细菌的新陈代谢

细菌的新陈代谢细菌的新陈代谢第1页

微生物同其它生物一样都是含有生命，新陈代谢作用贯通于它们生命活动一直。同化作用:是指微生物不停地从外界环境吸收营养物质，在细胞内合成新细胞物质和储备物质，并储存能量。它是微生物生长发育基础。异化作用:是指衰老细胞物质和从外界吸收营养物质，进行分解变成简单物质，而且产生一些中间产物作为合成细胞物质基础原料，最终将不能利用废物排除体外，一个别能量以热量形式散发，这就是异化作用。新陈代谢合成代谢（同化作用）分解代谢（异化作用）细菌的新陈代谢第2页代谢物质代谢能量代谢ATP热能代谢初级代谢:次级代谢: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生理活性物质或能量代谢。初级代谢产物叫初级代谢产物。指一些微生物进行非细胞结构物质和维持微生物正常生命活动非必需物质代谢。如一些微生物积累发酵产物代谢过程（包含抗生素、毒素、色素、维生素、激素等）。细菌的新陈代谢第3页一、微生物产能代谢因为一切生命活动都是耗能反应，所以，产能代谢就成了新陈代谢中关键问题。产能代谢中心任务，是生物体怎样把外界环境中各种形式最初能源转换成对一切生命活动都能使用通用能源—ATP（腺苷三磷酸）。对微生物来说，它们可利用最初能源不外乎有机物、日光和无机物三大类。

有机物最初能源日光通用能源（ATP）无机物

细菌生物氧化类型：需氧呼吸、厌氧呼吸、发酵一、细菌能量代谢细菌的新陈代谢第4页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细菌生物氧化与产能细菌生物氧化与产能细菌的新陈代谢第5页二、细菌代谢产物（一）分解代谢产物检测

细菌分解代谢产物因各种细菌具备酶不完全相同，而有所差异。各代谢产物可经过生化试验方法检测，通常称为细菌生化反应。1．糖代谢测定（1）糖发酵试验：细菌对各种糖分解能力及代谢产物不一样，可借以判别细菌。普通非致病菌能发酵各种单糖，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。伤寒杆菌及普通致病菌大都不能分解乳糖，以“-”表示。细菌的新陈代谢第6页（2）VP试验：大肠杆菌与产气杆菌均分解葡萄糖⊕，为区分两菌可采取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pH＞5.4，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pH＜5.4，指示剂甲基红呈红色，称甲基红试验（Methylredtest,MR）阳性。（4）枸橼酸盐利用试验（Citrateultiliazationtest）:能利用枸橼酸盐作为唯一碳源细菌如产气杆菌，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。、细菌的新陈代谢第7页2．蛋白质代谢测定（1）吲哚试验（Indoltest）：含有色氨酸酶细菌（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，可借以判别细菌。细菌的新陈代谢第8页吲哚（I）、甲基红（M）、VP（V）、枸橼酸盐利用（C）四种试验，常见于判定肠道杆菌，合称之为IMViC试验。大肠杆菌呈“++--”，产气杆菌为“--++”。气相、液相色谱法经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检测，可准确、快速地确定细菌种类，是当前进行细菌生化判定高新技术。细菌的新陈代谢第9页（二）合成代谢产物及临床意义细菌经过新陈代谢不停合成菌体成份，如多糖、蛋白质、脂肪、核酸、细胞壁及各种辅酶等。另外，细菌还能合成很多在医学上含有主要意义代谢产物。细菌的新陈代谢第10页微生物合成代谢（一）糖类生物合成单糖和多糖合成对自养和异养微生物生命活动十分主要。单糖合成中心步骤上葡萄糖合成。单糖合成普通都是经过EMP路径逆行合成葡萄糖-6-磷酸，然后在转化为其它糖。CO2甘氨酸草酸乙酸乳酸甘油醛-3-磷酸草酰乙酸

丙酮酸但自养和异养微生物合成葡萄糖（碳源）前体并不相同，路径也不一样。自养：异养：细菌的新陈代谢第11页卡尔文循环

自养微生物

细菌的新陈代谢第12页糖异生路径是由非碳化合物前体合成新葡萄糖分子过程。细菌的新陈代谢第13页细菌的新陈代谢第14页（二）脂肪酸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。细菌的新陈代谢第15页脂肪酸合成酶复合体：细菌的新陈代谢第16页比如：软脂酸合成细菌的新陈代谢第17页（三）氨基酸生物合成氨基酸生物合成份为两步骤：氨基酸碳骨架合成：来自糖代谢产生中间产物氨基合成：氨基合成中氨起源有三个路径：外界环境、体内含氮化合物分解、固氮作用、硝酸还原作用。

细菌的新陈代谢第18页α-酮戊二酸+NH3谷氨酸+H2O氨基酸合成路径分为三种方式：1）氨基化作用2）转氨基作用3）糖代谢中间产物前体合成

如图：谷氨酸脱氢酶α-酮戊二酸+天冬氨酸谷氨酸+草酰乙酸

转氨酶细菌的新陈代谢第19页细菌的新陈代谢第20页1．热原质（Pyrogen）:热原质即菌体中脂多糖，大多是革兰氏阴性菌产生。注入人或动物体内能引发发烧反应，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（180℃4h;250℃45';650℃1'）才使热原质失去作用。热原质可经过普通细菌滤器，但没有挥发性，所以，除去热原质最好方法是蒸馏。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，输注机体后可引发严重发烧反应。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。细菌的新陈代谢第21页2．毒素与酶：细菌可产生内、外毒素及侵袭性酶，与细菌致病性亲密相关。内毒素（Endotoxin）即革兰氏阴性菌细胞壁脂多糖，其毒性成份为类脂A。菌体死亡崩解后释放出来。外毒素(Exotoxin)是由革兰氏阳性菌及少数革兰氏阴性菌在生长代谢过程中释放至菌体外蛋白质。含有抗原性强、毒性强、作用特异性强突出特点。一些细菌可产生含有侵袭性酶，能损伤机体组织，促进细菌侵袭、扩散，是细菌主要致病原因，如链球菌透明质酸酶等。细菌的新陈代谢第22页3．色素（Pigment）：有些细菌能产生色素，对细菌判别有一定意义。细菌色素有两类：①水溶性色素，能弥形至培养基或周围组织，如绿脓杆菌产生绿脓色素使培养基或脓汗呈绿色。②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