第二章細(xì)菌的生長繁殖與代謝

第二章細(xì)菌的生長繁殖與代謝第1頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)細(xì)菌的生長繁殖一、細(xì)菌的生長繁殖的條件細(xì)菌的種類不同，生長繁殖所需的條件不完全相同，基本條件：營養(yǎng)物質(zhì)水、碳源、氮源、無機(jī)鹽及生長因子為細(xì)菌的代謝及生長繁殖提供必需的原料和充足的能量。生長因子：某些細(xì)菌生長必須而又不能自生合成的一類有機(jī)化合物，主要是B族維生素，某些氨基酸，嘌呤，嘧啶等。第2頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一水分—新陳代謝所需媒介。含碳化合物—用來合成菌體的糖、蛋白質(zhì)、核酸等，亦作為能量來源。含氮化合物—用來合成菌體的各種含氮化合物。礦物質(zhì)—在細(xì)菌代謝中起著酶激活物的作用，用來構(gòu)成酶的輔基，對于維持原生質(zhì)膠體狀態(tài)和細(xì)胞滲透性具有較大作用。Vit—在代謝中起重要作用（如B簇Vit起著輔酶或輔基的作用。第3頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一礦物質(zhì)—在細(xì)菌代謝中起著酶激活物的作用，用來構(gòu)成酶的輔基，對于維持原生質(zhì)膠體狀態(tài)和細(xì)胞滲透性具有較大作用。Vit—在代謝中起重要作用（如B簇Vit起著輔酶或輔基的作用。第4頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一第5頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一酸堿度/氫離子濃度(pH)：PH對細(xì)菌發(fā)育影響很大，大多數(shù)病原菌最適酸堿度為PH7.2-7.6，少數(shù)細(xì)菌可在特殊PH條件下生長，如霍亂弧菌在PH8.8-9.2時均能生長（最適為7.8-8.0），乳酸桿菌在PH3.4-4.5時可生長，霉菌則在PH3.0-6,0，結(jié)核桿菌:6.5～6.8生長良好。

第6頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一溫度(temperature):

細(xì)菌生長的最適溫度隨菌種不同而異，一般病原菌要求與體溫相同（37℃），如牛羊病原菌需37℃，魚類病原菌則要求22℃。第7頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一不同細(xì)菌的適合生長溫度類別溫度(℃)嗜冷菌(psychrophile)10～20嗜溫菌(mesophile)30～37嗜熱菌(thermophile)50～60第8頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一與細(xì)菌生長繁殖有關(guān)的氣體是氧氣和二氧化碳。O2：根據(jù)細(xì)菌代謝時對氧氣的需要與否分三類：

1.專性需氧菌：具有完善的呼吸酶系統(tǒng)，需要分子氧作為受氫體以完成需氧呼吸，僅能在有氧環(huán)境下生長。如結(jié)核分枝桿菌。微需氧菌：在低氧壓（5%~6%），生長最好高氧壓對其有抑制作用。如：空腸彎曲菌。

2.兼性厭氧菌：兼有有氧呼吸和無氧發(fā)酵兩種功能，在有氧、無氧環(huán)境中均能生長，但以有氧時生長較好。大多數(shù)病原菌屬于此類，如葡萄球菌。

3.專性厭氧菌：缺乏完善的呼吸酶系統(tǒng)，只能進(jìn)行無氧發(fā)酵，必須在無氧環(huán)境中生長。如破。傷風(fēng)芽胞梭菌有氧環(huán)境不能生長的原因1.缺乏細(xì)胞色素及細(xì)胞色素氧化酶2.缺乏超氧化物歧化酶氣體第9頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一CO2

：對細(xì)菌生長也很重要，大部分細(xì)菌在代謝中產(chǎn)生的CO2可滿足需要，個別細(xì)菌初次分離時需人工供給5%~10%CO2第10頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一細(xì)菌適合生長的氣體環(huán)境類別舉例專性需氧菌結(jié)核桿菌,霍亂弧菌微需氧菌空腸彎曲/幽門螺桿菌兼性厭氧菌大多數(shù)細(xì)菌專性厭氧菌破傷風(fēng)梭菌等第11頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、細(xì)菌的繁殖方式與速度細(xì)菌個體的生長繁殖

