細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖與變異 PPT

1、1第二節(jié) 細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖與變異2一細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖的條件一細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖的條件1.營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)2.溫度4.氣體一、細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖一、細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖31. 1.營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖需要豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，包括水、碳水化合物、氮化物、無機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子等。42. 2.溫度溫度 依據(jù)細(xì)菌對(duì)溫度的需求不同，可以將其分為嗜冷菌、嗜溫菌、嗜熱菌三大類。病原菌一般為嗜溫菌，適宜的生長(zhǎng)溫度為1540，并且大多數(shù)病原菌的最適溫度為37。5 大多數(shù)細(xì)菌的最適pH為，許多細(xì)菌在代謝過程中分解糖，產(chǎn)生酸，使pH下降，抑制細(xì)菌生長(zhǎng)。64. 4.氣體氣體 與細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖有關(guān)的氣體主要是氧氣和二氧化碳，此外，有些固氮菌能夠固定空

2、氣中的氮?dú)狻?根據(jù)細(xì)菌對(duì)氧的需要情況分為：根據(jù)細(xì)菌對(duì)氧的需要情況分為：專性需氧菌專性需氧菌aerobeaerobe: :必須在有氧的環(huán)境中才必須在有氧的環(huán)境中才能生長(zhǎng)繁殖。如結(jié)核分枝桿菌能生長(zhǎng)繁殖。如結(jié)核分枝桿菌專性厭氧菌專性厭氧菌anaerobeanaerobe: : 缺乏呼吸酶，只有在缺乏呼吸酶，只有在無氧狀態(tài)下才能生長(zhǎng)。如破傷風(fēng)芽胞梭菌無氧狀態(tài)下才能生長(zhǎng)。如破傷風(fēng)芽胞梭菌兼性厭氧菌兼性厭氧菌facultative anaerobefacultative anaerobe: :在有氧或無在有氧或無氧狀態(tài)下均能生長(zhǎng)，但在有氧時(shí)生長(zhǎng)較好。氧狀態(tài)下均能生長(zhǎng)，但在有氧時(shí)生長(zhǎng)較好。大多數(shù)病原菌屬于此

3、類。大多數(shù)病原菌屬于此類。微需氧菌微需氧菌 : :在低氧狀態(tài)下生長(zhǎng)最好。在低氧狀態(tài)下生長(zhǎng)最好。8二細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖的方式與速度二細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖的方式與速度 細(xì)菌主要以二分裂方式進(jìn)行無性繁殖，一個(gè)細(xì)菌分為兩個(gè)菌體所需的時(shí)間稱為世代時(shí)間，簡(jiǎn)稱世代。在適宜的人工條件下，多數(shù)細(xì)菌的世代為2030min。如果按20min繁殖一代計(jì)算，10h后，一個(gè)細(xì)菌可以繁殖10億個(gè)以上的細(xì)菌。 細(xì)菌細(xì)胞的分裂是從染色體的復(fù)制開始的。為了使遺傳物質(zhì)能均等地分配給兩個(gè)子代細(xì)胞，染色體的復(fù)制與細(xì)胞分裂需要配合密切。9三細(xì)菌群體生長(zhǎng)及生長(zhǎng)曲線三細(xì)菌群體生長(zhǎng)及生長(zhǎng)曲線 細(xì)菌生長(zhǎng)曲線是專指單細(xì)胞微生物的。它是將少量的單細(xì)胞微生物接種純

