微生物的新陈代谢

　　微生物在生长过程中，机体内的复杂代谢过程可以相互协调、相辅相成，导致微生物的生理活动过程同环境高度地统一起来，这也是微生物分布广、适应性强的原因之一。微生物内外环境的统一都是通过新陈代谢来实现的。

　　一、代谢类型

　　在生物的机体内部存在着一系列复杂的代谢过程，根据这些代谢过程的生理作用可以将它们分为三个基本的代谢类型，即以产能和提供小分子中间体碳架物质为目的的分解代谢类型，以合成氨基酸、核苷酸等单体为目的的代谢类型和以合成蛋白质、核酸等多聚体为目的的代谢类型。每种代谢类型都是由一系列的有关代谢途径组成，而且每一种代谢途径都是由一些密切相关的、具体的酶促反应过程组成。本书中大多数培养基是用于细菌培养的，因此主要介绍细菌的新陈代谢。

　　细菌的新陈代谢包括一系列复杂的生化反应，都是在各种不同的酶的催化作用下进行的。细菌的代谢包括分解代谢(异化作用)和合成代谢(同化作用)两个方面。分解代谢是将各种复杂的有机物质分解为简单的小分子物质，并产生能量(ATP)和还原力，一方面提供合成菌体成分的原料，一方面从物质分解中获取能量以供代谢所需。合成代谢则相反，它是将简单的化合物合成为复杂的菌体成分，以保证纸菌的生长繁殖。分解代谢与合成代谢相辅相成，同时进行两种代谢过程中均可生成多种中间代谢产物，其中有一些在医学上有重要意义。

　　细菌的代谢与其他生物相比，具有下列特点:①代谢十分活跃。由于细菌菌体小，表面积大，与外界环境接触密切，物质交换频繁，营养物质可以很快被吸收，代谢产物可以迅速被排出，故细

　　菌的代谢活动非常活跃，大多数细菌约20min即可繁殖一代。②代谢类型多祥化，细菌的适应性很强，在各种不同的环境条件下，总有一些不同种类的细菌能适应于各种各样环境条件，形成多种多样的代谢类型。细萆代谢类型的多样化,表现在各种细菌的营

　　养要求不同，能量来源、生物氧化类型不同，代谢产物亦各不相同。二、细菌的代谢过程

　　1.糖的分解营养物质中的多糖类物质，先经细菌分泌的胞外酶作用，分解为单糖(葡萄糖)，然后才被吸收利用。由多糖—单糖丙酮酸这一基本过程，各菌都一样，丙酮酸的进一步分解，则需氧菌与厌氧菌有所不同。需氧菌将丙酮酸通过三羧酸循环可*分解为二氧化碳与水，在此过程中亦可产生种种中间代谢产物;厌氧菌则发酵丙酮酸，产生多种酸类(如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、乳酸、琥珀酸等)、醛类(如乙醛)、醇类(如乙醇、乙酰甲基甲醇、2,3-丁烯-•.醇、异丙醇、丁醇等)、酮类(如丙酮)。在无氧条件下，不同细菌对丙酮酸发酵途径不同，产物也不一样。

　　2.蛋白质的分解蛋白质的分解，一般是先由细菌分泌胞外酶，将复杂的蛋白质分解为短肽(或氨基酸)，吸收人菌体，然后再由胞内酶将肽类分解为氨基酸。明胶液化、酪蛋白胨化等，都是蛋白质分解的反应。能分解氨基酸的细菌很多，其分解能力也各不相同，気基酸的分解有脱氨与脱羧两种方式。脱氨反应是靠细菌脱氨酶的作用，氨基酸经氧化、还原、分解等方式脱去気基，生成氨和各种酸类，如:

　　5(^H,GN+6^0-■谷氨酸6CH,COOH+2CH乙酸(CHj)2COOH+5NH,+5CO丁酸+1^脱羧作用则是由细菌的氨基酸脱竣酶之作用，使氨基酸的羧基脱出，生成胺类(如组织胺等)和二氧化碳。组织胺有扩张毛细血管、增加血管通透性的作用，可能和细菌感染后局部充血水肿有关。

　　3.细苗的合成代谢细菌的合成代谢与其他生物细胞相似，能利用营养物质为原料，合成菌体的各种成分如蛋白质、多糖、月旨类、核酸等，并能合成一些其他的代谢产物，分泌于菌体外。

