細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)與繁殖優(yōu)秀公開課

第二節(jié)細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)與生長(zhǎng)繁殖細(xì)胞的化學(xué)組成細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)要求吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的方式細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)類型細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖細(xì)菌的人工培養(yǎng)細(xì)菌細(xì)胞的化學(xué)組成微生物細(xì)胞水：70%-90%干物質(zhì)有機(jī)物蛋白質(zhì)、糖、脂、核酸、維生素等及其降解產(chǎn)物

無機(jī)物（鹽）微生物、動(dòng)物、植物之間存在“營(yíng)養(yǎng)上的統(tǒng)一性”細(xì)胞化學(xué)元素組成：主要元素：碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵等；微量元素：鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、鈷、銅、鎢、鎳、硼等。微生物與動(dòng)植物營(yíng)養(yǎng)要素的比較細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)要求動(dòng)物（異養(yǎng)）微生物綠色植物（自養(yǎng)）異養(yǎng)自養(yǎng)碳源糖類、脂肪糖、醇、有機(jī)酸等二氧化碳、碳酸鹽等二氧化碳氮源蛋白質(zhì)及其降解物蛋白質(zhì)及其降解物、有機(jī)氮化物、無機(jī)氮化物、氮無機(jī)氮化物、氮無機(jī)氮化物能源與碳源同與碳源同氧化無機(jī)物或利用日光能利用日光能生長(zhǎng)因子維生素有些需要維生素等生長(zhǎng)因子不需要不需要無機(jī)元素?zé)o機(jī)鹽無機(jī)鹽無機(jī)鹽無機(jī)鹽水分水水水水一、簡(jiǎn)單擴(kuò)散（simplediffusion）eg：H2O，O2，CO2，甘油，乙醇，脂肪酸等。(分子量小，脂溶性，極性小)二、促進(jìn)擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸特點(diǎn)：被運(yùn)送的物質(zhì)可逆濃度梯度進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)要消耗能量，必需有能量參加。有膜載體參加，膜載體發(fā)生構(gòu)型變化被運(yùn)送物質(zhì)不發(fā)生任何變化。主動(dòng)運(yùn)輸是廣泛存在于微生物中的一種主要的物質(zhì)運(yùn)輸方式。通過這種方式運(yùn)輸方式吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：有糖類（乳糖、半乳糖、阿拉伯糖等）、氨基酸、核苷、鉀離子等。主動(dòng)運(yùn)輸運(yùn)輸物質(zhì)的種類：四種運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)方式的比較

比較項(xiàng)目簡(jiǎn)單擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸基團(tuán)轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)運(yùn)方向由濃至稀由濃至稀由稀至濃由稀至濃載體蛋白無有有有運(yùn)送速度慢快快快能量消耗不需要不需要需要需要運(yùn)送前后不變不變不變改變?nèi)苜|(zhì)分子平衡時(shí)內(nèi)相等相等內(nèi)部高內(nèi)部高外濃度細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)類型

腐生菌—利用無生命的有機(jī)化合物(如動(dòng)植物尸體和殘?bào)w)為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)寄生菌—從生活的寄主體內(nèi)吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

不同營(yíng)養(yǎng)類型之間的界限并非絕對(duì)：異養(yǎng)型微生物并非絕對(duì)不能利用CO2；自養(yǎng)型微生物也并非不能利用有機(jī)物進(jìn)行生長(zhǎng)；有些微生物在不同生長(zhǎng)條件下生長(zhǎng)時(shí),其營(yíng)養(yǎng)類型也會(huì)發(fā)生改變；例如紫色非硫細(xì)菌(purplenonsulphurbacteria)：沒有有機(jī)物時(shí)，同化CO2，

為自養(yǎng)型微生物；有機(jī)物存在時(shí)，利用有機(jī)物進(jìn)行生長(zhǎng)，為異養(yǎng)型微生物；光照和厭氧條件下，利用光能生長(zhǎng)，為光能營(yíng)養(yǎng)型微生物；黑暗與好氧條件下，依靠有機(jī)物氧化產(chǎn)生的化學(xué)能生長(zhǎng)，為化能營(yíng)養(yǎng)型微生物；微生物營(yíng)養(yǎng)類型的可變性無疑有利于提高其對(duì)環(huán)境條件變化的適應(yīng)能力根據(jù)氧與微生物生長(zhǎng)的關(guān)系可將微生物分為好氧微好氧耐氧型兼性厭氧專性厭氧微生物類型最適生長(zhǎng)的O2體積分?jǐn)?shù)好氧微好氧氧的忍耐型兼性厭氧專性厭氧等于或大于20％2％一lO％2％以下有氧或無氧不需要氧、有氧時(shí)死亡 （二）細(xì)菌的繁殖方式和繁殖速度

