
有机化合物
厌氧
2个ATP
二、细菌的代谢产
细菌分泌胞外酶将多糖、蛋白质等大分子营物质分解为单糖、小肽或氨基酸,然后吸收进入体,再经氧化胞内分解形成菌体可利用的分,此谓细菌的分代。细菌以营养原料及生物化产生的能量,合成菌及相应的代谢产的,此谓
细菌在分解和合代谢中能产生多种代产物,在细菌的鉴定及生化反应中有际意
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,一,分解代谢产物的检
细菌的分解代谢产物因各细菌具备的酶不完全相同,而有差。各代谢产物可通过生化验的方法检测,通常称为菌的生化的
1,糖代谢测定
,1,糖发酵试验,细菌对各种糖的分解能力及代谢产物不同,可借鉴别细。一非致病菌能发酵多种单糖,如大肠杆菌能分解葡萄糖有乳糖,产生甲酸等产,并甲酸解氢酶,可将其分解为CO2和H2,故生化应结果为产酸产气,以“?”表示。伤杆菌分解葡萄糖产酸,但无解氢酶。生化结果为产酸不产气,以“+”表示。伤寒杆菌及一般致病菌大都不能分解乳
,2,VP试验,大肠杆菌与产气杆菌均分解萄糖?,为区分两菌可采用VP试验及甲基红试验。产气杆菌能使酮酸脱、氧化,在碱性溶液中,成二乙酰,后者可含胍的化合物反应,生成红色合物,称VP阳性。大肠
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,3,甲基红试验,产气杆菌使丙酮酸脱羧后成中产物,培养液pH,,甲基红指示剂呈桔黄,为甲基红试阴性,大肠杆菌分解葡萄糖产生酮酸,培养液呈酸
,4,枸橼酸盐利用试验,Citrate ultiliazation test,:能利用枸橼酸盐作为一碳源的细菌如气杆菌,分解枸橼酸盐生成酸盐,时分解培养基的铵盐生氨,此使培养基变为碱性,使指示溴麝香草酚蓝,BTB,由淡转为深蓝,此为枸橼酸盐利
2,蛋白质代谢测
,1,吲哚试验,Indol test,,含有色氨酸酶的细菌,如大肠杆菌、变形菌等,可分解色氨酸生吲哚,若加入二甲基基苯甲醛,与吲结合,形成玫瑰吲哚,呈红色,称吲哚试
,2,硫化氢试验,形杆菌、乙型副伤寒杆菌能分解含硫氨基酸如胱氨、甲硫氨酸等,生成化氢。在
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或硫酸亚铁存时,则生成黑硫化铅或硫化亚铁,可借以鉴
3,尿素分解试
变形杆菌具有尿素酶,可分解尿素产生氨,培养呈碱性,以酚红为指示检测呈红色,由此区于沙门氏
吲哚,I,、甲基红,M,、VP,V,、枸橼酸盐利用,C,四种试验,用于定肠道杆菌,称之为IMViC试验。大肠杆菌“++--”,
气相、液相色谱法通过对细分解代谢产物中挥发性或不挥发性有机和类的检测,可确、快速地确细菌的种类,是目前进行细菌化鉴定的高新
,二,合成代谢产物及临床
细菌通过新陈代谢不断合成体成分,如多糖、蛋白质、脂肪、核、胞壁及各种酶等。此外,菌还能合成很多在医学上具有要意义的代谢
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1,热原质,Pyrogen,:热原质即菌体中的脂多糖,大是革兰氏阴性菌产生的。注人或动物体内能引起发热应,故名热
热原质耐高热,高压蒸汽灭菌,121?,20’,不能使其破,加,180?4h;250?45’;650?1’,才使热原质失去作用。热原可通过一般细滤器,没有挥发性,所以,除去热原质最好的法是蒸馏。液、水等被细菌染后,即使压灭或滤过除菌仍可有热原质存在,输注机体可引起严重发热反应。生物制品或注射液成后除去热原质比较困难,所以,必须使
2,毒素与酶,细菌可产生内、外素及侵袭性酶,与细菌的致病性
内毒素,Endotoxin,即革兰氏阴菌细胞壁的脂多糖,其毒性成分为类脂A。菌体亡崩解后释放来。毒素是由革兰氏阳性菌少数革兰氏阴性菌生代谢过程中释放至菌体外蛋白质。具有抗原性强、毒性强、作用特异性强的
