細菌的生理課件

1、細菌的生理 第第 2 章章 細菌的生理細菌的生理 Bacterial physiology 第一節(jié)第一節(jié) 細菌的理化性狀細菌的理化性狀細菌的化學組成：水細菌的化學組成：水(75-90%)、無機、無機鹽、蛋白質(zhì)、糖類、脂質(zhì)和核酸等。鹽、蛋白質(zhì)、糖類、脂質(zhì)和核酸等。 細菌的生理細菌的物理性狀細菌的物理性狀光學性質(zhì)光學性質(zhì)細菌為半透明體。細菌為半透明體。表面積表面積細菌體積微小，相對表面積大。細菌體積微小，相對表面積大。帶電現(xiàn)象帶電現(xiàn)象均帶負電。均帶負電。半透性半透性細菌的細胞壁和細胞膜都有半透性，細菌的細胞壁和細胞膜都有半透性，可進行物質(zhì)交換?？蛇M行物質(zhì)交換。滲透壓滲透壓菌體內(nèi)為高滲透壓菌體內(nèi)為高

2、滲透壓細菌的生理 第二節(jié)第二節(jié) 細菌的營養(yǎng)與生長繁殖細菌的營養(yǎng)與生長繁殖 一、一、 細菌的營養(yǎng)類型細菌的營養(yǎng)類型根據(jù)細菌所利用的能源的不同，將細菌分為兩大營根據(jù)細菌所利用的能源的不同，將細菌分為兩大營養(yǎng)類型：養(yǎng)類型：自養(yǎng)菌和異養(yǎng)菌自養(yǎng)菌和異養(yǎng)菌。自養(yǎng)菌自養(yǎng)菌(autotroph)：以簡單的無機物為原料，通過無以簡單的無機物為原料，通過無機物的氧化或光合作用獲得能量機物的氧化或光合作用獲得能量, 合成菌體成分。合成菌體成分。異養(yǎng)菌異養(yǎng)菌(heterotroph)：以多種有機物為原料，合成菌以多種有機物為原料，合成菌體成分并獲得能量。體成分并獲得能量。以動植物尸體，腐敗食物作為營養(yǎng)物質(zhì)的細菌稱：腐

3、以動植物尸體，腐敗食物作為營養(yǎng)物質(zhì)的細菌稱：腐生菌生菌(saprophyte)。從人或動物的有機物獲得營養(yǎng)物質(zhì)和能量的細菌稱：從人或動物的有機物獲得營養(yǎng)物質(zhì)和能量的細菌稱：寄生菌寄生菌(parasite)。所有的病原菌都是異養(yǎng)菌，大部分所有的病原菌都是異養(yǎng)菌，大部分屬寄生菌。屬寄生菌。細菌的生理二、細菌的營養(yǎng)物質(zhì)二、細菌的營養(yǎng)物質(zhì) 水、碳源、氮源、無機鹽及生長因子為水、碳源、氮源、無機鹽及生長因子為細菌的代謝及生長繁殖提供必需的原料和細菌的代謝及生長繁殖提供必需的原料和充足的能量充足的能量三、細菌攝取營養(yǎng)物質(zhì)的機制三、細菌攝取營養(yǎng)物質(zhì)的機制被動擴散被動擴散: 順濃度梯度，順濃度梯度， 不需能量

4、不需能量主動轉(zhuǎn)運主動轉(zhuǎn)運: 逆濃度梯度，逆濃度梯度， 需要能量需要能量 細菌的生理營養(yǎng)物質(zhì)（營養(yǎng)物質(zhì)（Nutrients） 水、碳源、氮源、無機鹽及生長因子為細水、碳源、氮源、無機鹽及生長因子為細菌的代謝及生長繁殖提供必需的原料和充足菌的代謝及生長繁殖提供必需的原料和充足的能量的能量酸堿度酸堿度(pH) 多數(shù)病原菌最適多數(shù)病原菌最適PH為為7.2-7.6溫度（溫度（Temperature） 病原菌最適溫度為病原菌最適溫度為37四四、影響影響細菌生長的環(huán)境因素細菌生長的環(huán)境因素細菌的生理氣體氣體 (Aeration) ：根據(jù)細菌代謝時對氧氣的需要與否分根據(jù)細菌代謝時對氧氣的需要與否分: 專性需氧

