细菌的新陈代谢

1、第第4 4节节 细菌的新陈代谢细菌的新陈代谢细菌的能量代谢细菌的能量代谢细菌的代谢产物细菌的代谢产物 分解性代谢产物的检测分解性代谢产物的检测 合成性代谢产物及临床意义合成性代谢产物及临床意义 微生物同其他生物一样都是具有生命的，微生物同其他生物一样都是具有生命的，新陈代谢作用贯穿于它们生命活动的始终。新陈代谢作用贯穿于它们生命活动的始终。同化作用同化作用: :是指微生物不停地从外界环境吸收的营是指微生物不停地从外界环境吸收的营养物质，在细胞内合成新的细胞物质和储藏物质，养物质，在细胞内合成新的细胞物质和储藏物质，并储存能量。它是微生物生长发育的基础。并储存能量。它是微生物生长发育的基础。异化

2、作用异化作用: :是指衰老的细胞物质和从外界吸收的营是指衰老的细胞物质和从外界吸收的营养物质，进行分解变成简单物质，并且产生一些养物质，进行分解变成简单物质，并且产生一些中间产物作为合成细胞物质的基础原料，最终将中间产物作为合成细胞物质的基础原料，最终将不能利用的废物排除体外，一部分能量以热量的不能利用的废物排除体外，一部分能量以热量的形式散发，这就是异化作用。形式散发，这就是异化作用。新陈代谢新陈代谢 合成代谢（同化作用）合成代谢（同化作用） 分解代谢（异化作用）分解代谢（异化作用） 代谢代谢 物质代谢物质代谢能量代谢能量代谢atp热能 代谢代谢 初级代谢初级代谢: :次级代谢次级代谢: :

3、使营养物质转换成细胞结构物质、维持微生物正常生命活动的生理活性物质或能量的代谢。初级代谢的产物叫初级代谢产物。 指某些微生物进行的非细胞结构物质和维持微生物正常生命活动的非必需物质的代谢。如一些微生物积累发酵产物的代谢过程（包括抗生素、毒素、色素、维生素、激素等）。 一、微生物的产能代谢一、微生物的产能代谢因为一切生命活动都是耗能反应，因此，产能代谢就成因为一切生命活动都是耗能反应，因此，产能代谢就成了新陈代谢中的核心问题。产能代谢的中心任务，是生了新陈代谢中的核心问题。产能代谢的中心任务，是生物体如何把外界环境中多种形式的最初能源转换成对一物体如何把外界环境中多种形式的最初能源转换成对一切生

4、命活动都能使用的通用能源切生命活动都能使用的通用能源atpatp（腺苷三磷酸）。（腺苷三磷酸）。对微生物来说，它们可利用的最初能源不外乎有机物、对微生物来说，它们可利用的最初能源不外乎有机物、日光和无机物三大类。日光和无机物三大类。 有机物有机物 最初能源最初能源 日日 光光 通用能源（通用能源（atpatp） 无机物无机物 细菌生物氧化的类型：需氧呼吸、厌氧呼吸、发酵一、细菌的能量代谢生物氧化类型生物氧化类型受氢体受氢体需氧情况需氧情况产生能量（产生能量（1 1分子葡萄糖）分子葡萄糖）需氧呼吸需氧呼吸分子氧分子氧需氧需氧3838个个atpatp厌氧呼吸厌氧呼吸无机化合物无机化合物厌氧厌氧发酵

5、发酵有机化合物有机化合物厌氧厌氧2 2个个atpatp细菌的生物氧化与产能细菌的生物氧化与产能二、细菌的代谢产物 （一）分解代谢产物的检测 细菌的分解代谢产物因各种细菌具备的酶不完全相同，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 1糖代谢测定糖代谢测定（1）糖发酵试验：细菌对各种糖的分解能力及代谢产物不同，可借以鉴别细菌。一般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，产生甲酸等产物，并有甲酸解氢酶，可将其分解为co2和h2，故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，但无解氢酶。故生化结果为产酸不产气，以“+”表示。伤寒杆菌及

6、一般致病菌大都不能分解乳糖，以“-”表示。（2）vp试验：大肠杆菌与产气杆菌均分解葡萄糖 ，为区分两菌可采用vp试验及甲基红试验。产气杆菌能使丙酮酸脱羧、氧化（在碱性溶液中）生成二乙酰，后者可与含胍基的化合物反应，生成红色化合物，称vp阳性。大肠杆菌分解葡萄糖产生丙酮酸，vp阴性。（3）甲基红试验：产气杆菌使丙酮酸脱羧后形成中性产物，培养液ph5.4，甲基红指示剂呈桔黄色，为甲基红试验阴性，大肠杆菌分解葡萄糖产生丙酮酸，培养液呈酸性ph5.4，指示剂甲基红呈红色，称甲基红试验（methyl red test,mr）阳性。（4）枸橼酸盐利用试验（citrate ultiliazation tes