1.繁殖方式----細(xì)菌以簡單的無性二分裂方式（1→2→22→23→2?）進(jìn)行繁殖。繁殖速度----多數(shù)細(xì)菌，繁殖一代所需時間（代時）約20~30min。但少數(shù)細(xì)菌代時較長，如結(jié)核分枝桿菌代時為18小時。細(xì)菌群體的生長繁殖2.繁殖規(guī)律----生長曲線（growthcurve)遲緩期(lagphase)，對數(shù)期(logarithmicphase)穩(wěn)定期(stationaryphase)，衰退期(declinephase)第12頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一細(xì)菌群體的生長繁殖第13頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一三、細(xì)菌的人工培養(yǎng)用人工的方法，將細(xì)菌從自然界、動物體或病料中分離出來，其目的是為了研究細(xì)菌的形態(tài)、生理特性、生物學(xué)特性或制取細(xì)菌的某種代謝產(chǎn)物等。這對于傳染病的診斷、流行病學(xué)調(diào)查、菌苗制備、微生物的工業(yè)生產(chǎn)都具有重要意義。為此，了解和掌握細(xì)菌分離培養(yǎng)的有關(guān)基礎(chǔ)知識是十分必要的。第14頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一（一）培養(yǎng)基的種類和常用培養(yǎng)基培養(yǎng)基的概念：將細(xì)菌所需的各種營養(yǎng)物質(zhì)按一定比例混合在一起，并調(diào)節(jié)到適宜的PH，這種人工配制的適合細(xì)菌生長繁殖的細(xì)菌營養(yǎng)物，稱為培養(yǎng)基。培養(yǎng)基必需符合以下條件：營養(yǎng)物適宜的PH環(huán)境溫度和滲透壓無菌第15頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一

培養(yǎng)基（culturemedium）分類按其營養(yǎng)組成和用途分類：基礎(chǔ)培養(yǎng)基、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。按其物理狀態(tài)分類：固體培養(yǎng)基、液體培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基。按其成分分類：合成培養(yǎng)基、天然培養(yǎng)基。第16頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一培養(yǎng)基種類

1、基礎(chǔ)培養(yǎng)基含有培養(yǎng)一般細(xì)菌的最基本成分。又分為：液體培養(yǎng)基、固體培養(yǎng)基和半固體培養(yǎng)基三種。在液體（肉湯）培養(yǎng)基中，加入2-3%瓊脂即為固體培養(yǎng)基，加入0.2-0.5%瓊脂即為半固體培養(yǎng)基。第17頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一2、營養(yǎng)培養(yǎng)基于基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入高營養(yǎng)物質(zhì)如葡萄糖、血液、血清、腹水、生長因子等，以滿足營養(yǎng)要求較高的細(xì)菌生長需要。有的細(xì)菌還需加入特殊物質(zhì)，如結(jié)核桿菌需加入雞蛋清、馬鈴薯、甘油等才能良好生長第18頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一3、選擇培養(yǎng)基

利用細(xì)菌對某種物質(zhì)敏感程度的不同，可在培養(yǎng)基中加入抑制某些細(xì)菌生長的藥物，而選擇性地讓欲分離的細(xì)菌旺盛生長的培養(yǎng)基如膽鹽和薔薇色酸可以選擇性地抑制G+菌的生長，而不影響Gˉ菌的生長。在培養(yǎng)基中加入二藥后可選擇性地分離出腸道桿菌。第19頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一

4、鑒別培養(yǎng)基

利用細(xì)菌分解底物及其代謝產(chǎn)物的不同，可在培養(yǎng)基中加入某種物質(zhì)和指示劑，即制為鑒別培養(yǎng)基，以測定不同細(xì)菌的生化反應(yīng)。5、厭氣培養(yǎng)基將培養(yǎng)基與空氣及氧隔離，或降低培養(yǎng)基中的氧化還原電勢，供厭氧菌生長。第20頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一細(xì)菌在培養(yǎng)基中的生長現(xiàn)象

將細(xì)菌接種于培養(yǎng)基中，一般經(jīng)37℃培養(yǎng)18-24小時后，在固體、半固體和液體培養(yǎng)基中，可出現(xiàn)肉眼可見的不同生長現(xiàn)象。

劃線接種分點(diǎn)接種涂抹接種液體接種穿剌接種傾注接種注射接種活體接種細(xì)菌的接種方法第21頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一1、細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上的生長現(xiàn)象：

菌落：在固體培養(yǎng)基表面，經(jīng)劃線分離，由一個細(xì)菌經(jīng)37℃，18~24h繁殖后形成的單個的、肉眼可見的細(xì)菌集團(tuán)。許多菌落融合在一起時稱為菌苔。觀察不同細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上的菌落特征：形態(tài)、大小、邊緣、表面構(gòu)造（濕潤度和光滑度）、隆起度、透明度、顏色等，及在血平板上的溶血現(xiàn)象（β溶血、α溶血）不同，有助于識別或鑒定細(xì)菌。第22頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一2、細(xì)菌在半固體培養(yǎng)基中的生長現(xiàn)象將細(xì)菌穿刺接種于半固體培養(yǎng)基中有鞭毛的細(xì)菌，沿穿剌線呈模糊羽毛狀生長。無鞭毛的細(xì)菌，沿穿剌線呈清晰的線狀生長。第23頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一3、細(xì)菌在液體培養(yǎng)基中的生長現(xiàn)象觀察肉湯培養(yǎng)物的混濁度、管底沉淀、肉湯表面菌膜或菌環(huán)，以及有無汽泡等。

