細菌生理學細菌的營養(yǎng)與代謝課件

1、第二章 細菌的生理學 細菌具有獨立的生命活動能力，一方面從外界環(huán)境中直接攝取營養(yǎng)，另一方面又通過異化作用從自身物質分解獲得能量。第一節(jié) 細菌的代謝過程第二節(jié) 細菌的生長繁殖第三節(jié) 細菌的人工培養(yǎng) 第一節(jié) 細菌的代謝過程一、細菌的化學組成 水無機物有機物 組成元素：碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵等主要元素，其中碳、氫、氧、氮占90%以上；還有鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、鈷等微量元素。二、 細菌的營養(yǎng)需要水分碳源(含碳化合物)：供能 氮源：合成菌體的成分 無機鹽類：P，S。酶，輔酶的必需基 團；調節(jié)滲透壓 。 生長因子：Vit B族化合物 三、細菌的營養(yǎng)類型1根據(jù)對碳素營養(yǎng)的利用能力區(qū)分：自養(yǎng)

2、菌(autotrophy)：具有高度的合成能力，能利用簡單的無機化合物作營養(yǎng)。利用CO2或碳酸鹽類作為惟一的碳源，利用氨、氨鹽、硝酸鹽或亞硝酸鹽等作為氮源。 異養(yǎng)菌(heterotrophy)：這類細菌合成能力較差，要有較復雜的有機物，如糖類、醇類和有機酸等作為碳源才能生長。 2根據(jù)能源的區(qū)分光能營養(yǎng)菌：能將光能轉變?yōu)榛瘜W能；化能營養(yǎng)菌：從無機和有機化合物中取得能量的細菌。大部分細菌屬于此類。3. 四種營養(yǎng)類型光能自養(yǎng)菌：以光能作為能源，分解無機物進行生物合成的細菌。如紅硫菌科的一些細菌。 化能自養(yǎng)菌：利用某些無機化合物(如NH3、H2S、氧化亞鐵等)取得能量，以CO2作為碳源，合成所需要的有

3、機物。如硝化細菌科的細菌。光能異養(yǎng)菌：光能營養(yǎng)菌中能同化有機碳者，均屬于光能異養(yǎng)菌?；墚愷B(yǎng)菌：化能營養(yǎng)菌中，要求有機物作為碳源和能源者，均屬于化能異養(yǎng)菌。此種營養(yǎng)的類型是生物界中最常見的一種。四、細菌的酶 胞內酶 胞外酶（水解酶） 固有酶（結構酶） 誘導酶（適應酶）五、細菌對營養(yǎng)物質的攝?。ㄒ唬┘毦毎麅韧馕镔|交換的方式單純擴散、促進擴散、主動運輸和基團轉位運輸方式濃度載體耗能運送分子發(fā)生變化單純擴散高低不需要不耗能不變化促進擴散高低需要不耗能不變化主動運輸?shù)透咝枰哪懿蛔兓鶊F轉位低高需要耗能變化四種運送營養(yǎng)物質方式的比較促進擴散主動運輸基團轉位酶c酶b酶aHPr酶I運送某一具體糖至少有4

4、種蛋白參與，消耗一個ATP，兩步進行：1）熱穩(wěn)載體蛋白的激活；2）糖分子被磷酸激活磷酸糖細胞質中六、細菌的呼吸1.呼吸：細菌對無機物或有機物進行氧化，產生能量，供應本身生命活動的使用，為此而進行的一系列氧化還原反應。 需氧呼吸（呼吸）：受氫體是分子氧。 發(fā)酵（fermentation）：受氫體是氧以外的無機物或有機物。2.細菌的呼吸類型：具有不同呼吸酶系統(tǒng)的細菌在進行呼吸時對于空氣中氧氣的關系也是不同的。據(jù)此，可以把細菌及其呼吸作用分為三個主要類型：厭氧菌及厭氧呼吸需氧菌及需氧性呼吸 兼性厭氧細菌及其呼吸七、細菌的代謝產物 （1）分解產物 各種細菌所具有的酶不完全相同，對營養(yǎng)物質的分解產物亦不

