《微生物》第2章細(xì)菌的生理

1、第二章細(xì)菌的生理生理特性生理生命活動(dòng)機(jī)理（食、?。┥顒?dòng)營養(yǎng)、呼吸、環(huán)境衛(wèi)生營養(yǎng)物及其獲取方式營養(yǎng)營養(yǎng)物質(zhì)的代謝 呼吸那些環(huán)境因素使細(xì)菌病、死？環(huán)境衛(wèi)生營養(yǎng)物的種類、用途及營養(yǎng)物的吸收方式水、鹽、“糧食”異養(yǎng)自養(yǎng)；吸收方式四種 如何代謝？不同代謝類型的細(xì)菌分類光能化能；好氧厭氧；寄生腐生！學(xué)會(huì)養(yǎng)細(xì)菌 食（營養(yǎng)、呼吸）住（環(huán)境衛(wèi)生環(huán)境因素對(duì)細(xì)菌的影響）溫度、電位、pH、滲透壓、光線、毒物學(xué)會(huì)養(yǎng)好細(xì)菌（其他微生物與之類似） 細(xì)菌的生理是研究細(xì)菌的營養(yǎng)、代謝、生長繁殖等生理活動(dòng)規(guī)律及其與外界環(huán)境相互關(guān)系的科學(xué)。 整個(gè)生理活動(dòng)的中心是新陳代謝，繁殖迅速是其顯著的特點(diǎn)。第一節(jié) 細(xì)菌的生長繁殖一、細(xì)菌的

2、化學(xué)組成和物理性狀：（一）化學(xué)組成：包括：水 、無機(jī)鹽、 蛋白質(zhì)、 糖類 、脂類與核酸。 其他成分：肽聚糖、 磷壁酸等。 水80-90%蛋白質(zhì)、糖類、脂質(zhì)核酸、無機(jī)鹽化學(xué)組成肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、D型AA、DAP、吡啶二羧酸2、物理性狀光學(xué)性質(zhì)：細(xì)菌為半透明體；帶電現(xiàn)象：氨基酸=氨基、羧基G+ 等電點(diǎn)pH23G- 等電點(diǎn)pH45中性偏堿環(huán)境下，帶負(fù)電；表面積：單位體積表面積大，1立方厘米細(xì)菌表面積60000平方厘米；半透性：允許小分子物質(zhì)通過；滲透壓：革蘭陽性菌20-25個(gè)大氣壓， 革蘭陰性菌5-6個(gè)大氣壓營養(yǎng)物質(zhì)水碳源（糖）氮源（氨基酸 蛋白胨）無機(jī)鹽生長因子重要溶劑菌體成分能源菌體成分原

3、料某些菌需之菌體及酶的組分能量儲(chǔ)存及轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)節(jié)滲透壓與繁殖及致病相關(guān)細(xì)菌的營養(yǎng)物質(zhì) （一）水1)溶劑作用2)運(yùn)輸物質(zhì)的載體3)參與生化反應(yīng)(如脫水、加水反應(yīng)) （二）碳源用于合成菌體的糖類、脂類、蛋白質(zhì)、核酸等成分，是細(xì)菌獲得能量的主要來源供碳元素來源的物質(zhì)細(xì)菌細(xì)胞中的碳素含量占干物質(zhì)質(zhì)量的50左右。細(xì)菌對(duì)碳素的需求量最大。 碳源作用細(xì)胞的碳骨架、大多還是能源物質(zhì)。 糖 尤其是葡萄糖及其多糖（三）氮源哪些物質(zhì)可作為細(xì)菌的氮源？有機(jī)氮（氨基酸和蛋白質(zhì)）、無機(jī)氮（ N2、 NH3、銨鹽、硝酸鹽）等。實(shí)驗(yàn)室中有機(jī)氮源蛋白胨作用：用于合成菌體的蛋白質(zhì)、酶、核酸等工業(yè)投加的細(xì)菌氮源？尿素、糞便（四）無機(jī)鹽

