檢驗(yàn)kj第章細(xì)菌生.ppt

長治醫(yī)學(xué)院微生物學(xué)教研室 孟 莉,第2章 細(xì)菌的生理,第一節(jié) 細(xì)菌的理化性狀,1、細(xì)菌的化學(xué)組成,2、細(xì)菌的物理性狀,半透明；細(xì)菌懸液呈混濁狀態(tài)。菌數(shù)越多濁度越大，使用比濁法或分光光度計(jì)可以粗略地估計(jì)細(xì)菌的數(shù)量。,體積小、相對表面積大，有利于同外界進(jìn)行物質(zhì)交換。因此細(xì)菌的代謝旺盛，繁殖迅速。,G+菌 pI 23 G-菌 pI 45,細(xì)胞壁、細(xì)胞膜都有半透性，有利于吸收營養(yǎng)和排出代謝產(chǎn)物。,G+菌 2025大氣壓 G-菌 56大氣壓,半透性,菌體內(nèi)為高滲透壓，細(xì)菌所處一般環(huán)境相對低滲，若處于比菌內(nèi)滲透壓更高的環(huán)境中，菌體內(nèi)水分逸出，細(xì)菌就會死亡,中性環(huán)境均帶負(fù)電荷；其帶電現(xiàn)象與染色性等密切相關(guān)。,第二節(jié) 細(xì)菌的營養(yǎng)與生長繁殖,根據(jù)細(xì)菌所利用的能源和碳源的不同，將細(xì)菌分為兩大營養(yǎng)類型。 1.自養(yǎng)菌（autotroph） 以簡單的無機(jī)物為原料，合成菌體成分 2.異養(yǎng)菌（heterotroph） 以多種有機(jī)物為原料，合成菌體成分并獲能量 腐生菌 寄生菌 大部分病原菌,一、細(xì)菌的營養(yǎng)類型,所有的病原菌都是異養(yǎng)菌。,二、細(xì)菌的營養(yǎng)物質(zhì) 水: 營養(yǎng)物質(zhì)必須先溶于水，營養(yǎng)的吸收與代謝均需有水才能進(jìn)行。 碳源: 來源于糖類，提供能量。 氮源: 來源于氨基酸、蛋白質(zhì)等，合成菌體成分。 無機(jī)鹽: 鉀、鈉、鈣、鎂、磷、硫等。 無機(jī)鹽的功用： 構(gòu)成有機(jī)化合物，成為菌體的成分； 作為酶的組成部分，維持酶的活性； 參與能量的儲存和轉(zhuǎn)運(yùn)； 調(diào)節(jié)菌體內(nèi)外的滲透壓； 某些元素與細(xì)菌的生長繁殖和致病作用密切相關(guān)。 生長因子 許多細(xì)菌生長必需但自身不能合成的物質(zhì)，如維生素、氨基酸 等。少數(shù)細(xì)菌還需特殊的生長因子，如流感嗜血桿菌需要、兩種因子，因子是高鐵血紅素，是細(xì)菌合成過氧化物酶、細(xì)胞色素氧化酶等呼吸酶的輔基； 因子是輔酶或輔酶，兩者為細(xì)菌呼吸所必需。,三、細(xì)菌攝取營養(yǎng)物質(zhì)的機(jī)制 各種細(xì)菌轉(zhuǎn)運(yùn)營養(yǎng)物質(zhì)的方式不同，即使對同一種營養(yǎng)物質(zhì)，不同細(xì)菌的攝取方式也不一樣 被動擴(kuò)散：營養(yǎng)物質(zhì)從濃度高向低濃度一側(cè)擴(kuò)散，其驅(qū)動力是濃度梯度，不需要提供能量。 簡單擴(kuò)散：不需要任何細(xì)菌組分的幫助，營養(yǎng)物質(zhì)就可以進(jìn)入菌體內(nèi)的過程。 易化擴(kuò)散：需要菌細(xì)胞的特異性蛋白等來幫助。 主動轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)：是細(xì)菌吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要方式，其特點(diǎn)是營養(yǎng)物質(zhì)從濃度低向濃度高的一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)，并需要提供能量。