細(xì)菌的生理-浙江大學(xué)課件

細(xì)菌的生理浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院病原微生物學(xué)系林旭璦一、細(xì)菌的理化性狀一、化學(xué)組成構(gòu)成：水（75-90%）、無(wú)機(jī)鹽、蛋白質(zhì)、糖、脂類(lèi)、核酸元素：C、O、N、S、H、P、K、Na、Fe、Mg、Ca、Cl特有成分：肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、D型氨基酸、砒啶二羧酸、二氨基庚二酸二、物理性狀光學(xué)性質(zhì)：半透明顆粒（透射、折射）表面積：較一般生物體大一萬(wàn)倍帶電現(xiàn)象：G+菌，PI2-3G-菌，PI4-5半透性：細(xì)胞壁、細(xì)胞膜滲透壓：G+菌，20-25個(gè)大氣壓、

G-菌，5-6個(gè)大氣壓二、細(xì)菌的生長(zhǎng)與營(yíng)養(yǎng)

細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)攝取方式細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖條件細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖的方式和速度營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型自養(yǎng)型(autotroph)異養(yǎng)型(heterotroph）

腐生型(saprophyte)

寄生型(parasite)細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型利用能源和碳源的不同自養(yǎng)菌（autotroph）：以簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物為原料

化能自養(yǎng)菌(chemotroph):所需能量來(lái)自無(wú)機(jī)物的氧化。光能自養(yǎng)菌(phototroph):通過(guò)光合作用獲能。異養(yǎng)菌（heterotroph）：

必須以有機(jī)物為原料合成菌體分并獲得能量

腐生菌(saprophyte):以動(dòng)植物尸體、腐敗食物等為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

寄生菌(parasite):寄生于活體內(nèi)，從宿主的有機(jī)物獲得能量。細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)水碳源氮源無(wú)機(jī)鹽生長(zhǎng)因子組成細(xì)胞的組成成分提供細(xì)胞代謝的介質(zhì)直接參與代謝過(guò)程降低細(xì)胞內(nèi)溫度維持生物大分子的天然構(gòu)象合成含氮物質(zhì)提供能量合成含碳物質(zhì)及細(xì)胞結(jié)構(gòu)提供能量維持細(xì)菌的代謝、繁殖酶或輔酶的組成成分酶的調(diào)節(jié)劑維持滲透壓提供能源維持生物大分子與細(xì)胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性細(xì)菌生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)攝取方式被動(dòng)擴(kuò)散：簡(jiǎn)單擴(kuò)散易化擴(kuò)散主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)基團(tuán)轉(zhuǎn)移

需要載體蛋白，需要能量。

(1)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中物質(zhì)發(fā)生了化學(xué)變化；

(2)主要存在于厭氧菌和兼性厭氧菌中。易化擴(kuò)散由載體介導(dǎo)：葡萄糖、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)性物質(zhì)由通道介導(dǎo)：Na+、K+、Ca2+、Cl-等離子蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)ATPADP+Pi呼吸鏈基團(tuán)轉(zhuǎn)移HPrPEP丙酮酸ATPADP+PiHPrHPrHPrE-IIE-IIE-II磷酸糖轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)——PTS細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖的條件營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽、必要的生長(zhǎng)因子。酸堿度：大多數(shù)是中性，個(gè)別強(qiáng)堿性或弱酸性。溫度：寄生菌以人體溫度適宜，個(gè)別嗜冷或嗜熱。氣體：氧氣和二氧化碳。滲透壓氧專(zhuān)性需氧菌(obligateaerobe)結(jié)核分枝桿菌微需氧菌（microaerophilicbacterium）氧濃度5-6%，空腸彎曲菌、幽門(mén)螺桿菌兼性厭氧菌(facultativeanaerobe)

大多數(shù)病原菌專(zhuān)性厭氧菌(obligateanaerobe)破傷風(fēng)梭菌、肉毒梭菌H2O+1/2O2觸酶2O2-+

2H+SODH2O2+O2+AH2過(guò)氧化物酶2H2O+A專(zhuān)性厭氧菌在有氧環(huán)境中不能生長(zhǎng)的機(jī)制缺乏氧化還原電勢(shì)（Eh）高的呼吸酶

