細(xì)菌的生長繁殖與變異PPT

1、第二節(jié) 細(xì)菌的生長繁殖與變異（一）細(xì)菌生長繁殖的條件（一）細(xì)菌生長繁殖的條件1.營養(yǎng)物質(zhì)2.溫度3.pH4.氣體一、細(xì)菌的生長繁殖一、細(xì)菌的生長繁殖1.1.營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì) 細(xì)菌生長繁殖需要豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，包括水、碳水化合物、氮化物、無機(jī)鹽、生長因子等。2.2.溫度溫度 依據(jù)細(xì)菌對溫度的需求不同，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，適宜的生長溫度為1540，并且大多數(shù)病原菌的最適溫度為37。3.pH3.pH 大多數(shù)細(xì)菌的最適pH為7.27.6，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。4.4.氣體氣體 與細(xì)菌生長繁殖有關(guān)的氣體主要是氧氣和二氧化碳，

2、此外，有些固氮菌能夠固定空氣中的氮?dú)?。根?jù)細(xì)菌對氧的需要情況分為根據(jù)細(xì)菌對氧的需要情況分為：專性需氧菌（專性需氧菌（aerobeaerobe）: :必須在有氧的環(huán)境中必須在有氧的環(huán)境中才能生長繁殖。如結(jié)核分枝桿菌才能生長繁殖。如結(jié)核分枝桿菌專性厭氧菌（專性厭氧菌（anaerobeanaerobe）: : 缺乏呼吸酶，只有缺乏呼吸酶，只有在無氧狀態(tài)下才能生長。如破傷風(fēng)芽胞梭菌在無氧狀態(tài)下才能生長。如破傷風(fēng)芽胞梭菌兼性厭氧菌（兼性厭氧菌（facultative anaerobefacultative anaerobe）: :在有在有氧或無氧狀態(tài)下均能生長，但在有氧時生長氧或無氧狀態(tài)下均能生長，但在

3、有氧時生長較好。大多數(shù)病原菌屬于此類。較好。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)下生長最好。在低氧狀態(tài)下生長最好。（二）細(xì)菌生長繁殖的方式與速度（二）細(xì)菌生長繁殖的方式與速度 細(xì)菌主要以二分裂方式進(jìn)行無性繁殖，一個細(xì)菌分為兩個菌體所需的時間稱為世代時間，簡稱世代。在適宜的人工條件下，多數(shù)細(xì)菌的世代為2030min。如果按20min繁殖一代計算，10h后，一個細(xì)菌可以繁殖10億個以上的細(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子代細(xì)胞，染色體的復(fù)制與細(xì)胞分裂需要配合密切。（三）細(xì)菌群體生長及生長曲線（三）細(xì)菌群體生長及生長曲線 細(xì)菌生長曲線

4、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)，定時取樣測定細(xì)胞數(shù)量。以細(xì)胞增長數(shù)目的對數(shù)做縱坐標(biāo)，以培養(yǎng)時間做橫坐標(biāo)，繪制一條如圖所示的曲線，我們稱這條曲線為細(xì)菌的生長曲線。 根據(jù)生長曲線的變化規(guī)律，可以把生長曲線分為四個時期：延遲期、對數(shù)期、穩(wěn)定期、衰亡期。 1.1.延遲期延遲期 又稱停滯期，是微生物細(xì)胞進(jìn)入一個新環(huán)境的適應(yīng)時期。此時的微生物數(shù)量不增加，細(xì)胞的形態(tài)變大或者變長。處在延遲期的細(xì)胞代謝能力強(qiáng)，對外界的理化因素敏感，細(xì)胞代謝活躍，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。2.2.對數(shù)期對數(shù)期 又稱指數(shù)期，是細(xì)菌細(xì)