,細(xì)菌有三種主動轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)： 1.依賴于周漿間隙結(jié)合蛋白的裝運(yùn)系統(tǒng) 營養(yǎng)物與周漿間隙內(nèi)的受體蛋白結(jié)合后，引起后者構(gòu)型的改變，繼而將營養(yǎng)物轉(zhuǎn)送給細(xì)胞膜上的ATP結(jié)合型載體，導(dǎo)致ATP水解提供能量和營養(yǎng)物通過細(xì)胞膜進(jìn)入胞質(zhì)內(nèi)。 2.化學(xué)滲透驅(qū)使轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng) 該系統(tǒng)利用膜內(nèi)外兩側(cè)質(zhì)子或離子濃度差產(chǎn)生的質(zhì)子動力或鈉動力作為驅(qū)使?fàn)I養(yǎng)物越膜轉(zhuǎn)移的能量。轉(zhuǎn)運(yùn)營養(yǎng)物的載體是電化學(xué)離子梯度透性酶，這種酶是一種能夠進(jìn)行可逆性氧化還原反應(yīng)的疏水性膜蛋白，即在氧化狀態(tài)與營養(yǎng)物結(jié)合，而在還原狀態(tài)時其構(gòu)象發(fā)生變化，使?fàn)I養(yǎng)物釋放進(jìn)入胞質(zhì)內(nèi)。 3.基團(tuán)轉(zhuǎn)移 營養(yǎng)物在轉(zhuǎn)運(yùn)的過程中被磷酸化，并將營養(yǎng)物的轉(zhuǎn)運(yùn)與代謝相結(jié)合，更為有效地利用能量。,即：細(xì)菌生長繁殖的條件,對氧氣要求：專性需氧菌，如結(jié)核桿菌 微需氧菌， 如空腸彎曲菌 兼性厭氧菌， 大多數(shù)病原菌 專性厭氧菌，如破傷風(fēng)梭菌 對CO2要求： 5%10% CO2 （燭缸法）,水 碳源 氮源 無機(jī)鹽 生長因子,4.氣體,3.氫離子濃度(pH),2.溫度,1.營養(yǎng)物質(zhì),多數(shù)病原菌最適37,多數(shù)病原菌最適pH為7.27.6,5.滲透壓,一般培養(yǎng)基的鹽濃度和滲透壓適于大多數(shù)細(xì)菌。少數(shù)細(xì)菌如嗜鹽菌需要在高濃度（3%）的NaCl環(huán)境中生長良好。,四、影響細(xì)菌生長的環(huán)境因素,專性厭氧菌不能在有氧環(huán)境中生長的原因 1、缺乏氧化還原電勢(Eh)高的呼吸酶 細(xì)菌必須有Eh高的細(xì)胞色素和細(xì)胞色素氧化酶，才能氧化環(huán)境中的營養(yǎng)物質(zhì)。 2、缺乏分解有毒氧基團(tuán)的酶 細(xì)菌在有氧環(huán)境中代謝時，常產(chǎn)生具有強(qiáng)烈殺菌作用的超氧陰離子(O2-)和過氧化氫(H2O2)。專性厭氧菌缺乏超氧化物歧化酶（SOD）、觸酶、過氧化物酶，故在有氧時受到有毒氧基團(tuán)的影響，就不能生長繁殖。,2O2- + 2H+ SOD H2O2+O2 2H2O2 觸酶 2H2O +O2 H2O2+AH2 過氧化物酶 2H2O+A（某種有機(jī)物）,1、細(xì)菌個體的生長繁殖： 繁殖方式：二分裂 繁殖速度：代時：多數(shù)為2030 min（結(jié)核桿菌1820小時） 2、細(xì)菌群體的生長繁殖： 以細(xì)菌數(shù)的對數(shù)為縱坐標(biāo)，培養(yǎng)時間為橫坐標(biāo)，畫得的曲線叫生長曲線。 生長曲線可認(rèn)為地劃分為4個期：遲緩期、對數(shù)期、穩(wěn)定期 、衰亡期 在培養(yǎng)過程中，不斷地更新培養(yǎng)液和對需氧菌進(jìn)行通氣，使細(xì)菌長時間的處于生長旺盛的對數(shù)期，這種培養(yǎng)方法稱為連續(xù)培養(yǎng)。