微生物學(xué)第三章細(xì)菌的生理

1第三章細(xì)菌的生理

PhysiologyofBacteria

主要介紹細(xì)菌的新陳代謝及生長規(guī)律，了解細(xì)菌的新陳代謝及生長規(guī)律，就可進(jìn)一步調(diào)控細(xì)菌，發(fā)揮其有益作用，消除其有害作用，為人類利益服務(wù)。2第一節(jié)細(xì)菌的理化性質(zhì)化學(xué)組成與一般的生物細(xì)胞基本相同水、蛋白質(zhì)、糖、脂、無機(jī)鹽、核酸等特殊成分主要為細(xì)胞壁、芽胞的一些成分與細(xì)菌的生存能力有關(guān)細(xì)菌的致病物質(zhì)抗生素、消毒、滅菌的破壞對象3物理性狀帶電現(xiàn)象表面積半透性滲透壓光學(xué)性質(zhì)12345半透明呈混濁液，與濃度成正比大約為一般生物體的10000倍中性環(huán)境帶負(fù)電荷革蘭陽性菌pI2~3革蘭陰性菌pI4~5營養(yǎng)物質(zhì)交換革蘭陽性菌20~25大氣壓革蘭陰性菌5~6大氣壓4第二節(jié)細(xì)菌的營養(yǎng)與生長繁殖（細(xì)菌生長條件）5細(xì)菌的營養(yǎng)類型根據(jù)利用能源和碳源的不同，將細(xì)菌分為:自養(yǎng)菌異養(yǎng)菌

必以多種有機(jī)物為原料，合成菌體成分并獲能量,分為腐生菌和寄生菌,致病菌多為寄生菌

以簡單的無機(jī)物為原料，合成菌體成分6細(xì)菌的營養(yǎng)物質(zhì)蛋白質(zhì)及水解產(chǎn)物蛋白胨等各種單糖、雙糖、甘油等鉀、鈉、磷、鈣、鐵等水分

蛋白質(zhì)（氮源）糖（碳源）無機(jī)鹽生長因子7生長因子Growthfactor定義本質(zhì)舉例一些細(xì)菌的生長必須但自身不合成的物質(zhì)通常為有機(jī)化合物，主要為維生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等流感嗜血桿菌需要X因子需要V因子高鐵血紅素輔酶I或輔酶Ⅱ8細(xì)菌攝取營養(yǎng)物質(zhì)的機(jī)制濃度梯度驅(qū)動簡單擴(kuò)散和易化擴(kuò)散

甘油的轉(zhuǎn)運(yùn)屬于易化擴(kuò)散：

需要被甘油激酶催化成磷酸甘油被動擴(kuò)散依賴于周漿間隙結(jié)合蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)化學(xué)滲透趨勢轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)基團(tuán)轉(zhuǎn)移主動轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)9影響細(xì)菌生長的環(huán)境因素Nutrients營養(yǎng)Temperature

溫度pH酸堿度OxygenRequirements

對氧的需求OsmoticPressure滲透壓

10pH溫度嗜溫菌10-45℃適合20-40℃7.2-7.6（多數(shù)致病菌）嗜堿性細(xì)菌（pH8—9如霍亂弧菌）嗜酸性細(xì)菌（pH5—6如乳桿菌）37℃最佳（多數(shù)致病菌）嗜熱菌25-95℃適合50-60℃嗜冷菌-5-30℃適合10-20℃滲透壓多數(shù)等滲或低滲少數(shù)高滲（嗜高滲菌：如嗜鹽菌）11TemperatureandGrowth12氣體氧氣專性需氧菌：有氧氣才能生長微需氧菌：5~10%氧氣兼性厭氧菌：有無氧均能生長（多數(shù)致病菌）專性厭氧菌：無氧情況下才能生長初次培養(yǎng)需要5—10%（例腦膜炎雙球菌等）二氧化碳某些細(xì)菌13厭氧菌不能在有氧狀態(tài)下生長的原因缺少某些酶類1、缺少細(xì)胞色素、細(xì)胞色素氧化酶不能利用氧化還原電勢高的營養(yǎng)物質(zhì)2、缺少超氧化物歧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶不能分解有害代謝產(chǎn)物H2O2等14小結(jié)細(xì)菌生長四大條件足夠的營養(yǎng)適當(dāng)?shù)膒H適宜的溫度一定的氣體15二分裂法(產(chǎn)生不同排列)繁殖方式：鏈球菌八疊球菌繁殖速度（代時(shí)）:快十幾分鐘大腸桿菌慢十幾小時(shí)結(jié)核桿菌細(xì)菌的生長繁殖16分為四期：遲緩期、對數(shù)期、穩(wěn)定期、衰亡期細(xì)菌（群體）生長曲線（生長規(guī)律）171、遲緩期（lagphase）適應(yīng)階段，代謝活躍，分裂慢，為大量繁殖作準(zhǔn)備2、對數(shù)期（logarithmicphase）繁殖與死亡數(shù)大致平衡，形態(tài)、生理出現(xiàn)改變，代謝產(chǎn)物多死亡上升，性狀改變，代謝活動趨于停滯以幾何級數(shù)生長，形態(tài)、染色性、生理活性最典型期