繁殖方式：

無性二分裂法繁殖速度：大多數(shù)細(xì)菌：15~20分鐘繁殖一代；少數(shù)細(xì)菌，如結(jié)核分枝桿菌：15~18小時(shí)繁殖一代。（一）無菌技術(shù)用于分離、培養(yǎng)微生物的器具事先不含任何微生物；在轉(zhuǎn)接、培養(yǎng)微生物時(shí)防止其它微生物的污染；1、微生物培養(yǎng)的常用器具及其滅菌常用的器具：試管、瓶子、培養(yǎng)皿等1887年，RJPetri發(fā)明

Petridish

1.接種針

2.接種環(huán)

3.接種鉤

4.5.玻璃涂棒

6.接種圈

7.接種鋤

8.小解剖刀

培養(yǎng)基的類型合成培養(yǎng)基－－－由已知化學(xué)成分及數(shù)量的化學(xué)藥品配置而成。天然培養(yǎng)基－－－采用化學(xué)成分還不十分清楚或化學(xué)成分不恒定的天然有機(jī)物。半合成培養(yǎng)基－－－以天然有機(jī)物為主要碳源、氮源及生長(zhǎng)素的培養(yǎng)基中加入一些化學(xué)藥品，以補(bǔ)充無機(jī)鹽成分，使其更能滿足微生物對(duì)生長(zhǎng)的需要。根據(jù)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來源不同劃分液體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基根據(jù)培養(yǎng)基的物理狀態(tài)劃分根據(jù)培養(yǎng)基的用途劃分同一細(xì)菌在不同的培養(yǎng)平板上形成不同的特征菌落細(xì)菌在液體培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)情況菌膜菌沉淀均勻渾濁對(duì)照

細(xì)菌在半固體培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)情況1、3：有動(dòng)力2：無動(dòng)力發(fā)酵罐培養(yǎng)（tankculture）是進(jìn)一步放大培養(yǎng)，根據(jù)需要培養(yǎng)物可為數(shù)噸、數(shù)十噸、數(shù)百噸不等，適用于種子制備、發(fā)酵生產(chǎn)。同時(shí)還需向罐中通入無菌空氣，故也稱通氣培養(yǎng)(aerationculture）。搖瓶培養(yǎng)（shakingculture）：（四）微生物生長(zhǎng)的測(cè)定1.生長(zhǎng)曲線2.個(gè)體計(jì)數(shù)3.群體重量測(cè)定4.群體生理指標(biāo)測(cè)定

1.細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線

——將細(xì)菌接種到定量的液體培養(yǎng)基中，定時(shí)取樣測(cè)定細(xì)胞數(shù)量，以培養(yǎng)時(shí)間為橫座標(biāo)，以菌數(shù)的對(duì)數(shù)為縱座標(biāo)作圖，得到的一條反映細(xì)菌在整個(gè)培養(yǎng)期間菌數(shù)變化規(guī)律的曲線。

分為四期：延遲期、對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期、穩(wěn)定期、衰亡期延遲期菌數(shù)不增加

但細(xì)胞內(nèi)合成代謝旺盛適應(yīng)新環(huán)境，為分裂做準(zhǔn)備對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期（logarithmicphase），又稱指數(shù)期（1）特點(diǎn)：細(xì)胞大量繁殖；濃度成幾何級(jí)增加；個(gè)體形態(tài)，染色性，生理特性典型。（2）生產(chǎn)上 作為發(fā)酵的種子、實(shí)驗(yàn)材料穩(wěn)定期環(huán)境逐步不適應(yīng)細(xì)菌生長(zhǎng)菌數(shù)最高并能維持一段時(shí)間在生產(chǎn)上采取補(bǔ)救措施，積累更多的代謝產(chǎn)物衰亡期（declinephase）（1）特點(diǎn)：死亡速率大于生長(zhǎng)速率；菌體開始自溶；細(xì)胞形態(tài)多樣，染色性改變；芽孢成熟,可作為菌種保藏材料。（2）生產(chǎn)上：掌握發(fā)酵時(shí)間2.個(gè)體計(jì)數(shù)顯微記數(shù)法（細(xì)菌總數(shù)）平板菌落記數(shù)（活菌記數(shù)）膜過濾培養(yǎng)法（活菌記數(shù)）比濁法（細(xì)菌總數(shù)）—比濁管