4、陰離子鹽：磷酸鹽、硫酸鹽、氯化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽。陽離子鹽：氨、鉀、鈉、鈣、鎂、鐵的鹽P和S、Fe、Mg的需求量較大同時(shí)還需要鋅、錳、鈷、鋁、銅、硼、釩、鎳等微量元素。作用：是構(gòu)成菌體成分，調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓和酸堿平衡，構(gòu)成細(xì)菌的酶類 （五）生長因子是某些細(xì)菌生長所必須而又不能自身合成的有機(jī)化合物主要是B族維生素族、某些氨基酸、 嘌呤和嘧啶、X、V生長因子等 營養(yǎng)物質(zhì)水碳源（糖）氮源（氨基酸 蛋白胨）無機(jī)鹽生長因子重要溶劑菌體成分能源菌體成分原料某些菌需之菌體及酶的組分能量儲(chǔ)存及轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)節(jié)滲透壓與繁殖及致病相關(guān)細(xì)菌的營養(yǎng)物質(zhì)三、細(xì)菌生長繁殖的條件1、充足的營養(yǎng)物質(zhì)，按照細(xì)菌的種類嗜性滿足其營養(yǎng)需求

5、2、酸堿度 大多數(shù)細(xì)菌最適的酸堿度為PH7.2-7.6 特例 霍亂弧菌，8.4-9.2 結(jié)核分枝桿菌，6.5-6.83、溫度大多數(shù)病原菌最適溫度為37C 鼠疫桿菌28304、氣體 根據(jù)對(duì)氧的需要可將細(xì)菌分為以下3種(1)、專性需氧菌：具有完善的呼吸酶系統(tǒng)如結(jié)核分枝桿菌，必需在有氧環(huán)境下生長。(2)、兼性厭氧菌：大多數(shù)細(xì)菌屬此類。 再有氧或無氧環(huán)境下均能生長的細(xì)菌。 (3) 、專性厭氧菌： 缺乏完整的酶系統(tǒng)只能在無氧環(huán)境中生長。 如：破傷風(fēng)梭菌。(4) 、微需氧菌: 在低氧壓(5-6%)生長最好。氧濃度大于10%有抑制作用。如,幽門螺桿菌、空腸彎曲菌。 （二）、細(xì)菌的生長繁殖的方式和速度1、繁殖

6、方式：無性二分裂方式繁殖。1、2、4 2、繁殖速度條件適宜時(shí)多數(shù)細(xì)菌每2030 min繁殖一代 ；1個(gè)細(xì)菌10小時(shí)后達(dá)到10億有的較慢，如結(jié)核分枝桿菌約1820h分裂一次。（1）遲緩期(lag phase)（2）對(duì)數(shù)期(logarithmic phase)（3）穩(wěn)定期(stationary phase）)（4）衰亡期(decline phase) 3、細(xì)菌的繁殖規(guī)律遲緩期（Lag phage）：細(xì)菌來到新環(huán)境的適應(yīng)過程。菌體 增大，代謝活躍，合成各種酶，RNA明顯增加。此期 的菌數(shù)不增加，14 h 。對(duì)數(shù)期（Logarithmic phage）：細(xì)菌迅速生長，以幾何級(jí)數(shù)增長，達(dá)到高峰，生長曲線

7、接近直線。此期毒力最強(qiáng)，形態(tài)、染色特性、生理活性典型。68h 。 穩(wěn)定期（Stationary phage）： 此期營養(yǎng)大量消耗，代謝產(chǎn)物不斷積蓄，繁殖速度下 降，死菌數(shù)逐步上升，新繁殖的活菌與死菌數(shù)基本平 衡。形態(tài)多樣，代謝產(chǎn)物增加，變異增加，芽孢多在 此時(shí)形成。8 h 。 衰亡期（Decline phage）： 細(xì)菌大量死亡，死菌數(shù)超過活菌數(shù)。細(xì)菌開始變形、 死亡、自溶。細(xì)菌的生長曲線growth curve活菌數(shù)的對(duì)數(shù)培養(yǎng)時(shí)間遲緩期對(duì)數(shù)期穩(wěn)定期衰亡期第二節(jié) 細(xì)菌的人工培養(yǎng)一、培養(yǎng)基（culture medium） 概念：由人工方法配制而成的，專供微生物生長 繁殖使用的混合營養(yǎng)物制品 。(