4、種到一定容積的液體培養(yǎng)基后，在適宜的條件下培養(yǎng)，定時(shí)取樣測(cè)定細(xì)胞數(shù)量。以細(xì)胞增長(zhǎng)數(shù)目的對(duì)數(shù)做縱坐標(biāo)，以培養(yǎng)時(shí)間做橫坐標(biāo)，繪制一條如下圖的曲線，我們稱這條曲線為細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線。 根據(jù)生長(zhǎng)曲線的變化規(guī)律，可以把生長(zhǎng)曲線分為四個(gè)時(shí)期：延遲期、對(duì)數(shù)期、穩(wěn)定期、衰亡期。 10111. 1.延遲期延遲期 又稱停滯期，是微生物細(xì)胞進(jìn)入一個(gè)新環(huán)境的適應(yīng)時(shí)期。此時(shí)的微生物數(shù)量不增加，細(xì)胞的形態(tài)變大或者變長(zhǎng)。處在延遲期的細(xì)胞代謝能力強(qiáng)，對(duì)外界的理化因素敏感，細(xì)胞代謝活潑，積累了足夠的酶、輔酶和中間代謝產(chǎn)物。為細(xì)胞分裂增殖做準(zhǔn)備。122. 2.對(duì)數(shù)期對(duì)數(shù)期 又稱指數(shù)期，是細(xì)菌細(xì)胞適應(yīng)了新的環(huán)境后生長(zhǎng)最為旺盛的一個(gè)時(shí)

5、期，在此時(shí)期細(xì)胞的數(shù)目以幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，故稱對(duì)數(shù)期。對(duì)數(shù)期有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 1生長(zhǎng)速率常數(shù)最大 2細(xì)胞平衡生長(zhǎng)，菌體內(nèi)的成分最為均勻 3酶系活潑，代謝旺盛 從以上幾個(gè)特點(diǎn)可以看出，此時(shí)期是研究菌體的最正確時(shí)期。 133. 3.穩(wěn)定期穩(wěn)定期 又稱恒定期或最高生長(zhǎng)期。這個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)是生長(zhǎng)速率常數(shù)為0，即新繁殖的細(xì)胞數(shù)目與死亡的細(xì)胞數(shù)目相等。這時(shí)菌體的產(chǎn)量到達(dá)最高點(diǎn)。 在穩(wěn)定期，細(xì)胞開始儲(chǔ)藏糖原、異染粒和脂肪等貯藏物，多數(shù)的芽孢菌在這時(shí)產(chǎn)生芽孢，有些微生物在穩(wěn)定期時(shí)還開始合成抗生素等次生代謝產(chǎn)物。144. 4.衰亡期衰亡期 在衰亡期中，個(gè)體的死亡速度超過個(gè)體的新生速度，因此，整個(gè)群體就呈現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)，活細(xì)

6、胞的數(shù)目明顯下降。這時(shí)，細(xì)胞形態(tài)多樣，例如會(huì)產(chǎn)生很多膨大、不規(guī)那么的退化形態(tài)；有些微生物因蛋白水解酶活力的增強(qiáng)而發(fā)生自溶；有些微生物會(huì)在此時(shí)期釋放對(duì)人類有用的抗生素等次生代謝產(chǎn)物；在芽孢桿菌中，芽孢的釋放往往也發(fā)生在這一時(shí)期。15微生物生長(zhǎng)規(guī)律對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的指導(dǎo)： 1縮短延遲期 延遲期的存在那么使發(fā)酵周期延長(zhǎng)，為提高設(shè)備的使用率及降低生產(chǎn)本錢那么需縮短延遲期。2把握對(duì)數(shù)期 連續(xù)投放或補(bǔ)加發(fā)酵原料，會(huì)使菌體隨營(yíng)養(yǎng)濃度增加而生長(zhǎng)速率上升，從而可獲得大量的菌體。16微生物生長(zhǎng)規(guī)律對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的指導(dǎo)：3延長(zhǎng)穩(wěn)定期 對(duì)于合成產(chǎn)物與微生物細(xì)胞的形成過程同步的，穩(wěn)定期的末期為最正確收獲期，因此，延長(zhǎng)穩(wěn)定期可以獲

