细菌的生理知识是检验主管技师考试的复习重点,医学教育网为您搜集整理知识点汇总如下,希望对您有帮助!
一、细菌的化学组成
细菌和其他生物细胞的化学组成相似,由水、无机盐、蛋白质、糖类、脂类、核酸等组成。
细菌体内还含有一些特有的化学物质,如肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、D型氨基酸、二氨基庚二酸(DAP)、吡啶二羧酸(DPA)、2-酮基-3-脱氧辛酸(KDO)、脂多糖(LPS)等医`学教育网搜集整理。
细菌含有核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)两种核酸。RNA主要存在于胞质中;DNA则存在于染色体和质粒中。DNA作为细菌的遗传物质是指导细菌新陈代谢、生长繁殖和遗传变异的物质基础。
二、细菌的物理性状
1.带电现象
细菌的蛋白质和其他生物细胞的蛋白质相似,具有两性解离的性质,当蛋白质分子所带正电荷与负电荷相等时,为等电点。革兰阳性菌等电点低,为pH2~3,革兰阴性菌的等电点稍高,pH为4~5,在中性或弱碱性环境中,其pH高于细菌的等电点,细菌均带负电荷,尤以革兰阳性菌带负电荷更多。细菌的带电现象与细菌的染色反应、凝集反应、抑菌和杀菌作用有密切关系。
2.表面积
细菌体积虽小,但单位体积的表面积远比其他生物细胞要大。细菌的表面积大,有利于菌体内外界的物质交换,故细菌生长繁殖迅速。
3.光学性质
细菌细胞为半透明体,当光线照射在菌体上,一部分光被吸收,另一部分光被折射,故细菌悬液呈混浊状态。菌数越多,浊度越大。
4.半透性与渗透性
细菌的细胞壁和细胞膜都有半透性,使细菌与外界进行物质交换。
三、细菌的代谢
新陈代谢是细菌的最基本特征之一,它包括胞内所有化学反应和物理反应的总和。细菌的代谢包括合成代谢和分解代谢。分解代谢为合成代谢提供所需要的能量和原料,而合成代谢又是分解代谢的基础。
(一)细菌的酶类
酶是生活细胞合成的特殊蛋白质,具有专一性,能催化特定的基质(底物)而进行特异反应。一个细菌细胞中有多种酶,这些酶足以催化整个细胞的全部代谢活动。
一个细菌细胞内合成的酶和多种酶联合起来组成酶系。
细菌产生的酶大部分在细胞内,通常联合成一定的酶系在细胞内起作用,称为胞内酶,如氧化还原酶。有些酶则被分泌于细胞外,在细胞外起作用,称为胞外酶,如一些水解酶。
(二)细菌的能量来源
1.细菌生物氧化
细菌代谢所需能量主要是以生物氧化作用而获得的。物质在生物体氧化分解,释放能量的过程称为生物氧化。细菌的生物氧化很少有加氧反应,主要以脱氢和失电子的方式进行。脱氢反应是以某一基质(营养物)作为供氢体,经脱氢酶的作用使供氢体上的氢脱下,经许多中间递氢体(如辅酶I、辅酶Ⅱ、黄素蛋白等)传递与转运,最后将脱下的氢送交给受氢体而完成。
不同类型的细菌在有氧或无氧条件下进行生物氧化,能利用不同类型的供氢体和受氢体。供氢体可分为有机或无机化合物,受氢体可分为分子氧、无机物和有机物。以分子氧或无机化合物(如N03-、SO42一)为受氢体的生物氧化过程称呼吸,其中以分子氧为受氢体(或接受电子)的为需氧呼吸,以其他无机化合物为受氢体的属厌氧呼吸,如以有机物(如碳水化合物)为受氢体的则称发酵。大多数病原菌只通过需氧呼吸和发酵获得能量,它们不能利用简单的无机物。
2.需氧呼吸
以氧化磷酸化机制产生ATP的分解代谢形式为呼吸,最终电子受体为02.呼吸过程的特点是电子传递链,细菌的呼吸链位于细胞膜上,所需的酶系统各不相同,在需氧呼吸过程中同时还伴有氧化磷酸化作用,可产生并贮存大量能量。
3.发酵
