4.第二章 细菌的生物学特性,第四节细菌的新陈代谢 - 副本

二、细菌的代谢产物
（二）合成代谢产物及其医学上的意义
3.色素 金黄色葡萄球菌——金黄色色素（脂溶性） 铜绿假单胞菌 ——-绿色色素（水溶性）
二、细菌的代谢产物
（二）合成代谢产物及其医学上的意义
4.抗生素
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Байду номын сангаас (Bicitracin)等。
（一）分解代谢产物和细菌的生化反应
阳
阴
对
性
性
照
甲基红试验
大肠杆菌：+ 产气杆菌：-
产气
葡萄糖
丙酮酸
乙酰甲基 甲醇中性 PH>5.4
二、细菌的代谢产物
（一）分解代谢产物和细菌的生化反应
枸橼酸利用试验
大肠杆菌：产气杆菌：+
枸—唯一碳源
铵—N源，生氨，碱性， 为阳
二、细菌的代谢产物
（一）分解代谢产物和细菌的生化反应
一、微生物的能量代谢
底物脱氢的4条途径：
一、细菌的能量代谢
1. EMP途径（糖酵解途径）
多数生物的主流代谢途径。 以1分子葡萄糖为底物，经过10 步反应产生2分子丙酮酸、2分子 NADH+H+和2分子ATP。 2阶段、3种产物、10 步反应。
EMP途径的重要意义： ①提供能量和还原力； ②连接其它代谢途径的桥梁； ③提供生物合成的中间产物； ④逆向合成多糖。
细菌的生物学特性
学习 目标
掌握 细菌的分解产物及其意义 熟悉 细菌分解产物的生化检测 了解 无
第四节
细菌的新陈代谢
微生物细胞所进行的化学反应总称为代谢，微生物的代 谢与其它生物一样，可分为物质代谢和能量代谢。
物质代谢包括：分解代谢、合成代谢 能量代谢包括：产能代谢、耗能代谢 分解代谢与产能代谢紧密相连； 合成代谢与耗能代谢紧密相连。 微生物的代谢离不开酶，无论是分解代谢，还是合成 代谢都必须在酶的催化作用下才能进行。
吲哚试验
大肠杆菌：+ 产气杆菌：-
阳
大肠杆菌有色氨酸酶， 分解色氨酸产生吲哚
性
二、细菌的代谢产物
（一）分解代谢产物和细菌的生化反应 硫化氢试验 含硫氨基酸
硫化氢 遇铁或铅 硫化物
二、细菌的代谢产物
（一）分解代谢产物和细菌的生化反应
对 阳阴 照 性性
尿素酶试验 变形杆菌 （尿素酶）
尿素
氨（碱性）
二、细菌的代谢产物
生成黑色的硫化物
二、细菌的代谢产物
（一）分解代谢产物和细菌的生化反应
1.糖发酵试验 2.吲哚试验（I） 3.甲基红试验（M） 4. VP试验 （V） 5.枸橼酸盐利用试验（C）
IMViC
应用于大肠埃 希菌和产气杆 菌的检测。
如大肠埃希菌+ + - -， 产气杆菌- - + +。
二、细菌的代谢产物
氧化主要是以脱氢和失去电子的方式实现的。根据在呼吸过程中最 终的氢受体和电子受体的不同，可将细菌的呼吸分为两类：
需氧呼吸
以分子氧作为最终的氢和电子受体
1Mol 葡萄糖经过需氧呼吸，可以释放3632kJ自由能，净合成38个ATP。
无氧呼吸
以氧化型化合物作为最终电子受体
可分为硝酸盐呼吸、硫酸盐呼吸、碳酸盐呼吸、延胡索酸呼吸等。
（一）分解代谢产物和细菌的生化反应
二、细菌的代谢产物
（二）合成代谢产物及其医学上的意义
热原质，泛指那些能引起机体发热的物质，内源性/外源性。
合
毒素与侵袭性酶，多数细菌都能产生毒素，外毒素/内毒素。
成
代
细菌素，具有杀细菌作用的蛋白质类物质。
谢
产
色素，在一定条件下能合成某些色素，使菌落具有颜色。
物
抗生素，在代谢过程中能合成一定种类的抗生素。
1己糖——1×甘油醛- P＋6× （ NADPH+H+ ）+ 3CO2
一、细菌的能量代谢
3. 需氧呼吸
1分子葡萄糖在有氧条件下彻底氧化，生成CO2和H2O，并产生38 分子ATP。需氧呼吸中，葡萄糖经过EMP途径生成丙酮酸，后者 脱羧产生乙酰辅酶A后进入三羧酸循环彻底氧化。然后将脱出的 氢进入电子传递链进行氧化磷酸化，最终以分子氧作为受氢体。 需氧菌和兼性厌氧菌进行需氧呼吸。
二、细菌的代谢产物
（二）合成代谢产物及其医学上的意义
3.色素
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： 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 的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。
二、细菌的代谢产物
（二）合成代谢产物及其医学上的意义
5.细菌素