7、得更多的產(chǎn)品 。4監(jiān)控衰亡期 微生物在衰亡期，細(xì)胞活力明顯下降，同時(shí)由于逐漸積累的代謝毒物可能會(huì)與代謝產(chǎn)物起某種反響或影響提純，或使其分解。因而必須掌握時(shí)間，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候結(jié)束發(fā)酵。17三細(xì)菌的人工培養(yǎng)三細(xì)菌的人工培養(yǎng) 培養(yǎng)基：用人工方法配制的適合于細(xì)菌生培養(yǎng)基：用人工方法配制的適合于細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。長(zhǎng)繁殖的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。18一按培養(yǎng)基的物理性狀不同分類一按培養(yǎng)基的物理性狀不同分類液體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基二按培養(yǎng)基的用途不同分類：二按培養(yǎng)基的用途不同分類：根底培養(yǎng)基根底培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基厭氧培養(yǎng)基厭氧培養(yǎng)

8、基19菌膜生長(zhǎng)菌膜生長(zhǎng) 沉淀生長(zhǎng)沉淀生長(zhǎng) 混濁生長(zhǎng)混濁生長(zhǎng) 對(duì)照對(duì)照20沿穿剌線生長(zhǎng)沿穿剌線生長(zhǎng)向四周擴(kuò)散生長(zhǎng)向四周擴(kuò)散生長(zhǎng)21 菌落：由單個(gè)細(xì)菌分裂繁殖后形成一堆肉眼可見的細(xì)菌集團(tuán)。 可根據(jù)菌落大小、形狀、顏色、邊緣、氣味、透明度、外表光滑度、濕潤(rùn)度及溶血情況等特片初步鑒定細(xì)菌。22各種細(xì)菌的菌落各種細(xì)菌的菌落23細(xì)菌性疾病的診斷細(xì)菌性疾病的診斷 細(xì)菌的鑒定與研究細(xì)菌的鑒定與研究生物制品的制備生物制品的制備細(xì)菌學(xué)指標(biāo)的檢測(cè)細(xì)菌學(xué)指標(biāo)的檢測(cè)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和基因工程中的應(yīng)用在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和基因工程中的應(yīng)用24二二 細(xì)菌的代謝產(chǎn)物細(xì)菌的代謝產(chǎn)物一、與致病有關(guān)的代謝產(chǎn)物一、與致病有關(guān)的代謝產(chǎn)物1. 1.

9、毒素毒素toxins toxins 包括內(nèi)毒素和外毒素包括內(nèi)毒素和外毒素外毒素外毒素(exotoxin)(exotoxin)是多數(shù)革蘭陽(yáng)性菌和少數(shù)革蘭陰是多數(shù)革蘭陽(yáng)性菌和少數(shù)革蘭陰性菌在生長(zhǎng)繁殖過程中釋放到菌體外的毒性蛋性菌在生長(zhǎng)繁殖過程中釋放到菌體外的毒性蛋白質(zhì)；內(nèi)毒素白質(zhì)；內(nèi)毒素(endotoxin)(endotoxin)是革蘭陰性菌細(xì)胞壁是革蘭陰性菌細(xì)胞壁的脂多糖。的脂多糖。2. 2.熱原質(zhì)熱原質(zhì)pyrogenpyrogen大多數(shù)革蘭陰性菌和少數(shù)革大多數(shù)革蘭陰性菌和少數(shù)革蘭陽(yáng)性菌合成的多糖，極微量注入人或動(dòng)物體蘭陽(yáng)性菌合成的多糖，極微量注入人或動(dòng)物體內(nèi)即可引起發(fā)熱反響。內(nèi)即可引起發(fā)熱反響

10、。3. 3.侵襲性酶類侵襲性酶類invasive enzymesinvasive enzymes某些病原菌在某些病原菌在代謝過程中產(chǎn)生的具有損傷機(jī)體組織、促使細(xì)代謝過程中產(chǎn)生的具有損傷機(jī)體組織、促使細(xì)菌侵襲和擴(kuò)散的致病性物質(zhì)。如金葡產(chǎn)生的血菌侵襲和擴(kuò)散的致病性物質(zhì)。如金葡產(chǎn)生的血漿凝固酶。漿凝固酶。 25二、與治療有關(guān)的代謝產(chǎn)物二、與治療有關(guān)的代謝產(chǎn)物1. 1.抗生素抗生素antibioticsantibiotics 某些微生物在代謝過程中產(chǎn)生的一類能抑制某些微生物在代謝過程中產(chǎn)生的一類能抑制和殺死某些病原微生物和腫瘤細(xì)胞的化學(xué)物和殺死某些病原微生物和腫瘤細(xì)胞的化學(xué)物質(zhì)。質(zhì)。2. 2.維生素維

