第二章細(xì)菌的生長繁殖與代謝

第二章細(xì)菌的生長繁殖與代謝 第一節(jié)細(xì)菌的生長繁殖第二節(jié)細(xì)菌的代謝產(chǎn)物 第一節(jié)細(xì)菌的生長繁殖 一 細(xì)菌的生長繁殖的條件細(xì)菌的種類不同 生長繁殖所需的條件不完全相同 基本條件 營養(yǎng)物質(zhì)水 碳源 氮源 無機鹽及生長因子為細(xì)菌的代謝及生長繁殖提供必需的原料和充足的能量 生長因子 某些細(xì)菌生長必須而又不能自生合成的一類有機化合物 主要是B族維生素 某些氨基酸 嘌呤 嘧啶等 水分 新陳代謝所需媒介 含碳化合物 用來合成菌體的糖 蛋白質(zhì) 核酸等 亦作為能量來源 含氮化合物 用來合成菌體的各種含氮化合物 礦物質(zhì) 在細(xì)菌代謝中起著酶激活物的作用 用來構(gòu)成酶的輔基 對于維持原生質(zhì)膠體狀態(tài)和細(xì)胞滲透性具有較大作用 Vit 在代謝中起重要作用 如B簇Vit起著輔酶或輔基的作用 礦物質(zhì) 在細(xì)菌代謝中起著酶激活物的作用 用來構(gòu)成酶的輔基 對于維持原生質(zhì)膠體狀態(tài)和細(xì)胞滲透性具有較大作用 Vit 在代謝中起重要作用 如B簇Vit起著輔酶或輔基的作用 酸堿度 氫離子濃度 pH PH對細(xì)菌發(fā)育影響很大 大多數(shù)病原菌最適酸堿度為PH7 2 7 6 少數(shù)細(xì)菌可在特殊PH條件下生長 如霍亂弧菌在PH8 8 9 2時均能生長 最適為7 8 8 0 乳酸桿菌在PH3 4 4 5時可生長 霉菌則在PH3 0 6 0 結(jié)核桿菌 6 5 6 8生長良好 溫度 temperature 細(xì)菌生長的最適溫度隨菌種不同而異 一般病原菌要求與體溫相同 37 如牛羊病原菌需37 魚類病原菌則要求22 不同細(xì)菌的適合生長溫度 與細(xì)菌生長繁殖有關(guān)的氣體是氧氣和二氧化碳 O2 根據(jù)細(xì)菌代謝時對氧氣的需要與否分三類 1 專性需氧菌 具有完善的呼吸酶系統(tǒng) 需要分子氧作為受氫體以完成需氧呼吸 僅能在有氧環(huán)境下生長 如結(jié)核分枝桿菌 微需氧菌 在低氧壓 5 6 生長最好高氧壓對其有抑制作用 如 空腸彎曲菌 2 兼性厭氧菌 兼有有氧呼吸和無氧發(fā)酵兩種功能 在有氧 無氧環(huán)境中均能生長 但以有氧時生長較好 大多數(shù)病原菌屬于此類 如葡萄球菌 3 專性厭氧菌 缺乏完善的呼吸酶系統(tǒng) 只能進行無氧發(fā)酵 必須在無氧環(huán)境中生長 如破 傷風(fēng)芽胞梭菌有氧環(huán)境不能生長的原因1 缺乏細(xì)胞色素及細(xì)胞色素氧化酶2 缺乏超氧化物歧化酶 氣體 CO2 對細(xì)菌生長也很重要 大部分細(xì)菌在代謝中產(chǎn)生的CO2可滿足需要 個別細(xì)菌初次分離時需人工供給5 10 CO2 細(xì)菌適合生長的氣體環(huán)境 二 細(xì)菌的繁殖方式與速度 細(xì)菌個體的生長繁殖1 繁殖方式 細(xì)菌以簡單的無性二分裂方式 1 2 2 2 2 進行繁殖 繁殖速度 多數(shù)細(xì)菌 繁殖一代所需時間 代時 約20 30min 但少數(shù)細(xì)菌代時較長 如結(jié)核分枝桿菌代時為18小時 細(xì)菌群體的生長繁殖2 繁殖規(guī)律 生長曲線 growthcurve 遲緩期 lagphase 對數(shù)期 logarithmicphase 穩(wěn)定期 stationaryphase 衰退期 declinephase 細(xì)菌群體的生長繁殖 三 細(xì)菌的人工培養(yǎng) 用人工的方法 將細(xì)菌從自然界 動物體或病料中分離出來 其目的是為了研究細(xì)菌的形態(tài) 生理特性 生物學(xué)特性或制取細(xì)菌的某種代謝產(chǎn)物等 這對于傳染病的診斷 流行病學(xué)調(diào)查 菌苗制備 微生物的工業(yè)生產(chǎn)都具有重要意義 為此 了解和掌握細(xì)菌分離培養(yǎng)的有關(guān)基礎(chǔ)知識是十分必要的 一 培養(yǎng)基的種類和常用培養(yǎng)基 培養(yǎng)基的概念 將細(xì)菌所需的各種營養(yǎng)物質(zhì)按一定比例混合在一起 并調(diào)節(jié)到適宜的PH 這種人工配制的適合細(xì)菌生長繁殖的細(xì)菌營養(yǎng)物 稱為培養(yǎng)基 培養(yǎng)基必需符合以下條件 營養(yǎng)物適宜的PH環(huán)境溫度和滲透壓無菌 培養(yǎng)基 culturemedium 分類 按其營養(yǎng)組成和用途分類 基礎(chǔ)培養(yǎng)基 營養(yǎng)培養(yǎng)基 選擇培養(yǎng)基 鑒別培養(yǎng)基 厭氧培養(yǎng)基 按其物理狀態(tài)分類 固體培養(yǎng)基 液體培養(yǎng)基 半固體培養(yǎng)基 按其成分分類 合成培養(yǎng)基 天然培養(yǎng)基 培養(yǎng)基種類 1 基礎(chǔ)培養(yǎng)基含有培養(yǎng)一般細(xì)菌的最基本成分 又分為 液體培養(yǎng)基 固體培養(yǎng)基和半固體培養(yǎng)基三種 在液體 肉湯 培養(yǎng)基中 加入2 3 瓊脂即為固體培養(yǎng)基 加入0 2 0 5 瓊脂即為半固體培養(yǎng)基 2 營養(yǎng)培養(yǎng)基 于基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入高營養(yǎng)物質(zhì)如葡萄糖 血液 血清 腹水 生長因子等 以滿足營養(yǎng)要求較高的細(xì)菌生長需要 有的細(xì)菌還需加入特殊物質(zhì) 如結(jié)核桿菌需加入雞蛋清 