8、一) 培養(yǎng)基的分類： 1、按理化性狀分：液體培養(yǎng)基：不加固劑的基礎(chǔ)培養(yǎng)基或營養(yǎng)培養(yǎng)基。 半固體培養(yǎng)基：液體培養(yǎng)基加0.5%的瓊脂，形成半固體狀態(tài)。固體培養(yǎng)基：液體培養(yǎng)基中加1%2%的瓊脂制成的培養(yǎng)基。概念：用人工方法提供細(xì)菌在動(dòng)物體內(nèi)生長繁殖需要的 基本條件，達(dá)到培養(yǎng)、鑒定細(xì)菌的目的。條件： 營養(yǎng)條件、酸堿度、適宜的溫度及氣體。2、按用途分：基礎(chǔ)培養(yǎng)基（basic medium）營養(yǎng)培養(yǎng)基（enrichment medium）選擇培養(yǎng)基（selective medium）鑒別培養(yǎng)基（differential medium） 厭氧培養(yǎng)基（anaerobic medium） 2按營養(yǎng)組成分： 基礎(chǔ)

9、培養(yǎng)基 ：含多種細(xì)菌生長繁殖所需要的基本營養(yǎng)成分 如新鮮牛湯、蛋白。 營養(yǎng)培養(yǎng)基 ：在基礎(chǔ)培養(yǎng)基 中添加葡萄糖、血液、血清等。 如血瓊脂平板。 按功能分： 鑒別培養(yǎng)基：在培養(yǎng)基中加入某些特定作用底物及產(chǎn)生顯色 反應(yīng)的指示劑，根據(jù)顏色可識(shí)別細(xì)菌的培養(yǎng)基。 選擇培養(yǎng)基：在培養(yǎng)基中加入某些化學(xué)物質(zhì)，對(duì)不同細(xì)菌分 別產(chǎn)生抑制或促進(jìn)作用的培養(yǎng)基。 厭氧培養(yǎng)基：在培養(yǎng)基中加入還原劑或用石蠟封閉，使與氧 隔絕，維持無氧狀態(tài)的培養(yǎng)基。鑒別培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基二、細(xì)菌在培養(yǎng)基中的生長情況（一）、液體培養(yǎng)基：3、菌膜生長 1、混濁生長2、沉淀生長（二）、半固體培養(yǎng)基：無動(dòng)力有動(dòng)力（三）、固體培養(yǎng)基：菌落 ：指由單個(gè)細(xì)

10、菌分裂繁殖成一堆肉眼可見的細(xì)菌集團(tuán)。 一個(gè)菌落是由一個(gè)細(xì)菌繁殖形成，因此，有鑒別 細(xì)菌的作用。 三、人工培養(yǎng)細(xì)菌的意義（一）、在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用1、細(xì)菌的鑒定和研究 形態(tài)、生理、抗原的結(jié)構(gòu)、致病性與變異等生物學(xué)性狀2、細(xì)菌性疾病的診斷和治療 從病人體內(nèi)分離病原菌，藥敏試驗(yàn)3、生物制品的制備 純種細(xì)菌用于制成 疫苗、類毒素4、細(xì)菌學(xué)指標(biāo)的檢測(cè) 分離培養(yǎng)后檢測(cè)；定量培養(yǎng)計(jì)數(shù) （二）、其它方面：1、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。利用細(xì)菌的培養(yǎng)發(fā)酵，提純抗生素、維生素等。 2、基因工程中的應(yīng)用：細(xì)菌作為基因受體細(xì)胞，制造干擾素、乙肝疫苗。第三節(jié)、 細(xì)菌的新陳代謝大分子營養(yǎng)物質(zhì)胞外酶單糖、短肽、脂肪酸丙酮酸產(chǎn)生能量合

11、成菌體組分分解代謝： 底物分解和轉(zhuǎn)化為能量的過程。合成代謝： 產(chǎn)生的能量用于細(xì)胞組分的合成過程。 中間代謝：將以上二者結(jié)合的過程。一、細(xì)菌的分解代謝和生化反應(yīng)1細(xì)菌對(duì)糖的分解 不能直接利用多糖，胞外酶分解成單糖，分解產(chǎn)生丙酮酸需氧菌三羧酸循環(huán)=二氧化碳、水、 ATP厭氧菌-各種酸、醛、酮2細(xì)菌對(duì)蛋白質(zhì)的分解胞外酶分解蛋白質(zhì)=短肽和氨基酸-細(xì)菌吸收-分解產(chǎn)生各種氨類或酸類3細(xì)菌的生化反應(yīng)：各種細(xì)菌的酶不一樣，對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的分解能力不一樣,其代謝產(chǎn)物有別 ,可用下列生化試驗(yàn)鑒別: (1)、糖發(fā)酵試驗(yàn) (3) 、V-P 試驗(yàn) (2) 、甲基紅試驗(yàn) (4) 、 吲哚試驗(yàn)（5）、硫化氫試驗(yàn) （1）、糖發(fā)酵