11、生素vitaminvitamin 某些細(xì)菌能合成自身所需的維生素，并能分某些細(xì)菌能合成自身所需的維生素，并能分泌到菌體外供人體吸收利用。泌到菌體外供人體吸收利用。26 三、與鑒別細(xì)菌有關(guān)的代謝產(chǎn)物三、與鑒別細(xì)菌有關(guān)的代謝產(chǎn)物1. 1. 色素色素pigmentspigments 細(xì)菌的色素有兩類細(xì)菌的色素有兩類水溶性色素：能彌水溶性色素：能彌散到培養(yǎng)基或周圍組織；脂溶性色素：不散到培養(yǎng)基或周圍組織；脂溶性色素：不溶于水，只存在于菌體，使菌落顯色而培溶于水，只存在于菌體，使菌落顯色而培養(yǎng)基顏色不變。養(yǎng)基顏色不變。2. 2. 細(xì)菌素細(xì)菌素bacteriocinsbacteriocins 某些細(xì)菌產(chǎn)生

12、的僅對(duì)近緣菌株有抗菌作某些細(xì)菌產(chǎn)生的僅對(duì)近緣菌株有抗菌作用的蛋白質(zhì)。用的蛋白質(zhì)。3. 3. 糖的分解產(chǎn)物糖的分解產(chǎn)物4. 4. 蛋白質(zhì)的分解產(chǎn)物蛋白質(zhì)的分解產(chǎn)物 27 四、分解代謝產(chǎn)物和細(xì)菌的生化反響四、分解代謝產(chǎn)物和細(xì)菌的生化反響 糖發(fā)酵試驗(yàn)糖發(fā)酵試驗(yàn) VPVP試驗(yàn)試驗(yàn) 甲基紅試驗(yàn)甲基紅試驗(yàn) 枸櫞酸鹽利用試驗(yàn)枸櫞酸鹽利用試驗(yàn) 吲哚試驗(yàn)吲哚試驗(yàn) 硫化氫試驗(yàn)硫化氫試驗(yàn) 尿素酶試驗(yàn)?zāi)蛩孛冈囼?yàn) 自動(dòng)化儀器分析自動(dòng)化儀器分析28糖發(fā)酵試驗(yàn)糖發(fā)酵試驗(yàn)29陰性陰性陽(yáng)性陽(yáng)性VPVP試試驗(yàn)驗(yàn)大腸桿菌：大腸桿菌：- -產(chǎn)氣桿菌：產(chǎn)氣桿菌：+ +30陽(yáng)性陽(yáng)性陰性陰性對(duì)照對(duì)照甲基紅試驗(yàn)甲基紅試驗(yàn)大腸桿菌：大腸桿菌：

13、+ +產(chǎn)氣桿菌：產(chǎn)氣桿菌：- -31枸櫞酸利用試驗(yàn)枸櫞酸利用試驗(yàn)大腸桿菌：大腸桿菌：- -產(chǎn)氣桿菌：產(chǎn)氣桿菌：+ +32陽(yáng)性陽(yáng)性吲哚試驗(yàn)吲哚試驗(yàn)大腸桿菌：大腸桿菌：+ +產(chǎn)氣桿菌：產(chǎn)氣桿菌：- -33H H2 2S S試試驗(yàn)驗(yàn)34對(duì)照對(duì)照陽(yáng)性陽(yáng)性陰性陰性尿素酶試驗(yàn)?zāi)蛩孛冈囼?yàn)35三三 細(xì)菌的遺傳與變異細(xì)菌的遺傳與變異一、細(xì)菌遺傳與變異的概念一、細(xì)菌遺傳與變異的概念 遺傳遺傳(heredity)(heredity)：使細(xì)菌的性狀保持相對(duì)穩(wěn)定，且代代相傳，使使細(xì)菌的性狀保持相對(duì)穩(wěn)定，且代代相傳，使 其菌種得以保存。其菌種得以保存。 變異變異(variation)(variation)：在一定條件下，