某些细菌产生具有侵袭性的酶,能损伤机体组
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菌的侵袭、扩,是细菌重要致病因素,如链球菌的透明质
3,色素,Pigment,,有细菌能产生色素,对细菌的鉴别有
细菌色素有两类,?水溶性色素,能弥形至培养基或周组织,如绿脓杆菌产生的绿脓色素使培养基或脓汗呈绿色。?脂溶性色,溶于水,保持在菌落内使之色而培基颜色不变,如金黄色萄球色素。细菌色素的产生需一定件,营养丰富、氧气充足、温适宜,,无光合作用,对细菌
4,抗生素,Antibiotic,:些微生物代谢过程中可产生一种能抑制或杀死某些其他微物或癌胞的物质,称抗生素。抗生素多由放线和菌产生,细菌仅产生少几种,如多粘菌素,Polymyxin,、
5,细菌素,Bactericin,:某些细菌能产生一种仅作用于有近缘关系的细的菌物质,称细菌素。细菌素为蛋白类物,抗菌范围很窄,治疗意义,但可用细菌分型和流行病
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细菌素以生产菌而命。大肠杆菌产生的细菌素称肠菌素,绿脓杆菌产生称绿脓菌素,霍乱弧菌生的称弧
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细菌的新陈代谢产物[整理]-新课标
第三节 细菌的新陈代谢产
细菌的新陈代是指菌细胞内分解代谢与成代谢的总和，其显著特点是代谢旺盛和代类型的多
细菌的分解代谢和生化
各种细菌所具的酶不完全相同，对养物质的分解能力也不一致，因而代谢产也有区
, 细菌对糖的
, 细菌对蛋白质的
, 细菌的生反应:通过生化试的方法检测细菌对各种基质的代谢
物，从而鉴别细菌的种
(1)糖发酵试验
(2)靛基质试验
(3)硫化氢试验
(4)尿素分解
(5)枸橼酸盐利用试
细菌的合成代谢
细菌利用分解代中的产物和能量不断合成体自身成分，同时还合成些在医学上具有重要义的代谢
热原质(pyrogen) 或称致热原:是细菌合成的一种注入人体动物内能引起发热应的物质。产生原质的细菌大多革兰阴性菌，热质即其细，胞壁
毒素与侵袭性酶: 细菌产生外毒素和内毒素两类素，细菌致病作用中甚为重要。外毒素(exotoxin)是多数兰性菌和少革兰阴性菌在生长殖过程释放到菌体外的蛋白质;内毒(endotoxin)是革阴性菌细胞壁的脂多糖，当菌死亡崩解后游离出来。外毒素
色素:某些细菌能产生不同颜的色素，有助于鉴别细菌。细菌的色素有两类，一为水性，能弥散到培基或周围组织。另一为脂溶性，不溶水，只存在于菌体，菌落显色而培养基
抗生素:某些微生物代谢程中产生的一类能抑制或杀死某些其他微物肿瘤细胞的物，称为抗生素。生素大多由放线菌和真菌产生，菌产生的少，只
(polymyxin)、
细菌素:某些菌株产生的一具有抗菌作用的蛋白质称为细菌素(bactericin)。细素与抗生素不同是作用范围狭窄，仅对与产生菌有缘关系的细菌有
维生素:细菌合成某些维生素除供自需要外，还能分泌至周围环境中。 细菌谢类型
钱留华(江苏省泰兴中学 225400)
菌得代谢类型之多，谢之强，分布范围之广，是其它类生所不
1 各种代谢类
1(1 异养氧型 这类菌是菌大家族中的主要成员，种类和数量多，如
(Bacillus subtilis)，般得病原菌等大多数细。从同化作用方面来，跟据它
场所和获取养料方式而分为腐生和生两类。在腐生和寄生之间又存在
寄生的中间类型，如食菌蛭弧菌(B. Bacteriouorus)的生活周期中有生和腐生
从异化作用方面看，这类菌为好气细菌，必须在有氧环境中生活，产
子氧为最终电子体，进行有氧呼吸。培养时需进行振荡，搅拌或同气，
气。
1(2 异养厌氧型 这类菌是地球上最出现细菌类型。也有腐生和寄生之分。它们在无氧的境中生活，故称为嫌性细菌，产能代谢过程以机物中的氧为最终电受 。如能分解蛋白质，产生人畜有毒害作用的烈性毒素
