第十章细菌学概论4

• 2、蛋白质的分解
• （1）脱氨作用： • （2）脱羧作用 • （3）转氨作用
• （二）合成代谢（不讲）
• 四、细菌的重要代谢产物
• 细菌通过合成代谢与分解代谢产生大量的代 谢产物，这些产物有的可被细菌直接吸收利用 、有些可用于鉴别细菌、有些则与细菌的致病 性有关。
• （一）分解代谢产物和相关的生化反应
•
细菌的生化反应主要用于肠道细菌的鉴别。将靛基质
（I）、甲基红（M）、VP（V）、枸椽酸盐利用（C）四
种试验合称为IMViC。如大肠埃希菌为＋＋－－；产气肠
杆菌为－－＋＋。
糖 发 酵 试 验
阴性
阳性
VP 试 验
大肠杆菌：— 产气杆菌：+
枸 橼 酸 利 用 试 验
大肠杆菌：— 产气杆菌：+
吲 哚 试 阳性 验
强水和粪便的管理，是预防和控制肠道传染病的重要环
节。
•
细菌在污染水源的同时，随着时间的推移，必将与
水之间建立起一种平衡关系，参与水体中物质循环、食
物链的建立。由于水体中有微生物，故常含有热原质。
所以注射制剂用水必需采用新鲜的蒸馏水；制备口服制 剂至少采用新鲜冷开水。
• （三）空气中的细菌
•
空气中缺乏营养物质和水分，又受日光照射，故细菌
•
第三节 细菌的新陈代谢
• 细菌的新陈代谢可分为
• 分解代谢：是指将复杂的有机物分解为简单化 合物的过程，同时伴有能量的释放。
• 合成代谢：通过消耗能量将简单小分子物质合 成复杂的大分子和细胞结构物质的过程。
• 二者同时存在，相互关联。分解代谢为合成代 谢提供能量与原料，合成代谢又为分解代谢提 供物质基础。
• 2、毒素与侵袭性酶
•
细菌产生外毒素和内毒素两类毒素，是细菌致病
的主要因素。外毒素是多数革兰阳性菌和少数革兰阴
性菌在生长繁殖过程中释放到菌体外的蛋白质；内毒
素是革兰阴性菌细胞壁的脂多糖，当菌体死亡崩解后
游离出来。
•
某些细菌还可产生具有侵袭性的酶，能损伤机体
组织，促使细菌的侵袭和扩散，也是细菌重要的致病
方法：接种
35℃培养24－48h
细菌
葡萄糖蛋白胨水培养基
加入甲液和乙液各1滴
出现红色反应－阳性 如：产气肠杆菌 无红色反应－阴性
如：大肠埃希菌
4、吲哚（靛基质）试验
原理
细菌在含有色氨酸的培养基内生长，若 该菌能分泌色氨酸酶，该酶分解色氨酸产生吲 哚、丙酮酸和氨（NH3），再向上述培养基中 加入对二甲基氨基苯甲醛溶液后显红色（玫瑰 吲哚）
胞杆菌等，可在土壤中存活数年至数十年，多通过伤口
感染人体。因此，在处理被泥土污染的伤口时应采取必
要措施防止芽胞菌的感染。
• （二）水中的细菌
• 水也是细菌生存的天然环境。水中的细菌主要来自土 壤、人和动物的排泄物，故可带有伤寒沙门菌、痢疾志
贺菌、霍乱弧菌、钩端螺旋体等病原菌，通过污染水源
而引起多种消化系统传染病的流行。因而保护水源，加
物质。如金黄色葡萄球菌的血浆凝固酶，链球菌的透
明质酸酶等。
•
• 3、细菌素
•
细菌素是某些菌株产生的仅对与产生菌有亲缘关系的
细菌有杀伤作用的蛋白质。如大肠埃希菌产生的大肠菌素
，葡萄球菌产生的葡萄球菌素等。细菌素在治疗上的应用
价值不大，多用于细菌分型和流行病学调查。细菌素的产