5、同。利用生物化學的方法檢測其分解產物，以鑒別細菌種類的試驗方法，稱為細菌的生化反應。常用的生化方法有吲哚（I）、甲基紅（M）、VP（Vi）、枸櫞酸鹽利用（C）4種試驗，糖發(fā)酵試驗和尿素酶分解試驗等。大腸桿菌IMViC試驗結果為+ ，產氣桿菌為 +. （2）合成性代謝產物 細菌通過新陳代謝不斷合成菌體成分，此外，還能合成許多在醫(yī)學上具有重要意義的代謝產物。 熱源質(pyrogen)：是細菌合成的一種注入人體或動物體內能引起發(fā)熱反應的物質，多由革蘭氏陰性菌產生，熱源質即其細胞壁的脂多糖。熱源質耐高溫高壓。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蛋白質，毒性強；

6、 內毒素：是革蘭陰性菌細胞壁的脂多糖，當菌體死亡崩解后游離出來?？股兀河赡承┪⑸镌诖x過程中產生的一類能抑制或殺死某些其他微生物的物質。大多由放線菌和真菌產生。 細菌素（蛋白質）：某些菌株產生的一類具有抗菌作用的蛋白質，只對有近緣關系的細菌有殺傷作用，如大腸菌素。 維生素：腸道內大腸埃希菌能合成B族維生素和維生素K，可被吸收利用。色素:分水溶性和脂溶性兩種，助于鑒別細菌。 水溶性：能彌散。脂溶性：只存在于菌體，不擴散。侵襲性酶類:某些細菌可產生侵襲性酶，促使細菌擴散。 第二節(jié) 細菌的生長繁殖一 細菌生長繁殖的條件 1營養(yǎng)條件：水、碳源、氮源、無機鹽、生長因子等 2溫度： 低溫型(嗜冷菌)、

7、中溫型(嗜溫菌)和高溫型(嗜熱菌) 3pH：病原菌，7.2-7.6；霉菌，3.0-6.0。 4滲透壓 5氣體：O2，CO2裂殖：多數(shù)二分裂：絕大多數(shù)細菌三分裂：綠色硫細菌復分裂：蛭弧菌芽殖：少數(shù)硝化桿菌屬、芽生桿菌屬等10余屬細菌二、細菌繁殖的方式三、細菌繁殖的生長曲線 如將細菌接種于適宜液體培養(yǎng)基中置溫箱內培養(yǎng)，間隔不同時間取樣，測定每ml培養(yǎng)基中的活菌數(shù)，以培養(yǎng)時間為橫坐標，培養(yǎng)物中的活菌數(shù)的對數(shù)為縱坐標，可描繪出生長曲線。培養(yǎng)時間(h)I 遲緩期II 對數(shù)期III 穩(wěn)定期IV 衰亡期0生長速度總菌數(shù)活菌數(shù)IIIIIIIVlg細胞數(shù)(個/ml)微生物的典型生長曲線(growth curve

8、)該曲線分為4期： 1遲緩期(lag phase)： 2對數(shù)期(log phase)： 3穩(wěn)定期(stationary phase)： 4衰退期(phase of decline)：觀察細菌的形態(tài)和G染色反應等，均應以對數(shù)期至穩(wěn)定期中期的細菌為標準。第三節(jié) 細菌的人工培養(yǎng) 用人工方法，提供細菌在動物體內生長繁殖需要的基本條件，達到培養(yǎng)細菌，進行鑒定及進一步利用的目的。人工培養(yǎng)細菌，除需提供充足的營養(yǎng)物質外，尚需有合適的酸堿度、適宜的溫度和滲透壓及必要的氣體環(huán)境 。培養(yǎng)基 由人工配制供微生物生長繁殖或積累代謝產物所用的營養(yǎng)物質叫培養(yǎng)基，科研生產中培養(yǎng)微生物都需要配制培養(yǎng)基。（一）培養(yǎng)基的分類按狀