5、菌專性需氧菌：具有完善的呼吸酶系統(tǒng)，需要分子氧作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，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)核桿菌。如：結(jié)核桿菌。 微需氧菌微需氧菌：在低氧壓（：在低氧壓（5%-6%）生長最好，高時）生長最好，高時有害，如：幽門螺桿菌。有害，如：幽門螺桿菌。 兼性厭氧菌兼性厭氧菌：兼有氧呼吸和無氧發(fā)酵兩種功能，在有：兼有氧呼吸和無氧發(fā)酵兩種功能，在有氧、無氧環(huán)境中均能生長，但以有氧時氧、無氧環(huán)境中均能生長，但以有氧時 生長較好。生長較好。大多數(shù)病原菌屬于此。大多數(shù)病原菌屬于此。 專性厭氧菌專性厭氧菌：缺乏完善的呼吸酶系統(tǒng)，

6、只能進行無氧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。發(fā)酵，必須在無氧環(huán)境中生長。 有氧環(huán)境不能生長的原因有氧環(huán)境不能生長的原因: 缺乏超氧化物歧化酶，觸酶等缺乏超氧化物歧化酶，觸酶等. 不能不能分解超氧負離子（分解超氧負離子（O 2-），），H2O2等有毒物質(zhì)。等有毒物質(zhì)。202-+2H+ O2+H2O2 2H2O+O2 SDScatalase細菌的生理C O2 ：對細菌生長也很重要，大部分細菌對細菌生長也很重要，大部分細菌在代謝中產(chǎn)生的在代謝中產(chǎn)生的 C O2可滿足需要，個別可滿足需要，個別細菌初次分離時需人工供給細菌初次分離時需人工供給5-10%C O2 （腦膜炎奈瑟

7、菌）（腦膜炎奈瑟菌）滲透壓滲透壓(Osmotic pressure): 5-20 atm細菌的生理五五、細菌的生長繁殖、細菌的生長繁殖 細菌個體的生長繁殖細菌個體的生長繁殖 繁殖方式繁殖方式-細菌以簡單的二分裂方式進行繁殖。細菌以簡單的二分裂方式進行繁殖。 繁殖速度繁殖速度-繁殖一代所需時間（代時）約繁殖一代所需時間（代時）約20-30min。 但少數(shù)細菌代時較長，如結(jié)核分枝桿菌代時為但少數(shù)細菌代時較長，如結(jié)核分枝桿菌代時為18h。 細菌群體的生長繁殖細菌群體的生長繁殖 繁殖規(guī)律繁殖規(guī)律-生長曲線（生長曲線（growth curve) 遲緩期遲緩期 (lag phase) ， 對數(shù)期對數(shù)期 (

8、logarithmic phase) 穩(wěn)定期穩(wěn)定期 (stationary phase) ，衰退期，衰退期 (decline phase) 細菌的生理Electron photomicrographs of gram-positive cell division (Bacillus subtilis) (left) and gram-negative cell division (Escherichia coli) (right). Progression in cell division from top to bottom. CM, cytoplasmic membrane; CW, ce

9、ll wall; N, nucleoid; OM, outer membrane; S, septum. Bar = 0.2 m. (From Slots J, Taubman MA, editors: Contemporary oral biology and immunology, St Louis, 1992, Mosby.)細菌的生理細菌群體的生長繁殖細菌群體的生長繁殖性狀典型性狀典型細菌的生理v發(fā)酵：無氧時發(fā)酵：無氧時, 以有機物以有機物(lactate, ethanol)為受為受氫體。氫體。1Glucose2ethanol+2CO2+2ATPv呼吸：以無機物為受氫體。呼吸：以無機物

10、為受氫體。v有氧呼吸：以氧為受氫體。有氧呼吸：以氧為受氫體。1Glucose+6O2 6CO2+6H2O+32ATPv厭氧呼吸：無氧時厭氧呼吸：無氧時, 以其它無機物以其它無機物(CO2, SO42-, NO3-)為受氫體。為受氫體。 1Glucose2ATP第三節(jié)第三節(jié) 細菌的新陳代謝與能量轉(zhuǎn)換細菌的新陳代謝與能量轉(zhuǎn)換一一. 細菌的能量代謝細菌的能量代謝細菌的生理二二. 細菌的代謝產(chǎn)物細菌的代謝產(chǎn)物（一）分解代謝產(chǎn)物和細菌的生化反應（一）分解代謝產(chǎn)物和細菌的生化反應 細菌種類不同細菌種類不同細菌酶不同細菌酶不同分分解物質(zhì)能力不同解物質(zhì)能力不同代謝產(chǎn)物不同代謝產(chǎn)物不同鑒鑒別作用別作用. 細菌的