12、試驗(yàn)脫氫酶CO2+H2葡萄糖HCOOH大腸桿菌 分解葡萄糖、乳糖產(chǎn)酸、產(chǎn)氣 傷寒桿菌 分解葡萄糖產(chǎn)酸、不產(chǎn)氣，不 分解乳糖 +氣泡不發(fā)酵產(chǎn)酸不產(chǎn)氣產(chǎn)酸又產(chǎn)氣 分解 產(chǎn)生 脫羧 產(chǎn)氣桿菌 葡萄糖 丙酮酸 中性乙酰甲 基甲醇,培養(yǎng)液pH7.4, 甲基紅指示劑呈桔黃色, 甲基紅試驗(yàn)陰性。 大腸桿菌 葡萄糖 丙酮酸,培養(yǎng) 液pH4.5, 甲基紅指示劑呈紅色,甲基紅試驗(yàn)陽性.。(2)、M-甲基紅（methyl red）實(shí)驗(yàn)葡萄糖丙酮酸 甲基紅 +葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇 甲基紅 -（3）、VP（Voges-Proskauer）試驗(yàn)葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇 二乙酰a-萘酚和肌酸紅色化合物（4）、C -枸櫞

13、酸鹽利用（citrate utilization）試驗(yàn) 產(chǎn)氣腸桿菌在僅含枸櫞酸鹽作為唯一碳 源的培養(yǎng)基中生長，使培養(yǎng)基pH由酸 堿指 示劑變色（+） 大腸桿菌不能在此培養(yǎng)基上生長，指示 劑不變色（）枸櫞酸鹽利用(citrate utilization)試驗(yàn)：（+）（）枸櫞酸鹽（碳源）碳酸鹽銨鹽（氮源）氨培養(yǎng)基變?yōu)閴A性蘭色（+） 大腸桿菌 分解 產(chǎn)生 變形桿菌 色氨酸 吲哚（無色） 霍亂弧菌 + 對(duì)二甲基氨基苯甲醛 玫瑰色吲哚（紅色） 靛基質(zhì)試驗(yàn)陽性 產(chǎn)氣腸桿菌 靛基質(zhì)試驗(yàn)陰性 （5）、I-吲哚（indol）試驗(yàn)色氨酸吲哚對(duì)二甲基氨基苯甲醛玫瑰吲哚（6）硫化氫試驗(yàn)：（）（+）含硫氨基酸硫化氫硫化

14、鐵或硫化鉛（黑色，+）+鐵離子或鉛離子 IMViC試驗(yàn)I - 吲哚（indol）試驗(yàn)M - 甲基紅（methyl red）試驗(yàn)V - VP（Voges-Proskauer）試驗(yàn)C -枸櫞酸鹽利用（citrate utilization）試驗(yàn) I M Vi C試驗(yàn) 大腸埃希菌 + + - - 產(chǎn)氣桿菌 - - + + （一）毒素與侵襲性酶 毒素：包括內(nèi)毒素和外毒素，是細(xì)菌重要的致病物質(zhì)。 內(nèi)毒素(endotoxin)：G- 菌細(xì)胞壁的脂多糖，菌體死亡崩解后游離出來； 外毒素(exotoxin)：多數(shù)G+ 菌和少數(shù)G- 菌在生長繁殖過程中釋放到菌體外的蛋白質(zhì)，毒性強(qiáng)于內(nèi)毒素。二細(xì)菌的合成代謝產(chǎn)物侵

15、襲性酶： 亦為細(xì)菌重要的致病物質(zhì)，能損傷機(jī)體組織，促使細(xì)菌的侵襲和擴(kuò)散。如 透明質(zhì)酸酶、鏈激酶、鏈道酶等（二）、熱原質(zhì)(Pyrogens) ：概念 : 細(xì)菌合成的一種耐熱多糖物質(zhì)，極微 量注入人或動(dòng) 物體內(nèi)即引起發(fā)熱反應(yīng)。 成分：G-菌細(xì)胞壁的脂多糖。 特點(diǎn)：耐高溫 消除方法：250高溫干烤；用吸附劑和特殊石棉濾板吸附液體中的熱原質(zhì)；蒸餾法除之。（三）、色素(Pigments) 某些細(xì)菌代謝過程中合成的不同顏色的色素。 包括，脂溶性和水溶性色素。 如，金葡菌產(chǎn)生金黃色色素而命名。 銅綠假單胞菌產(chǎn)生綠色色素而命名。 一般在營養(yǎng)豐富、氧氣充足、溫度適宜的條件下產(chǎn)生，功能尚不清楚，有助于鑒別細(xì)菌，有