,五. 細(xì)菌的生長繁殖,對數(shù)期,遲緩期,細(xì)菌群體生長曲線,0,5,15,20,25,30,10,5.5,6.0,8.5,8.0,7.5,7.0,6.5,9.0,衰退期,總菌數(shù),活菌數(shù),細(xì)菌數(shù)的對數(shù),小時,穩(wěn)定期,1遲緩期 細(xì)菌進(jìn)入新環(huán)境后的短暫適應(yīng)階段。該期菌體增大，代謝活躍，為細(xì)菌的分裂繁殖做準(zhǔn)備；但分裂遲緩，繁殖極少。一般為14h。 2對數(shù)期又稱指數(shù)期 細(xì)菌在該期生長迅速，細(xì)菌數(shù)的對數(shù)呈直線上升.此期細(xì)菌的形態(tài)、染色性、生理活性等都較典型，對外界環(huán)境因素的作用敏感。因此，研究細(xì)菌的生物學(xué)性狀（形態(tài)染色、生化反應(yīng)、藥物敏感試驗(yàn)等）應(yīng)選用該期的細(xì)菌。一般細(xì)菌對數(shù)期在培養(yǎng)后的818h。 3穩(wěn)定期 由于培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)消耗，有害代謝產(chǎn)物積聚，該期細(xì)菌繁殖速度漸減，死亡數(shù)逐漸增加. 一些細(xì)菌的芽胞、外毒素和抗生素等代謝產(chǎn)物大多在穩(wěn)定期產(chǎn)生。 4衰亡期 死亡數(shù)越來越多，并超過活菌數(shù)。該期細(xì)菌形態(tài)顯著改變，出現(xiàn)衰退型或菌體自溶，難以辨認(rèn)；生理代謝活動也趨于停滯。因此，陳舊培養(yǎng)的細(xì)菌難以鑒定。,第三節(jié) 細(xì)菌的新陳代謝和能量轉(zhuǎn)換 細(xì)菌的新陳代謝 細(xì)菌的新陳代謝是指細(xì)菌內(nèi)分解代謝和合成代謝的總和。其顯著的特點(diǎn)是代謝旺盛和代謝類型的多樣化。 分解代謝： 底物分解和轉(zhuǎn)化為能量的過程。 合成代謝： 產(chǎn)生的能量用于合成菌體組分的過程。,病原菌主要能量來源是糖，通過糖的氧化或酵解釋放能量，以ADP、ATP形式儲存能量。,發(fā)酵（以有機(jī)物 為受氫體）,呼吸（以無機(jī)物 為受氫體）,以分子氧為受氫體需氧呼吸，產(chǎn)能多， 一分子葡萄糖產(chǎn)生38分子ATP。需氧菌和兼性厭氧菌的主要獲能方式。,以硝酸鹽、硫酸鹽等無機(jī)物為受氫體厭氧呼吸，產(chǎn)能少。專性厭氧菌和兼性厭氧菌都能進(jìn)行厭氧呼吸。,糖酵解：產(chǎn)能少。1分子葡萄糖產(chǎn)生2分子ATP。這是大多數(shù)細(xì)菌共有的基本代謝途徑，有些專性厭氧菌獲取能量的唯一途徑。,磷酸戊糖途徑：不是產(chǎn)能的主要途徑，主要為生物合成提供前體和還原能。,細(xì)菌的能量代謝,細(xì)菌的分解代謝生化反應(yīng),各種細(xì)菌所具有的酶不完全相同，對營養(yǎng)物質(zhì)的分解能力亦不一致，因而其代謝產(chǎn)物有別。 根據(jù)此特點(diǎn)，利用生物化學(xué)方法來鑒別不同細(xì)菌稱為細(xì)菌的生化反應(yīng)試驗(yàn)。,對 糖 的 發(fā) 酵,甲基紅試驗(yàn),單糖發(fā)酵試驗(yàn),VP試驗(yàn),對 蛋白質(zhì)的分解,其它試驗(yàn),單糖發(fā)酵試驗(yàn)（五管糖） 試劑：含不同單糖的蛋白胨水培養(yǎng)基 指示劑-溴甲酚紫 結(jié)果判斷： A： 不發(fā)酵 B：發(fā)酵、產(chǎn)酸 C：發(fā)酵、產(chǎn)酸產(chǎn)氣 ,A,B,C,葡萄糖 HCOOH 甲酸脫氫酶 CO2+H2,在腸桿菌中，凡分解發(fā)酵乳糖產(chǎn)酸產(chǎn)氣的是非致病菌。