就属这一类型。
1(3 自养需氧型 细菌除大多数异养外也有少数自养的，在这数自养菌中，需氧菌主要是指化能合成作用的细菌。能够从无机物化中到能量，以CO2作唯一的碳源制造有机料。例如，硫细菌能将元硫还态硫化物(包括H2S，硫代硫酸等)氧化成硫酸或硫，并利用氧化过中释放的能量。将CO2和H2O
1(4 自养厌氧型 主要指光合细菌。该类细菌具有似于物叶绿素a的合色素，分子中含有镁卟啉环。由于这类吸菌只有一个光反应系，不以H2O为氢体，是利用硫化等无机的还原剂，把CO2还原为有机。例如奥庚氏红
6CO2+12H2S———C6H12O6+6H2O+12S
从反应式可以看出，细菌的光合作用是非放性的。也有不以二氧化碳为碳原的，如柴明等报道的形红假单菌(R. Sphueroides)在碳源的利用上，对油，山醇，甘露醇和酒石酸钠具明显的利用性。这类细菌一生活在接近水面光强度较
也有不以二氧化碳为碳源的，如柴明等报道的球形红假单细菌(R. Sphueroides)在对碳源的利用上，对甘油，山梨醇，甘露醇和酒石酸纳有明显的利用。这类菌一般生活接近水面光强度较高的厌气层中，也在池沼，水田，和灌水的土中生。光合细菌具有净化高浓度有机废水的能力。据小林达治报道，光合细菌菌体含有大量蛋质，核酸，维生素，类胡萝卜素等，对植
2 中间过度类型的
细菌代谢类的划分不是绝对，在自养型和异养型之间
2(1 兼自养型 是既可进行自养生长又能进行异养生长的细。如嗜
胞菌(Pseudomonas sac-charophila)等氢细在完全无机的环境中，利用氢的氧
能量将CO2还原而营自养生活;环境中存在有机物时便直接利用有机而营异
2(2 能异养型 是于自养菌和异养菌之间的类型。这类细菌用光作
机物作为供氢体，还原CO2合成有机物。如红螺细菌(Rhodospirillaceae)能
醇作供氢体进行光合作用，并积
以上反应式可以看出，这种合作用不同于绿色植物的光合作用之间的类。 2(3 性厌氧型 属于这一类的细菌具有有氧吸和无氧呼吸的
能在无氧条下通过发酵(包栝无呼吸)获得能量，也能在无氧条件下行有
如伊氏螺菌(Spirillum icersonii)，脱小球菌(Micrococcus denitrigeans)等反
它们生活在壤或水中，环境中氧时则进行有氧呼吸，即反硝化作用。这一类
需氧菌和厌氧菌逐步演变
3 特殊类型的
3(1 光固氮菌 常的细菌或者只能进行光合作用，或只为
斯汤普森研究所的物生理学家发现的一种叫Phoiorhizobinm thompsonum 的细
“双功”，既能从阳光获得能量又能将氮转化给
3(2 极环境菌 一些极限环境中发现的能顽强地生长和繁的生物
菌。例如包罗什(Baross)等分离到在 2.68*10^Pa和250C的高温生长的细
这是迄今文中所记录的生物生的最高温度;日本微生物家在熊本地土壤中
可在甲苯中长和繁殖的细菌，该能在70%的甲苯中生活，它也不怕它有
例如二甲苯，基苯等;美国疾病中心
在较高的盐溶液中生活
细菌新陈代谢有两个突出的特点:?代谢活跃。细菌体微小，相对表面积很大，因此，物质交换繁、迅速，呈十分跃的代谢。?代谢类型多化。各种细菌其营要求、能量来源、酶系统、代产物各不相同，形成多种样的代谢类型，适应复杂
细菌的代谢通路包括合成与分两大类。细菌的合成代谢与真核细菌类似，但分解代谢因细酶系统的不同，异甚大。分解代谢可伴有ATP其他形式能量的
一、细菌的能量代
细菌代谢所需能量，绝多数是通过生物氧化作用而获得。谓生物氧化即在酶的作下生物细胞内所发生的系氧化还原
致病菌获得能量的基主要是糖类，通过糖的氧化或解释放能量，并以高能磷键的形式(ADP、ATP)储存能
细菌生物氧化的类型分为呼吸与发酵。在生物化过程中，细菌的营养(如)经脱氢作所脱下的氢，需经过一系列中间递氢体(如辅酶I、辅酶II、黄蛋白等)的传递运，最将氢交给受体。以无机物为受氢体的生氧化过程，为呼吸，其中以氧为受氢体称氧吸;而以无机化合物(如硝酸盐、硫酸盐)受氢体的称厌氧呼吸。生物氧化中以各种有物为受氢体的称为发酵。大多数病原菌只