3、穩(wěn)定期（stationaryphase）4、衰亡期（deathphase）18革蘭染色芽孢形成菌體自溶藥物敏感試驗(yàn)遲緩期（lagphase）對數(shù)期（logarithmicphase）穩(wěn)定期（stationaryphase）衰亡期（deathphase）19實(shí)際意義對診斷、研究、和生產(chǎn)實(shí)踐有指導(dǎo)意義培養(yǎng)細(xì)菌：使細(xì)菌保持對數(shù)生長期產(chǎn)量最多鑒定細(xì)菌：使用數(shù)生長期細(xì)菌最典型其他20細(xì)菌的新陳代謝與能量轉(zhuǎn)換細(xì)菌在生長過程中，要進(jìn)行新陳代謝分解營養(yǎng)物質(zhì)，產(chǎn)生能量分解代謝利用營養(yǎng)物質(zhì)，合成大分子物質(zhì)合成代謝21一、細(xì)菌的能量代謝三種方式：

種類環(huán)境受氫體產(chǎn)生能量發(fā)酵：無氧以有機(jī)物為受氫體小需氧呼吸有氧以無機(jī)物（分子氧）為受氫體大厭氧呼吸無氧以無機(jī)物（硝酸鹽）為受氫體小22利用生化試驗(yàn)的方法，檢測細(xì)菌對糖、蛋白質(zhì)等的反應(yīng)，稱生化反應(yīng)。2、細(xì)菌的代謝產(chǎn)物（1）分解代謝與細(xì)菌的生化反應(yīng)種類：糖：多糖—單糖—丙酮酸—二氧化碳、水、酸等蛋白質(zhì)：胨—多肽—氨基酸—脫氨（氨、酸）脫羧（二氧化碳、胺）其他：對其他的有機(jī)物意義：鑒別細(xì)菌

不同的細(xì)菌含不同的酶，對糖、蛋白質(zhì)的分解成度不同，產(chǎn)物也各異，固可利用此鑒別細(xì)菌。23常見的生化反應(yīng)對糖的發(fā)酵對蛋白質(zhì)的發(fā)酵枸櫞酸鹽利用試驗(yàn)?zāi)蛩孛冈囼?yàn)甲基紅試驗(yàn)吲哚試驗(yàn)硫化氫試驗(yàn)單糖發(fā)酵試驗(yàn)VP試驗(yàn)其他試驗(yàn)……24糖發(fā)酵試驗(yàn)葡萄糖HCOOH脫氫酶

CO2+H2

25VP試驗(yàn)2CH3COCOOHCH3COCHOHCH32CO2CH3COCOCH3-2H+KOH+丙酮酸乙酰甲基甲醇二乙酰脫羧氧化胍基化合物+紅色化合物（陽性）大腸埃希菌產(chǎn)氣桿菌陰性陽性26甲基紅試驗(yàn)丙酮酸乙酰甲基甲醇（中性）脫羧產(chǎn)氣桿菌甲基紅指示劑呈桔黃色（-）大腸埃希菌葡萄糖葡萄糖丙酮酸（酸性）甲基紅指示劑呈紅色（+）大腸埃希菌產(chǎn)氣桿菌+陽性陰性對照27吲哚試驗(yàn)吲哚玫瑰（紅色）色氨酸二甲基氨基苯甲醛吲哚分解大腸埃希菌產(chǎn)氣桿菌+某些細(xì)菌能分解培養(yǎng)基中的色氨酸陽性28枸櫞酸鹽利用試驗(yàn)枸櫞酸鹽培養(yǎng)基分解枸櫞酸鹽分解銨鹽碳酸鹽氨利用不能利用枸櫞酸鹽作為唯一碳源pH枸櫞酸鹽培養(yǎng)基細(xì)菌不生長，培養(yǎng)基仍為淡綠色大腸桿菌

