微生物代谢产物有哪些?.那么,微生物代谢产物有哪些?一起来了解一下吧。
细菌的代谢产物及意义
1.与致病性有关的代谢产物
热原质 或称致热原,是细菌合成的一种物质,极微量注入人或动物体内即能引起发热反应,故名热原质。热原质耐高热,高压蒸气灭菌(121 ℃,20 min)不被破坏。在制备和使用生物制品、注射液、抗生素等过程中应严格无菌操作,防止细菌污染,保证无热原质存在。
毒素 毒素是病原菌在代谢过程中合成的对机体有毒害作用的物质,包括内毒素和外毒素。内毒素即革兰阴性菌细胞壁的脂多糖,其毒性成分为脂质a,在菌体死亡崩解后释放出来。外毒素是由革兰阳性菌及少数革兰阴性菌在生长代谢过程中释放至菌体外的蛋白质,具有抗原性强、毒性强、作用特异性强的特点。
侵袭性酶 某些细菌可产生具有侵袭性的胞外酶,能损伤机体组织,促进细菌的侵袭、扩散,是细菌重要的致病物质。
2.与治疗有关的代谢产物
抗生素 某些微生物代谢过程中产生的一类能抑制或杀死其他微生物或肿瘤细胞的物质。
维生素 如人体肠道内的大肠埃希菌,能合成b族维生素和维生素k,可被人体吸收利用。
3.与鉴别细菌有关的代谢产物
色素 某些细菌能产生不同颜色的色素,有助于鉴别细菌。
细菌素 某些细菌产生的仅对近缘菌株有抗菌作用的蛋白质。抗菌范围很窄且具有型特异性,现无治疗意义,多用于细菌分型和流行病学调查。
糖的分解产物 细菌分解糖可产生有机酸、醇类和气体等。不同的细菌所含的酶类不同,代谢产物也不同,利用各种糖发酵试验检测细菌对糖的分解产物,可用于鉴别细菌。
蛋白质的分解产物 不同细菌分解蛋白质和氨基酸的能力不同,利用各种生化反应可以鉴别细菌的种类。
特殊代谢产物一般是次级代谢产物次级代谢产物的类型 目前就整体来说,对次级代谢产物的研究远远不及对初级代谢产物研究那样深人。与初级代谢产物相比,次级代谢产物无论在数量上还是在产物的类型上都要比初级代谢产物多得多和复杂得多。迄今对次级代谢产物分类还无统一的标准。根据次级代谢产物的结构特征与生理作用的研究,次级代谢产物可大致分为抗生素、生长刺激素、色素、生物碱与毒素等不同类型。 1 、抗生素 抗生素是对其他种类微生物或细胞能产生抑制或致死作用的一大类有机化合物。它是由生物合成或半合成的次级代谢产物。虽然对产生菌本身有无生理作用还不十分了解,但它们能在细胞内积累或分泌到胞外,并能抑制其它种微生物的生长或杀死它们,因而这类物质在产生菌与其它种生物的生存竞争中,在防治人类、动物的疾病与植物的病虫害上起着重要作用。目前发现的抗生素已有 10 000 多种,其中有一部分在医学临床与农、林、畜牧业生产上已得到广泛应用。由点青霉产生的青霉素是上一世纪 30 年代发现的第一种抗生素。放线菌中能产生抗生素的种类最多,目前医疗上广泛应用的链霉素、红霉素、庆大霉素、金霉素、土霉素、制霉菌素等都是放线菌类群的一些种,主要是链霉菌属成员产生的。 2 、生长刺激素 它是主要由植物和某些细菌、放线菌、真菌等微生物合成并能刺激植物生长的一类生理活性物质。赤霉素就是由引起水稻恶苗病的藤仓赤霉( Gibberella fujikuroi )产生的一种不同类型赤霉素的混合物,是农业上广泛应用的植物生长刺激素,尤其在促进晚稻在寒露来临之前抽穗方面具有明显的作用。青霉属、丝核菌属和轮枝霉属的一些种也能产生类似赤霉素的生长刺激性物质。此外,在许多霉菌、放线菌和细菌(包括假单胞菌、芽孢杆菌和固氮菌等)的培养液中积累有吲哚乙酸和萘乙酸等生长素类物质。 3 、维生素 在这里,维生素是指某些微生物在特定条件下合成远远超过产生菌本身正常需要的那部分维生素。维生素是生理学上的概念,不是化学上的同类物质。