5、胞適應(yīng)了新的環(huán)境后生長最為旺盛的一個時期，在此時期細(xì)胞的數(shù)目以幾何級數(shù)增長，故稱對數(shù)期。對數(shù)期有以下幾個特點(diǎn)： 1）生長速率常數(shù)最大 2）細(xì)胞平衡生長，菌體內(nèi)的成分最為均勻 3）酶系活躍，代謝旺盛 從以上幾個特點(diǎn)可以看出，此時期是研究菌體的最佳時期。 3.3.穩(wěn)定期穩(wěn)定期 又稱恒定期或最高生長期。這個時期的特點(diǎn)是生長速率常數(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。這時菌體的產(chǎn)量達(dá)到最高點(diǎn)。 在穩(wěn)定期，細(xì)胞開始儲藏糖原、異染粒和脂肪等貯藏物，多數(shù)的芽孢菌在這時產(chǎn)生芽孢，有些微生物在穩(wěn)定期時還開始合成抗生素等次生代謝產(chǎn)物。4.4.衰亡期衰亡期 在衰亡期中，個體的死亡速度超過個體的新生速度，因

6、此，整個群體就呈現(xiàn)負(fù)增長，活細(xì)胞的數(shù)目明顯下降。這時，細(xì)胞形態(tài)多樣，例如會產(chǎn)生很多膨大、不規(guī)則的退化形態(tài)；有些微生物因蛋白水解酶活力的增強(qiáng)而發(fā)生自溶；有些微生物會在此時期釋放對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)生在這一時期。微生物生長規(guī)律對工業(yè)生產(chǎn)的指導(dǎo)： （1）縮短延遲期 延遲期的存在則使發(fā)酵周期延長，為提高設(shè)備的使用率及降低生產(chǎn)成本則需縮短延遲期。（2）把握對數(shù)期 連續(xù)投放或補(bǔ)加發(fā)酵原料，會使菌體隨營養(yǎng)濃度增加而生長速率上升，從而可獲得大量的菌體。微生物生長規(guī)律對工業(yè)生產(chǎn)的指導(dǎo)：（3）延長穩(wěn)定期 對于合成產(chǎn)物與微生物細(xì)胞的形成過程同步的，穩(wěn)定期的末期為最佳收獲

7、期，因此，延長穩(wěn)定期可以獲得更多的產(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，同時由于逐漸積累的代謝毒物可能會與代謝產(chǎn)物起某種反應(yīng)或影響提純，或使其分解。因而必須掌握時間，在適當(dāng)?shù)臅r候結(jié)束發(fā)酵。（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)菌生長繁殖的營養(yǎng)物質(zhì)。長繁殖的營養(yǎng)物質(zhì)。（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：基礎(chǔ)培養(yǎng)基基礎(chǔ)培養(yǎng)基營養(yǎng)培養(yǎng)基營養(yǎng)培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基選

8、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)基菌膜生長菌膜生長 沉淀生長沉淀生長 混濁生長混濁生長 對照對照沿穿剌線生長沿穿剌線生長向四周擴(kuò)散生向四周擴(kuò)散生長長 菌落：由單個細(xì)菌分裂繁殖后形成一堆肉眼可見的細(xì)菌菌落：由單個細(xì)菌分裂繁殖后形成一堆肉眼可見的細(xì)菌集團(tuán)。集團(tuán)。 可根據(jù)菌落大小、形狀、顏色、邊緣、氣味、透明度、表可根據(jù)菌落大小、形狀、顏色、邊緣、氣味、透明度、表面光滑度、濕潤度及溶血情況等特片初步鑒定細(xì)菌。面光滑度、濕潤度及溶血情況等特片初步鑒定細(xì)菌。各種細(xì)菌的菌落各種細(xì)菌的菌落細(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

9、檢測細(xì)菌學(xué)指標(biāo)的檢測在工農(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.毒素毒素（toxins toxins ） 包括包括內(nèi)毒素內(nèi)毒素和和外毒素外毒素外毒素外毒素(exotoxin)是多數(shù)革蘭陽性菌和少數(shù)革蘭陰性菌在是多數(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毒性蛋白質(zhì)；內(nèi)毒素生長繁殖過程中釋放到菌體外的毒性蛋白質(zhì)；內(nèi)毒素(endotoxin)是革蘭陰性菌細(xì)胞壁的脂多糖。是革蘭陰性菌細(xì)胞壁的脂多糖。2.2.熱原質(zhì)熱原質(zhì)（pyrogenpyrogen）大多數(shù)革蘭陰性菌和少數(shù)革蘭陽性