16、兩類：水溶性色素 脂溶性色素金黃色紅色檸檬色白色（四）、抗生素 (Antibiotics) :概念: 某些微生物代謝過程中產(chǎn)生的一類能抑制或殺死某些其他微生物或腫瘤細(xì)胞的物質(zhì)。（六）、細(xì)菌素 (Bacteriocins):概念：某些菌株產(chǎn)生的具有抗菌作用的蛋白質(zhì)。（五）、維生素 (Vitamins)如 ， 放線菌，真菌及少數(shù)細(xì)菌等產(chǎn)生。 廣泛用于臨床。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。如 ，大腸桿菌合成的VB6 、12、VK 等。毒素和侵襲性酶熱原質(zhì)與致病性有關(guān)色素細(xì)菌的鑒別細(xì)菌素細(xì)菌分型、流行病學(xué)調(diào)查抗生素維生素治療疾病醫(yī)學(xué)意義 :細(xì)菌的分類 古細(xì)菌、真細(xì)菌、真

17、核生物細(xì)菌的分類層次 界、門、綱、目、科、屬、種 種(species)是細(xì)菌分類的基本單位。生物學(xué)性狀基本相同的細(xì)菌群體構(gòu)成一個(gè)菌種。性狀相近關(guān)系密切的若干菌種組成一個(gè)菌屬（genus） 同一菌種的各個(gè)細(xì)菌，雖性狀基本相同，但在某些方面仍有一定差異，差異較明顯的稱亞種(subspecies, subsp.)，差異小的則為型(type)。 血清型(serotype)噬菌體型(phage-type)細(xì)菌素型(bacteriocin-type)生物型(biotype)菌株(strain)對(duì)不同來源的同一菌種的細(xì)菌稱為該菌的不同菌株 (strain)。標(biāo)準(zhǔn)菌株(standard strain)或模式菌

18、株(type strain)：具有某種細(xì)菌典型特征的菌株。細(xì)菌的命名拉丁雙名法 Escherichia coli （E. coli） 屬名 種名中文： 大腸埃希菌 種名 屬名 小 結(jié)一、細(xì)菌的化學(xué)組成 化學(xué)組成：包括，水 、無機(jī)鹽、 蛋白質(zhì)、糖 類 、脂類與核酸。 其他成分：肽聚糖、 磷壁酸等。 二、細(xì)菌生長繁殖的條件 1、營養(yǎng)物質(zhì) （1）、水 （2）、碳源 （3）、氮源 （4）、無機(jī)鹽 （5）、生長因子2、酸堿度 PH7.2-7.6 3、溫度 37C 4、氣體 氧和二氧化碳 繁殖方式：無性二分裂繁殖。細(xì)菌的人工培養(yǎng)一、培養(yǎng)基概念 ： 由人工方法配制而成的，專供微生物生長 繁殖使用的混合營養(yǎng)物

19、制品 2、按用途分：基礎(chǔ)培養(yǎng)基（basic medium）營養(yǎng)培養(yǎng)基（enrichment medium）選擇培養(yǎng)基（selective medium）鑒別培養(yǎng)基（differential medium） 厭氧培養(yǎng)基（anaerobic medium） 1、按理化性狀分：液體培養(yǎng)基：不加固劑的基礎(chǔ)培養(yǎng)基或營養(yǎng)培養(yǎng)基。 半固體培養(yǎng)基：液體培養(yǎng)基加0.5%的瓊脂，形成半固體狀態(tài)。固體培養(yǎng)基：液體培養(yǎng)基中加1%2%的瓊脂制成的培養(yǎng)基。液體培養(yǎng)基：3、菌膜生長 1、混濁生長2、沉淀生長人工培養(yǎng)細(xì)菌的意義（一）、在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用1、細(xì)菌的鑒定和研究2、細(xì)菌性疾病的診斷和治療3、生物制品的制備4、細(xì)菌學(xué)指標(biāo)的檢測(cè)（二）、其它方面：工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中、基因工程中的應(yīng)用細(xì)菌的代謝產(chǎn)物及意義一細(xì)菌的分解代謝和生化反應(yīng) 1細(xì)菌對(duì)