1(需氧呼吸(Resperitory):菌的呼吸链位于细胞膜上，需氧呼吸伴有氧化磷化作用，产大量能并以高能磷酸键形式贮于ATP中。1分葡萄经三羧酸循环完全氧化，可产生38个分子ATP以供细菌合成代谢和生
2(发酵(Fermentation):系统不完善的细菌，生物氧化过程不彻底，所生的能量很低。通过氧发酵，1分子葡萄糖能产生2分子ATP，为需氧呼吸所产生能量1/19。专性厌氧菌和性厌氧菌都能通过发酵
3(细菌的呼吸类型:根据细菌对氧的需要不同，主要分为四类:(1)专性需氧菌(Obligateaerobe)结杆菌;(2)专性厌氧菌(Obligate anaerobe)如破伤风杆;(3)兼性厌氧菌(Facultative anaerobe)在有氧或无氧或无氧境中均能生长，但以有氧时生长较好，数病原菌属此类;(4)需菌(Microaerophilic bacteria)如空肠弯曲菌，宜在低氧压下生长，氧压增高对其有抑作用。一般细菌在代谢中需少量的CO2，以提供细菌
专性厌氧菌不能呼吸，只能发酵。其原因是:?厌氧菌缺乏细胞色素与细胞色氧化酶，因此不能化那氧还原电势较高的氧化型物质。?厌氧菌缺乏过氧化氢酶、过氧化物酶和超化物歧化酶(Superoxide dismutase),不能清除有氧境下所产生超氧离子(O2-)氧化氢(H2O2)，因难以存活。?有氧条件下，细菌某些酶的-SH被氧化为S-S基(如琥珀酸脱氢酶等)，从而酶去活性，使细菌生长受到抑制。总，厌氧菌的厌
表3-2 细菌的生物氧化与
生物氧化类型
受氢体
需氧情况
产生能量(1分子葡萄糖)
需氧呼吸
分子氧
需氧
38个ATP
厌氧呼吸
无机化合物
厌氧
发酵
有机化合物
厌氧
2个ATP
二、细菌的代谢产
细菌分泌胞外酶将多糖、蛋白质等大分子营物质分解为单糖、小肽或氨基酸，然后吸收进入体，再经氧化胞内分解形成菌体可利用的分，此谓细菌的分代。细菌以营养原料及生物化产生的能量，合成菌及相应的代谢产的，此谓
细菌在分解和合代谢中能产生多种代产物，在细菌的鉴定及生化反应中有际意
(一)分解代谢产物的检
细菌的分解代谢产物因各细菌具备的酶不完全相同，而有差。各代谢产物可通过生化验的方法检测，通常称为菌的生化的
1(糖代谢测定
(1)糖发酵试验:细菌对各种糖的分解能力及代谢产物不同，可借鉴别细。一非致病菌能发酵多种单糖，如大肠杆菌能分解葡萄糖有乳糖，产生甲酸等产，并甲酸解氢酶，可将其分解为CO2和H2，故生化应结果为产酸产气，以“?”表示。伤杆菌分解葡萄糖产酸，但无解氢酶。生化结果为产酸不产气，以“+”表示。伤寒杆菌及一般致病菌大都不能分解乳
(2)VP试验:大肠杆菌与产杆菌均分解葡萄糖?，为区分两菌可采用VP试及甲基红试验。产气杆菌能使丙酸脱羧、氧化(碱性溶液中)生二乙酰，后者可
合物反应，生成色化合物，称VP阳。大肠杆菌分解葡萄糖产生丙酮酸，VP阴
(3)甲基红试验:产气杆菌使丙酮酸脱羧后形中性物，培养液pH,5.4，甲基红指示剂呈桔色，为甲基红验阴性，大肠杆菌分解葡萄糖产生酮酸，培养液呈酸pH,5.4，指示剂甲基红呈红
(4)枸橼酸盐利用试验(Citrate ultiliazation test):能利用枸橼酸盐作为一碳源的细菌如气杆菌，分解枸橼酸盐生成酸盐，时分解培养基的铵盐生氨，此使培养基变为碱性，使指示溴麝香草酚蓝(BTB)由淡转为深蓝，此为枸橼酸盐利
2(蛋白质代谢测
(1)吲哚试验(Indol test):含有色氨酸酶的细菌(如大肠杆菌、变形菌等)可分解色氨酸生吲哚，若加入二甲基基苯甲醛，与吲结合，形成玫瑰吲哚，呈红色，称吲哚试
(2)硫化氢试验:变形杆菌、型副伤寒杆菌等能分解含硫氨基酸如胱氨酸、硫氨等，生成硫化氢。在有醋酸铅或硫亚铁存在时，则成黑色硫化铅或硫亚铁，可借以鉴
