醫(yī)學(xué)微生物學(xué)(第八版)第二章細(xì)菌的生理

第2章

細(xì)菌的生理

Bacterialphysiology重點(diǎn)與難點(diǎn)細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖：了解細(xì)菌的繁殖方式和速度，掌握細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖的條件。細(xì)菌的代謝產(chǎn)物及其實(shí)際意義：了解分解產(chǎn)物及其在細(xì)菌鑒別上的意義，掌握與醫(yī)學(xué)有關(guān)的合成代謝產(chǎn)物的種類(lèi)及意義。細(xì)菌的人工培養(yǎng)：熟悉培養(yǎng)基的定義及種類(lèi)，熟悉細(xì)菌在人工培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)情況，掌握細(xì)菌菌落概念及意義。

第一節(jié)細(xì)菌的理化性狀

PhysicalandChemicalPropertyOpticalproperty半透明Surfaceproportions較一般生物體大1萬(wàn)倍ElectronicphenomenaG+菌pI2~3G-菌pI4~5permeability細(xì)胞壁、膜有半透性O(shè)smoticpressureG+菌20~25大氣壓G-菌5~6大氣壓物理的性狀(physicalProperty)化學(xué)組成(chemicalcomponent)占細(xì)胞總重量75%-90%carbon、hydrogen、nitrogen、oxygen、phosphorus、sulfuretc.鉀、鈉、鐵、鎂、鈣等肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸等water：organisminorganicsSpecialcomposition第二節(jié)

細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)與生長(zhǎng)繁殖Nutritionandgrowth

nutrimentwaterCarbonNitrogeninorganicsaltGrowthfactors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?jī)?chǔ)存及轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)節(jié)滲透壓與繁殖及致病相關(guān)一、細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)nutritivesubstance二、細(xì)菌攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的機(jī)制

Mechanismofbacteriaingestingnutriment

被動(dòng)擴(kuò)散(passivediffusion)：簡(jiǎn)單擴(kuò)散、易化擴(kuò)散

(simpleandfacilitateddiffusion)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)(activetransport):ABC轉(zhuǎn)運(yùn)、離子偶聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)、基團(tuán)轉(zhuǎn)移、特異性轉(zhuǎn)運(yùn)三.細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型

nutrimenttypes自養(yǎng)菌（autotroph）

以無(wú)機(jī)物或光合作用為能源異養(yǎng)菌（heterotroph）

以有機(jī)物為原料合成菌體成分，包括腐生菌和寄生菌病原菌都是異養(yǎng)菌，且大部為寄生菌。四.影響細(xì)菌生長(zhǎng)的因素

FactorsAffectingGrowth營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

Nutrients氫離子濃度pH

6.0～8.0溫度temperature

Psychrophilic(嗜冷的)forms--10–20oC

Mesophilic(嗜溫的)forms--20–40oC

Thermophilic(嗜熱的)forms--50–60oCPathogenicbacteria--37℃氣體(gas)

專(zhuān)性需氧菌Obligateaerobe：如結(jié)核分枝桿菌專(zhuān)性厭氧菌

Obligateanaerobe

：如破傷風(fēng)梭菌

兼性厭氧菌facultativeanaerobe：大多數(shù)病原菌

微需氧菌microaerophile：如空腸彎曲,CO2對(duì)細(xì)

菌的生長(zhǎng)也很重要。滲透壓

Ionicstrength&osmoticpressure

一般培養(yǎng)基滲透壓適于大多數(shù)細(xì)菌。五、細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖

grothandmultiplication個(gè)體生長(zhǎng)繁殖：二分裂法(binaryfission)，20～30min一代，而結(jié)核分支桿菌18～20h才分裂一次。群體生長(zhǎng)繁殖--生長(zhǎng)曲線：遲緩期(lagphase)

對(duì)數(shù)期(logarithmicphase)

穩(wěn)定期(stationaryphase)

衰亡期(declinephase)BacteriaMultiplicationBinaryfission(二分裂)TheGrowthCurveA:TheLagPhase E:TheMaximumStationaryPhaseC:TheExponentialPhase F:TheDeathPhase(DeclinePhase)COLONYFORMINGUNITSTIMELagLogStationary

Death

分解代謝：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分解和轉(zhuǎn)化為能量的過(guò)程

合成代謝：幾種簡(jiǎn)單的前體+能量

用于細(xì)胞組分的合成第三節(jié)細(xì)菌的新陳代謝一、分解代謝產(chǎn)物和生化反應(yīng)