某些细菌的酶系统不完善,不能将生物氧化过程进行到底,其最终受氢体(电子受体)是有机化合物尚未彻底氧化的中间代谢产物。几乎临**所有重要的细菌均能通过糖酵解,即E-M途径取得能量。
物质在生物体内氧化分解、释放能量的过程称为生物氧化。细菌代谢所需的能量除少数自养菌可利用光合作用外,绝大多数细菌都是通过生物氧化而获得能量的。细菌生物氧化的方式主要是通过脱氢和失去电子来实现的。病原菌获得能量的基质(生物氧化的底物)主要是糖类,通过糖的氧化释放能量,并以高能磷酸键(ADP、ATP)的形式储存能量。
细菌的呼吸类型:以无机物为受氢体的生物氧化称为呼吸。根据对分子态氧的需要不同,可以分为有氧呼吸和无氧呼吸两个类型。进行有氧呼吸的细菌称为需氧菌,进行无氧呼吸的细菌称为厌氧菌,既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸的细菌称为兼性厌氧性细菌。
(三)细菌的分解代谢
1.糖类的分解
细菌分泌胞外酶,将菌体外的多糖分解成单糖(葡萄糖)后再吸收。各种细菌将多糖分解为单糖,进而转化为丙酮酸,这一过程是一致的。对丙酮酸的利用,需氧菌和厌氧菌则不相同。需氧菌将丙酮酸经三羧酸循环彻底分解成C02和水。厌氧菌则发酵丙酮酸,产生各种酸类(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、乙酸甲基甲醇、异丙醇、丁醇等)、酮类(如丙酮)。
不同细菌具有不同的酶,对糖类的分解能力和代谢产物也不同,借此可以鉴别细菌。
2.蛋白质的分解
蛋白质分子在细菌分泌的蛋白质水解酶的作用下,在肽键处断裂,生成多肽和二肽。多肽和二肽的作用下水解,生成各种氨基酸。二肽和氨基酸可被细菌吸收,氨基酸在体内脱氨基酶的作用下,经脱氨基作用生成氨。不同种细菌在不同的条件下所进行的脱氨基作用的方式(氧化脱氨基、水解脱氨基、还原脱氨基)及代谢产物也不同。可借此鉴别细菌。如有些细菌能使色氨酸氧化脱氨基,生成吲哚、C02和H20.细菌还可以用脱羧酶使氨基酸脱羧,生成胺类(如组胺)和CO2.
3.细菌对其他物质的分解
细菌除能分解糖和蛋白质外,对一些有机物和无机物也可分解利用。各种细菌产生的酶不同,其代谢的基质不同,代谢的产物也不一样,故可用于鉴别细菌。
(1)对其他有机物的分解:如变形杆菌具有尿素酶,可以水解尿素,产生氨。乙型副伤寒沙门菌和变形杆菌都具有脱硫氢基作用,使含硫氨基酸(胱氨酸)分解成氨和H2S.
(2)对其他无机物的分解:产气肠杆菌分解柠檬酸盐生成碳酸盐,并分解培养基中的铵盐生成氨。细菌还原硝酸盐为亚硝酸盐、氨和氮气的作用,称为硝酸盐还原作用。
4.细菌合成代谢产物的意义
(1)热原质:大多数为革兰阴性菌合成的菌体脂多糖。注入人体或动物体内能引起发热反应,故称热原质。
(2)毒素和侵袭性酶:细菌产生毒素,包括内毒素和外毒素。内毒素为革兰阴性菌的脂多糖。外毒素是革兰阳性菌产生的蛋白质,毒性强且有高度的选择性。有些细菌还能产生具有侵袭性的酶,如卵磷脂酶、透明质酸酶等。毒素和侵袭性酶在细菌致病性中甚为重要。
(3)色素:有水溶性色素(铜绿假单胞菌的色素)和脂溶性色素(金黄色葡萄球菌的色素)。不同细菌产生不同的色素,在鉴别细菌上有一定意义。
(4)抗生素:是由某些微生物代谢过程中产生的、能抑制或杀死某些微生物和癌细胞的微量生物活性物质。
(5)细菌素:某些细菌菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质,细菌素作用范围狭窄,仅对与产生该种细菌素的细菌有近缘关系的细菌才能起作用,如大肠菌素、绿脓菌素、变形菌素和弧菌素等。
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