3(尿素分解试
变形杆菌具有尿素酶，可分解尿素产生氨，培养呈碱性，以酚红为指示检测呈红色，由此区于沙门氏
吲哚(I)、甲基红(M)、VP(V)、枸橼酸盐利用(C)四种试验，用于定肠道杆菌，称之为IMViC试验。大肠杆菌“++--”，
气相、液相色谱法通过对细分解代谢产物中挥发性或不挥发性有机和类的检测，可确、快速地确细菌的种类，是目前进行细菌化鉴定的高新
(二)合成代谢产物及临床
细菌通过新陈代谢不断合成体成分，如多糖、蛋白质、脂肪、核、胞壁及各种酶等。此外，菌还能合成很多在医学上具有要意义的代谢
1(热原质(Pyrogen):热原质即菌体中的脂多糖，大是革兰氏阴性菌产生的。注人或动物体内能引起发热应，故名热
热原质耐高热，高压蒸汽灭菌(121?，20’)不能使其破，加(180?4h;250?45';650?1')才使热原质失去作用。热质可通过一般菌滤器，但没有挥发，所以，除去热原质最好方法是蒸馏。药液、水等被细污染后，即高灭或经滤过除菌仍可有热原质存在，输注体后可引起严重发热反应。生物制品或注液制成后除去热原质比较困难，所以，必
2(毒素与酶:细菌可产生内、外素及侵袭性酶，与细菌的致病性
内毒素(Endotoxin)即革兰氏阴性菌胞壁脂多糖，其毒性成分为类脂A。菌体死亡崩后释放出来。外素(Exotoxin)是由革氏阳性菌及少数革兰阴性在生长代谢过程中释放至体外的蛋白质。具有抗原性、毒性强、作用特异性强
某些细菌可产生具有侵性的酶，能损伤机体组织，促细菌的侵袭、扩散，是细菌要的致病因素，如链球菌透明质酸酶
3(色素(Pigment):有细菌能产生色素，对细菌的鉴别有
细菌色素有两类:?水溶性色素，能弥形至培养基或周组织，如绿脓杆菌产生的绿脓色素使培养基或脓汗呈绿色。?脂溶性色，溶于水，保持在菌落内使之色而培基颜色不变，如金黄色萄球色素。细菌色素的产生需一定件(营养丰富、氧气充足、温适宜)，无光合作用，对细菌
4(抗生素(Antibiotic):某些生物代谢过程中可产生一种能抑制或杀死某些其微生物或癌细的物质，称抗生素。抗生素多由线菌和真菌产生，菌仅生少数几种，如多粘菌素(Polymyxin)、
5(细菌素(Bactericin):某些细菌能产生一种仅作用于有近缘关系的细的菌物质，称细菌素。细菌素为蛋白类物，抗菌范围很窄，治疗意义，但可用细菌分型和流行病
细菌素以生产菌而命。大肠杆菌产生的细菌素大肠菌素，绿脓杆菌产生称绿脓菌素，霍乱弧产生的称
细菌的新陈代谢产物[新课标] .doc
细菌的新陈谢产物[课标] 第三节 细菌的新陈谢产物 细菌新陈谢是指菌细胞内分解代谢与合成代谢的总和，其著特点是代谢旺盛和代类型的样化。 细菌的分解代谢和生化反应 各种细菌所有的酶不完全相同，对营养物质的分解能力也不一，因而代谢产物有区别。 ? 细菌对糖的分解 ? 细菌对蛋白质的分解 ? 菌的生化反应:通过生化试验方法检测细菌对各种基质的代谢作用及其谢产物，从而鉴别细菌的属。(1)糖酵试验(2)靛基质验(3)硫化氢试验(4)尿素分验(5)枸橼酸利试验 细菌的合成代谢产物 细菌利用分解代谢中的物和能量不断合成菌体自身成，同时还合成一些在医学上具有重要意义的代谢产物。 热原质(pyrogen) 或称致热原:是细菌合成的一种注入人体或动物体能引发热反应的物质。产生原质的细菌大多是革兰阴性菌，热原质即其细，胞壁的脂多糖。 毒素与侵袭性酶: 细菌产生毒素和内毒素，在细菌致病作用中甚为重要。毒素(exotoxin)是数革阳性菌和少数革兰阴性在生长繁殖过程中释放到菌体外的蛋白;内毒素(endotoxin)是革兰阴性菌细胞壁的脂多糖，当菌体死亡后游出来。毒素毒性强于内毒素。 色素:某些细菌能产生不同颜色的色素，有助于鉴别细菌。细菌色素有两类，一类为水溶性，能弥散到培养基或周围组织。另一类为脂性，不于水，只存在于菌体，使菌落显色培养基色不变。 抗生素:些微物代谢过程中产生的一类能抑制或杀死某些其微生物或肿瘤细胞的物质，称为生素。