结核分枝杆菌的生长代谢

第五节　结核分枝杆菌的生长代谢

结核杆菌为专性需氧菌，在体外培养时营养要求高，须在含有蛋黄、马铃薯、甘油和天门冬素等的固体培养基上才能生长。最适pH值为6.5～6.8，最适温度为37℃。在固体培养基上生长缓慢，接种后培养3～4周才出现肉眼可见的菌落。菌落干燥、坚硬，表面呈颗粒状，呈乳酪色或黄色，形似菜花样。在液体培养内呈粗糙皱纹状菌膜生长，若在液体培养基内加入水溶性脂肪酸，如Tween-80，可降低结核杆菌表面的疏水性，使其均匀分散生长，此法有利于做药物敏感实验等。

结核分枝杆菌的新陈代谢包括结核分枝杆菌如何获得营养、如何转化这些营养成分为低分子量的代谢中间产物，然后如何组装这些代谢产物成为细胞增殖所需要的大分子，最终显示各种生物学现象。其研究对于结核病的预防、治疗和药物靶标的设计是非常重要的。

总体来说，在糖代谢和能量代谢上结核分枝杆菌并无特异之处。但结核分枝杆菌菌株更适应低氧分压环境。氧存在时，进行氧代谢；氧缺乏时，如坏死组织内，结核分枝杆菌呼吸抑制，三羧酸循环关闭，替代以酵解支路。氧代谢的关闭可能是细胞休眠的信号。在组织中，结核分枝杆菌是如何获得氧的供应仍不清楚。在宿主细胞中，氧是由各种含血红素成分供给的。因此，在细胞组织中，结核分枝杆菌将面对低氧分压环境，而在坏死组织中，细胞几乎处于缺氧状态。

在宿主组织内存在远多于碳水化合物的大量的脂质。结核分枝杆菌对脂质进行脂解和利用。外源性脂质可能抑制脂质合成酶系。

质膜是结核杆菌多种酶所在处。质膜上磷脂的代谢转化是利用宿主磷脂酰胆碱，转化为分枝杆菌质膜的磷脂酰乙醇胺。结核分枝杆菌由磷脂酰肌醇通过鸟苷二磷酸甘露糖等途径合成胞膜的磷脂酰肌醇甘露聚糖。和快速生长的分枝杆菌相比，结核分枝杆菌失去了调控质膜流动性的能力，35℃时主要合成18碳的棕榈酸，与10℃时合成的16碳脂肪酸相比，减少了流动性。

肽葡聚糖又称粘肽，结合了二氨基庚二酸后构成胞壁的内层。和一般细菌相比，分枝杆菌的肽葡聚糖的肽聚糖存在两个差异：一是在两个二氨基庚二酸残基之间和D-丙氨酸二氨基庚二酸之间由一肽键相连；二是N-乙醇酰胞壁酸代替了普通的N-乙酰胞壁酸。

分枝菌酸是结核分枝杆菌的重要成分。分枝菌酸特异性地与阿拉伯半乳聚糖的5-阿拉伯糖基序连接。估计结核分枝杆菌约有250个酶参与脂肪酸合成，而大肠杆菌仅有50个酶参与。因此，结核分枝杆菌启动不同的合成系统。在体内，主要启动脂解酶系统。目前，已发现了36个酰基辅酶A合成酶和36个酶成员组成的家族，催化宿主脂肪酸降解。分枝菌酸是有α侧链β-羟基酸的脂肪酸类化合物。 α侧链为24或26碳链脂肪酸，而β-羟基酸则是长达56碳链的脂肪酸。此羟基酰单元和寡分枝菌酸单位有分枝杆菌的分类特征，可鉴定分枝杆菌。在结核分枝杆菌中发现海藻糖分枝杆菌转移酶，此酶无水解分枝杆菌活性，可能参与分枝菌酸向胞壁的转运。分枝杆菌的外凝集素参与分枝菌酸在胞壁上的定位。分枝菌酸的合成阶段仍未阐明，但索状因子——6，6-二分枝酰-a，a＇-海藻糖是由分枝菌酸转酰酶合成的。