馬鈴薯 甘油等才能良好生長 3 選擇培養(yǎng)基 利用細(xì)菌對某種物質(zhì)敏感程度的不同 可在培養(yǎng)基中加入抑制某些細(xì)菌生長的藥物 而選擇性地讓欲分離的細(xì)菌旺盛生長的培養(yǎng)基如膽鹽和薔薇色酸可以選擇性地抑制G 菌的生長 而不影響G 菌的生長 在培養(yǎng)基中加入二藥后可選擇性地分離出腸道桿菌 4 鑒別培養(yǎng)基利用細(xì)菌分解底物及其代謝產(chǎn)物的不同 可在培養(yǎng)基中加入某種物質(zhì)和指示劑 即制為鑒別培養(yǎng)基 以測定不同細(xì)菌的生化反應(yīng) 5 厭氣培養(yǎng)基將培養(yǎng)基與空氣及氧隔離 或降低培養(yǎng)基中的氧化還原電勢 供厭氧菌生長 細(xì)菌在培養(yǎng)基中的生長現(xiàn)象將細(xì)菌接種于培養(yǎng)基中 一般經(jīng)37 培養(yǎng)18 24小時后 在固體 半固體和液體培養(yǎng)基中 可出現(xiàn)肉眼可見的不同生長現(xiàn)象 劃線接種分點接種涂抹接種液體接種 穿剌接種傾注接種注射接種活體接種 細(xì)菌的接種方法 1 細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上的生長現(xiàn)象 菌落 在固體培養(yǎng)基表面 經(jīng)劃線分離 由一個細(xì)菌經(jīng)37 18 24h繁殖后形成的單個的 肉眼可見的細(xì)菌集團 許多菌落融合在一起時稱為菌苔 觀察不同細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上的菌落特征 形態(tài) 大小 邊緣 表面構(gòu)造 濕潤度和光滑度 隆起度 透明度 顏色等 及在血平板上的溶血現(xiàn)象 溶血 溶血 不同 有助于識別或鑒定細(xì)菌 2 細(xì)菌在半固體培養(yǎng)基中的生長現(xiàn)象 將細(xì)菌穿刺接種于半固體培養(yǎng)基中有鞭毛的細(xì)菌 沿穿剌線呈模糊羽毛狀生長 無鞭毛的細(xì)菌 沿穿剌線呈清晰的線狀生長 3 細(xì)菌在液體培養(yǎng)基中的生長現(xiàn)象 觀察肉湯培養(yǎng)物的混濁度 管底沉淀 肉湯表面菌膜或菌環(huán) 以及有無汽泡等 細(xì)菌在液體培養(yǎng)基中的生長情況 分辨藥液是否污染 細(xì)菌人工培養(yǎng)的意義 1 在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 1 感染性疾病的病原學(xué)診斷 2 測定病原菌對藥物的敏感性 3 生物制品的制備2 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用3 在基因工程中的應(yīng)用 第二節(jié)細(xì)菌的代謝產(chǎn)物 分類 合成代謝產(chǎn)物 分解代謝產(chǎn)物細(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 細(xì)菌的代謝產(chǎn)物及意義 與致病有關(guān) 返回 與治療有關(guān) 與鑒別細(xì)菌有關(guān) 熱原質(zhì) pyrogen 毒素 toxin 侵襲性酶類 抗生素維生素 色素細(xì)菌素糖的分解產(chǎn)物 1 熱原質(zhì) Pyrogen 熱原質(zhì)即菌體中的脂多糖 LPS 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 45 650 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 玻璃器皿需經(jīng)250 高溫干烤 才能破壞熱原質(zhì) 與致病有關(guān)的代謝產(chǎn)物 毒素與侵襲性酶類 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) 2 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 3 某些細(xì)菌可產(chǎn)生具有侵襲性的酶 能損傷機體組織 促進細(xì)菌的侵襲 擴散 是細(xì)菌重要的致病因素 如化膿鏈球菌的透明質(zhì)酸酶 金黃色葡萄球菌產(chǎn)生的血漿凝固酶 等 與治療有關(guān)的代謝產(chǎn)物 1 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 抗生素多由放線菌和真菌產(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 2 維生素 vitamin 有些細(xì)菌能產(chǎn)生維生素 產(chǎn)生的維生素除了供自身需要還可分泌到菌體外 如 大腸桿菌合成維生素B6 B12 K2等 對人體有利 與鑒別細(xì)胞有關(guān)的代謝產(chǎn)物 1 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 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 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 2 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 3 糖的分解產(chǎn)物 多糖經(jīng)胞外酶分解為雙糖單糖再經(jīng)胞內(nèi)酶分解為有機酸 醇 CO2和H2O 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