11、生理糖發(fā)酵試驗糖發(fā)酵試驗細菌細菌分解分解糖糖發(fā)酵發(fā)酵 產(chǎn)酸產(chǎn)酸 + 發(fā)酵發(fā)酵 產(chǎn)酸產(chǎn)氣產(chǎn)酸產(chǎn)氣 +不發(fā)酵不發(fā)酵糖發(fā)酵試驗糖發(fā)酵試驗E.coli 發(fā)酵葡萄糖發(fā)酵葡萄糖S.typhi 發(fā)酵葡萄糖發(fā)酵葡萄糖細菌的生理VP(Voges-Proskauer)試驗試驗產(chǎn)氣桿菌產(chǎn)氣桿菌丙酮酸丙酮酸脫羧脫羧乙酰甲乙酰甲基甲醇基甲醇KOH二乙酰二乙酰 +胍基胍基紅色紅色（VP陽性）陽性）細菌的生理甲基紅甲基紅(methyl red)試驗試驗產(chǎn)氣桿菌產(chǎn)氣桿菌丙酮酸丙酮酸脫羧脫羧乙酰甲乙酰甲基甲醇基甲醇pH5.4 甲基紅甲基紅橘黃色橘黃色（陰性）（陰性）大腸桿菌大腸桿菌甲基紅甲基紅紅色紅色（陽性）（陽性）pH4.5

12、丙酮酸丙酮酸不脫羧不脫羧陽陽性性陰陰性性對對照照細菌的生理枸櫞酸鹽利用枸櫞酸鹽利用（citrate utilization)試驗試驗產(chǎn)氣桿菌產(chǎn)氣桿菌分解分解枸櫞酸鹽，銨鹽枸櫞酸鹽，銨鹽碳酸鹽碳酸鹽+氨氨產(chǎn)堿產(chǎn)堿 深蘭色深蘭色（陽性）（陽性）細菌的生理吲哚（吲哚（indole)試驗試驗色氨酸色氨酸色氨酸酶色氨酸酶吲哚吲哚（無色）（無色）+對二甲基氨基對二甲基氨基苯甲醛苯甲醛（黃色）（黃色）玫瑰吲哚玫瑰吲哚（紅色（紅色 陽性）陽性）陽陽性性細菌的生理吲哚(I), 甲基紅(M), VP(V), 枸櫞酸鹽鹽利用（C）試驗，常用于鑒定腸道桿菌，合稱試驗，常用于鑒定腸道桿菌，合稱IMViC試驗。試驗。大腸

13、桿菌的結(jié)果是：大腸桿菌的結(jié)果是：+ - -產(chǎn)氣桿菌的結(jié)果是：產(chǎn)氣桿菌的結(jié)果是： - - +細菌的生理H2S試驗試驗細菌細菌分解分解含含S氨基酸氨基酸H2S+FeSO4FeS（黑色（黑色 陽性）陽性）細菌的生理尿素酶試驗尿素酶試驗細菌細菌分解分解尿素尿素產(chǎn)氨產(chǎn)氨酚紅酚紅紅色紅色（陽性）（陽性）對對照照陽陽性性陰陰性性細菌的生理熱原質(zhì)熱原質(zhì)(pyrogen)：或稱致熱原。是細菌合成的一種注入人體或稱致熱原。是細菌合成的一種注入人體或動物體內(nèi)能引起發(fā)熱反應的物質(zhì)。如：脂多糖?；騽游矬w內(nèi)能引起發(fā)熱反應的物質(zhì)。如：脂多糖。毒素與侵襲性酶毒素與侵襲性酶：細菌產(chǎn)生外毒素和內(nèi)毒素。外毒素是多數(shù)革細菌產(chǎn)生外毒素