人組織的Eh約為150mV，普通培養(yǎng)基在有氧環(huán)境中Eh可達(dá)300mV，細(xì)菌必須有高Eh的呼吸酶類(lèi)（如細(xì)胞色素和細(xì)胞色素氧化酶）才能氧化環(huán)境中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。缺乏分解有毒氧基團(tuán)的酶細(xì)菌在有氧環(huán)境中代謝會(huì)產(chǎn)生具有強(qiáng)力殺菌作用的氧基團(tuán)，如O2-和H2O2，厭氧菌缺乏分解這些有毒氧基團(tuán)的酶類(lèi)（如超氧化物歧化酶、觸酶、過(guò)氧化物酶）一、細(xì)菌個(gè)體的生長(zhǎng)繁殖無(wú)性二分裂方式繁殖代時(shí)（generationtime）:一個(gè)菌體分裂為兩個(gè)菌體所需的時(shí)間。一般20-30min。二、細(xì)菌群體的生長(zhǎng)繁殖生長(zhǎng)曲線（growthcurve）：將細(xì)菌接種在液體培養(yǎng)基并置于適宜的溫度中，定時(shí)取樣檢查活菌數(shù)，可發(fā)現(xiàn)其生長(zhǎng)過(guò)程具有規(guī)律性。以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以活菌數(shù)的對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)，可得出一條生長(zhǎng)曲線。細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖方式和速度液體培養(yǎng)細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線細(xì)菌來(lái)到新環(huán)境的一個(gè)適應(yīng)過(guò)程，為生長(zhǎng)繁殖作準(zhǔn)備。特點(diǎn)：

(1)代謝活躍，合成并積累所需酶系統(tǒng);(2)RNA含量明顯增多，但DNA的量無(wú)變化;(3)細(xì)菌數(shù)并不增加1.遲緩期（lagphase）

細(xì)菌此時(shí)生長(zhǎng)迅速，以恒定速度進(jìn)行分裂繁殖，活菌數(shù)以幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，達(dá)到頂峰，生長(zhǎng)曲線接近一條斜的直線。一般而言，該期的病原菌致病力最強(qiáng)，其形態(tài)、染色特性及生理活性均較典型，對(duì)抗菌藥物等的作用較為敏感。2.對(duì)數(shù)期（logarithmicphase）

新繁殖的活菌數(shù)與死菌數(shù)大致平衡，營(yíng)養(yǎng)的消耗、代謝產(chǎn)物的蓄積等。

形成芽孢、外毒素、抗生素3.穩(wěn)定期（stationaryphase）4.衰亡期（declinephase）死菌數(shù)超過(guò)活菌數(shù),如不移植到新的培養(yǎng)基，最終可全部死亡，此期細(xì)菌的菌體變形或自溶，染色不典型，難以進(jìn)行鑒定。

細(xì)菌死亡速度大于繁殖速度三細(xì)菌的新陳代謝合成代謝：同化過(guò)程。分解代謝：異化過(guò)程，伴能量的釋放。細(xì)菌的酶：不同種類(lèi)的細(xì)菌合成酶類(lèi)不同，因此生物學(xué)性狀不同，這對(duì)菌種的鑒定、疾病診斷和研究發(fā)病機(jī)制等方面有重要意義；某些細(xì)菌的酶類(lèi)是重要的致病物質(zhì)。DNA酶、溶纖維蛋白酶。細(xì)菌能量代謝的形式和主要途徑發(fā)酵：以有機(jī)物為受氫體，專(zhuān)性厭氧菌產(chǎn)能的唯一途徑，1分子葡萄糖生成2分子ATP有氧呼吸：以分子氧為受氫體，1分子葡萄糖生成38分子ATP厭氧呼吸：以非氧無(wú)機(jī)物為受氫體，1分子葡萄糖生成2分子ATP細(xì)菌的分解代謝產(chǎn)物及其意義糖酵解試驗(yàn)吲哚(indol)試驗(yàn)甲基紅(methylred)試驗(yàn)VP(voges-proskauer)試驗(yàn)枸櫞酸鹽利用(citrateutilization)試驗(yàn)?zāi)蛩孛冈囼?yàn)硫化氫試驗(yàn)+—?dú)馀莶话l(fā)酵產(chǎn)酸產(chǎn)酸產(chǎn)氣糖發(fā)酵試驗(yàn)+吲哚試驗(yàn)（—）（+）色氨酸吲哚（靛基質(zhì)）玫瑰吲哚（紅色）+二甲基氨基苯甲醛甲基紅試驗(yàn)葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇pH值>5.4pH<4.5（—）（+）（指示劑紅色）（指示劑黃色）VP試驗(yàn)葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇二乙酰紅色OH-+含胍基化合物（—）（+）枸櫞酸鹽利用試驗(yàn)（+）（—）枸櫞酸鹽（碳源）碳酸鹽銨鹽（氮源）氨培養(yǎng)基變?yōu)閴A性藍(lán)色尿素酶試驗(yàn)（—）（+）尿素氨培養(yǎng)基變堿性紅色硫化氫試驗(yàn)（—）（+）含硫氨基酸硫化氫黑色硫化物+鐵離子或鉛離子腸道桿菌IMViC試驗(yàn)特性