抗素大多由线菌和菌产生，细产的少，只有多粘菌素(polymyxin)、杆菌肽(bacitracin)等。 细菌:些株生的一类具抗作的白质称为菌素(bactericin)。细菌素抗生素不同的是作用范围窄，仅对与产生菌有亲缘关系的细菌杀伤作用。 维生素:细菌能合成某些维素除供自身需要外，还能分泌至周围境中。 细菌代类的特点 菌得代谢类型之多，代之强，分布范围之广，是其它类生物所不及的。 1 各种代谢类型俱全 1(1 异养需氧型 这类菌是菌大家族中的主要成员，种类和数量最多，如枯草杆菌 (Bacillus subtilis)，一般得病原菌等大多数细菌。从同化作方面来看，据它们的栖 场所和获取养料的方式分为生和生两类。在腐生和寄生之间又存在着既可腐又 寄生的中间型，例如食菌蛭弧(B. Bacteriouorus)生活周期中有寄生和腐生两阶段。 从异化作用方面来看，这类菌为好气性细菌，必须在有氧境中活，产能代谢过程以分 子氧最电子受体，进行有氧呼吸。培养时需进行振荡，搅拌或同气，以供给充足的氧
1(2 异养厌氧型 这类菌是地球上最早出现的细菌类型。也有腐生和寄之分。它们在无氧的环中生活，故又称为嫌性细菌，产代谢过程以有机物中的氧为最终电子受 体。如能分解蛋质，产生对人畜毒害作的烈性毒素的毒芽孢梭(C. Batulinum) 就属这一类型。 1(3 自养需氧型 细菌除大多数异养外也有数是自养，在这少数自养菌中，需氧菌主要是指化能合成的细菌。它能够无机物氧化得到能量，以CO2作唯一的碳制造有机养料。例如，硫细能将素硫或还原态硫化物(包括H2S，硫硫酸盐等)氧化成硫酸或硫，并利氧化过程中释放的能量。将CO2和H2O合成有机营养自己。 1(4 自养氧 主要指光合细菌。该类细具类似于植叶素a的光色素，分子中含有镁卟啉环。由于类吸菌只有一个反应系统，不以H2O为供氢体，是利用硫化氢无机的剂，把CO2还原为有机物。例如奥庚氏红硫
从反应可以看出，细菌的光合作用是非放氧性的。也有不以二氧化碳为碳原的，如柴明等报道的球形假单菌(R. Sphueroides)在对碳源的利用上，对甘油，山梨，甘露醇和酒石酸钠具有明显的利用性。这类细菌一生活在接近水面光强度高的厌气水层中，也有不二氧化碳碳源的，如柴明等报的球形红细菌(R. Sphueroides)在对碳源的用上，对甘油，山梨醇，甘露醇和酒石酸具有明显的利用性。这类细菌一般生活接近水面光强度高的厌气水层中，也能在池沼，水田，海洋和灌水的土壤中生长。合细菌具有净化高浓度机废水的能力。小林达治报道，合细菌菌体含有大量蛋白质，酸，维生素，类胡萝卜素等，对植物的长有促作用。 2 中间过度类型的存在 细代谢类型的划不是绝对的，在自养型和异养型之间过渡类型。 2(1 兼性自养型 是指既可进自生长又能进行异养生长的菌。如嗜糖假单 胞菌(Pseudomonas sac-charophila)氢细菌在完全环中，利用氢的化以 能量将CO2还原而营自养生活;环境中存在有机物时直接利用有机物而营异养生活。 2(2 光异养型 是介于养菌和异养间的类型。这类细菌利用光作能源，有 机物作为供氢体，还CO2合成有机物。例如红螺细菌(Rhodospirillaceae)能利异丙 醇作为供氢体进行光合作，积累丙酮: 以上反应以看出，这种光合作用不同于绿色植物的光合用之间的类型。 2(3 兼性厌氧型 属这一类的细菌具有有氧呼吸和氧呼吸的酶系，因此既 能在无氧条件下通
酵(包栝无氧呼吸)获得能量，也能在无氧条件下进行有氧呼吸。 伊氏
denitrigeans)等反硝化细菌， 它们生活在土壤水中，环境中有氧时则进行氧呼吸，即反硝化作用。这一类介于 需氧菌和氧菌逐步演变而来。 3 特殊类型的发现 3(1 光能固氮菌 通的细菌或者只能进行光作用，或只植物固氮，美波 斯汤普森研究所的植物生理学家发现的种叫Phoiorhizobinm thompsonum 细菌具有 “双功能”，既能从阳光中获能量又能将氮转化给植物利用。 3(2 极限环境菌 在一些极限环境中发现的能顽强地长和繁殖的生物大多为细 菌。例如包
