下列那一種細菌是兼性厭氧菌（ facultative anaerobes ）？

本題觀念：

本題考查細菌對氧氣需求的分類，這是微生物學中區分細菌代謝特性的核心基礎。細菌根據對氧氣的依賴程度主要分為以下幾類：

1. 專性需氧菌 (Obligate aerobes)：必須有氧氣才能生長，透過有氧呼吸產生能量（如結核桿菌）。
2. 專性厭氧菌 (Obligate anaerobes)：只能在無氧環境中生長，氧氣對其有毒害作用（如破傷風桿菌、肉毒桿菌）。
3. 兼性厭氧菌 (Facultative anaerobes)：在有氧或無氧環境下均能生長。有氧時進行有氧呼吸（效率較高），無氧時則切換為發酵或無氧呼吸（如大腸桿菌）。
4. 微需氧菌 (Microaerophiles)：需要低濃度的氧氣才能生長（如幽門螺旋桿菌）。
5. 耐氧厭氧菌 (Aerotolerant anaerobes)：不利用氧氣，但也不受氧氣毒害（如乳酸桿菌）。

選項分析

• (A) 大腸桿菌（ Escherichia coli ）：正確

  • 大腸桿菌是典型的兼性厭氧菌 (Facultative anaerobe)。
  • 它擁有完整的電子傳遞鏈，在有氧環境下會優先使用氧氣作為最終電子受體進行有氧呼吸，產生較多 ATP；在腸道等無氧環境中，則透過發酵或使用硝酸鹽等作為電子受體進行無氧呼吸。這種代謝彈性使其能適應人體內外的多種環境。

• (B) 結核桿菌（ Mycobacteria tuberculosis ）：錯誤

  • 結核桿菌傳統上被分類為專性需氧菌 (Obligate aerobe)。
  • 它生長緩慢且必須依賴氧氣進行代謝，因此感染病灶常見於肺部氧氣分壓較高的肺尖部位。雖然近年研究顯示其在潛伏期可適應低氧環境（hypoxia），但在標準微生物學分類考題中，它仍是需氧菌的代表。

• (C) 破傷風桿菌（ Clostridium tetani ）：錯誤

  • 破傷風桿菌是專性厭氧菌 (Obligate anaerobe)。
  • 它缺乏分解氧氣毒性產物（如超氧陰離子）所需的酵素（如 Superoxide dismutase, SOD 或 Catalase），因此無法在有氧環境下生存。這也是為什麼深部穿刺傷口（低氧環境）容易導致破傷風感染的原因。

• (D) 肉毒桿菌（ Clostridium botulinum ）：錯誤

  • 肉毒桿菌同樣屬於專性厭氧菌 (Obligate anaerobe)。
  • 它的孢子在無氧環境下（如真空罐頭、香腸內部）才會發芽並產生神經毒素。

答案解析

題目詢問何者為「兼性厭氧菌」，即在有氧與無氧環境皆可生長者。

• 選項 (B) 為需氧菌。
• 選項 (C)、(D) 皆為梭狀芽孢桿菌屬（Clostridium），該屬細菌幾乎都是嚴格厭氧菌。
• 唯有 (A) 大腸桿菌 具備兼性厭氧特性，故選 (A)。

核心知識點

考生應熟記常見致病菌的氧氣需求分類，這常是國考的基礎題型：

1. 兼性厭氧菌 (Facultative anaerobes)：
   • 腸桿菌科 (Enterobacteriaceae) 大多屬此類（如 E. coli、Salmonella、Shigella、Klebsiella）。
   • Staphylococcus spp.（葡萄球菌）。
   • Vibrio cholerae（霍亂弧菌）。
2. 專性需氧菌 (Obligate aerobes)：
   • Mycobacterium tuberculosis（結核桿菌）。
   • Pseudomonas aeruginosa（綠膿桿菌）。
   • Bacillus spp.（如炭疽桿菌，雖部分種為兼性，但 Bacillus 常與 Clostridium 作需氧/厭氧對比）。
3. 專性厭氧菌 (Obligate anaerobes)：
   • Clostridium spp.（梭狀芽孢桿菌屬：破傷風、肉毒、產氣莢膜、困難梭菌）。
   • Bacteroides fragilis（脆弱類桿菌，腸道厭氧菌）。
4. 微需氧菌 (Microaerophiles)：
   • Helicobacter pylori（幽門螺旋桿菌）。
   • Campylobacter jejuni（空腸彎曲桿菌）。

參考資料

1. Facultative anaerobic organism - Wikipedia
2. Oxygen Requirements for Microbial Growth - Microbiology | OpenStax
3. Clostridium tetani - CDC Pink Book