產(chǎn)氣桿菌產(chǎn)大培養(yǎng)基成深蘭色29IMViC試驗(yàn)VPtestCitrateutilizationtestIndoltestMethyltestIMViC大腸桿菌++——產(chǎn)氣桿菌——++常用于腸道桿菌的鑒定30

細(xì)菌合成代謝產(chǎn)物及醫(yī)學(xué)上的意義利用分解代謝的產(chǎn)物和能量，合成新的物質(zhì)合成產(chǎn)物熱原質(zhì)毒素和侵襲性酶色素

抗生素細(xì)菌素維生素31定義：細(xì)菌合成的一種注入人或動物體內(nèi)能引起發(fā)熱反應(yīng)的物質(zhì)產(chǎn)生細(xì)菌：G+、G-菌（多數(shù)）化學(xué)本質(zhì)：脂多糖作用：發(fā)熱反應(yīng)特點(diǎn)：耐高溫，120℃20分不破壞去除方法：干烤、吸附、蒸餾等去除與醫(yī)學(xué)關(guān)系：注射藥品不應(yīng)有熱原質(zhì)

毒素和侵襲性酶外毒素（G+、G-）內(nèi)毒素（G-細(xì)胞壁成分脂多糖）胞外酶(透明質(zhì)酸酶等)熱原質(zhì)pyrogen32抗生素細(xì)菌素色素維生素水溶性（綠膿桿菌）脂溶性（金黃色葡萄球菌）與致病、診斷、治療有關(guān)多數(shù)為放線菌、真菌產(chǎn)生抗菌作用的蛋白質(zhì)，作用范圍狹窄，質(zhì)?？刂凭S生素K等合成代謝產(chǎn)物的臨床意義33培養(yǎng)條件：營養(yǎng)、pH、溫度、氣體。方法：分離培養(yǎng)、純培養(yǎng)。載體：培養(yǎng)基第四節(jié)細(xì)菌的人工培養(yǎng)34培養(yǎng)基(culturemedium)定義：由人工方法配制而成，專供微生物生長繁殖使用的混合營養(yǎng)培養(yǎng)物。分類：按用途分類。按物理性狀分類。35常用培養(yǎng)基種類厭氧培養(yǎng)基anaerobicmedium基礎(chǔ)培養(yǎng)基basicmedium增菌培養(yǎng)基enrichmentmedium選擇培養(yǎng)基Selectivemedium鑒別培養(yǎng)基differentialmedium36按物理性狀分類固體培養(yǎng)基成分：營養(yǎng)物質(zhì)+水+1.5%瓊脂。半固體：成分：營養(yǎng)物質(zhì)+水+0.5%瓊脂。液體：成分：營養(yǎng)物質(zhì)+水。37細(xì)菌的生長現(xiàn)象細(xì)菌在液體培養(yǎng)基中的生長問題：液體培養(yǎng)基的主要用途？混濁生長沉淀生長表面生長液體培養(yǎng)基營養(yǎng)均勻充分，可用于細(xì)菌的大量繁殖38細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上的生長細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上易形成單個(gè)菌落，因此固體培養(yǎng)基可用于細(xì)菌的分離和純化問題：固體培養(yǎng)基的主要用途？R型菌落S型菌落黏液型菌落39細(xì)菌在半固體培養(yǎng)基中的生長問題：半固體培養(yǎng)基的主要用途？半體培養(yǎng)基營養(yǎng)基主要用于鑒定細(xì)菌的動力和做菌種的短期保存40人工培養(yǎng)細(xì)菌的用途醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用基因工程中的應(yīng)用感染性疾病的診斷細(xì)菌學(xué)研究生物制品的制備制造各種產(chǎn)品處理垃圾制造菌肥農(nóng)藥等表達(dá)重組DNA制備產(chǎn)品41細(xì)菌的分類科有共同血緣關(guān)系的屬組成科鏈球菌科屬性狀相近關(guān)系密切的若干種組成