細菌的新陳代謝產物[新課標]

第三節 細菌的新陳代謝產物  　　細菌的新陳代謝是指菌細胞內分解代謝與合成代謝的總和，其顯著特點是代謝旺盛和代謝類型的多樣化。 細菌的分解代謝和生化反應 　　各種細菌所具有的酶不完全相同，對營養物質的分解能力也不一致，因而代謝產物也有區別。 ·         細菌對糖的分解 ·         細菌對蛋白質的分解 ·         細菌的生化反應：通過生化試驗的方法檢測細菌對各種基質的代謝作用及其代謝產物，從而鑒別細菌的種屬。
（1）糖發酵試驗
（2）靛基質試驗
（3）硫化氫試驗
（4）尿素分解試驗
（5）枸櫞酸鹽利用試驗 細菌的合成代謝產物 　　細菌利用分解代謝中的產物和能量不斷合成菌體自身成分，同時還合成一些在醫學上具有重要意義的代謝產物。

　　熱原質(pyrogen) 或稱致熱原：是細菌合成的一種注入人體或動物體內能引起發熱反應的物質。產生熱原質的細菌大多是革蘭陰性菌，熱原質即其細，胞壁的脂多糖。

　　毒素與侵襲性酶： 細菌產生外毒素和內毒素兩類毒素，在細菌致病作用中甚為重要。外毒素(exotoxin)是多數革蘭陽性菌和少數革蘭陰性菌在生長繁殖過程中釋放到菌體外的蛋白質；內毒素(endotoxin)是革蘭陰性菌細胞壁的脂多糖，當菌體死亡崩解后游離出來。外毒素毒性強于內毒素。

　　色素：某些細菌能產生不同顏色的色素，有助于鑒別細菌。細菌的色素有兩類，一類為水溶性，能彌散到培養基或周圍組織。另一類為脂溶性，不溶于水，只存在于菌體，使菌落顯色而培養基顏色不變。

　　抗生素：某些微生物代謝過程中產生的一類能抑制或殺死某些其他微生物或腫瘤細胞的物質，稱為抗生素。抗生素大多由放線菌和真菌產生，細菌產生的少，只有多粘菌素(polymyxin)、桿菌肽(bacitracin)等。

