细菌的新陈代谢产物[新课标]

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细胞内分解代谢与合成代谢的总和，其显著特点是代谢旺盛和代谢类型的多样化。 细菌的分解代谢和生化反应 　　各种细菌所具有的酶不完全相同，对营养物质的分解能力也不一致，因而代谢产物也有区别。 ・         细菌对糖的分解 ・         细菌对蛋白质的分解 ・         细菌的生化反应：通过生化试验的方法检测细菌对各种基质的代谢作用及其代谢产物，从而鉴别细菌的种属。
（1）糖发酵试验
（2）靛基质试验
（3）硫化氢试验
（4）尿素分解试验
（5）枸橼酸盐利用试验 细菌的合成代谢产物 　　细菌利用分解代谢中的产物和能量不断合成菌体自身成分，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内能引起发热反应的物质。产生热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： 细菌产生外毒素和内毒素两类毒素，在细菌致病作用中甚为重要。外毒素(exotoxin)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(endotoxin)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。外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。细菌的色素有两类，一类为水溶性，能弥散到培养基或周围组织。另一类为脂溶性，不溶于水，只存在于菌体，使菌落显色而培养基颜色不变。

　　抗生素：某些微生物代谢过程中产生的一类能抑制或杀死某些其他微生物或肿瘤细胞的物质，称为抗生素。抗生素大多由放线菌和真菌产生，细菌产生的少，只有多粘菌素(polymyxin)、杆菌肽(bacitracin)等。

　　细菌素：某些菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质称为细菌素(bactericin)。细菌素与抗生素不同的是作用范围狭窄，仅对与产生菌有亲缘关系的细菌有杀伤作用。

　　维生素：细菌能合成某些维生素除供自身需要外，还能分泌至周围环境中。 细菌代谢类型的特点                          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的。  1         各种代谢类型俱全 1.1  异养需氧型    这类菌是细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。从同化作用方面来看，跟据它们的栖息 场所和获取养料的方式而分为腐生和寄生两类。在腐生和寄生之间又存在着既可腐生又可 寄生的中间类型，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，这类菌为好气性细菌，必须在有氧环境中生活，产能代谢过程以分 子氧为最终电子受体，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 气。 1.2  异养厌氧型    这类菌是地球上最早出现的细菌类型。也有腐生和寄生之分。它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电子受 体。如能分解蛋白质，产生对人畜有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  自养需氧型     细菌除大多数异养外也有少数是自养的，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中得到能量，并以co2作唯一的碳源来制造有机养料。例如，硫细菌能将元素硫或还原态硫化物（包括h2s，硫代硫酸盐等）氧化成硫酸或硫，并利用氧化过程中释放的能量。将co2和h2o合成有机物营养自己。 1.4   自养厌氧型     主要指光合细菌。该类细菌具有类似于植物叶绿素a的光合色素，分子中含有镁卟啉环。由于这类吸菌只有一个光反应系统，不以h2o为供氢体，而是利用硫化氢等无机的还原剂，把co2还原为有机物。例如奥庚氏红硫细菌（chlorlbium okemii），尼生绿硫细菌（chlorlbium limicola），它们大多不能运动，可以利用光能同化co2，进行光合作用。       6co2+12h2s―――c6h12o6+6h2o+12s   从反应式可以看出，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红假单菌（r. sphueroides）在对碳源的利用上，对甘油，山梨醇，甘露醇和酒石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，甘露醇和酒石酸纳具有明显的利用性。这类细菌一般生活在接近水面光强度较高的厌气水层中，也能在池沼，水田，海洋和灌水的土壤中生长。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白质，核酸，维生素，类胡萝卜素等，对植物的生长有促进作用。 2         中间过度类型的存在  细菌代谢类型的划分不是绝对的，在自养型和异养型之间过渡类型。   2.1   兼性自养型      是指既可进行自养生长又能进行异养生长的细菌。如嗜糖假单细   胞菌（pseudomonas sac-charophila）等氢细菌在完全无机的环境中，利用氢的氧化以得   能量将co2还原而营自养生活；在环境中存在有机物时便直接利用有机物而营异养生活。    2.2   光能异养型     是介于自养菌和异养菌之间的类型。这类细菌利用光作能源，有   机物作为供氢体，还原co2合成有机物。例如红螺细菌（rhodospirillaceae）能利用异丙   醇作为供氢体进行光合作用，并积累丙酮：   以上反应式可以看出，这种光合作用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有氧呼吸和无氧呼吸的酶系，因此既   能在无氧条件下通过发酵（包栝无氧呼吸）获得能量，也能在无氧条件下进行有氧呼吸。   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有氧呼吸，即反硝化作用。这一类型介于   需氧菌和厌氧菌逐步演变而来。 3         特殊类型的发现  3.1    光能固氮菌       通常的细菌或者只能进行光合作用，或只为植物固氮，美国波  斯汤普森研究所的植物生理学家发现的一种叫phoiorhizobinm thompsonum 的细菌具有   “双功能”，既能从阳光中获得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  2.68*10^pa和250c的高温中生长的细菌 ，   这是迄今文献中所记录的生物生长的最高温度；日本微生物家在熊本地区土壤中发现了   可在甲苯中生长和繁殖的细菌，该菌能在70%的甲苯中生活，它也不怕其它有机溶剂，   例如二甲苯，乙基苯等；美国疾病中心分离的麦奇尼科夫氏弧菌（v.metschnikoun）能   在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：①代谢活跃。细菌菌体微小，相对表面积很大，因此，物质交换频繁、迅速，呈现十分活跃的代谢。②代谢类型多样化。各种细菌其营养要求、能量来源、酶系统、代谢产物各不相同，形成多种多样的代谢类型，适应复杂的外界环境。