吲哚甲基紅V-P枸櫞酸鹽埃希菌屬++——沙門(mén)菌屬—+—+志賀菌屬+/—+——克雷伯菌屬—+/—+/—+/—變形桿菌屬+/—+—/+—/+細(xì)菌的合成代謝產(chǎn)物及其意義熱原質(zhì)（pyrogen）——LPS毒素和侵襲性酶色素抗生素細(xì)菌素維生素概念：細(xì)菌合成的脂多糖，可引起人或動(dòng)物體發(fā)熱。特點(diǎn)：耐高溫消除方法：高溫干烤法吸附法

蒸餾法熱原質(zhì)毒素與侵襲性酶內(nèi)毒素(endotoxin)：G-菌細(xì)胞壁的脂多糖外毒素(exotoxin)：細(xì)菌在釋放的毒性蛋白質(zhì)侵襲性酶：細(xì)菌引起宿主機(jī)體組織損傷的酶類(lèi)色素水溶性色素、脂溶性色素金黃色檸檬色白色綠色由微生物代謝過(guò)程中產(chǎn)生的一些能抑制或殺死某些其他微生物或腫瘤細(xì)胞的物質(zhì)?？股啬承┚戤a(chǎn)生的一類(lèi)具有抗菌作用的蛋白質(zhì)，其作用范圍比抗生素狹窄，僅對(duì)與產(chǎn)生菌有親緣關(guān)系的細(xì)菌有殺傷作用。細(xì)菌素細(xì)菌在代謝過(guò)程中產(chǎn)生的維生素，除供自身所用外，還能分泌到周?chē)h(huán)境。維生素四細(xì)菌的形態(tài)檢查非染色標(biāo)本檢查法如懸滴法可檢查細(xì)菌有無(wú)動(dòng)力染色標(biāo)本檢查法最常用的是Gramstain。革蘭染色法步驟：涂片→固定→結(jié)晶紫初染→碘液媒染→95%酒精脫色→復(fù)紅復(fù)染結(jié)果：

Ｇ＋菌：紫色Ｇ－菌：紅色革蘭染色法意義：

鑒別細(xì)菌

選擇藥物

研究細(xì)菌致病性五細(xì)菌的人工培養(yǎng)

培養(yǎng)基（culturemedium）是人工配制的基質(zhì)，含有細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。培養(yǎng)基制成后，通常都要經(jīng)滅菌處理。按營(yíng)養(yǎng)組分分:按物理性狀分:

1.基礎(chǔ)培養(yǎng)基:基本營(yíng)養(yǎng)成分2.營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基:在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中添加一些其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如葡萄糖、血液、血清、生長(zhǎng)因子等3.鑒別培養(yǎng)基:在培養(yǎng)基中加入特定底物，觀察細(xì)菌在其生長(zhǎng)后分解底物如何，從而鑒別細(xì)菌。4.選擇培養(yǎng)基:在培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì)，使之抑制一類(lèi)細(xì)菌生長(zhǎng)，而有利于另一類(lèi)細(xì)菌生長(zhǎng)，從而將后者選擇出來(lái)。5.厭氧培養(yǎng)基:專(zhuān)供厭氧菌的分離、培養(yǎng)和鑒別用.將普通培養(yǎng)基放在無(wú)氧環(huán)境中培養(yǎng)，或者使培養(yǎng)基本身成為無(wú)氧的環(huán)境。(一)按營(yíng)養(yǎng)組成的差異