采用細(xì)菌計(jì)數(shù)板或血球計(jì)數(shù)板，在顯微鏡下計(jì)數(shù)一定容積樣品中微生物的數(shù)量。顯微記數(shù)法（細(xì)菌總數(shù)）平板菌落記數(shù)（活菌記數(shù)）膜過濾培養(yǎng)法（活菌記數(shù)）當(dāng)樣品中菌數(shù)很低時(shí)，可以將一定體積的湖水、海水或飲用水等樣品通過膜過濾器，然后將膜轉(zhuǎn)到相應(yīng)的培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，對(duì)形成的菌落進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。比濁法（細(xì)菌總數(shù)）3.群體重量測(cè)定4.群體生理指標(biāo)測(cè)定如呼吸強(qiáng)度，耗氧量、酶活性、生物熱等與其群體的規(guī)模成正相關(guān)。

樣品中微生物數(shù)量多或生長(zhǎng)旺盛，這些指標(biāo)愈明顯，因此可以借助特定的儀器如瓦勃氏呼吸儀、微量量熱計(jì)等設(shè)備來測(cè)定相應(yīng)的指標(biāo)。（五）純培養(yǎng)物的獲得方法1平板劃線2系列稀釋3富集培養(yǎng)2系列稀釋3富集培養(yǎng)（選擇性培養(yǎng)基）富集培養(yǎng)是微生物學(xué)家最強(qiáng)有力的技術(shù)手段之一。營(yíng)養(yǎng)和生理?xiàng)l件的幾乎無窮盡的組合形式可從自然界選擇出特定微生物。四、細(xì)菌的代謝產(chǎn)物與鑒定反應(yīng)（一）分解性代謝產(chǎn)物和相關(guān)的生化反應(yīng)試驗(yàn)糖：淀粉、纖維素、幾丁質(zhì)、透明質(zhì)酸等

→（M胞外酶）→

雙糖or單糖1、糖發(fā)酵實(shí)驗(yàn)

(carbohydratefermentationtest)2、VP試驗(yàn)(Voges-Proskauertest)3、甲基紅試驗(yàn)（methylredtest）4、枸櫞酸鹽利用實(shí)驗(yàn)（citrateutilizationtest）第三節(jié)細(xì)菌的代謝一、二、三、（自學(xué)）大腸桿菌：丙酮酸裂解生成乙酰CoA與甲酸，甲酸在酸性條件下可進(jìn)一步裂解生成H2和CO2產(chǎn)酸產(chǎn)氣志賀氏菌：丙酮酸裂解生成乙酰CoA與甲酸，但不能使甲酸裂解產(chǎn)生H2和CO2產(chǎn)酸不產(chǎn)氣糖發(fā)酵實(shí)驗(yàn)大腸桿菌：產(chǎn)氣氣桿菌：V.P.試驗(yàn)陽(yáng)性甲基紅試驗(yàn)陰性V.P.試驗(yàn)陰性甲基紅試驗(yàn)陽(yáng)性Voges-Proskauer試驗(yàn)產(chǎn)氣桿菌IMViC試驗(yàn)－用于腸道桿菌的鑒定細(xì)菌IMVC大腸桿菌++--產(chǎn)氣桿菌--++（二）合成性代謝產(chǎn)物1、熱源質(zhì)（pyrogen）—能引起機(jī)體發(fā)熱的物質(zhì)2、毒素—內(nèi)毒素、外毒素。3、細(xì)菌素—抑制或殺死近緣細(xì)菌的物質(zhì)（蛋白質(zhì)），作用于細(xì)胞膜，核糖體等。4、色素—水溶性，脂溶性（金黃色葡萄球菌）。5、抗生素6、維生素，酶等。第五節(jié)細(xì)菌的感染與免疫一、正常菌群（normalflora）

人體體表以及與外界相通的腔道中分布著一定種類和數(shù)量的微生物，它們與人體之間通過長(zhǎng)期共存，已經(jīng)建立起一種相互有利的平衡關(guān)系。