14、子代與親代之間以及子代與在一定條件下，子代與親代之間以及子代與 子代之間的生物學(xué)性狀出現(xiàn)的差異。子代之間的生物學(xué)性狀出現(xiàn)的差異。 1. 1. 遺傳性變異：遺傳性變異：是細(xì)菌的基因結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，故又稱是細(xì)菌的基因結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，故又稱 基因型基因型 變異。常發(fā)生于個(gè)別的細(xì)菌，不受環(huán)境因素的影響，變異發(fā)生變異。常發(fā)生于個(gè)別的細(xì)菌，不受環(huán)境因素的影響，變異發(fā)生 后是不可逆的，產(chǎn)生的新性狀可穩(wěn)定地遺傳給后代。后是不可逆的，產(chǎn)生的新性狀可穩(wěn)定地遺傳給后代。 2. 2.非遺傳性變異：非遺傳性變異：細(xì)菌在一定的環(huán)境條件影響下產(chǎn)生的變異，其細(xì)菌在一定的環(huán)境條件影響下產(chǎn)生的變異，其 基因結(jié)構(gòu)未改變，稱為表型變

15、異。易受到環(huán)境因素的影響，凡基因結(jié)構(gòu)未改變，稱為表型變異。易受到環(huán)境因素的影響，凡 在此環(huán)境因素作用下的所有細(xì)菌都出現(xiàn)變異，而且當(dāng)環(huán)境中的在此環(huán)境因素作用下的所有細(xì)菌都出現(xiàn)變異，而且當(dāng)環(huán)境中的 影響因素去除后，變異的性狀又可復(fù)原，表型變異不能遺傳。影響因素去除后，變異的性狀又可復(fù)原，表型變異不能遺傳。 36二、二、 細(xì)菌的變異現(xiàn)象細(xì)菌的變異現(xiàn)象形態(tài)結(jié)構(gòu)的變異毒力變異耐藥性變異37v細(xì)菌的大小和形態(tài)的變異：在不同的生長(zhǎng)時(shí)期可不同，生長(zhǎng)過程中受外界環(huán)境的影響也可發(fā)生變異。如：鼠疫耶爾森菌在3%-6%的氯化鈉的培養(yǎng)基中形態(tài)的改變。v細(xì)菌的特殊結(jié)構(gòu)的變異：如莢膜肺炎鏈球菌,芽胞炭疽芽孢桿菌也可發(fā)生變異

16、。一一 形態(tài)結(jié)構(gòu)的變異形態(tài)結(jié)構(gòu)的變異38毒力增強(qiáng)：無毒力的白喉棒狀桿菌常寄居在咽喉毒力增強(qiáng)：無毒力的白喉棒狀桿菌常寄居在咽喉部，不致??；當(dāng)感染了部，不致??；當(dāng)感染了-棒狀噬菌體后變成溶原棒狀噬菌體后變成溶原性細(xì)菌，那么獲得產(chǎn)生白喉毒素的能力，引起白性細(xì)菌，那么獲得產(chǎn)生白喉毒素的能力，引起白喉。喉。毒力減弱：有毒菌株長(zhǎng)期在人工培養(yǎng)基上傳代培毒力減弱：有毒菌株長(zhǎng)期在人工培養(yǎng)基上傳代培養(yǎng)，可使細(xì)菌的毒力減弱或消失。卡介苗養(yǎng)，可使細(xì)菌的毒力減弱或消失?？ń槊?BCG)(BCG)是是有毒的牛型分枝桿菌在含有膽汁、甘油、馬鈴薯有毒的牛型分枝桿菌在含有膽汁、甘油、馬鈴薯的培養(yǎng)基上，經(jīng)過的培養(yǎng)基上，經(jīng)過1313年，連續(xù)接種年，連續(xù)接種230230代，獲得的代，獲得的一株毒力減弱但