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細(xì)菌的代謝產(chǎn)物

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細(xì)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(jìn)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(xì)菌的分解代謝。細(xì)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(xì)菌在分解和合成代謝中能產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物,在細(xì)菌的鑒定及生化反應(yīng)中有實際意義。

(一)分解代謝產(chǎn)物的檢測

細(xì)菌的分解代謝產(chǎn)物因各種細(xì)菌具備的酶不完全相同,而有所差異。各代謝產(chǎn)物可通過生化試驗的方法檢測,通常稱為細(xì)菌的生化的反應(yīng)。

1.糖代謝測定

(1)糖發(fā)酵試驗:細(xì)菌對各種糖的分解能力及代謝產(chǎn)物不同,可借以鑒別細(xì)菌。一般非致病菌能發(fā)酵多種單糖,如大腸桿菌能分解葡萄糖有乳糖,產(chǎn)生甲酸等產(chǎn)物,并有甲酸解氫酶,可將其分解為CO2和H2,故生化反應(yīng)結(jié)果為產(chǎn)酸產(chǎn)氣,以“⊕”表示。傷寒桿菌分解葡萄糖產(chǎn)酸,但無解氫酶。故生化結(jié)果為產(chǎn)酸不產(chǎn)氣,以“+”表示。傷寒桿菌及一般致病菌大都不能分解乳糖,以“-”表示。

(2)VP試驗:大腸桿菌與產(chǎn)氣桿菌均分解葡萄糖⊕,為區(qū)分兩菌可采用VP試驗及甲基紅試驗。產(chǎn)氣桿菌能使丙酮酸脫羧、氧化(在堿性溶液中)生成二乙酰,后者可與含胍基的化合物反應(yīng),生成紅色化合物,稱VP陽性。大腸桿菌分解葡萄糖產(chǎn)生丙酮酸,VP陰性。

(3)甲基紅試驗:產(chǎn)氣桿菌使丙酮酸脫羧后形成中性產(chǎn)物,培養(yǎng)液pH>5.4,甲基紅指示劑呈桔黃色,為甲基紅試驗陰性,大腸桿菌分解葡萄糖產(chǎn)生丙酮酸,培養(yǎng)液呈酸性pH<5.4,指示劑甲基紅呈紅色,稱甲基紅試驗(Methyl red test,MR)陽性。

(4)枸櫞酸鹽利用試驗(Citrateultiliazation test):能利用枸櫞酸鹽作為唯一碳源的細(xì)菌如產(chǎn)氣桿菌,分解枸櫞酸鹽生成碳酸鹽,同時分解培養(yǎng)基的銨鹽生成氨,由此使培養(yǎng)基變?yōu)閴A性,使指示劑溴麝香草酚藍(lán)(BTB)由淡綠轉(zhuǎn)為深藍(lán),此為枸櫞酸鹽利用試驗陽性。、

2.蛋白質(zhì)代謝測定

(1)吲哚試驗(Indoltest):含有色氨酸酶的細(xì)菌(如大腸桿菌、變形桿菌等)可分解色氨酸生成吲哚,若加入二甲基氨基苯甲醛,與吲哚結(jié)合,形成玫瑰吲哚,呈紅色,稱吲哚試驗陽性。

(2)硫化氫試驗:變形桿菌、乙型副傷寒桿菌等能分解含硫氨基酸如胱氨酸、甲硫氨酸等,生成硫化氫。在有醋酸鉛或硫酸亞鐵存在時,則生成黑色硫化鉛或硫化亞鐵,可借以鑒別細(xì)菌。

3.尿素分解試驗

變形桿菌具有尿素酶,可分解尿素產(chǎn)生氨,培養(yǎng)基呈堿性,以酚紅為指示劑檢測呈紅色,由此區(qū)別于沙門氏菌。

吲哚(I)、甲基紅(M)、VP(V)、枸櫞酸鹽利用(C)四種試驗,常用于鑒定腸道桿菌,合稱之為IMViC試驗。大腸桿菌呈“++--”,產(chǎn)氣桿菌為“--++”。