1.固體培養(yǎng)基:1.5-2%瓊脂，用于細(xì)菌分離純化。

2.半固體培養(yǎng)基:0.5%瓊脂，作穿刺試驗(yàn)。

3.液體培養(yǎng)基:擴(kuò)增純培養(yǎng)的菌體。

(二)按狀態(tài)的差異細(xì)菌在培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)現(xiàn)象液體:渾濁狀鏈狀膜狀固體:形成菌落（colony）、菌苔（lawn）半固體:呈云霧狀、線狀velumdepositturbidity細(xì)菌在固體培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)情況光滑型菌落粗糙型菌落粘液型菌落培養(yǎng)基的用途液體培養(yǎng)基：增菌固體培養(yǎng)基：純化，增菌半固體培養(yǎng)基：動(dòng)力檢測(cè)，保種細(xì)菌的人工培養(yǎng)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用：

診斷；細(xì)菌鑒定；生物制品。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用：在基因工程中的應(yīng)用

古細(xì)菌、真細(xì)菌、真核生物細(xì)菌的分類(lèi)層次界、門(mén)、綱、目、科、屬、種種(species)是細(xì)菌分類(lèi)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）六細(xì)菌的分類(lèi)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(chēng)亞種(subspecies,subsp.)，差異小的則為型(type)。

血清型(serovar)

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(lái)源的同一菌種的細(xì)菌稱(chēng)為該菌的不同菌株(strain)。標(biāo)準(zhǔn)菌株(standardstrain)或模式菌株(typestrain）：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

Escherichiacoli（E.coli）

屬名種名中文：大腸埃希菌種名屬名

消毒(disinfection)：殺死病原微生物，但不包括芽胞。滅菌(sterilization)：殺滅所有微生物，包括繁殖體和芽胞。無(wú)菌(asepsis)：物品中沒(méi)有活的微生物存在。防腐(antisepsis)：防止或抑制體外微生物生長(zhǎng)繁殖。抑菌(bacteriostasis)：抑制體內(nèi)或體外微生物的生長(zhǎng)繁殖。無(wú)菌(asepsis)：不存在活菌的意思，多為滅菌的結(jié)果。衛(wèi)生處理(sanitation)：將被污染的無(wú)機(jī)物體表面的微生物減少至安全水平。五消毒與滅菌

熱力滅菌法輻射殺菌法

物理學(xué)方法濾過(guò)除菌法超聲波殺菌法干燥和低溫抑菌法等

化學(xué)方法化學(xué)消毒劑

消毒、滅菌的方法2濕熱滅菌法

A巴氏消毒法：

61.1-62.8℃，30min71.7℃，15-30sec

B煮沸消毒法：

100℃，5-10min

C流通蒸氣消毒法：

100℃，15-30minD間歇蒸汽滅菌法：

100℃，15-30min，37℃過(guò)夜（3次）

E高壓蒸氣滅菌法:15磅（121.3℃），15-30min1干熱滅菌法

A焚燒：B燒灼：C干烤：

160-180℃，2hD紅外線滅菌：（一）熱力滅菌法濕熱與干熱滅菌效果的比較熱型溫度（℃）時(shí)間布層內(nèi)的溫度（℃）滅菌效果（h）20層40層100層濕熱90-105.33101101101.5完全干熱130-1404867270.5不完全

濕熱比干熱滅菌好的原因：1細(xì)菌蛋白質(zhì)在有水的情況下易于凝固變性2濕熱穿透力強(qiáng)3濕熱蒸氣有潛熱存在，水蒸氣凝固成水釋放潛熱，迅速提高被滅菌物體的溫度（二）光線與射線的消毒作用2電離輻射包括X射線和γ射線機(jī)制：干擾DNA的合成；破壞細(xì)胞膜；產(chǎn)生過(guò)氧化氫等特點(diǎn)：穿透力強(qiáng)，不升高溫度1

紫外線265-266nm殺菌作用最強(qiáng)原理：使兩個(gè)相鄰的胸腺嘧啶共價(jià)結(jié)合形成二聚體，干擾DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。用途與缺陷：空氣、不耐熱物品表面；損傷皮膚和眼睛（三）濾過(guò)除菌法

用濾菌器除去液體及空氣中的細(xì)菌用于不耐熱的血清、毒素、抗生素（四）超聲波的消毒作用

可裂解細(xì)菌，尤其對(duì)G+更敏感主要用于粉碎細(xì)胞，提取細(xì)胞組分或制備抗原等

二化學(xué)消毒滅菌法：機(jī)制：①使菌體蛋白質(zhì)變性或凝固

②破