,V - VP（Voges-Proskauer）試驗(yàn),葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇 二乙酰 紅色化合物（+） 葡萄糖丙酮酸 乙酰甲基甲醇 （-）,大腸桿菌（-）,產(chǎn)氣桿菌（+）,OH-,含胍基化合物,脫羧,甲基紅試驗(yàn) 甲基紅指示劑 產(chǎn)氣桿菌：葡萄糖丙酮酸 中性乙酰甲基甲醇（pH5.4），甲基紅指示劑呈桔黃色，為甲基紅試驗(yàn)（-） 大腸桿菌：葡萄糖丙酮酸（pH4.5），甲基紅指示劑呈紅色，稱甲基紅試驗(yàn)（+）,產(chǎn)氣桿菌（-），大腸桿菌（+）,脫羧,C-枸櫞酸鹽利用（citrate utilization）試驗(yàn),原理：產(chǎn)氣桿菌以枸櫞酸鹽為碳源、以銨鹽為氮源培養(yǎng)基變?yōu)閴A性指示劑淡綠深藍(lán)為陽性 大腸埃希菌不能利用枸櫞酸鹽為唯一碳源，故在該培養(yǎng)基上不能生長，是為枸櫞酸鹽試驗(yàn)陰性。,指示劑：溴麝香草酚藍(lán),大腸桿菌： 產(chǎn)氣桿菌：+,色氨酸,吲哚 （靛基質(zhì)）,紅色（+）,+ 對二甲基氨基苯甲醛,吲哚試驗(yàn),產(chǎn)氣桿菌： 大腸桿菌：+,硫化氫（H2S）試驗(yàn) 試劑：含有胱氨酸及醋酸鉛（或硫酸亞鐵）的培養(yǎng)基 原理：變形桿菌、沙門菌分解含硫氨基酸 H2S遇鉛或鐵離子生成黑色的硫化物,H2S試驗(yàn)陽性,變形桿菌有尿素酶，可分解尿素氨培養(yǎng)基變堿酚紅指示劑顯紅色,尿素酶試驗(yàn),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,大腸桿菌 + + - -,產(chǎn)氣桿菌 - - + +,合成代謝產(chǎn)物及其在醫(yī)學(xué)上的意義 細(xì)菌在代謝過程中，除合成自身的菌體成分外，也可合成一些在醫(yī)學(xué)上有重要意義的物質(zhì)合成代謝產(chǎn)物。（與致病性有關(guān)、防治疾病、鑒別細(xì)菌） 熱原質(zhì)(pyrogen)：或稱致熱原。 概念：是細(xì)菌合成的一種注入人體或動物體內(nèi)能引起發(fā)熱反應(yīng)物質(zhì)。產(chǎn)生熱原質(zhì)的細(xì)菌大多是G-菌，熱原質(zhì)即其細(xì)胞壁的脂多糖。 特點(diǎn)：耐高溫 消除方法：250高溫干烤；吸附法(用吸附劑和特殊石棉濾板吸附液體中的熱原質(zhì))；蒸餾法（效果最好）。 注意點(diǎn)：制備和使用注射藥品過程中應(yīng)無菌操作。,毒素與侵襲性酶：細(xì)菌致病中重要物質(zhì) 毒素外毒素和內(nèi)毒素 外毒素是多數(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)； 內(nèi)毒素是革蘭陰性菌的脂多糖，菌體死亡崩解后游離出來。 （二者區(qū)別在第7章中詳述） 侵襲性酶細(xì)菌在機(jī)體內(nèi)生長時產(chǎn)生，如透明質(zhì)酸酶、卵磷脂酶等,能損傷機(jī)體組織，促使細(xì)菌的侵襲和擴(kuò)散。,色素：分水溶性色素、脂溶性色素兩種，有助于細(xì)菌的鑒定。一般在營養(yǎng)豐富、氧氣充足、溫度適宜的條件下產(chǎn)生。,抗生素：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)?？股卮蠖嘤煞啪€菌和真菌產(chǎn)生，細(xì)菌產(chǎn)生的少，只有多粘菌素、桿菌肽等。 細(xì)菌素：某些菌株產(chǎn)生的一類具有抗菌作用的蛋白質(zhì)。其作用范圍比抗生素狹窄，只能殺傷有親緣關(guān)系的細(xì)菌，如大腸菌素。