a和250C的高温中生长的细菌 ， 这是迄今文献中所录的生物生长的最高温度;日本微生物家在熊本地区土壤发现了 可在甲苯中生长和繁殖的菌，该菌能在70%的甲苯中生活，也不怕其它有机溶， 例如二甲苯，乙基苯等;美国疾病中心分离的麦奇尼科氏弧菌(V.metschnikoun)能 在较高的溶液中生活等。 细菌新陈代有两个突出点:?代谢活跃。细菌菌体微小，相对表积很大，因此，物质换频繁、迅速，呈现十分活跃的代谢。?代谢类多样化。各种细菌其营养要求、能量来源、酶系、代谢产物各不相，形成多种多样的代谢型，适应复杂的外界环境。 细菌的代谢通路包括合成解两大类。细菌的合成代谢真核细菌类似，但分代谢因细菌酶系的不同，差异甚大。分解代谢可伴ATP及其他形式能量的产生。 一、细菌的代谢 细代谢所需能量，绝大多数是通过生物氧化作用获得的。所谓生氧化即在酶的作用下生物细胞内所发生的系列氧化原应。 致病菌获得能量的基质主是糖类，通过的氧或酵解释放能量，并以高能磷键的形式(ADP、ATP)储存能量。 细生氧类型分为呼吸与发。在生物化过程中，细的营物(如糖)脱作脱下的氢，需经一系列间递氢体(如辅酶I、辅酶II、黄素蛋白等)传递转运，最后将氢交给氢体。以无机物为受氢体的生物氧化过程，称为呼吸，其以分子氧为受氢体的称氧呼吸;而以化合物(如硝酸盐、硫酸盐)为受氢体的称厌氧呼吸。生物氧化中以各种有机为受氢体的称为发酵。大多数病原菌只进行需氧呼吸发酵。 1(氧呼吸(Resperitory):菌的呼吸链位于细胞膜上，需呼伴有氧化磷酸化作用，产生大量并以高能磷酸键形式贮于ATP中。1分子葡萄糖经羧酸循环完全氧化后，可产生38个分子ATP以供细合成代谢长繁殖之用。 2(发酵(Fermentation):酶系统不完善的细菌，
氧化过程不彻底，所产生的能量很低。通过无氧发酵，1分子葡糖只能生2分子ATP，仅为需氧呼吸所产生能量的1/19。专厌氧菌和兼性氧菌能通过发获取能量。 3(细菌呼吸类型:根据细菌对氧的需要不同，要为
如破伤风杆菌;(3)兼性厌氧菌(Facultative anaerobe)在有氧或氧或无环境中均能长，但有时生长较好，大多数病原菌属此类;(4)微需氧菌(Microaerophilic bacteria)如空肠弯曲，宜在低氧下长，氧压增高对其有抑制作用。一般细在代谢中需少量CO2，以提供细菌合酸中的嘌呤、嘧等。 性厌菌不能呼吸，只能发酵。原因是:?厌氧菌缺乏细胞色与细胞色素氧化酶，因此不能氧化那些氧化还原电势较高的氧型物质。?厌氧菌缺乏过氧化氢酶、过化物酶和超氧化
dismutase),不能清除有氧境下所产生的超氧离子(O2-)和过氧化氢(H2O2)，因而难以活。?有氧条件下，细菌某些酶的-SH基被氧化为S-S基(如琥酸脱氢酶等)，而酶失去活性，使细菌生长受到抑制。总之，厌氧菌的厌原因可有多种因素与机理。 表3-2 细菌的生物氧与产能 生氧化类型 受氢体 氧情况 产量(1分子葡萄糖) 需氧呼吸 分氧 需氧 38个ATP 厌氧呼吸 无机化合物 厌氧 发酵 机化合物 厌氧 2个ATP 二、细菌的谢产物 细菌分胞外酶将多糖、蛋白等大分子营养物质分解为单糖、小肽或氨基酸，然收进入菌体，再经氧化或内酶分解形成菌体利用的成分，此细菌的分解代谢。细菌以营养原料生物氧化产生的能量，合成菌体及相应的产的，谓合成代谢。 细菌在分解和合成代谢中能生多种代谢产，在细菌的鉴定及生化反应中有实际意义。 (一)分解代谢产物的检测 细菌分解代谢产物各细菌具备的酶不完全相同，有所差异。各代产物可通过生化试验的法检，称为细菌的生化反应。 1(糖代谢定 (1)糖发酵试:菌各种糖的分解力及代产物不同，可借以鉴别细。一般非致病菌发酵多种单糖，如大肠菌能分解葡萄糖有乳糖，产生甲酸等产物，并有甲酸氢酶，可将其分解CO2和H2，生化反应结果为产酸产气，以“?”表示。伤寒杆菌分解葡萄糖产酸，无解氢酶。故生化结果为产酸不产气，以“+”示。伤寒杆及一般致病菌大都不能分解糖，以“-”表示。 (2)VP试:肠杆菌与产气杆菌均分解葡?，为区分两菌可采用VP试验及甲基红试验。产杆菌能使丙酮酸脱羧、氧化(在碱性溶液中)生成二酰，后与含胍基的化合物反应，生成红色化合物，称VP阳性。大肠杆菌分解葡萄