某些细菌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，无治疗意义， 但可用于细菌分型和流行病学调查。 细菌素以生产菌而命名。大肠杆菌产生的细菌素称大肠菌素， 绿脓杆菌产生的称绿脓菌素，霍乱弧菌产生的称弧菌素。
（一）分解代谢产物和细菌的生化反应
糖发酵试验
不同细菌分解糖类的 能力和代谢产物不同。
乳糖：大肠埃希菌可 分解，而致病性肠道 杆菌则不能。
二、细菌的代谢产物
（一）分解代谢产物和细菌的生化反应
糖—VP试验
大肠杆菌：产气杆菌：+
二分子丙酮酸 +
乙酰甲基甲醇
二乙酰 胍基化合物 （红色沉淀）
二、细菌的代谢产物
1×G＝2×丙酮酸＋2× （NADH+H+）+ 2×ATP
一、细菌的能量代谢
2. HMP途径（戊糖磷酸酸途径）
葡萄糖不经过EMP-TCA而被彻底氧化，EMP的分支 产生大量NADP+H+及多种重要中间代谢物。 不是产能主要途径
HMP途径的重要意义： ①供应合成原料 ②产还原力 ③固定二氧化碳的中介 ④扩大碳源利用范围 ⑤连接EMP途径
维生素，利用环境的碳氮源合成自身生长所需的维生素。
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二、细菌的代谢产物
（二）合成代谢产物及其医学上的意义
1.热原质 细菌合成的一种注入人体内引起发热反应的物质。大多数是
G-菌的脂多糖。 热原质耐高温，高压蒸汽灭菌不能破坏（121℃，20 min），
250℃ 高温干烤才能破坏。
二、细菌的代谢产物
有机物
化能异养微生物
最初
能源
还原态无机物 化能自养微生物
日光
光能营养微生物
通用能源 （ATP）
一、微生物的能量代谢
不同类型的细菌营养方式具有不同的产能方式。
❖ 营养类型
光能营养型细菌：光合磷酸化。
化能营养型细菌：呼吸、发酵、无机物氧化。
一、微生物的能量代谢
一、微生物的能量代谢
呼吸是指用于产生能量的生物氧化还原过程。
分解代谢：在分解代谢酶系的催化下，将复杂的有机分 子分解为简单小分子、能量(ATP)及还原力[H]的过程。
原料和能量
物质基础
合成代谢: 在合成酶系的催化下，由简单的小分子、 ATP和还原力[H]一起合成复杂的生物的大分子的过程。
一、微生物的能量代谢
能量代谢是新陈代谢的核心内容 是生物体如何把环境中多种形式的最初能源转换成为对一切生命活 动都能使用的通用能源(ATP)。
二、细菌的代谢产物
（一）分解代谢产物和细菌的生化反应
各种细菌所具有的酶不完全相同，细菌对糖、蛋白质的分解能力 的不同，因而代谢产物各异，利用生物化学方法鉴别不同细菌称 为细菌的生化反应。常见的有：
糖发酵试验 大肠埃希菌（甲酸脱氢酶）分解乳糖，产酸产气； 伤寒沙门菌不分解乳糖，产酸不产气。
VP试验 大肠杆菌（-），产气杆菌（+）
细菌素、维生素
（二）合成代谢产物及其医学上的意义
2.毒素和侵袭性酶
内毒素 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。 外毒素 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。 侵袭性酶 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。
甲基红试验 大肠杆菌（+），产气杆菌（-）
枸橼酸盐利用试验 大肠杆菌不能利用枸橼酸盐作为碳源，不能生长。
二、细菌的代谢产物
（一）分解代谢产物和细菌的生化反应
吲哚试验 大肠杆菌有色氨酸酶，分解色氨酸产生吲哚
尿素酶试验 变形杆菌有尿素酶，可分解尿素产生氨→培养基变
碱→酚红指示剂显红色
硫化氢试验 变形杆菌、沙门菌分解含硫氨基酸产生硫化氢→遇铅或铁离子
EMP＋三羧循环＋电子传递链（呼吸酶系）
1×G —— CO2 + H2O + 38×ATP
一、细菌的能量代谢
4. 厌氧呼吸
1分子葡萄糖经厌氧糖酵解只能产生2分子ATP，最终以外源的无 机氧化物作为受氢体的一类产能效率低的特殊呼吸。 专性厌氧菌和兼性厌氧菌都能进行厌氧呼吸。
1×G —— 乳酸＋2×ATP
二、细菌的代谢产物
（二）合成代谢产物及其医学上的意义
6.维生素
有些细菌能产生维生素，产生的维生素除了供自身需要还可分 泌到菌体外。如：大肠杆菌合成维生素B6、B12、K2等，对人 体有利。
本章小结
能力代谢：发酵、需氧呼吸、厌氧呼吸 细菌的生化反应：IMViC 合成代谢产物：热原质、毒素与酶、色素、抗生素