丙酸细菌、芽孢杆菌和某些链霉菌与耐高温放线菌在培养过程中可以积累维生素 B 12 ,某些分枝杆菌能利用碳氢化合物合成吡哆醛与尼克酰胺,某些假单胞菌能过量合成生物素,某些醋酸细菌能过量合成维生素 C ,各种霉菌不同程度地积累核黄素等,酵母菌类细胞中除含有大量硫胺素、核黄素、尼克酰胺、泛酸、吡哆素以及维生素 B 12 外,还含有各种固醇,其中麦角固醇是维生素 D 的前体,经紫外光照射,即能转变成维生素 D 。目前医药上应用的各种维生素主要是用各种微生物生物合成后提取的。 4 、色素 是指由微生物在代谢中合成的积累在胞内或分泌于胞外的各种呈色次生代谢产物。例如灵杆菌和红色小球菌细胞中含有花青素类物质,使菌落出现红色。放线菌和真菌产生的色素分泌于体外时,使菌落底面的培养基呈现紫、黄、绿、褐、黑等色。积累于体内的色素多在孢子、孢子梗或孢子器中,使菌落表面呈现各种颜色。红曲霉产生的红曲素,使菌体呈现紫红色,并分泌体外。 5 、毒素 对人和动植物细胞有毒杀作用的一些微生物次生代谢产物称为毒素。毒素大多是蛋白质类物质,例如毒性白喉棒状杆菌产生的白喉毒素、破伤风梭菌产生的破伤风毒素、肉毒梭菌产生的肉毒毒素等。其他许多病原细菌如葡萄球菌、链球菌、沙门氏杆菌、痢疾杆菌等也都产生各种外毒素和内毒素。杀虫细菌如苏云金杆菌能产生包含在细胞内的伴胞晶体,它是一种分子结构复杂的蛋白质毒素。真菌中产生毒素的种类也很多,很多种蕈子是有毒的,曲霉属中也有-些产毒素的种,如黄曲霉产生黄曲霉毒素等。 6 、生物碱 虽然生物碱大部分由植物合成,但某些霉菌合成的生物碱如麦角生物碱,即属于次生代谢产物。麦角生物碱在临床上主要用来作为防止产后出血、治疗交感神经过敏、周期性偏头痛和降低血压等疾病的药物。
细菌在其物质代谢过程中,除利用各种营养物质合成菌体和产生能量外,还可产生出多种代谢产物,其中有的对人和动物是有害的,有的可供鉴别细菌之用,有的可供制医药之用,现将有关的代谢产物分述如下。
(一)分解产物
1.糖分解产物 细菌分解糖类后,可以产生有机酸(主要为乳酸、醋酸、丙酮酸、酪酸等)、气体(主要为co2、h2和沼气等)和醇类。
2.蛋白分解产物 细菌应用各种蛋白酶分解蛋白质,其最后产物包括有机酸、胺类、靛基质、硫化氢、硫醇、co2和氢等。
(二)合成产物
这里所指的合成产物,是指菌体成分以外的其他合成物质。
1.毒素 病原性细菌可以合成各种有毒物质,称为毒素。毒素和细菌的致病作用有直接关系,它又分外毒素和内毒素两种。外毒素是蛋白质,内毒素则是糖、磷脂和蛋白质的复合物。
2.酶 细菌除合成其新陈代谢所必需的酶以外,还合成以下几种酶,这些酶在代谢过程中的作用尚不明了,但和细菌的致病性有一定关系。
①卵磷脂酶 此酶能分解细胞壁的卵磷脂,使细胞坏死或红细胞溶解,魏氏梭菌和水肿梭菌等含有此酶。
②胶原酶 此酶分解肌纤维的网状组织,使肌纤维发生崩解。杀鲑气单胞菌等含此酶。
③透明质酸酶 此酶分解组织细胞间结合物质(结缔组织)的透明质酸,因而可增加组织渗透性,便于细菌和毒素的扩散。
④凝血浆酶 能使人、兔及马的血浆凝固,葡萄球菌中的金黄色葡萄球菌含有此酶,但白色和柠檬色葡萄球菌则不含有此酶,人们通常将此酶视为葡萄球菌具有毒力的指标之一。
⑤溶纤维蛋白酶 使血清中的溶血浆素原活化,变为溶血浆素,因而使已经凝固的血浆或血块发生溶解。新分离的溶血性链球菌和葡萄球菌等含有此酶。
⑥溶血素 某些细菌产生一种能溶解动物红细胞的溶血毒素。溶血素也是一种酶类物质。如嗜水气单胞菌、杀鲑气单胞菌和鳗弧菌等均可产生溶血素。
另外有的细菌还能合成明胶溶解酶和凝乳酶,可引起明胶液化和牛乳凝固现象。这些现象往往可以作为鉴定细菌的参考。
3.抗生素. 许多细菌、放线菌、真菌可以合成抑制或杀灭其他种微生物或肿瘤细胞的物质,称此物质为抗生素。例如青霉菌产生的青霉素、灰色链丝菌产生的链霉素、委内瑞拉链丝菌产生的氯霉素和金色链丝菌产生的金霉素等等。
4.维生素 某些种细菌和酵母有合成维生素的能力。一般认为大肠杆菌所合成的维生素是动物所需维生素的重要来源。