⑸⑹⑺⑻⑴⑵⑶⑷第24頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一細(xì)菌在液體培養(yǎng)基中的生長情況菌膜菌沉淀均勻渾濁對照分辨藥液是否污染第25頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一細(xì)菌人工培養(yǎng)的意義1.在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用(1)感染性疾病的病原學(xué)診斷(2)測定病原菌對藥物的敏感性(3)生物制品的制備2.在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用3.在基因工程中的應(yīng)用第26頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)細(xì)菌的代謝產(chǎn)物分類：合成代謝產(chǎn)物，分解代謝產(chǎn)物細(xì)菌通過新陳代謝不斷合成菌體成分，如多糖、蛋白質(zhì)、脂肪、核酸、細(xì)胞壁及各種輔酶等。此外，細(xì)菌還能合成很多在醫(yī)學(xué)上具有重要意義的代謝產(chǎn)物。第27頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一細(xì)菌的代謝產(chǎn)物及意義與致病有關(guān)返回與治療有關(guān)

與鑒別細(xì)菌有關(guān)

熱原質(zhì)（pyrogen）毒素（toxin）

侵襲性酶類抗生素維生素

色素細(xì)菌素糖的分解產(chǎn)物第28頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一1．熱原質(zhì)（Pyrogen）:熱原質(zhì)即菌體中的脂多糖（LPS)，大多是革蘭氏陰性菌產(chǎn)生的。注入人或動物體內(nèi)能引起發(fā)熱反應(yīng)，故名熱原質(zhì)。熱原質(zhì)耐高熱，高壓蒸汽滅菌（121℃，20’）不能使其破壞，加熱（180℃4h;250℃45';650℃1'）才使熱原質(zhì)失去作用。熱原質(zhì)可通過一般細(xì)菌濾器，但沒有揮發(fā)性，所以，除去熱原質(zhì)最好的方法是蒸餾。藥液、水等被細(xì)菌污染后，即使高壓滅菌或經(jīng)濾過除菌仍可有熱原質(zhì)存在，輸注機(jī)體后可引起嚴(yán)重發(fā)熱反應(yīng)。生物制品或注射液制成后除去熱原質(zhì)比較困難，所以，必須使用無熱原質(zhì)水制備。玻璃器皿需經(jīng)250℃高溫干烤，才能破壞熱原質(zhì)。與致病有關(guān)的代謝產(chǎn)物第29頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一毒素與侵襲性酶類：細(xì)菌可產(chǎn)生內(nèi)、外毒素及侵襲性酶，與細(xì)菌的致病性密切相關(guān)。

2.內(nèi)毒素（Endotoxin）即革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁的脂多糖，其毒性成分為類脂A。菌體死亡崩解后釋放出來。外毒素(Exotoxin)是由革蘭氏陽性菌及少數(shù)革蘭氏陰性菌在生長代謝過程中釋放至菌體外的蛋白質(zhì)。具有抗原性強(qiáng)、毒性強(qiáng)、作用特異性強(qiáng)的突出特點(diǎn)。

3.某些細(xì)菌可產(chǎn)生具有侵襲性的酶，能損傷機(jī)體組織，促進(jìn)細(xì)菌的侵襲、擴(kuò)散，是細(xì)菌重要的致病因素，如化膿鏈球菌的透明質(zhì)酸酶，金黃色葡萄球菌產(chǎn)生的血漿凝固酶，等。第30頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一與治療有關(guān)的代謝產(chǎn)物1．抗生素（Antibiotic）:某些微生物代謝過程中可產(chǎn)生一種能抑制或殺死某些其他微生物或癌細(xì)胞的物質(zhì)，稱抗生素?？股囟嘤煞啪€菌和真菌產(chǎn)生，細(xì)菌僅產(chǎn)生少數(shù)幾種，如多粘菌素（Polymyxin）、桿菌肽(Bicitracin)等。2..維生素（vitamin）：有些細(xì)菌能產(chǎn)生維生素，產(chǎn)生的維生素除了供自身需要還可分泌到菌體外。如：大腸桿菌合成維生素B6、B12、K2等，對人體有利。第31頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一與鑒別細(xì)胞有關(guān)的代謝產(chǎn)物1.．色素（Pigment）：有些細(xì)菌能產(chǎn)生色素，對細(xì)菌的鑒別有一定意義。細(xì)菌色素有兩類：①水溶性色素，能彌形至培養(yǎng)基或周圍組織，如綠膿桿菌產(chǎn)生的綠膿色素使培養(yǎng)基或膿汗呈綠色。②脂溶性色素，不溶于水，僅保持在菌落內(nèi)使之呈色而