生主要受质粒的控制。
• 4、色素
•
土壤含有丰富的水分、营养物质，有合适的酸碱度
、温度和气体等，具备了细菌生长繁殖的良好条件。土
壤中的细菌多数为非病原菌，在自然界的物质循环中起
着重要的作用。某些细菌和放线菌还能产生抗生素用于
疾病的治疗。但也有一些来自人和动物的排泄物及随人
畜尸体进入土壤的致病菌，一般较易死亡。但若是能形
成芽胞的致病菌如破伤风梭菌、产气荚膜梭菌、炭疽芽
不易繁殖。但土壤及水中的细菌可随飞尘、水雾等扩散到
空气中，人和动物也不断通过呼吸等排出细菌，所以空气
中也可存在不同种类和数量的细菌，在人口密集的公共场
所细菌数量和种类显著增多。空气中常见的致病菌有结核
分枝杆菌、白喉棒状杆菌、金黄色葡萄球菌、链球菌、脑
膜炎奈氏菌等，可引起呼吸道传染病或伤口感染。
•
由于空气中存在微生物，在很多情况下对空气必须
• ３、按专属性分 • 1）共有酶：是参与细菌基础代谢，不同种类细
菌所共有的酶。
• 2）特有酶：只存在于少数特殊类型的细菌内， 参与该菌所特有的生化反应。
• 此外，还发现细菌体内有限制酶和修饰酶， 被称为限制与修饰系统。这一系统对外源性的Ｄ ＮＡ通过限制性核酸内切酶使其降解；对自身的 ＤＮＡ由甲基化酶进行修饰，使之免受限制性核 酸内切酶的破坏。
起病变。
• ２、按产生的方式分
• 1）组成酶：由细菌遗传获得，无论环境是否 存该酶作用的底物，都不影响其产生。
• 2）诱导酶：是在酶的底物或相应诱导物诱导 下产生的酶。当诱导因素消失，诱导酶的产生 停止。如金黄色葡萄球菌，在青霉素的诱导下 可产生ß－内酰胺酶，裂解内酰胺环而产生耐 药性，青霉素一停用此酶马上消失。
进行消毒或净化，如微生物接种室、药品生产车间和手术
室，都要净化空气，以免造成污染、药品生产不合格及手
术感染。
• （四）极端环境中的细菌
• 极端环境是指在高温、高压、高盐、高碱等特殊环境 中仍有微生物的分布，从而根据细菌生长的极端环境不 同分为：嗜冷菌、嗜热菌、嗜盐菌、嗜碱菌等。利用细 菌具有抵抗和适应各种极端环境的能力为人类所应用。 如嗜冷菌产生的低温蛋白酶、嗜碱菌产生的碱性蛋白酶 、脂肪酶等被大量用于洗涤剂的生产。
大肠杆菌：+ 产气杆菌：—
H2S 试验
尿
素
对照
阳性
阴性
酶
试
验
• （二）合成代谢产物及其应用
•
细菌除合成自身成分外，还合成与细菌致病、鉴
定和治病有关的一些产物。
1、热原质 是一种注入人体或动物体内能引起发热
反应的物质。按来源不同可分为
内源性热原质：来自机体自身，如因各种原因所产生 的ＩＬ－１、肿瘤坏死因子等。
• 方法：接种
• 细菌
蛋白胨水培养基
•
• 甲基氨基苯甲醛 液面交界处
•
•
• 用途：用于肠道杆菌的鉴别
加入对二 红色 阳性
如：大肠埃希菌 无色 阴性
如：沙门菌属
５、硫化氢试验
原理：
某些细菌能分解含硫氨基酸（如胱氨酸、甲
硫氨酸）生成硫化氢（H2S），遇醋酸铅或硫酸 亚铁可形成黑色的硫化铅或硫化亚铁。
酵葡萄糖仅产酸不产气，且不能发酵乳糖。利
用各种糖发酵试验检测细菌对糖的分解产物，
可用于鉴别细菌。