9、態(tài)的差異，可將培養(yǎng)基分為三類：液體培養(yǎng)基：用于擴增純培養(yǎng)的菌體、確定細菌生長曲線等。固體培養(yǎng)基：在液體培養(yǎng)基中加入1%2%的瓊脂。用于細菌的分離、純化、生物活性檢測等。半固體培養(yǎng)基：將加入液體培養(yǎng)基的瓊脂減半即成為半固體培養(yǎng)基。可作穿刺試驗，觀察細菌的運動力及短期保藏菌種等。 1.在液體培養(yǎng)基上的生長特點液體培養(yǎng)基 2.在半固體培養(yǎng)基上的生長特征半固體培養(yǎng)基 3.細菌在固體培養(yǎng)基上的生長特征 菌落：在固體培養(yǎng)基上，由單個細菌生長繁殖形成肉眼可見的細菌集落。 純培養(yǎng)：挑取一個菌落接種到另一培養(yǎng)基上培養(yǎng)，稱為純培養(yǎng)。菌苔：在培養(yǎng)基表面，多個菌落融合成一片叫菌苔。 固體培養(yǎng)基按功能的差異，可將培養(yǎng)基

10、分為三類：基礎培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基基礎培養(yǎng)基營養(yǎng)要求相同的微生物，所需的營養(yǎng)物質除少數(shù)不同外，其它大部分營養(yǎng)物是共同的，因此可配成一種基礎培養(yǎng)基，再按照某一微生物的特殊需要，添加某種營養(yǎng)物即可。如肉湯蛋白胨培養(yǎng)基加入脫纖維兔血或羊血分離、培養(yǎng)某些病原微生物，提供一些輔酶或血紅素等特殊生長因子。蛋白胨水培養(yǎng)基加入葡萄糖或蔗糖糖發(fā)酵培養(yǎng)基，用于鑒定某些腸道菌。選擇培養(yǎng)基 選擇性培養(yǎng)基就是根據(jù)某種微生物的特殊營養(yǎng)要求或其對某化學、物理因素的抗性而設計的培養(yǎng)基，其功能是使混合菌樣中的劣勢菌變成優(yōu)勢菌，從而提高該菌的篩選效率。針對混合樣品中數(shù)量很少的某種微生物，具有使混合菌群中的劣勢菌變成優(yōu)勢菌，

11、用于菌種篩選。采取投其所好或取其所抗兩種方法，實際設計的培養(yǎng)基，通常為兼有兩種功能。鑒別性培養(yǎng)基在培養(yǎng)基中加有能與某一菌的無色代謝產物發(fā)生顯色反應的指示劑，從而用肉眼就能使該菌菌落與外形相似的其它菌落相區(qū)別的培養(yǎng)基。常用染料堿性染料：蘇木精、亞甲藍、堿性品紅 堿性染料在電離時，其分子的染色部分帶正電荷酸性染料：伊紅、堅牢綠、橙黃G酸性染料電離時，其分子的染色部分帶負電荷細菌細胞通常帶負電荷，應該用何種染料染色？ 鑒 別 培 養(yǎng) 基（二）細菌的培養(yǎng)性狀菌落(colony) ：某個細菌在適合生長的固體培養(yǎng)基表面或內部，在適宜的條件下，經過一定時間培養(yǎng)（18-24h），生長繁殖出巨大數(shù)量的菌體，形成一個肉眼可見的、有一定形態(tài)的獨立群體，稱為菌落，又稱克隆(clone)。在細菌培養(yǎng)中，常將細菌作固體平板培養(yǎng)基表面劃線接種，以獲得單個菌落。菌苔(lawn)：若長出的菌落聯(lián)成一片則稱菌苔。菌落特征的描述大?。盒螤睿簣A形、假根狀、放射狀、不規(guī)則；顏色：透明程度：透明、不透明、半透明；