7、t）:能利用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，同时分解培养基的铵盐生成氨，由此使培养基变为碱性，使指示剂溴麝香草酚蓝（btb）由淡绿转为深蓝，此为枸橼酸盐利用试验阳性。、2蛋白质代谢测定（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）可分解色氨酸生成吲哚，若加入二甲基氨基苯甲醛，与吲哚结合，形成玫瑰吲哚，呈红色，称吲哚试验阳性。（2）硫化氢试验：变形杆菌、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，生成硫化氢。在有醋酸铅或硫酸亚铁存在时，则生成黑色硫化铅或硫化亚铁，可借以鉴别细菌。吲哚（i）、甲基红（m）、vp（v）、枸

8、橼酸盐利用（c）四种试验，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发性有机酸和醇类的检测，可准确、快速地确定细菌的种类，是目前进行细菌生化鉴定的高新技术。 （二）合成代谢产物及临床意义细菌通过新陈代谢不断合成菌体成分，如多糖、蛋白质、脂肪、核酸、细胞壁及各种辅酶等。此外，细菌还能合成很多在医学上具有重要意义的代谢产物。微生物的合成代谢微生物的合成代谢（一）糖类的生物合成（一）糖类的生物合成单糖和多糖的合成对自养和异养微生物的生命活动十分重要。单糖合成的中心环节上葡萄糖的合成。单糖的合成一般都是通过e

9、mp途径逆行合成葡萄糖-6-磷酸，然后在转化为其他的糖。co2甘氨酸甘氨酸草酸草酸乙酸乙酸乳酸乳酸甘油醛-3-磷酸 草酰乙酸 丙酮酸但自养和异养微生物合成葡萄糖的（碳源）前体并不相同，途径也不同。自养：异养：卡尔文循环 自养微生物 糖异生途径是由非碳化合物前体合糖异生途径是由非碳化合物前体合成新的葡萄糖分子的过程。成新的葡萄糖分子的过程。（二）脂肪酸的生物合成（二）脂肪酸的生物合成微生物利用乙酰辅酶a和co2等物质，在酰基载体蛋白acp作用下合成脂肪酸。脂肪酸合成酶复合体 ：例如：软脂酸的合成（三）氨基酸的生物合成（三）氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成分为两步骤：氨基酸的生物合成分为两步骤：氨

10、基酸碳骨架的合成：氨基酸碳骨架的合成：来自糖代谢产生的中间产物来自糖代谢产生的中间产物 氨基的合成：氨基的合成：氨基的合成中氨的来源有三个途径：外界环境、体氨基的合成中氨的来源有三个途径：外界环境、体内含氮化合物的分解、固氮作用、硝酸还原作用。内含氮化合物的分解、固氮作用、硝酸还原作用。 -酮戊二酸 + nh3 谷氨酸 + h2o 氨基酸的合成途径分为三种方式：1 1）氨基化作用）氨基化作用2 2）转氨基作用）转氨基作用3 3）糖代谢中间产物前体合成）糖代谢中间产物前体合成 如图：谷氨酸脱氢酶-酮戊二酸 + 天冬氨酸 谷氨酸 + 草酰乙酸 转氨酶1热原质（pyrogen）:热原质即菌体中的脂多

11、糖，大多是革兰氏阴性菌产生的。注入人或动物体内能引起发热反应，故名热原质。热原质耐高热，高压蒸汽灭菌（121，20）不能使其破坏，加热（1804h;25045;6501）才使热原质失去作用。热原质可通过一般细菌滤器，但没有挥发性，所以，除去热原质最好的方法是蒸馏。药液、水等被细菌污染后，即使高压灭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。生物制品或注射液制成后除去热原质比较困难，所以，必须使用无热原质水制备。2毒素与酶：细菌可产生内、外毒素及侵袭性酶，与细菌的致病性密切相关。内毒素（endotoxin）即革兰氏阴性菌细胞壁的脂多糖，其毒性成分为类脂a。菌体死亡崩解后释放出来

12、。外毒素(exotoxin)是由革兰氏阳性菌及少数革兰氏阴性菌在生长代谢过程中释放至菌体外的蛋白质。具有抗原性强、毒性强、作用特异性强的突出特点。某些细菌可产生具有侵袭性的酶，能损伤机体组织，促进细菌的侵袭、扩散，是细菌重要的致病因素，如链球菌的透明质酸酶等。3色素（pigment）：有些细菌能产生色素，对细菌的鉴别有一定意义。细菌色素有两类：水溶性色素，能弥形至培养基或周围组织，如绿脓杆菌产生的绿脓色素使培养基或脓汗呈绿色。脂溶性色素，不溶于水，仅保持在菌落内使之呈色而培养基颜色不变，如金黄色葡萄球菌色素。细菌色素的产生需一定条件（营养丰富、氧气充足、温度适宜），无光合作用，对细菌的功能尚不清。 4抗生素（antibiotic）:某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生物或癌细胞的物质，称抗生素。抗生素多由放线菌和真菌产生，细菌仅产生少数几种，如多粘菌素（polymyxin）、杆菌肽(bicitracin)等。5细菌素（bactericin）:某些