• 方法：
•
接种
产酸 指示剂变色
• 细菌 糖发酵管
液体、半固体培养基
•
小管出现气泡
•
产气
•
固体培养基 出现
•
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ裂隙
• 结果：
• 不分解糖：培养基颜色不变。用“－”表示
• 分解糖产酸不产气：培养基变色。用“＋”表示
外源性热原质：包括革兰阴性菌细胞壁的脂多 糖、外膜；革兰阳性菌分泌的外毒素。
热 原 质 耐 高 温 ， 不 被 高 压 蒸 气 灭 菌 (121℃ 、 20min)破坏，250℃高温干烤30分钟才能破坏热原 质。因此，在制备和使用注射药品过程中应严格遵 守无菌操作，防止细菌污染而产生热原质。一当污 染对液体中存在的原质可用吸附剂吸附、特殊石棉 滤板过滤或通过蒸馏方法除去。输液用的玻璃容器 可在250℃干烤箱内干烤2小时以彻底破坏热原质。
一、细菌的酶
• 细菌的代谢离不开酶，通过酶完成细菌的 一切异化与同化作用。酶的分类：
• １、按部位分 • 胞内酶：参与细菌体内的各项生化反应。 • 胞外酶：细胞膜产生并向胞外分泌的酶。包括 • 1）水解酶：能将胞外复杂的大分子物质降解
为小分子有利于细菌的吸收和利用。 • 2）侵袭性酶：能溶解破坏宿主组织细胞，引
• 二、细菌的产能方式（生化课具体介绍）
• （一）呼吸
• 1、需氧呼吸：是指细菌在有氧条件下进行的三 羧酸循环，一般而言，1 分子葡萄糖在有氧环 境下彻底氧化生成CO2、H2O及38分子的ATP。 需氧菌和兼性厌氧菌进行需氧呼吸。
• 2、无氧呼吸：是一种在无氧环境下进行的产能 效率下的特殊方式。主要是以无机氧化物作为呼 吸链末端氢和电子受体的生物氧化过程。
• 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，水溶性色素能弥散到培养基或周围组织 ，如铜绿假单胞菌产生的色素使培养基或感染的脓汁呈绿 色；脂溶性色素不溶于水，只存在于菌体，使菌落显色而 培养基颜色不变，如金黄色葡萄球菌的色素。
• 5、抗生素
•
抗生素是某些微生物代谢过程中产生的一类能抑
• 二、细菌在正常人体中的分布
•
正常人的体表及与外界相通的口腔、鼻咽腔、肠道
、泌尿生殖道等腔道中都寄居着不同种类和数量的微生
物。当人体免疫功能正常时，这些微生物对宿主无害，
有些对人还有利，称为正常菌群(normal flora)。人体各
部位常见的正常菌群见表11-6。
• 正常菌群对构成局部微生态平衡起重要作用，表现为： • 1．生物拮抗作用 寄居的正常菌群通过受体和营养竞
培养24h
细菌
葡萄糖蛋白胨水培养基
2－3滴甲
红色反应 阳性 如：大肠杆菌
基红指示剂
黄色反应 阴性 如：产气肠杆菌
３、VP试验
原理：有些细菌能使丙酮酸脱羧，生成中性的乙酰甲
基甲醇，通过KOH和空气的作用，使乙酰甲基甲醇（ 3-羟基丙酮）转变成双乙酰，双乙酰与蛋白胨中精氨 酸的胍基起反应，生成红色化合物，为VP试验阳性。
• 三、细菌的代谢过程（生化介绍）
• （一）分解代谢（不讲） • 通过分解代谢为细菌提供能量和用于合成
