細菌的新陳代謝產(chǎn)物[新課標]
細菌的代謝通路包括合成與分解兩大類。細菌的合成代謝與真核細菌類似，但其分解代謝因細菌酶系統(tǒng)的不同，差異甚大。分解代謝可伴有atp及其他形式能量的產(chǎn)生。
一、細菌的能量代謝
細菌代謝所需能量，絕大多數(shù)是通過生物氧化作用而獲得的。所謂生物氧化即在酶的作用下生物細胞內(nèi)所發(fā)生的系列氧化還原反應(yīng)。
致病菌獲得能量的基質(zhì)主要是糖類，通過糖的氧化或酵解釋放能量，并以高能磷酸鍵的形式（adp、atp）儲存能量。
細菌生物氧化的類型分為呼吸與發(fā)酵。在生物化過程中，細菌的營養(yǎng)物（如糖）經(jīng)脫氫酶作用所脫下的氫，需經(jīng)過一系列中間遞氫體（如輔酶i、輔酶ii、黃素蛋白等）的傳遞轉(zhuǎn)運，最后將氫交給受氫體。以無機物為受氫體的生物氧化過程，稱為呼吸，其中以分子氧為受氫體的稱需氧呼吸；而以無機化合物（如硝酸鹽、硫酸鹽）為受氫體的稱厭氧呼吸。生物氧化中以各種有機物為受氫體的稱為發(fā)酵。大多數(shù)病原菌只進行需氧呼吸或發(fā)酵。
1.需氧呼吸（resperitory）：細菌的呼吸鏈位于細胞膜上，需氧呼吸伴有氧化磷酸化作用，產(chǎn)生大量能量并以高能磷酸鍵形式貯存于atp中。1分子葡萄糖經(jīng)三羧酸循環(huán)完全氧化后，可產(chǎn)生38個分子atp以供細菌合成代謝和生長繁殖之用。
2.發(fā)酵（fermentation）:酶系統(tǒng)不完善的細菌，生物氧化過程不徹底，所產(chǎn)生的能量很低。通過無氧發(fā)酵，1分子葡萄糖只能產(chǎn)生2分子atp，僅為需氧呼吸所產(chǎn)生能量的1/19。專性厭氧菌和兼性厭氧菌都能通過發(fā)酵獲取能量。
3.細菌的呼吸類型：根據(jù)細菌對氧的需要不同，主要分為四類：（1）專性需氧菌（obligateaerobe）如結(jié)核桿菌；（2）專性厭氧菌(obligate anaerobe)如破傷風桿菌；（3）兼性厭氧菌(facultative anaerobe)在有氧或無氧或無氧環(huán)境中均能生長，但以有氧時生長較好，大多數(shù)病原菌屬此類；（4）微需氧菌(microaerophilic bacteria)如空腸彎曲菌，宜在低氧壓下生長，氧壓增高對其有抑制作用。一般細菌在代謝中需少量的co2，以提供細菌合成核酸中的嘌呤、嘧啶等。
專性厭氧菌不能呼吸，只能發(fā)酵。其原因是：①厭氧菌缺乏細胞色素與細胞色素氧化酶，因此不能氧化那些氧化還原電勢較高的氧化型物質(zhì)。②厭氧菌缺乏過氧化氫酶、過氧化物酶和超氧化物歧化酶（superoxide dismutase）,不能清除有氧環(huán)境下所產(chǎn)生的超氧離子（o2-）和過氧化氫（h2o2），因而難以存活。③有氧條件下，細菌某些酶的-sh基被氧化為s-s基（如琥珀酸脫氫酶等），從而酶失去活性，使細菌生長受到抑制。總之，厭氧菌的厭氧原因可有多種因素與機理。
表3-2 細菌的生物氧化與產(chǎn)能
生物氧化類型
受氫體
需氧情況
產(chǎn)生能量（1分子葡萄糖）
需氧呼吸
分子氧
需氧
38個atp
厭氧呼吸
無機化合物
厭氧
發(fā)酵
有機化合物
厭氧
2個atp
二、細菌的代謝產(chǎn)物
細菌分泌胞外酶將多糖、蛋白質(zhì)等大分子營養(yǎng)物質(zhì)分解為單糖、小肽或氨基酸，然后吸收進入菌體，再經(jīng)氧化或胞內(nèi)酶分解形成菌體可利用的成分，此謂細菌的分解代謝。細菌以營養(yǎng)原料及生物氧化產(chǎn)生的能量，合成菌體及相應(yīng)的代謝產(chǎn)的，此謂合成代謝。
細菌在分解和合成代謝中能產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物，在細菌的鑒定及生化反應(yīng)中有實際意義。