生丙酮酸，VP阴性。 (3)甲基红试验:产气杆菌使丙酸脱羧后形成中性物，培液pH,5.4，甲基红指示剂呈桔黄色，为甲红试验阴性，大肠杆菌解葡萄产生丙酮酸，培养液呈酸性pH,5.4，指示剂甲基呈红色，称甲基红试验(Methyl red test,MR)阳。 (4)枸橼酸盐利用试验(Citrate ultiliazation test):能利枸橼酸盐作为唯一碳源的细菌如产气杆菌，分解枸橼酸盐生成碳酸盐，同时分解培养基铵盐生成氨，由此培养基变为碱性，使指示剂溴麝香蓝(BTB)由淡为深蓝，此为枸橼酸盐利用试验阳性。、 2(蛋白质代谢定 (1)吲哚试验(Indol test):含有色氨酸酶的细菌(如大肠杆菌、变形杆菌等)可解色氨酸生成吲哚，若加入二甲基氨基苯甲醛，与吲哚结合，形成玫瑰哚，呈红色，称吲哚试验阳。 (2)硫化氢试验:变形杆、乙型副伤寒杆菌等能分解含硫氨基酸如胱氨酸、甲硫氨酸等，生硫化氢。铅或硫酸亚铁存在时，则生成黑色硫化或硫化亚铁，可借以鉴别细菌。 3(尿素分解试验 变形菌具有尿素酶，可分解尿素产生氨，培养呈碱性，红为示剂检测呈红色，由此区别于沙门氏菌。 吲哚(I)、基(M)、VP(V)、枸橼酸盐利用(C)四种试验，常用于鉴定肠道杆菌，合称为IMViC试验。大杆菌呈“++--”，产气杆菌为“--++”。 气相、液相色谱法通对细分解代谢产物中挥发性或不挥发性有酸和醇的检测，可准确、快速确定细的种类，是目前进行细菌生化鉴定的高新技。 (二)合成代谢产物临床意 细菌通新陈代不断合成体成分，如糖、蛋白质、脂肪、核酸、细壁及各种辅酶等。此外，细菌还能成很多医学上具有重要义的代产。 1(热原质(Pyrogen):热原质菌体中的脂多糖，大多是革兰氏阴性菌产的。注入人或动物体内能引发热反应，故名热原质。 热原质耐热，高压蒸汽灭菌(121?，20’)不使其破坏，加热(180?4h;250?45';650?1')才原质失去作用。热原可过一般细菌滤器，但没有挥发性，所以，除去原质最好的方法是蒸馏。药液、水等被细菌污染后，即使高压菌或经滤过除菌仍可有热原质存在，输注机体后可引起严重发热反应。生物制或注射液制后除去原质比较困难，所以，必须使用无热原质水备。 2(素与酶:细可产生内、外毒素及侵袭，细菌致病性密切相关。 内毒素(Endotoxin)即革兰氏阴菌细胞壁的脂多糖，其毒性成分为类脂A。菌体死亡崩解后释放来。外毒素(Exotoxin)是由革兰氏阳性菌及少数革兰氏阴性菌在生长谢过程中释放菌外的蛋白质。具有抗原性强、毒
进细菌的侵袭、扩散，是细菌重要的致病因素，如链球菌的透明质酸酶。 3(色素(Pigment):有些菌能产生素，对细菌的鉴别有一定意义。 菌色素有两类:?水溶性色素，弥形至养基或周围织，如绿杆菌产生的绿脓色素培养基或脓汗呈绿色。?脂溶性色素，不溶于水，仅保持在菌落内使呈色而培基颜色不变，如金黄色葡萄球菌色素。细菌的产生需一定条件(营养丰、氧气充、温度适宜)，无光作用，对细菌的功能尚不。 4(抗生素(Antibiotic):某些微生物代谢过程中可产生种能抑制或杀死某些其他微生或癌细胞的物质，称抗生素。抗生素多由放和菌产生，细菌仅产生少几，如多素(Polymyxin)、杆菌肽(Bicitracin)等。 5(细菌素(Bactericin):某些细能产生一种仅作用于有近缘关系的细菌的抗菌物质，称细菌素。细菌素为蛋白类物质，抗菌范围很窄，无治意义，但可用于菌分型和流行病学调查。 细菌素以生产菌而命名。肠杆菌产生的细菌素称大肠菌素，绿脓杆菌产生的称绿