鼻咽腔葡萄球菌、甲，丙型鏈球菌肺炎球菌、奈氏菌、類桿菌等

外耳道葡萄球菌、類白喉?xiàng)U菌綠膿桿菌、非致病性分枝桿菌表皮葡萄球菌口腔甲，丙型鏈球菌類白喉?xiàng)U菌、肺炎球菌奈氏菌、乳桿菌、梭桿菌螺旋體、放線菌、白念珠菌

腸道大腸桿菌、產(chǎn)氣桿菌、變形桿菌綠膿桿菌、葡萄球菌、厭氧性細(xì)菌真菌、乳桿菌，雙歧桿菌等

陰道

大腸桿菌、乳桿菌白念珠菌、類白喉?xiàng)U菌非致病性分枝等

皮膚葡萄球菌、綠膿桿菌、白念珠菌丙酸桿菌、類白喉?xiàng)U菌、非致病性分枝桿菌人體內(nèi)正常菌群的分布

眼結(jié)膜白色葡萄球菌、干燥桿菌

尿道白色葡萄球菌、類白喉?xiàng)U菌、非致病性分枝桿菌條件致病菌致病條件正常菌群與宿主間的生態(tài)平衡被打破，原來不致病的正常菌群就會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生致病性，成為條件致病菌。1、寄居部位的改變2、免疫功能低下3、菌群失調(diào)服用活的微生物制劑來治療由于正常菌群失調(diào)而導(dǎo)致的疾病，這類活微生物制劑又稱微生態(tài)制劑。例如，含蠟狀芽孢桿菌的“促菌生”，含地衣芽孢桿菌的“整腸生”，“麗珠腸樂”（雙歧桿菌活菌制劑）“雙歧三聯(lián)活菌制劑”（糞鏈球菌、嗜酸乳桿菌、雙歧桿菌）“昂立一號(hào)”（乳酸桿菌、雙歧桿菌等）微生態(tài)制劑一般用于恢復(fù)腸道內(nèi)的正常生態(tài)環(huán)境，若腸道功能正常，一般不需要服用！毒力致病菌的致病性強(qiáng)弱程度,與侵襲力和毒素有關(guān)半數(shù)致死量（LD50)半數(shù)感染量

在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，通過指定的感染途徑，能使一定體重或年齡的某種動(dòng)物半數(shù)死亡或感染需要的最小細(xì)菌數(shù)或毒素量。1.侵襲力致病菌能突破宿主皮膚、粘膜生理屏障，進(jìn)入機(jī)體并在體內(nèi)定植、繁殖和擴(kuò)散的能力物質(zhì)基礎(chǔ)莢膜：抗吞噬和阻撓殺菌物質(zhì)的作用粘附素：粘附于粘膜上皮細(xì)胞上，避免被清除侵襲性物質(zhì)：有利細(xì)菌侵入上皮細(xì)胞

有利細(xì)菌在組織中擴(kuò)散2.毒素細(xì)菌產(chǎn)生的毒性物質(zhì)內(nèi)毒素：革蘭陰性菌細(xì)胞壁中的脂多糖組分外毒素：多數(shù)為革蘭陽(yáng)性菌產(chǎn)生的毒性物質(zhì)，常由細(xì)菌合成后分泌至細(xì)胞外。類毒素（toxoid）：

外毒素經(jīng)0.3-0.4%甲醛處理，使其毒性完全喪失，但保持抗原性，這種經(jīng)處理的外毒素為類毒素。抗毒素（antitoxin）：用類毒素注射動(dòng)物（如馬），動(dòng)物血清中可獲得外毒素的抗體，稱為抗毒素（治療用）。外毒素內(nèi)毒素細(xì)菌來源G+細(xì)菌和部分G-細(xì)菌分泌到胞外G-細(xì)菌細(xì)胞壁成分，菌體自溶或裂解時(shí)釋放化學(xué)成分蛋白質(zhì)脂多糖熱穩(wěn)定性60~80℃、30分鐘被破壞耐熱性強(qiáng)，250℃、30分鐘被破壞抗原性強(qiáng)，刺激機(jī)體產(chǎn)生抗毒素（抗體）弱，刺激機(jī)體產(chǎn)生抗菌性抗體類毒素0.4%甲醛處理可除去毒性制備類毒素不能制備類毒素毒性強(qiáng)，具組織特異性，引起特