　　三、细菌的代谢产物

　　(一)分解性代谢产物和细菌的生化反应

　　各种细菌所具有的酶不*相同，对营养物质的分解能力亦不一致，其代谢产物也不一样，可借以区别和鉴定细菌的种类。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,从而鉴别细菌的反应，统称为细菌的生化反应(biochemicalre-action3)细菌的生化反应有许多种，常用的如下。

　　1.糖发酵试验发酵糖类的细菌通常属兼性厌氧菌，经发酵过程，糖类被分解和断裂成两个丙糖碳分子,再进一步分解成一些碳原子的化合物，最终产物因菌种不同而各异，因存在于该菌种的酶系统和环境条件不同，细繭分解糖类的能力和分解产物均不同，借此可以鉴别细菌。例如大肠埃希菌能分解乳糖和葡萄糖，而沙门菌只能分解葡萄糖，不能分解乳糖。大肠埃希菌有甲酸解氢酶，能将分解糖所生成的甲酸进一步分解为二氧化碳与氢气，故产酸又产气。

　　伤寒沙门菌无甲酸解氢酶，分解葡萄糖仅产酸而不产气。

　　2.VP试验用于检査葡萄糖代谢产生的中性最终产物乙酰甲基甲醇，大肠埃希菌和产气杆菌均能分解葡萄糖与乳糖，产酸产气，二者不易区别。但产气杆菌能使丙酮酸脱羧，生成中性的乙酰甲基甲醇(acetylmethylcarbinol)，乙酰甲基甲醇在碱性溶液中被空气中的氣所氧化，生成二乙酰(diacetyl),二乙酰与培养基中含有

　　这一反应称为VP试验(VogesProskauertest)阳性。大肠埃希菌不生成乙酰甲基甲醇，VP试验阴性。有些细菌,特别是蜂房哈夫尼亚肠杆菌，在37弋培养时VP结果不稳定，但在25%：〜30X：下则呈阳性。因此，怀疑为蜂房哈夫尼亚肠杆菌时，可重复VP试验并在25%：培养。

　　3.甲基红试验(MR)是用酸碱指示剂甲基红测定细菌发酵葡萄糖时产生的氢离子浓度(pH)。肠杆菌科的细菌都发酵葡萄糖，在葡萄糖肉汤中培养18~24h后引起发酵，肠道菌起初都呈甲基红阳性反应，然后迸一步培养(2~5天)之后，那些甲基红阳性菌继续产生更多酸，培养基保持酸性(pH4.5或以下)，例如大肠埃希菌分解葡萄糖时，故培养液酸性较强,pH在4.5或以下，甲基红指示剂呈红色,为甲基红试验阳性。甲基红试验阴性菌如产气杆菌分解葡萄糖所产生的2分子酸性的丙酮酸转变为1分子中性的乙酰甲基甲醇，故生成的酸类较少，培养液最终pH较高，在PH5.4以上，以甲基红作指示剂时溶液呈橘黄色,为甲基红试验(methylredtt)阴性。甲基红试验的正确性取决于足够的培养时间,35^〜37T至少培养2天。

　　4.靛基质试验检査细菌分解色氨酸生成綻基质的能力，有些细菌如大肠埃希菌、普通变形杆菌、霍乱弧菌等含有色氨酸酶，如在培养液中加人对二甲基氨基(p-dimethylaminobenzaldehyde)，则与吲哚结合生成玫瑰吲哚(rosindole)呈红色。为吲哚试验阳性。

　　堪乱弧菌除能分解色氨酸产生吲哚外，还能还原硝酸盐为亚硝酸盐。在浓硫酸存在时，亚硝酸盐生成亚硝酸，吲哚与亚硝酸化合成亚硝基吲哚(nitroso-indole)，亦呈红色，此反应称为霍乱红反应(choleraredreaction)等)能分解胱氨酸生成硫化氢，如遇醋酸铅或硫酸亚铁，生成黑色的硫化铅或硫化铁，可借以鉴别细菌。

　　6.柠樣酸盐利用试验是否能利用拧檬酸盐作为代谢的碳源,并使培养基呈碱性。某些细菌(如产气杆菌)能利用拧檬酸盐作为碳源,能在除拧檬酸盐外不含其他碳源的培养基上生长，分解拧檬酸盐生成碳酸盐，使培养基(pH原在7.0以下)由酸性变为碱性，培养基中的指示剂溴麝香草酚蓝(BTB)由淡绿色转为深蓝色,为拧檬酸盐利用试验阳性。大肠埃希菌不能利用拧檬酸盐作为碳源，在此培养基上不能生长，培养基颜色不变,结果为阴性。