10、）大多數(shù)革蘭陰性菌和少數(shù)革蘭陽性菌合成的多糖，極微量注入人或動物體內(nèi)即可引起發(fā)菌合成的多糖，極微量注入人或動物體內(nèi)即可引起發(fā)熱反應(yīng)。熱反應(yīng)。3.3.侵襲性酶類侵襲性酶類（invasive enzymesinvasive enzymes）某些病原菌在代謝）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)菌侵襲和擴(kuò)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)生的血漿凝固酶。散的致病性物質(zhì)。如金葡產(chǎn)生的血漿凝固酶。 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)生的一類能抑某

11、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)胞的化制和殺死某些病原微生物和腫瘤細(xì)胞的化學(xué)物質(zhì)。學(xué)物質(zhì)。2.2.維生素維生素（vitaminvitamin） 某些細(xì)菌能合成自身所需的維生素，并能某些細(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分泌到菌體外供人體吸收利用。 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. 色素色素（pigments） 細(xì)菌的色素有兩類細(xì)菌的色素有兩類水溶性色素：能彌散到培水溶性色素：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。在于菌

12、體，使菌落顯色而培養(yǎng)基顏色不變。2. 細(xì)菌素細(xì)菌素（bacteriocins） 某些細(xì)菌產(chǎn)生的僅對近緣菌株有抗菌作用的蛋某些細(xì)菌產(chǎn)生的僅對近緣菌株有抗菌作用的蛋白質(zhì)。白質(zhì)。3. 糖的分解產(chǎn)物糖的分解產(chǎn)物4. 蛋白質(zhì)的分解產(chǎn)物蛋白質(zhì)的分解產(chǎn)物 四、分解代謝產(chǎn)物和細(xì)菌的生化反應(yīng)四、分解代謝產(chǎn)物和細(xì)菌的生化反應(yīng) 糖發(fā)酵試驗(yàn)糖發(fā)酵試驗(yàn) VP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) 自動化儀器分析自動化儀器分析糖發(fā)酵試驗(yàn)糖發(fā)酵試驗(yàn)陰性陰性陽性陽性VP試試驗(yàn)驗(yàn)大腸桿菌：大腸桿菌：-產(chǎn)氣桿菌：產(chǎn)氣桿菌：+陽性陽性陰性陰性對

13、照對照甲基紅試驗(yàn)甲基紅試驗(yàn)大腸桿菌：大腸桿菌：+產(chǎn)氣桿菌：產(chǎn)氣桿菌：-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：+陽性陽性吲哚試驗(yàn)吲哚試驗(yàn)大腸桿菌：大腸桿菌：+產(chǎn)氣桿菌：產(chǎn)氣桿菌：-H2S試驗(yàn)試驗(yàn)對照對照陽性陽性陰性陰性尿素酶試驗(yàn)?zāi)蛩孛冈囼?yàn)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)：使細(xì)菌的性狀保持相對穩(wěn)定，且代代相傳，使使細(xì)菌的性狀保持相對穩(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)：在一定條件下，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

14、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. 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.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，細(xì)菌在一定的環(huán)境條件影響下產(chǎn)生的變異，其其 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，凡基因結(jié)構(gòu)未改變，稱為表型變異。易受到

15、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。 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v細(xì)菌的大小和形態(tài)的變異：在不同的生長時期可不同，生長過程中受外界環(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。（一）一） 形態(tài)結(jié)構(gòu)的變異形態(tài)結(jié)構(gòu)的變異毒力增強(qiáng)：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-棒狀噬菌體后變成溶原性細(xì)菌，則獲得產(chǎn)生白喉毒素的能力，引起白喉。毒力減弱：毒力減弱：有毒菌株長期在人工培養(yǎng)基上傳代培養(yǎng)，可使細(xì)菌的毒力減弱或消失?？ń槊?BCG)是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13年，連續(xù)接種230代，獲得的一株