氣相、液相色譜法通過對細(xì)菌分解代謝產(chǎn)物中揮發(fā)性或不揮發(fā)性有機酸和醇類的檢測,可準(zhǔn)確、快速地確定細(xì)菌的種類,是目前進(jìn)行細(xì)菌生化鑒定的高新技術(shù)。

(二)合成代謝產(chǎn)物及臨床意義

細(xì)菌通過新陳代謝不斷合成菌體成分,如多糖、蛋白質(zhì)、脂肪、核酸、細(xì)胞壁及各種輔酶等。此外,細(xì)菌還能合成很多在醫(yī)學(xué)上具有重要意義的代謝產(chǎn)物。

1.熱原質(zhì)(Pyrogen):熱原質(zhì)即菌體中的脂多糖,大多是革蘭氏陰性菌產(chǎn)生的。注入人或動物體內(nèi)能引起發(fā)熱反應(yīng),故名熱原質(zhì)。

熱原質(zhì)耐高熱,高壓蒸汽滅菌(121℃,20’)不能使其破壞,加熱(180℃4h;250℃45�℃1')才使熱原質(zhì)失去作用。熱原質(zhì)可通過一般細(xì)菌濾器,但沒有揮發(fā)性,所以,除去熱原質(zhì)最好的方法是蒸餾。藥液、水等被細(xì)菌污染后,即使高壓滅菌或經(jīng)濾過除菌仍可有熱原質(zhì)存在,輸注機體后可引起嚴(yán)重發(fā)熱反應(yīng)。生物制品或注射液制成后除去熱原質(zhì)比較困難,所以,必須使用無熱原質(zhì)水制備。

2.毒素與酶:細(xì)菌可產(chǎn)生內(nèi)、外毒素及侵襲性酶,與細(xì)菌的致病性密切相關(guān)。

內(nèi)毒素(Endotoxin)即革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁的脂多糖,其毒性成分為類脂A。菌體死亡崩解后釋放出來。外毒素(Exotoxin)是由革蘭氏陽性菌及少數(shù)革蘭氏陰性菌在生長代謝過程中釋放至菌體外的蛋白質(zhì)。具有抗原性強、毒性強、作用特異性強的突出特點。

某些細(xì)菌可產(chǎn)生具有侵襲性的酶,能損傷機體組織,促進(jìn)細(xì)菌的侵襲、擴散,是細(xì)菌重要的致病因素,如鏈球菌的透明質(zhì)酸酶等。

3.色素(Pigment):有些細(xì)菌能產(chǎn)生色素,對細(xì)菌的鑒別有一定意義。

細(xì)菌色素有兩類:①水溶性色素,能彌形至培養(yǎng)基或周圍組織,如綠膿桿菌產(chǎn)生的綠膿色素使培養(yǎng)基或膿汗呈綠色。②脂溶性色素,不溶于水,僅保持在菌落內(nèi)使之呈色而培養(yǎng)基顏色不變,如金黃色葡萄球菌色素。細(xì)菌色素的產(chǎn)生需一定條件(營養(yǎng)豐富、氧氣充足、溫度適宜),無光合作用,對細(xì)菌的功能尚不清。

4.抗生素(Antibiotic):某些微生物代謝過程中可產(chǎn)生一種能抑制或殺死某些其他微生物或癌細(xì)胞的物質(zhì),稱抗生素??股囟嘤煞啪€菌和真菌產(chǎn)生,細(xì)菌僅產(chǎn)生少數(shù)幾種,如多粘菌素(Polymyxin)、桿菌肽(Bicitracin)等。

5.細(xì)菌素(Bactericin):某些細(xì)菌能產(chǎn)生一種僅作用于有近緣關(guān)系的細(xì)菌的抗菌物質(zhì),稱細(xì)菌素。細(xì)菌素為蛋白類物質(zhì),抗菌范圍很窄,無治療意義,但可用于細(xì)菌分型和流行病學(xué)調(diào)查。

細(xì)菌素以生產(chǎn)菌而命名。大腸桿菌產(chǎn)生的細(xì)菌素稱大腸菌素,綠膿桿菌產(chǎn)生的稱綠膿菌素,霍亂弧菌產(chǎn)生的稱弧菌素。

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