細(xì)菌對(duì)糖、蛋白質(zhì)的分解能力的不同，因而代謝產(chǎn)物各異，利用生物化學(xué)方法鑒別不同細(xì)菌稱(chēng)為細(xì)菌的生化反應(yīng)。糖發(fā)酵試驗(yàn)

大腸埃希菌分解乳糖，產(chǎn)酸產(chǎn)氣；

傷寒沙門(mén)菌不分解乳糖吲哚試驗(yàn)

大腸桿菌有色氨酸酶，分解色氨酸產(chǎn)生吲哚。甲基紅試驗(yàn)VP試驗(yàn)枸櫞酸鹽利用試驗(yàn)

產(chǎn)氣桿菌以枸櫞酸鹽為碳源、以銨鹽為氮源→分解銨鹽產(chǎn)氨（堿性）→指示劑淡綠變深藍(lán)為陽(yáng)性尿素酶試驗(yàn)

變形桿菌有尿素酶，可分解尿素產(chǎn)生氨→培養(yǎng)基變堿→酚紅指示劑顯紅色硫化氫試驗(yàn)

變形桿菌、沙門(mén)菌分解含硫氨基酸產(chǎn)生硫化氫→遇鉛或鐵離子生成黑色的硫化物IMViC試驗(yàn)I

：吲哚試驗(yàn)M：甲基紅試驗(yàn)Vi：VP試驗(yàn)C：枸櫞酸鹽利用實(shí)驗(yàn)

常用于鑒定腸道桿菌，如大腸埃希菌++--，產(chǎn)氣桿菌--++Vitek鑒定系統(tǒng)-96E

二、合成代謝產(chǎn)物

熱原質(zhì)

細(xì)菌合成的一種注入人體或動(dòng)物體內(nèi)引起發(fā)熱反應(yīng)的物質(zhì)。大多數(shù)是G-菌的脂多糖，耐高溫、高壓，250℃干烤才能破壞。毒素和侵襲性酶

內(nèi)毒素：G－菌的脂多糖

外毒素：G＋菌和少數(shù)G－菌產(chǎn)生的蛋白質(zhì)外毒素毒性強(qiáng)于內(nèi)毒素

侵襲性酶

損傷機(jī)體組織，促進(jìn)細(xì)菌侵襲和擴(kuò)散，如卵磷脂酶(產(chǎn)氣莢膜梭菌

)、透明質(zhì)酸酶(鏈球菌)?？股兀耗承┪⑸锎x過(guò)程中產(chǎn)生的一類(lèi)能抑制或殺死某些其他微生物或腫瘤細(xì)胞的物質(zhì)。如多粘菌素、桿菌肽。細(xì)菌素：只能殺傷有親緣關(guān)系的細(xì)菌，如大腸菌素。無(wú)治療意義，有助于細(xì)菌分型。維生素：某些腸道菌合成，如B族維生素、VK。色素：

金黃色色素（脂溶性）

綠色色素（水溶性）

第四節(jié)細(xì)菌的人工培養(yǎng)Artificalcultureofbacteria一、細(xì)菌的培養(yǎng)方法分離培養(yǎng)：劃線接種在固體培養(yǎng)基的表面，因劃線的分散作用，使許多原混雜的細(xì)菌在固體培養(yǎng)基表面上散開(kāi)。純培養(yǎng)：挑取一個(gè)菌落，移種到另一培養(yǎng)基中，可生長(zhǎng)出來(lái)的大量的純種細(xì)菌。發(fā)酵培養(yǎng)：在適宜的條件下，發(fā)酵罐中大量培養(yǎng)微生物（細(xì)菌、真菌等）細(xì)胞和生產(chǎn)代謝產(chǎn)物的工藝過(guò)程。純培養(yǎng)(pureculture)液體培養(yǎng)基斜面培養(yǎng)基菌落(colony)菌種篩選搖瓶試驗(yàn)發(fā)酵罐中試驗(yàn)發(fā)酵培養(yǎng)——由實(shí)驗(yàn)室研究到產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程發(fā)酵生產(chǎn)二、培養(yǎng)基培養(yǎng)基（culture

medium):是由人工方法配制而成的，專(zhuān)供微生物生長(zhǎng)繁殖使用的混合營(yíng)養(yǎng)物制品。LiquidmediumSolidmediumSemi-Solidmedium三、細(xì)菌在培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)現(xiàn)象