14、和內(nèi)毒素。外毒素是多數(shù)革蘭陽性菌和少數(shù)革蘭陰性菌在生長繁殖過程中釋放到菌體外的蘭陽性菌和少數(shù)革蘭陰性菌在生長繁殖過程中釋放到菌體外的蛋白質(zhì)；內(nèi)毒素是革蘭陰性菌的脂多糖。酶類蛋白質(zhì)；內(nèi)毒素是革蘭陰性菌的脂多糖。酶類: 透明質(zhì)酸酶等。透明質(zhì)酸酶等。色素色素Pigment ：細菌的色素有兩類：水溶性色素，能彌散到培細菌的色素有兩類：水溶性色素，能彌散到培養(yǎng)基或周圍組織。脂溶性色素，不溶于水，只存在于菌體，使養(yǎng)基或周圍組織。脂溶性色素，不溶于水，只存在于菌體，使菌落顯色而培養(yǎng)基顏色不變。菌落顯色而培養(yǎng)基顏色不變?？股乜股谹ntibiotic ：某些微生物代謝過程中產(chǎn)生的一類能抑制或某些微生物代謝過

15、程中產(chǎn)生的一類能抑制或殺死某些其他微生物的物質(zhì)。殺死某些其他微生物的物質(zhì)。細菌素細菌素Bacteriocin ：某些菌株產(chǎn)生的某些菌株產(chǎn)生的,可抗相近菌的蛋白質(zhì)可抗相近菌的蛋白質(zhì),用于用于細菌分型。細菌分型。維生素維生素Vitamin ：細菌能合成某些維生素除供自身需要外，還能細菌能合成某些維生素除供自身需要外，還能分泌至周圍環(huán)境中，分泌至周圍環(huán)境中，vitamin B, K。（二）合成代謝產(chǎn)物及意義二）合成代謝產(chǎn)物及意義綠膿桿菌產(chǎn)生的色素綠膿桿菌產(chǎn)生的色素細菌的生理第四節(jié)第四節(jié) 細菌的人工培養(yǎng)細菌的人工培養(yǎng)Hood and chamber for anaerobic cultureBlue

16、indicate oxygen細菌的生理 培養(yǎng)基培養(yǎng)基(culture medium)培養(yǎng)基：培養(yǎng)基：是由人工方法培配置而成的，專供微生物生是由人工方法培配置而成的，專供微生物生長繁殖使用的混合營養(yǎng)物制品。長繁殖使用的混合營養(yǎng)物制品。按其營養(yǎng)組成和用途分類：按其營養(yǎng)組成和用途分類：基礎培養(yǎng)基、增菌培基礎培養(yǎng)基、增菌培養(yǎng)基、養(yǎng)基、 選擇培養(yǎng)基、鑒別培養(yǎng)基、厭氧培養(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：按其物理狀態(tài)分類：固體培養(yǎng)基、液體培養(yǎng)基、固體培養(yǎng)基、液體培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基。半固體培養(yǎng)基。細菌的生理 細菌在培養(yǎng)基中的生長情況：細菌在培養(yǎng)基中的生長情況：（一）（一）. 細菌在

17、液體培養(yǎng)基中的生長情況細菌在液體培養(yǎng)基中的生長情況菌膜菌膜菌沉淀菌沉淀均勻渾濁均勻渾濁對照對照細菌的生理（二）（二） 細菌在固體培養(yǎng)基中的生長情況：細菌在固體培養(yǎng)基中的生長情況： 菌落菌落(colony): 在固體培養(yǎng)基表面，由一個在固體培養(yǎng)基表面，由一個細菌經(jīng)細菌經(jīng)1824h繁殖后形成的單個的、肉眼繁殖后形成的單個的、肉眼可見的細菌集團?？梢姷募毦瘓F。細菌的生理光滑型光滑型菌落菌落(S型）型）粗糙型粗糙型菌落菌落（R型）型）肺炎桿菌肺炎桿菌(Klebsiella pneumoniae)的黏液型的黏液型(M)菌落菌落 From:CDC細菌的生理（三）（三）. 細菌在半固體培養(yǎng)基中的生細菌在半

18、固體培養(yǎng)基中的生長長 情況情況動力試驗動力試驗Motility Test Agar with TTC (Tetrazolium chloride) The culture on the left is non-motile; the cultures in the middle and right side are motile From:細菌的生理應用傳染病的診斷與防治傳染病的診斷與防治細菌的研究細菌的研究生物制品的制備生物制品的制備病原學診斷通過藥敏實驗選擇抗生素細菌的生理n細菌的分類層次：域、門、綱、目、科、屬、種。分細菌的分類層次：域、門、綱、目、科、屬、種。分類依據(jù)類依據(jù): 傳統(tǒng)分類和種系分類傳統(tǒng)分類和種系分類(16s rRNA)n屬（屬（genu