　　細菌素：某些菌株產生的一類具有抗菌作用的蛋白質稱為細菌素(bactericin)。細菌素與抗生素不同的是作用范圍狹窄，僅對與產生菌有親緣關系的細菌有殺傷作用。

　　維生素：細菌能合成某些維生素除供自身需要外，還能分泌至周圍環境中。 細菌代謝類型的特點                          細菌得代謝類型之多，代謝之強，分布范圍之廣，是其它類生物所不及的。  1         各種代謝類型俱全 1.1  異養需氧型    這類菌是細菌大家族中的主要成員，種類和數量最多，如枯草桿菌 （bacillus subtilis），一般得病原菌等大多數細菌。從同化作用方面來看，跟據它們的棲息 場所和獲取養料的方式而分為腐生和寄生兩類。在腐生和寄生之間又存在著既可腐生又可 寄生的中間類型，例如食菌蛭弧菌（b. bacteriouorus）的生活周期中有寄生和腐生兩階段。 從異化作用方面來看，這類菌為好氣性細菌，必須在有氧環境中生活，產能代謝過程以分 子氧為最終電子受體，進行有氧呼吸。培養時需進行振蕩，攪拌或同氣，以供給充足的氧 氣。 1.2  異養厭氧型    這類菌是地球上最早出現的細菌類型。也有腐生和寄生之分。它們在無氧的環境中生活，故又稱為嫌氣性細菌，產能代謝過程以有機物中的氧為最終電子受 體。如能分解蛋白質，產生對人畜有毒害作用的烈性毒素的肉毒芽孢梭菌（c. batulinum） 就屬這一類型。  1.3  自養需氧型     細菌除大多數異養外也有少數是自養的，在這少數自養菌中，需氧菌主要是指化能合成作用的細菌。它能夠從無機物氧化中得到能量，并以co2作唯一的碳源來制造有機養料。例如，硫細菌能將元素硫或還原態硫化物（包括h2s，硫代硫酸鹽等）氧化成硫酸或硫，并利用氧化過程中釋放的能量。將co2和h2o合成有機物營養自己。 1.4   自養厭氧型     主要指光合細菌。該類細菌具有類似于植物葉綠素a的光合色素，分子中含有鎂卟啉環。由于這類吸菌只有一個光反應系統，不以h2o為供氫體，而是利用硫化氫等無機的還原劑，把co2還原為有機物。例如奧庚氏紅硫細菌（chlorlbium okemii），尼生綠硫細菌（chlorlbium limicola），它們大多不能運動，可以利用光能同化co2，進行光合作用。       6co2+12h2s———c6h12o6+6h2o+12s   從反應式可以看出，細菌的光合作用是非放氧性的。也有不以二氧化碳為碳原的，如柴明等報道的球形紅假單菌（r. sphueroides）在對碳源的利用上，對甘油，山梨醇，甘露醇和酒石酸鈉具有明顯的利用性。這類細菌一般生活在接近水面光強度較高的厭氣水層中，也有不以二氧化碳為碳源的，如柴明等報道的球形紅假單細菌（r. sphueroides）在對碳源的利用上，對甘油，山梨醇，甘露醇和酒石酸納具有明顯的利用性。這類細菌一般生活在接近水面光強度較高的厭氣水層中，也能在池沼，水田，海洋和灌水的土壤中生長。光合細菌具有凈化高濃度有機廢水的能力。據小林達治報道，光合細菌菌體含有大量蛋白質，核酸，維生素，類胡蘿卜素等，對植物的生長有促進作用。 2         中間過度類型的存在  細菌代謝類型的劃分不是絕對的，在自養型和異養型之間過渡類型。   2.1   兼性自養型      是指既可進行自養生長又能進行異養生長的細菌。如嗜糖假單細   胞菌（pseudomonas sac-charophila）等氫細菌在完全無機的環境中，利用氫的氧化以得   能量將co2還原而營自養生活；在環境中存在有機物時便直接利用有機物而營異養生活。    2.2   光能異養型     是介于自養菌和異養菌之間的類型。這類細菌利用光作能源，有   機物作為供氫體，還原co2合成有機物。例如紅螺細菌（rhodospirillaceae）能利用異丙   醇作為供氫體進行光合作用，并積累丙酮：   以上反應式可以看出，這種光合作用不同于綠色植物的光合作用之間的類型。  2.3    兼性厭氧型       屬于這一類型的細菌具有有氧呼吸和無氧呼吸的酶系，因此既   能在無氧條件下通過發酵（包栝無氧呼吸）獲得能量，也能在無氧條件下進行有氧呼吸。   如伊氏螺菌（spirillum icersonii），脫氮小球菌（micrococcus denitrigeans）等反硝化細菌，   它們生活在土壤或水中，環境中有氧時則進行有氧呼吸，即反硝化作用。這一類型介于   需氧菌和厭氧菌逐步演變而來。 3         特殊類型的發現  3.1    光能固氮菌       通常的細菌或者只能進行光合作用，或只為植物固氮，美國波  斯湯普森研究所的植物生理學家發現的一種叫phoiorhizobinm thompsonum 的細菌具有   “雙功能”，既能從陽光中獲得能量又能將氮轉化給植物利用。   3.2  極限環境菌       在一些極限環境中發現的能頑強地生長和繁殖的生物大多為細   菌。例如包羅什（baross）等分離到能在  2.68*10^pa和250c的高溫中生長的細菌 ，   這是迄今文獻中所記錄的生物生長的最高溫度；日本微生物家在熊本地區土壤中發現了   可在甲苯中生長和繁殖的細菌，該菌能在70%的甲苯中生活，它也不怕其它有機溶劑，   例如二甲苯，乙基苯等；美國疾病中心分離的麥奇尼科夫氏弧菌（v.metschnikoun）能   在較高的鹽溶液中生活等等。                           細菌新陳代謝有兩個突出的特點：①代謝活躍。細菌菌體微小，相對表面積很大，因此，物質交換頻繁、迅速，呈現十分活躍的代謝。②代謝類型多樣化。各種細菌其營養要求、能量來源、酶系統、代謝產物各不相同，形成多種多樣的代謝類型，適應復雜的外界環境。