1.液體培養(yǎng)基中生長(zhǎng)現(xiàn)象混濁：大多數(shù)細(xì)菌

沉淀：鏈狀生長(zhǎng)的細(xì)菌菌膜：專(zhuān)性需氧菌，如結(jié)核桿菌、枯草桿菌。

2.菌落（colony）-單個(gè)細(xì)菌分裂繁殖成一堆肉眼可見(jiàn)的細(xì)

菌集團(tuán)。Mycobacteriumtuberculosis3.半固體培養(yǎng)基中生長(zhǎng)情況

有鞭毛細(xì)菌：

擴(kuò)散生長(zhǎng)，周?chē)鷾啙?。無(wú)鞭毛細(xì)菌：

沿穿刺線生長(zhǎng)，周?chē)该?。四、人工培養(yǎng)細(xì)菌的用途

在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

感染性疾病的病原學(xué)診斷

細(xì)菌學(xué)的研究

生物制品的制備

在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

在基因工程中的應(yīng)用

第五節(jié)抑制或殺滅微生物

Preventionofmicrooganisms消毒DisinfectionTheprocessthatreducesthenumberofpathogenicmicroorganisms.Bacterialsporesandotherrelativelyresistantorganismsmayremainviable.滅菌(Sterilization)Atreatmentthatdestroysallmicrobiallife,includingvegetativeformandendospores抑菌

(Bacteriostasis)

Toinhibitthegrowthofbacteria防腐(Antisepsis)

Achemicalagentsafelyusedinoronlivingtissuetodestroymicroorganisms無(wú)菌(Asepsis)

Aconditioninwhichlivingmicroorganismsareabsent無(wú)菌或無(wú)菌操作技術(shù)(Aseptictechniques)

MeasurestakentoensurethatlivingmicroorganismsareabsentMETHODSPhysicalmethodsofdisinfectionandsterilizationChemicalmethodsofdisinfectionandsterilizationBioticcontrollingofpathogenicmicobialinfection1.PhysicalcontrolsonmicrooganismsIncluding:HeatColdDryingRadiationFiltrationOsmoticstrengthDryheat(干熱)HotairsterilizationFlaming Incineration

Hotairsterilization

Conditions 160-170℃,1-2hrs Significance&applications glassware,metalobjects(operatingknife、scissor、forceps)burningmethod(incineration)flowingsteamdisinfectionhotairdryingmethod(烤箱)boilingwaterdisinfectionMoistheat(濕熱)Moistheat

Boilingwater

Autoclaving

PasteurizationPasteurization

Definition:aprocessinwhichfluidsareheatedattemperaturesbelowboilingpointtokillpathogenicmicroorganismsinthevegetativestatewithoutalteringthefluid’spalatability.

Conditions:62℃,30minuteor71.7℃,15second Significance:killsvegetativepathogens Applications:milk,beerBoiling100℃at1atmosphericpressure.5minkillingmostnon-sporingbacteria.For1-2hwillkillafewsporing

microoganisms.2%sodiumcarbonatecanenhancetheefficiency,105℃(theboilingpoint).Steamsterillization(with

commonpressure)Itapplieswatervaportodisinfect100℃for15～30min,notusefulforspore.FractionalsterilizationIttakeswatervaporintermittentlytosterilizationatcommonpressure.itusuallyappliestomediumcontainingsugarormilk,whichcannotbearhightemperature.Autoclaving

Conditions:Whenpressureis103.4kpa,thetemperatureintheautoclavecanreach121.3oc,15~20minutesisenoughforsterilization.

Significance:

killsbothsporesandvegetativemicroorganisms;themostcommonandeffectivemethodofsterilization.

Application:

sterilizesmaterialsnotdamagedbyheatandmoisture.pressurekettleSummary:

Moistheatisgenerallymoreeffectivethandryheat

Reasons--- Steamismoreeasilytoinactivateproteins.Steampenetratesmoreeasily. Steamhaspotentheat.RadiationUltravioletradiation

Themosteffectivewavelengths:250-260nm Mechanism:destroyDNAbyformingthyminedimers Characteristics: poorpenetratingpower damageoftheeyesandtheskin Applications: Airdisinfections SurfacedisinfectionFiltrationMechanism

mechanicallyremovesmicroorganismsApplication sterilizematerialslikelytobedamagedbyheat2.ChemicalantimicrobialmethodsMechanisms

Injuryofcellmembranes Inactivationofproteins(e.g.,enzymes) DamageofgeneticmaterialsCommonchemicalagents

Phenol(苯酚)Alcohols:70-75%(乙醇)Heavymetals:Silvernitrate(1%)(硝酸銀)

Chlorine(氯)

Iodine(碘)

37%Formalin(甲醛