無治療意義，有助于細(xì)菌分型。 維生素：細(xì)菌能合成某些維生素除供自身需要外，還能分泌到周圍環(huán)境中。如大腸桿菌可合成VitB、K等,第四節(jié) 細(xì)菌的人工培養(yǎng) 一、培養(yǎng)細(xì)菌的方法 分離培養(yǎng)：固體平板 純培養(yǎng)： 液體、半固體、固體斜面培養(yǎng)基,二、培養(yǎng)基 培養(yǎng)基(culture medium) ： 是由人工方法配置而成的，專供微生物生長繁殖使用的混合營養(yǎng)物制品。 按其營養(yǎng)組成和用途分類： 基礎(chǔ)培養(yǎng)基 增菌(營養(yǎng))培養(yǎng)基 選擇培養(yǎng)基 鑒別培養(yǎng)基 厭氧培養(yǎng)基 按對其成分的了解程度分類： 合成培養(yǎng)基 天然培養(yǎng)基 按其物理狀態(tài)分類： 液體 半固體（0.3%0.5%的瓊脂粉） 固體培養(yǎng)基（ 1.5% 2.5%的瓊脂粉）,液體培養(yǎng)基,沉淀生長： 鏈狀生長的細(xì)菌 混濁生長： 大多數(shù)細(xì)菌 表面生長： 專性需氧菌，如結(jié)核桿菌、枯草桿菌,三、細(xì)菌在培養(yǎng)基中的生長現(xiàn)象,液體培養(yǎng)基的用途：增菌,有鞭毛 動力+,無鞭毛 動力,半固體培養(yǎng)基,半固體培養(yǎng)基的用途：觀察細(xì)菌動力，保存菌種,固體培養(yǎng)基,菌落,菌苔,菌落（colony）：單個細(xì)菌分裂繁殖成一堆肉眼可見的細(xì)菌集團(tuán)。 菌苔,固體培養(yǎng)基的用途： 分離細(xì)菌；保存菌種,四、人工培養(yǎng)細(xì)菌的用途 在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 1.感染性疾病的病原學(xué)診斷 明確感染性疾病的病原菌必須取病人有關(guān)標(biāo)本進(jìn)行細(xì)菌分離培養(yǎng)、鑒定和藥物敏感試驗(yàn)，其結(jié)果可指導(dǎo)臨床用藥。 2.細(xì)菌學(xué)的研究 有關(guān)細(xì)菌生理、遺傳變異、致病性和耐藥性等研究都離不開細(xì)菌的培養(yǎng)和菌種的保存等。 3.生物制品的制備 供防治用的疫苗、類毒素、抗毒素、免疫血清及供診斷用的菌液、抗血清等均來自培養(yǎng)的細(xì)菌或其代謝產(chǎn)物。 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 制造各種產(chǎn)品（抗生素、維生素、酒、醬油、味精等）；處理廢水和垃圾；制造菌肥和農(nóng)藥等。 在基因工程中的應(yīng)用 將帶有外源性基因的重組DNA轉(zhuǎn)化給受體菌，使其在菌體內(nèi)能獲得表達(dá)。容易培養(yǎng)，繁殖快，可以大大地降低成本。如應(yīng)用基因工程技術(shù)已成功地制備了胰島素、干擾素、乙型肝炎疫苗等。,第五節(jié) 細(xì)菌的分類 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)成一個菌種； 屬：性狀相近關(guān)系密切的若干菌種組成一個屬（genus） 型：同一菌種的各個細(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.差異小的則為型(type)。如抗原性不同稱血清型；對噬菌體的敏感性不同稱噬菌體型 菌株(strain)：對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： 每個菌名由兩個拉丁字組成。 屬名在前，為名詞，大寫，可縮寫；種名在后，為形容詞，小寫，不可縮寫。 中文的命名次序與拉