生物大分子的前体物质。如细菌分泌胞外酶， 将胞外大分子、结构复杂的营养物质降解为小 分子，然后吸收利用。而小分子的结构简单营 养物质则可被细菌直接吸收利用。
• １、糖的分解
• （1）葡萄糖－丙铜酸代谢途径（见图11-23） • 1）糖酵解途径（EMP）： • 2）已糖－单磷酸途径（ＨＭＰ）： • 3）ＥＤ途径： • （2）丙铜酸代谢途径:
方法：接种
35℃24h 黑色沉淀 阳性
细菌
醋酸铅培养基
如：沙门菌属等
无色变化 阴性
如：大部分菌属
6、枸橼酸盐利用试验
原理：
某些细菌能利用培养基中的枸橼酸钠为唯 一碳源而获得能量，能利用枸橼酸盐的细菌， 也能利用铵盐（如磷酸二氢铵）作为唯一氮源 ，产生氨和碳酸钠，使培养基碱化，导致溴麝 香草酚蓝指示剂由淡绿色变为深蓝色。为枸橼 酸盐利用试验阳性，如产气杆菌；而大肠杆菌 则不能利用枸橼酸盐，帮无法生长为阴性。
• 5、促进人体的消化吸收 如肠道中的双歧杆菌
•
正常菌群与宿主间的生态平衡一量被打破，正常菌
• 分解糖产酸产气：培养基变色有气泡或裂隙。用表示
• 用途：主要用于肠杆菌科细菌鉴别
2、甲基红试验（MR试验）
原理：
由葡萄糖发酵形成丙酮酸，丙酮酸有两种替代途径 进行代谢，即混合酸和丁二醇。若细菌主要沿混合酸发 酵途径，产生大量酸，使pH维持在4.4以下，则指示剂变 为红色，为MR试验阳性。
方法：接种
• （二）发酵：是在厌氧条件下以有机物为基质 并以其中间降解产物为氢和电子受体的氧化过 程。由于细菌的酶系统不完整，氧化不彻底， 与呼吸相比1分子葡萄糖只产生2分子的ATP只 有需氧呼吸的1／19。专性厌氧菌和兼性厌氧 菌都能进行发酵，获取能量。
• （三）无机物氧化：利用无机物氧化产能是自 养型细菌特有的一种产能方式。主要通过呼吸 链的氧化磷酸化反应。
•
根据细菌种类不同，对同一营养物质的代
途径及代谢产物也不相同，因此可以通过检测
不同的代谢产物对细菌进行鉴定，称为生化反
应。常用的有：
• （1）单糖发酵试验
•
细菌能分解发酵多种单糖产生酸、醛、
醇、酮、气体等产物，但不同细菌分解糖类的
能力和代谢产物不同。例如大肠埃希菌能发酵
葡萄糖和乳糖，产酸并产气；而伤寒沙门菌发
制或杀死某些其他微生物的物质。大多由放线菌和真
菌产生，少数由细菌产生如多粘菌素、杆菌肽等。
• 6、维生素
•
细菌能合成某些自身需要的维生素，并能分泌至
周围环境中。如人体肠道内的大肠埃希菌，合成的B
族维生素和维生素K也可被人体吸收利用。
•
第四节 细菌的分布
• 一、 细菌在自然界的分布
• （一）土壤中的细菌
争，以及产生有害代谢产物等方式抵抗外来的致病菌，使 之不能定植或被杀死。
• 2．营养作用 合成人体所需要的营养物质，肠道中的 大肠埃希菌能合成维生素B、K等，可供宿主吸收利用。
• 3．抗肿瘤作用 某些细菌能合成免疫调节物质，激活 免疫系统，产生细胞免疫，而杀伤肿瘤细胞。
• 4．抗衰老作用 肠道正常菌群中的双歧杆菌有抗衰老 作用。成年后，此类菌数量减少，产生有害物质的细菌增 多，有害物质经肠道吸收后，可加速机体的衰老过程。