5.热原质 许多细菌,特别是革兰氏阴性菌,能在水中发育产生一种使人或动物发生热反应的多糖物质,称为热原质。
这种物质很耐热,甚至高压蒸气灭菌15~20min也不能将它破坏,但可被活性炭吸附或石棉板滤除。因此普通蒸馏水若在蒸馏后保存不当,就可能含有热原质,若注射到动物体或人体内,能引起发热反应。在制造化学注射药液或生物制品时,需要保证没有热原质存在。
6.色素 某些细菌在适宜的条件下能产生色素。其中有些溶于水,可使菌落及培养基着色。如杀鲑气单胞菌的褐色色素。有些不溶于水,但溶于酒精。故只能使菌落本身着色,例如葡萄球菌、八联球菌的色素。色素对于细菌的鉴别有一定价值,例如葡萄球菌的分型,按照其所产生的色素是分型的依据之一。
蓝藻 自养需氧 生产者
根瘤菌 异养需氧 消费者
园褐固氮菌 异养需氧 分解者
营腐生生活的细菌真菌 也是异养需养 分解者
硝化细菌 自养需氧 生产者
反硝化细菌 异养厌氧 分解者
酵母菌 异养兼性厌氧型
乳酸菌 异养厌氧型微生物
放线菌 异养型
大肠杆菌 异养需氧型
红螺菌 兼性营养型
条件: 1.充足的营养:必须有充足的营养物质才能为细菌的新陈代谢及生长繁殖提供必需的原料和足够的能量。 2.适宜的温度:细胞生长的温度极限为-7℃~90℃。各类细菌对温度的要求不同,可分为嗜冷菌(psychrophiles),最适生长温度为(10℃~20℃);嗜温菌(mesophiles),20℃~40℃;嗜热菌(thermophiles),在高至56℃~60℃生长最好。病原菌均为嗜温菌,最适温度为人体的体温,即37℃,故实验室一般采用37℃培养细菌。 有些嗜温菌低温下也可生长繁殖,如5℃冰箱内,金黄色葡萄球菌缓慢生长释放毒素,故食用过夜冰箱冷存食物,可致食物中毒。 3.合适的酸碱度:在细菌的新陈代谢过程中,酶的活性在一定的ph范围才能发挥。多数病原菌最适ph为中性或弱碱性(ph7.2~7.6)。人类血液、组织液ph为7.4,细菌极易生存。胃液偏酸,绝大从数细菌可被杀死。个别细菌在碱性条件下生长良好,如霍乱孤菌在ph8.4~9.2时生长最好;也有的细菌最适ph偏酸,如结核杆菌(ph6.5~6.8)、乳本乡杆菌(ph5.5)。细菌代谢过程中分解糖产酸,ph下降,影响细菌生长,所以培养基中应加入缓冲剂,保持ph稳定。 4.必要的气体环境:氧的存大与否和生长有关,有些细菌仅能在有氧条件下生长;有的只能在无氧环境下生长;而大多数病原菌在有氧及无氧的条件下均能生存。一般细菌代谢中都需co2,但大多数细菌自身代谢所产生的co2即可满足需要。有些细菌,如脑膜炎双球菌在初次分离时需要较高浓度的co2(5~10%),否则生长很差甚至不能生长。 细菌合成代谢产物有: 热原质、毒素和侵袭性酶、色素、抗生素、细菌素以及维生素。 (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。 注:热原质耐高温,121℃20min不被破坏,蒸馏法去除热原质较好。 (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,毒性强且有高度的医学.教育.网收.集整理选择性。 侵袭性酶,如卵磷脂酶、透明质酸酶等。 (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、能抑制或杀死另一些微生物和癌细胞的微量生物活性医学.教育.网收.集整理物质。 注:抗生素大多数有放线菌和真菌产生,细菌只可以产生少数几种,如多粘菌素和杆菌肽等。 (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。 (6)维生素。
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